Файл: Доклад по дисциплине Ремонт и усиление строительных конструкций зданий и сооружений.docx

Введение………………………………………………………………………………...	3
Обследование здания…………………………………………………………..	4
Процесс прогрессирующего обрушения высотных зданий и анализ решений, противодействующих ему………………………………………….	4
Усиление высотных зданий экзоскелетом……………………………………	6
Заключение……………………………………………………………………………..	9

ВВЕДЕНИЕ

В современной строительной индустрии ведется активное внедрение новых технологий и инноваций в области возведения высотных зданий. Это диктует определенные требования к архитектурным и конструктивным особенностям каркасов зданий и укреплению фундаментов. Необходимо придать достаточную жесткость объекту, с целью противостояния внешним нагрузкам и воздействиям. Все мероприятия нацелены на обеспечение безопасности пребывания людей в высотном здании. В последние десятилетия увеличилось строительство небоскребов, и такое понятие как прогрессирующее обрушение стало актуальным. Поэтому в статье рассматривается и анализируется именно прогрессирующее обрушение, как проблема, требующая внимания и научный подход к её устранению. В докладе приводятся способы ремонта и усиления конструкций высотных зданий.

ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЯ

При проведении реконструкции часто появляется необходимость в восстановлении и усилении отдельных конструкций, надстройке, укреплении фундаментов, а иногда и в передвижке зданий полностью.

Первым этапом реконструкции любого здания является обоснование необходимости проведения такого рода работ с помощью технического обследования зданий, т.е. необходимо проведение:

сплошного технического обследования городской застройки;

плановых и внеплановых (внеочередных) осмотров;

приемочного контроля.

Техническое обследование заключается в выявлении неисправностей и дефектов элементов зданий и зданий в целом, анализе физического износа, установлении динамики его развития. Во время технического обследования применяют инструментальные и визуальные методы (называют методами натуральных наблюдений). Инструментальные методы подразделяются на методы неразрушающего контроля (магнитный, радиоволновый, ультразвуковой и т.д.) и разрушающие методы (механические, температурные испытания др.). В результате обследовании необходимо определить фактическую прочность и несущая способность, а также пригодность к эксплуатации оснований и основных несущих конструкций. Эти данные применяются для разработки проекта реконструкции. На обследуемое здание в итоге оформляется техническое заключение, содержащее общую оценку пригодности к эксплуатации несущих конструкций, проводится предварительная оценка целесообразности реконструкции, на основании этих заключений принимают решение о необходимости ее проведения, составляют пакет проектно-сметной документации в две стадии, сначала разрабатывается технический проект, а на его основе - рабочие чертежи.

ПРОЦЕСС ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ И АНАЛИЗ РЕШЕНИЙ, ПРОТИВОДЕЙСТВУЮЩИХ ЕМУ

Современное развитие архитектуры в густо населенных городах тесно связано с увеличением высоты зданий, это обусловлено как плотностью городской застройки, ценами на землю, так и амбициями архитекторов, но опыт строительства высотных зданий, определяемых по ДБН В.2.2-24:2009 как сооружения высотой от 73,5 м до 100 м включительно, достаточно мал, что приводит к недочетам и ошибкам при проектировании – следовательно, обусловливает актуальность определения критериев комплекса демонтажно-монтажных работ по реконструкции зданий такого класса. Высотные здания и сооружения предназначены для удовлетворения бытовых, производственных и культурных потребностей людей. В связи с этим необходимо постоянно заботиться об их сохранении в течение всего срока службы, состоящего из эксплуатации и технически правильного содержания. Эксплуатационные качества высотных зданий можно повысить за счет проведения капитального ремонта и выполнения реконструкции. Целью реконструкции является повышение или изменение функциональных, конструктивных и эстетических свойств зданий со всесторонним учётом социальных и градостроительных задач, а также экономической и технической эффективности ее осуществления. При реконструкции нередко возникает необходимость в надстройке, усилении отдельных конструкций, подводке фундаментов, а в ряде случаев и передвижке зданий. Эти работы зачастую ведутся в стесненных условиях, что затрудняет складирование материалов, использование подъемных механизмов,

повышает требования к технике безопасности, увеличивает стоимость и продолжительность работ.

Прогрессирующее обрушение подразумевает под собой разрушение локального участка каркаса и (или) фундамента, влекущее за собой последовательное обрушение всего здания, по аналогии «карточного домика» . Предотвращение прогрессирующего обрушения предполагается путём блокирования первоначальных разрушений локальных элементов каркаса и ограничения распространения на другие участки. Необходимо перераспределить нагрузку с конструкций, подвергнутых разрушению, на неповрежденные элементы каркаса или усилить поврежденные. Осуществляется это с помощью повышения степени неразрывности и жесткости конструктивной схемы объекта.

