Header Image

Государством отменена система лицензирования (т.е. жесткого контроля) на производство стройматериалов, в том числе на производство железобетонных изделий, бетонных смесей - это привело к тому, что на рынке присутствует большое количество полукустарных производств без технологических служб и испытательных лабораторий, без поверок весового оборудования и соответствующим качеством бетонов и другими нарушениями.

Подробнее ...
Обследование комплекса зданий в связи с предстоящей реконструкцией Печать E-mail
25.06.2014 23:29

Обследование технического состояния комплекса зданий, подлежащих реконструкции, анализ результатов обследования, выполнение расчетов по несущей способности сохраняемых конструкций и заключение по техническому состоянию обследованных конструкций с рекомендациями по их усилению.

В дальнейшем на основе полученных материалов должны были быть разработаны проекты усиления сохраняемых конструкций и конструкций, сохраняемых на период строительства с целью обеспечения устойчивости фасадных стен.
Надземные части зданий, входящих в данный комплекс, имели от трех до четырех этажей и чердаки. Под комплексом был расположен подвал. В части здания подвал имел два уровня.
Исследователи были ознакомлены со сборником нагрузок из проекта реконструкции с реставрацией и нового строительства, а также с результатами исследований подвалов данного комплекса зданий - то есть, с материалами проведенных ранее обследований технического состояния конструкций комплекса.

Краткое описание конструкций здания
Обследуемые здания располагались в историческом центре города на пересечении улицы и переулка. На момент обследования в зданиях были размещены офисные и торговые помещения.
Комплекс существующих зданий образовывал в плане замкнутый контур с габаритами 99х66 м. Внутри двора, образованного стоящими по контуру зданиями, находились еще три здания. Эти здания вплотную примыкали к зданию, выходящему фасадом на улицу.
Из анализа комплексных научных исследований подвалов следовало, что данный комплекс построек формировался на протяжении XVIII–XIX веков и дошел до наших дней лишь с незначительными утратами.
Согласно принятой концепции реконструкции должны были частично сохраниться кирпичные стены, столбы и своды подвала нижнего и верхнего уровней, и наружные стены в уровне подвала и надземной части, выходящие фасадами на улицу и на переулок. Остальные конструкции подлежали разборке с последующим возведением на их месте новых. Прежние фасады должны были быть воссозданы.

Исследователи должны были определить техническое состояние сохраняемых конструкций зданий, а также - прочностные и деформационные характеристики кирпича и раствора, из которых была выполнена кладка стен и сводов, и кладки в целом, и оценить несущую способности сохраняемых стен, столбов и сводов. При этом необходимо было определить конструктивные схемы сохраняемых и несохраняемых участков зданий, прилегающих к продольным фасадным стенам, с целью использования этой информации для разработки мероприятий по обеспечению их устойчивости на период разборки, земляных работ и возведения новых конструкций.
 
