Перспективные направления реконструкции

Перспективные направления развития реконструкции

Выполнила:

студентка гр. С-07-2

Митюхина Ю.О.

Принял:

Салдаев А.Ю.

В настоящее  время вопросы реконструкции  являются одними из самых важных вопросов, решающихся в сфере строительства. Это связано с тем, что эксплуатация ветхих зданий и необходимость в  постоянном ремонте, оказывается в  конечном итоге значительно более затратной, чем выполнение его реконструкции.  

 Реконструкция сооружений и зданий включает работы, которые могут понадобиться, если размеры сооружения изменятся или потребуется полная или частичная переделка и внутренняя перепланировка. Реконструкция требуется при увеличении краткосрочных и постоянных нагрузок, происходит отделка подземных и заглубленных помещений. Произведение реконструкции здания также необходимо, если рядом с ним строится новое здание, происходит прокладка разных коммуникаций, а также при износе конструкций или если изменилось состояние грунта.

Основные  направления совершенствования  деятельности научных, проектных и  производственных структур различных  форм собственности, работающих в данной сфере, включают разработку и применение: 

• новых, усовершенствованных приборов диагностики технического состояния конструктивных элементов зданий;
• современных строительных машин;
• технологий ремонтно-строительных работ, основанных на применении новых конструктивных решений, конструкций и самых современных высококачественных материалов. Анализ условий проведения ремонтно-строительных работ при реконструкции зданий, оценка наиболее распространенных существующих технологий, средств механизации и технологичности применяемых конструкций и материалов позволяют определить направления повышения эффективности реконструктивных мероприятий, в частности:

1) разработка и внедрение  прогрессивных проектных решений,  обеспечивающих более рациональную  организацию рабочих мест и  безопасность ведения работ;

2) повышение эффективности  использования существующих строительных  машин и механизмов;

3) изготовление и внедрение  в практику новых специализированных  малогабаритных и мобильных средств  механизации для работы в стесненных  условиях ремонтно-строительных  работ, а также манипуляторов  для многофункционального применения  при реконструкции;

4) изучение и внедрение  в отечественную практику лучших  мировых достижений в рассматриваемой  области профессиональной строительной  деятельности.

• Применение способов усиления существующих фундаментов с пересадкой их на набивные и буронабивные сваи позволит резко сократить объемы трудоемких земляных работ. Апробированы и нуждаются во внедрении технологии приготовления и укладки бетонных смесей со свойствами, позволяющими сокращать сроки твердения бетонов без увеличения расхода вяжущего и снижения прочности монолитной конструкции.

• Целесообразно расширение области применения эффективной инвентарной мелкощитовой опалубки и малогабаритных плит-оболочек несъемной железобетонной и асбестоцементной опалубок, позволяющих значительно сократить трудозатраты на опалубочные работы в стесненных и особо стесненных условиях реконструкции.

• Важной задачей является и постоянное повышение технологичности применяемых конструкций, т.е. создание конструкций, обладающих совокупностью свойств, позволяющих быстро, надежно и удобно соединять их со старыми (сохраняемыми) конструктивными элементами зданий.

Любой ремонт и реконструкция  зданий предусматривает проведение всесторонней экспертизы объекта, которая  позволяет оценить состояние  здания и его фундамента, определить условия проведения работ, выявить  возможные риски. На основании результатов  экспертизы и технического заключения составляется проектная и сметная  документация.

Применение  современных приборов диагностики  технического состояния зданий

• Тепловизионная диагностика фасадов зданий:

 Области применения тепловидения крайне разнообразны. Это и контроль строительных объектов, и тепломеханическое оборудование, и отопительные системы, и конечно электроэнергетика, откуда тепловизионная диагностика и начало свое обширное гражданское распространение, т.к. ранее это была в основном прерогатива военных.