Локальное разрушение может произойти по техногенным причинам (коррозионные, силовые), природным (сейсмические, геологические, стихийные) а также по чрезвычайным (аварии, пожары, столкновения, взрывы). Существует вероятность локального разрушения, в связи с ошибками по вине человека: нарушение при проектировании, строительстве или эксплуатации, дефекты материалов, несоблюдение требований и норм и др. Нужно отметить, что именно человеческий фактор можно минимизировать в большей мере, используя опыт отечественного и зарубежного строительства. Одним из самых нашумевших примеров прогрессирующего обрушения считается теракт в Нью-Йорке, произошедший 11 сентября 2011 года. Это самый глубоко изученный пример, когда в результате столкновения с пассажирским авиалайнером обрушились «башни-близнецы» по принципу прогрессирующего обрушения. Его механизм можно разложить на этапы:

- столкновение

- разлив топлива и его последующее возгорание

- практически мгновенная потеря несущей способности колонн

- прогрессирующее обрушение.

Было выяснено, что удар пришелся в значительной степени на внутренние силовые колонны, периферийные же пострадали меньше. Также немаловажным фактором считалось обнажение огнеупорного покрытия конструкций, и они оказались под прямым воздействием огня и началась стремительная потеря несущей способности и деформация под влиянием веса верхних этажей. В связи с этим произошло неравномерное перераспределение нагрузки, что и повлекло за собой обрушение.

Обеспечение пространственной жесткости и боковой устойчивости (противостояние таким внешним нагрузкам, как ветровые и сейсмические) - одни из основных задач проектирования высотных зданий, противодействующих прогрессирующему обрушению. Варианты конструктивных систем, схем каркаса здания могут быть различными.

Для жесткости и устойчивости здания применяются такие пространственные элементы, как аутригеры, ядра (стволы) жесткости, демпферы, металлические и железобетонные фермы, вертикальные и горизонтальные связи и др. Необходимо достичь неразрывности конструктивных элементов, чтобы передавать нагрузку на основание и распределять ее на каркас и фундамент здания.

Важным фактором противодействия прогрессирующему обрушению является создание максимально эффективной формы здания, что важно при учете аэродинамических воздействий.

УСИЛЕНИЕ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ ЭКЗОСКЕЛЕТОМ

Процесс разрушения можно замедлить, если выявить проблему на начальном этапе, и своевременно начать восстановление. Тогда вполне можно обойтись ремонтными материалами. Многолетнее несоблюдение правил по эксплуатации зданий приводит конструкцию к состоянию полной аварийности.

Если конструкция требует не ремонта, а укрепления, то усиление конструкции проводится посредством создания экзоскелета вокруг конструкции из металла или бетона, берущей на себя часть нагрузки.

Применение метода внешнего армирования позволяет полностью вернуть конструкции ее первоначальные физические характеристики, в т. ч. несущую способность.

Рисунок 1. Усиление колонны экзоскелетом

Экзоскелет представляет собой оболочку из металла и бетона, которая принимает на себя нагрузку от конструкции.

Монолитные диски перекрытия усиливаются так же, как плиты перекрытия в обычных зданиях, путем создания балочных клеток под плитами.

При коррозии наружного слоя бетона, а также для исправления и предохранения от дальнейшего разрушения выветрившейся и трещиноватой их поверхности следует применять торкретирование путем нанесения на поверхность конструкции под давлением цементного раствора.

При серьезных повреждениях железобетонных плит, осуществляют более крупные ремонтные работы. Пустоты и трещины в бетоне заделывают нагнетанием цементного раствора под давлением.

Для усиления всего здания используется наружный экзоскелет из армированного стеклофибробетона на этапе проектирования здания. А зазор между наружным сотовым остеклением экзоскелета и остеклением внутреннего пространства позволяет циркулировать воздушным потокам, а также визуально связывает этажи друг с другом посредством образующихся высоких атриумов.

Рисунок 2. Экзоскелет здания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вопрос реконструкции высотных зданий кажется не столь острым в силу слабого развития строительства самих высотных зданий, о чем свидетельствует отсутствие литературы по этой теме, в том числе относительно молодая нормативная база. На момент написания доклада введено в эксплуатацию всего около 10 зданий, перешагнувших отметку 100 м, однако этих зданий достаточно, чтобы ознаменовать приход эры высотного строительства и простимулировать развитие нормативной базы и литературы, посвященной как строительству, так и дальнейшей реконструкции зданий этого класса. В целом реконструкция высотных зданий схожа с реконструкцией иных зданий и сооружений, применяются схожие этапы при составлении пакета проектно-сметной документации, предшествующие и сопутствующие работы, наибольшее отличие – непосредственно в выборе и дальнейшем применении организационных решений, а именно выборе схем механизации демонтажно-монтажных работ реконструкции, особенностей складирования и организации подвоза материалов. Проведение работ в условиях ограниченной внешней и внутренней стеснённости, вероятное продолжение эксплуатации здания также накладывает ряд ограничений на сроки проведения работ и требует тщательной проработки всех организационно-технических вопросов.

Повышение параметров эксплуатационных качеств возможно за счет постоянного технического обслуживания, а также своевременного проведения текущих и капитальных ремонтов и выполнения реконструкции, модернизаций.