Сохраняемый участок зданий в двухуровневом подвале
Нижний уровень подвала на момент проведения обследования был засыпан строительным мусором и детальное обследование его было бы возможно только после расчистки.
Конструктивная схема здания на этом участке была с несущими стенами и столбами. Перекрытия над обоими уровнями подвалов были выполнены преимущественно из цилиндрических и крестовых сводов.
Пространственная жесткость здания обеспечивалась совместной работой стен, столбов и сводов. Стены и своды были выполнены из кирпичной кладки, а столбы большей частью были крестообразного в плане сечения. На выступающие части столбов (пилястры) опирались арки сводов.
Было установлено, что техническое состояние большинства кирпичных столбов являлось неудовлетворительным. В столбах имелись многочисленные вертикальные трещины. Большинство трещин проходило по границам пилястр, отделяя их от основной части столба. Кроме того, кладка столбов находилась в неудовлетворительном состоянии вследствие выветривания раствора из швов кладки. В ряде столбов имелись механические повреждения кладки: в нижней части пилястр, на углах были места с утраченными кирпичами на глубину до 30 см.
Было обнаружено, что кирпич и раствор наружных слоев столбов в отдельных местах отличался от кирпича и раствора основной кладки. В этих местах не полностью совпадали и горизонтальные растворные швы. Это говорило о проводившихся в разное время усилениях кладки столбов путем вычинки кладки с дефектами и восстановлением новой кладкой.
С целью определения прочности кладки столбов на сжатие предварительно были определены прочность на сжатие кирпича и раствора. Было установлено, что прочность кирпича изменяется в больших пределах – от 3,5 МПа (35 кгс/см2) до 8,0 МПа (80 кгс/см2). Еще более разнилась прочность на сжатие раствора – от 0,2 МПа (2 кгс/см2) до 2,5 МПа (25 кгс/см2). По полученным значениям прочности кирпича и раствора с учетом технического состояния кладки и качества ее изготовления определялась прочность кладки на сжатие. Было установлено, что прочность кладки изменяется в пределах от 0,5 МПа (5 кгс/см2) до 0,8 МПа (8 кгс/см2).
В соответствии с принятой концепцией реконструкции, в уровне перекрытия над верхним уровнем подвала на сохраняемые столбы должны были опираться колонны вновь возводимого здания. В этой связи была проверена несущая способность столбов на восприятие проектных нагрузок. Для расчетов принималось значение прочности кладки на сжатие 0,56 МПа (5,6 кгс/см2). Такое значение прочности кладки могло было быть принято только при условии восстановления монолитности кладки путем ее инъекции, вычинки и последующего восстановления кладки с дефектами.
Было установлено, что несущая способность многих столбов являлась недостаточной и наряду с восстановлением монолитности кладки и устранения ее дефектов требовалось выполнить усиление. Усиление было рекомендовано выполнять путем введения в тело кладки вертикальных железобетонных сердечников.
Сложность устройства сердечников была обусловлена необходимостью проходки в теле кладки вертикальных отверстий. Другим способом усиления могли бы явиться стальные, железобетонные или комбинированные обоймы, однако и здесь возникали бы достаточно большие технологические трудности. Преимущество усиления кладки столбов с помощью сердечников по сравнению с усилением обоймами состояло и в том, что историческая кладка в этом случае осталась бы открытой, а это позволило бы расширить возможности архитекторов при разработке проекта интерьера.
Крестовые своды опирались на подпружные арки, в свою очередь опирающиеся на пилястры столбов. Толщина кладки сводов в середине пролета составляла один кирпич. Техническое состояние сводов в целом являлось удовлетворительным. В отдельных местах имелись трещины в подпружных арках.
Было рекомендовано восстановить монолитность кладки с трещинами путем ее инъекции. В местах выпадения кирпичей из кладки сводов было рекомендовано восстановить кладку, предварительно выполнив ее вычинку.
Опирание новых колонн было рекомендовано выполнить на монолитный железобетонный пояс, имевший бы высоту не менее одного метра.

Сохраняемый участок зданий в одноуровневом подвале
Стены и своды подвала были выполнены из кирпичной кладки. В стенах имелись незначительные трещины. На отдельных участках были видны следы ремонта и заделки проемов кладкой.
В соответствии с принятой концепцией реконструкции в уровне перекрытия над верхним уровнем подвала на сохраняемую наружную стену опиралась бы часть колонн вновь возводимого здания, которая проходила бы рядом с сохраняемыми стенами и опиралась на подводимые под них фундаменты. Поскольку нагрузка от веса вновь возводимых конструкций не превышала бы существую в момент обследования, а силовых трещин в кладке стен не наблюдалось, усиление кладки стен можно было не проводить.
Было рекомендовано восстановить монолитность кладки с трещинами путем ее инъекции, а в местах выпадения кирпичей из кладки сводов было рекомендовано восстановить кладку, предварительно выполнив ее вычинку.

Сохраняемые участки наружных стен в уровне подвала
Стены в уровне подвала были выполнены из кирпичной кладки.
В стенах имелись незначительные трещины. На отдельных участках были видны следы ремонта и заделки проемов кладкой.
В соответствии с принятой концепцией реконструкции наружные стены сохранились бы на всю высоту здания. Нагрузка от вновь возведенных перекрытий не должна была передаваться на существующие стены. Для этого рядом со стенами со стороны подвала должны были быть установлены колонны, опирающиеся на собственные фундаменты.
Таким образом, нагрузка на существующие стены впоследствии снизилась бы за счет снятия нагрузки от перекрытий. В этой связи, поскольку нагрузка от веса вновь возводимых конструкций была бы меньше существующей в момент обследования, а силовых трещин в кладке стен не наблюдалось, усиление кладки стен можно было не производить.
Было рекомендовано восстановить монолитность кладки с трещинами путем ее инъекции. В местах утраты кирпичей из кладки было рекомендовано восстановить кладку, предварительно выполнив ее вычинку.