В контроле строительных объектов тепловидение позволяет  проконтролировать параметры утепления  строительных конструкций, работу систем вентиляции, отопления. Позволяет обнаруживать дефекты плит, кладки, отслоения  штукатурки или облицовочных фасадных плит (а следовательно и их возможного падения). Позволяет обнаружить проникновение  влаги в конструкцию, в частности  отлично смотрятся битумные кровли и утепленные минераловатным утеплителем фасады, где проникновение воды является довольно частой проблемой.

Тепловизионная диагностика фасадов зданий

Усиление  оснований и фундаментов

При обоснованном выборе и реализации современных технологий усиления оснований и фундаментов можно решать реконструкционные проблемы любой сложности.

Пример  сложной реконструкции зданий на слабых грунтах: 1 - существующее здание на слабом грунте; 2 - стальная решетка; 3 - трубобетонные сваи; 4 - набивные сваи; 5 - подпорные стенки; 6 - грунтовые инъекционные анкера

В качестве примера относительно сложной реконструкции можно  привести строительство нового 40-этажного административного здания в г. Бостон (США). Фактически оно встраивалось в существующую 10 - 11- этажную застройку  исторических зданий конца прошлого века. При этом в уровне последних  этажей старые здания соединялись с  вновь возводимыми специальными галереями. Из-за наличия большого слоя слабых грунтов под существующими  зданиями и необходимости устройства нескольких подпорных стенок возникло много геотехнических проблем. Чтобы  разрешить эти проблемы и свести до минимума возможную разность осадок зданий, были выполнены следующие  работы (рис.6.12):

 грунт между зданиями  армировался решеткой из набивных  свай, объединенных ростверком;

 для укрепления склона  использованы 2 ряда железобетонных  подпорных стен и свайные фундаменты  из 14-метровых трубчатых свай, заходящих  своим острием в плотные ледниковые  глины; 

 фундамент самого здания  был выполнен в виде мощной  железобетонной плиты толщиной 1,5 м, по контурам которой устроено 400 железобетонных свай.

Здесь успешно использовано несколько технологических приемов, включая усиление оснований и анкеровку подпорных стен инъекционными анкерами.

• Вопросы усиления оснований и фундаментов должны решаться в комплексе с вопросами усиления надземных конструкций. Примером может служить усиление памятника архитектуры в Риме (рис.6.13). Здесь, наряду с усилением фундаментов корневидными сваями, выполнено усиление основных надземных конструкций, включая кирпичную кладку стен. Необходимо учитывать, что анкеровка кирпичных стен металлическими стержнями со временем может оказаться неэффективной и опасной из-за коррозии металла, в результате которой происходит увеличение объема корродирующего металла и, следовательно, нарушение целостности укрепляемых конструкций.

Комплексное усиление несущих конструкций, включая фундаменты (памятники архитектуры в Риме)

Усиление оснований  и фундаментов костела Св. Екатерины  в Петербурге (Невский пр., 32 - 34):

1 - бутовые фундаменты;

2 - буроинъекционные

       (корневидные сваи);

3 - деревянные бревна - лежни;

 4 - бетонный слой на контакте        фундамент - грунт

УСИЛЕНИЕ  КОНСТРУКЦИЙ НЕТРАДИЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ 
(ВНЕШНЕЕ АРМИРОВАНИЕ)

Перспективным направлением в ремонте и усилении каменных конструкций является применение новых  технологий и материалов. К ним, в  частности, относятся композиты в виде ламелей, матов и сеток, изготавливаемые из углеводородных, арамидных и стекловолокон, прочность которых зачастую превышает прочность стали. Следовательно, они используются для усиления не только каменных, но железобетонных и даже металлических конструкций в качестве поверхностного армирования. Соединение таких материалов с усиливаемой конструкцией обычно осуществляется с помощью эпоксидного клея. Коммерческое название такой системы усиления за рубежом известно как FRP (Fibre Reinforced Polymers). У этой системы, однако, есть целый набор недостатков:

– для  обеспечения надежного сцепления  материала усиления с конструкцией ее поверхность должна быть сухой  и выровненной;

– работы по усилению необходимо осуществлять при положительных температурах и нормальной влажности воздуха  с целью отверждения клея, низкая живучесть которого требует быстроты приклеивания;

– клеевое  соединение обладает низкой огнестойкостью, поскольку деструкция эпоксидного  клея начинается при температуре 50–100 0С;

– вследствие органического происхождения эпоксидных клеев соединения с их помощью  обладают низкой долговечностью из-за их строения;

– технология приклеивания на эпоксидном клее является вредной для здоровья;

– усиление должно выполняться высококвалифицированными рабочими и специализированными  фирмами.