Сохраняемый участок наружных стен выше уровня подвала
Стены выше уровня подвала была выполнена из кирпичной кладки. В ряде мест из них были отобраны кирпич и раствор, из которых были изготовлены опытные образцы для испытаний на сжатие. Прочность кладки составила 0,56 МПа (5,6 кгс/см2).
В стенах имелись незначительные трещины. По характеру эти трещины являлись осадочными.
В соответствии с принятой концепцией реконструкции наружные стены сохранились бы на всю высоту здания. Нагрузка от вновь возведенных перекрытий не должна была передаваться на существующие стены. Для этого рядом со стенами со стороны подвала должны были быть установлены колонны, опирающиеся на собственные фундаменты.
Таким образом, нагрузка на существующие стены впоследствии снизилась бы за счет снятия нагрузки от перекрытий. В этой связи, поскольку нагрузка от веса вновь возводимых конструкций была бы меньше существующей в момент обследования, а силовых трещин в кладке стен не наблюдалось, усиление кладки стен можно было не производить.
Было рекомендовано восстановить монолитность кладки с трещинами путем ее инъекции. В местах утраты кирпичей из кладки было рекомендовано восстановить кладку, предварительно выполнив ее вычинку.

Временно сохраняемые внутренние стены, прилегающие к наружным, выше уровня подвала
Стены были выполнены из кирпичной кладки с включениями кладки из белого камня. В стенах имелись незначительные трещины. По характеру трещины являлись осадочными.
В соответствии с принятой концепцией реконструкции внутренние стены должны были быть разобраны на всю высоту здания. Вместе с тем, для обеспечения устойчивости наружной стены на период земляных работ, разборки конструкций и возведения новых, внутренние поперечные стены должны были быть сохранены.

Методика определения прочности на сжатие кирпича и раствора
Для определения прочности кладки на сжатие необходимо было узнать прочность составляющих ее материалов - кирпича и раствора.
Прочность кирпича и раствора определялась прямыми и косвенными методами. Прямые методы состояли в испытании на сжатие в прессе образцов, изготовленных из отобранных из кладки кирпича и раствора. Изготовление и испытания образцов кирпича производились в соответствии с ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения прочности при сжатии и изгибе».
Образцы выполнялись из двух соединенных цементно-песчаным раствором целых кирпичей или их половинок. Таким образом, соотношение высоты образца к его ширине было близко к единице. Горизонтальные поверхности кирпичей выравнивались раствором состава 1:1 путем подливки на стекле.
Образцы испытывались на центральное сжатие в гидравлическом прессе.
Марка кирпича по прочности назначалась в соответствии с ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия».
Кроме того, для оценки прочности кирпича использовались образцы, изготовленные из отобранных из тела кладки кернов. Отбор кернов осуществлялся алмазной коронкой с внутренним диаметром 50 мм. Высота образцов составляла в среднем 5 см. Поверхности образцов выравнивались цементно-песчаным раствором. Испытания проводились в гидравлическом прессе на центральное сжатие. При вычислении прочности применялся поправочный коэффициент на форму и размеры образца.
Косвенные методы состояли в определении прочности кирпича и раствора непосредственно в теле кладки.
Для определения прочности кирпича косвенным методом строилась градуировочная зависимость. Для этого подготовленные для испытания на сжатие образцы кирпичей зажимались в прессе при нагрузке обжатия, составляющей 30-50% от ожидаемой предельной нагрузки. Производились испытания кирпича косвенным методом и данные этих испытаний соотносились с данными испытаний прямым методом - упругого отскока. Для испытаний кирпича методом упругого отскока применялся молоток Шмидта типа LR c энергией удара 0,7 Н/мм2 производства фирмы «Proceq», предназначенный для испытаний кирпича непосредственно в кладке.
Прочность раствора определялась также прямым и косвенным методами. Прямой метод состоял в испытании в прессе на сжатие кубиков, изготовленных из отобранных из швов кладки раствора. Изготовление и испытания кубиков производились в соответствии с инструкцией «Растворы строительные». Для возможности получения более точных результатов применялось центровочное устройство.
Косвенный метод состоял в испытаниях раствора непосредственно в швах кладки с помощью предназначенного для этого молотка Шмидта типа РТ.
В ряде мест прочность раствора была близка к нулевой, раствор легко выкрашивался от воздействия на него лезвием ножа. Отбор пластин из растворных швов для изготовления из них кубиков для испытаний в прессе оказался невозможным. Ввиду крайне низкой прочности раствора, его прочность оценивалась экспертным путем с помощью погружения в раствор лезвия ножа.

Вывод градуировочной зависимости
Уравнение зависимости «косвенная характеристика-прочность» было принято линейным по формуле:
Rн01×H
где Rн - прочность кирпича, а H - косвенная характеристика.
Коэффициенты α0 и α1 рассчитываются по формулам:
α0=R'ф1×H
α1=(Σ(Hi-H')(R-R'ф))/Σ(Hi-H')2
где R'ф - среднее значение прочности кирпича, определенное путем испытания образцов «двоек» на сжатие:
R'ф=(ΣR)/n
H' - среднее значение отскока, определяемое молотком Шмидта
H'=(ΣHi)/n
где n – число образцов;
R и Hi – соответственно значения прочности и косвенной характеристики для отдельных образцов.

По этим формулам было вычислено, что:
R'ф=69,4 кгс/см2,
H'=32,7 кгс/см2,
α1=3,55,
α0=-46,69.

Таким образом, градуировочная зависимость описывалась уравнением:
Rн=3,55H-46,69

Методика определения прочности кладки на сжатие была подробно описана в материале, посвященном обследованию технического состояния фасадной стены здания.

Проверка несущей способности кирпичных столбов подвала
Несущая способность кладки столбов определялась в соответствии со СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» по формуле:
Nc столба = mgφ1AcRω < N,
где mg - коэффициент, учитывающий длительную составляющую вертикальной нагрузки, принимаемый равным 1 при толщине стены или столба более 0,38 м;
R – расчетное сопротивление кладки сжатию, принятое равным 0,56 МПа (5,6 кгс/см2) при марках по прочности кирпича и раствора соответственно М50 и М4.
Коэффициент ω, учитывающий повышение прочности кладки при внецентренном сжатии, определялся по формуле таблицы 19 СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции»:
ω=1+е/h.
Эксцентриситет приложения вертикального усилия равен:
e = M/Nкол,2этслуч,
где еслуч – случайный эксцентриситет.
Гибкость столбов равна:
λ=h/H=4,3/0,64=6,7.
Высота сжатой зоны горизонтального сечения:
hc=h–2e.
Гибкость сжатой части сечения:
λhc=hc/Н.
Упругая характеристика кладки из глиняного кирпича полусухого прессования на растворе прочностью выше 25 кгс/см2 в соответствии с таблицей 15 СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» равна 500.
Коэффициент продольного изгиба определялся по формуле:
φ1=(φ+φс)/2,
где φ определялся в соответствии с таблицей 18 СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».
Площадь сжатой зоны горизонтального сечения:
Ac=hc×b=0,58×0,64=0,37 м2.
Коэффициенты надежности по нагрузке γf принимались в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
Результаты расчетов по приведенным выше формулам были сведены в таблицы:
- Грузовая площадь перекрытия над подвалом нижнего уровня
- Грузовая площадь перекрытия над подвалом верхнего уровня, приходящаяся на столб
- Нагрузка от перекрытия над подвалом верхнего уровня
- Нагрузка от перекрытия над первым этажом
- Нагрузка от перекрытия над вторым этажом
- Нагрузка от перекрытия над третьим этажом
- Нагрузка от перекрытия над четвертым этажом
- Нагрузка от перекрытия над пятым этажом
- Нагрузка от покрытия над пятым этажом
- Полная нагрузка от всех этажей
- Нагрузка от веса свода, которая была принята равной Рсв=V×1,9, где V – объем кладки свода, равный V=А×0,26 м
- Полная нагрузка на столб
- Момент от перекрытия над первым этажом вычислялся по формуле М=N×e0 (тс м), где e0 - эксцентриситет приложения нагрузки - равен 1/3×0,25=0,083 м
Каждый столб был разбит на элементарные фигуры, для каждого столба был найден центр тяжести и расстояние от него до произвольно выбранной оси. Далее были найдены координаты центра тяжести столба по формулам Хц.т.=ΣSix/ΣAi, где Si=Ai×xi; и Yц.т.=ΣSiy/ΣAi. Координаты центров тяжести каждого столба также были сведены в таблицу.
Далее были составлены таблицы:
- Внецентренно сжатые элементы по оси Х
- Внецентренно сжатые элементы по оси Y
- Процентное сотношение значения вертикального усилия, приходящегося на столб, и несущей способности столба.

Анализ результатов исследований
Проведенными исследованиями было установлено, что сохраняемая кладка стен и сводов подвала находится в неудовлетворительном состоянии. В кладке, особенно столбов, имелись значительные трещины и отслоения наружных слоев. Во многих местах кладка была утрачена. Прочность кирпича и раствора могла значительно различаться на смежных участках стен, столбов и сводов. В местах многочисленных ремонтов кладки, проводившихся в разное время, отличались между собой по виду кирпич и раствор. Прочность кирпича во многих местах была невелика и соответствовала марке 50. Прочность раствора во многих местах была крайне мала и соответствовала марке 4.
Для расчетов по несущей способности прочность кладки на сжатие было рекомендовано принимать 0,56 МПа (5,6 кгс/см2). Следует отметить, что даже столь низкая прочность кладки могла быть назначена только после восстановления ее монолитности и ремонта утраченных и находящихся в неудовлетворительном состоянии участков.
Нагрузки от вновь возводимых конструкций вышележащих этажей в соответствии с принятой концепцией должны были передаваться непосредственно на сохраняемые столбы подвала. Несущей способности большинства столбов на восприятие проектных нагрузок было бы недостаточно.
Усиление столбов обоймами представлялось технически крайне затруднительным. В первую очередь сложность устройства обойм была обусловлена опиранием на столбы кирпичных сводов с большой стрелой подъема. Кроме того, столбы имели неправильную в плане форму и большие габариты.
В этой связи было рекомендовано устройство вертикальных сердечников. Сердечники могли выполняться в пробуренных по центру столбов вертикальных отверстиях. Опирание сердечников производилось бы на буроинъекционные сваи. Часть свай выполнялась бы вертикальными по оси сердечников, являясь их продолжением.
Преимущество усиления кладки столбов с помощью сердечников по сравнению с усилением обоймами состояло бы и в том, что историческая кладка в этом случае осталась бы открытой. Это позволило бы расширить возможности архитекторов при разработке проекта интерьера.
При выполнении работ по демонтажу стен и перекрытий, земляных работах до устройства новых конструкций необходимо было обеспечить устойчивость сохраняемых стен и сводов.
Для обеспечения устойчивости сохраняемых наружных стен, необходимо было на период производства работ сохранить участки пересекающихся с ними поперечных стен. Длина этих участков должна была быть не менее 4-6 м.
Участки сохраняемых и временно сохраняемых стен на период производства работ должны были быть связаны между собой стальными элементами.
При необходимости до начала земляных работ фундаменты под сохраняемыми и временно сохраняемыми стенами должны были быть усилены.

Рекомендации по восстановлению монолитности кладки

Выводы
1. Сохраняемая кладка стен и сводов подвала, а также надземной части находилась в неудовлетворительном состоянии и требовалось выполнить ее усиление путем инъекции, восстановления утраченных участков кладки, ремонта кладки с трещинами и т. п.
2. Несущая способность большинства столбов подвала на восприятие проектных нагрузок являлась недостаточной. Было рекомендовано нагрузку от вновь возводимых вышележащих конструкций передавать на устраиваемые в теле кирпичных столбов сердечники. Опирание сердечников требовалось произвести на буроинъекционные сваи.
3. Для обеспечения устойчивости сохраняемых наружных стен необходимо было на период производства работ сохранить участки пересекающихся с ними поперечных стен. Длина этих участков должна была быть не менее 4-6 м.
Участки сохраняемых и временно сохраняемых стен на период производства работ должны были быть связаны между собой стальными элементами.
При необходимости до начала земляных работ фундаменты под сохраняемыми и временно сохраняемыми стенами должны были быть усилены.
4. На период производства работ за прилегающими к новому строительству зданиями должно было вестись постоянное наблюдение силами специализированной организации.

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.