Отмеченных  недостатков удается избежать, если вместо клея использовать специальные  штукатурные растворы из неорганических минеральных материалов с модифицированными  полимерными добавками.

Состав штукатурного слоя, армированного двумя сетками  из углеволокон

Усиление эксплуатируемой  кирпичной дымовой трубы, поврежденной вертикальными трещинами

Технология усиления при  этом заключается в следующем. На очищенную от штукатурки и загрязнений  поверхность каменной кладки после  ее увлажнения наносится слой клеящего штукатурного раствора толщиной 3 мм, в  который втапливается армирующая сетка из композиционных материалов. Затем наносится защитный штукатурный слой толщиной 8–10 мм, поверхность которого подвергается финишной обработке. При необходимости в защитный слой может втапливаться вторая сетка, обеспечивающая повышенную прочность усиления.

Данная система усиления известна за рубежом как FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), а одной из ее разновидностей является система Ruredilx Mech. В указанной системе используются сетки из углеволокон, обладающие следующими механическими свойствами: прочность на растяжение – 4800 МПа; модуль упругости – 240 ГПа; деформативность при разрыве – 1,8%. К достоинствам также относятся:

 – простота технологии;

– высокая сцепляемость армирующего штукатурного слоя  к  поверхности усиливаемой каменной кладки;

– высокая компатибильность армирующего слоя с  кирпичной кладкой, т.е. сближенные деформационные  характеристики, такие, как модули упругости,  коэффициенты температурного расширения;

– высокие коррозионная, огне- и водостойкость,  паропроницаемость, что позволяет производить усиление  каменных конструкций как изнутри, так и снаружи зданий.

К несомненным  преимуществам рассматриваемого способа  усиления следует отнести его  универсальность и возможность  применения для любых форм и очертаний  усиливаемых конструкций.

Усиление поврежденных кирпичных сводов (а) и арочных  конструкций (б) исторических зданий

Усиление  железобетонных конструкций обклейкой углеволокном

Нетрадиционный  способ усиления строительных конструкций  появился благодаря такому высокотехнологичному изобретению, как искусственное  углеродное волокно (углеволокно).

 УГЛЕВОЛОКНО — высокопрочный, высокомодульный, линейно упругий материал. Он применяется в виде холстов (wraps), а также лент или ламинатов (laminats). Усиление углепластиком относят к внешнему армированию, поскольку материалы крепятся на конструкции с помощью монтажного клея (эпоксидного, эпоксиполиуретанового или полимерцементного). Они эффективно реагируют на приращение деформаций конструкции, в них возникают большие приращения усилий. Прежде всего, это свойство обусловило применение углеродного волокна для усиления железобетонных конструкций. Поскольку предельное удлинение этого материала значительно больше, чем у бетона, в большинстве случаев рабочие усилия в углеволокне значительно меньше предельных и разрушение усиленного углеволокном образца как правило происходит по контактному слою между элементом внешнего армирования и бетоном. Исключением является работа поперечных бандажей колонн из углеволокна.

Быстрота и легкость монтажа  элементов внешнего армирования  из углеволокна является основным преимуществом нетрадиционного способа. Кроме того, внешнее армирование не искажает эстетический облик конструкции, при этом процесс усиления становится значительно проще, чем традиционные технологии.

Нетрадиционный способ является наиболее оправданным при необходимости  усиления уникальных или дорогостоящих  конструкций, например, памятников архитектуры, транспортных и гидротехнических сооружений, реконструкция которых другими  способами затруднительна или невозможна вообще. Такая технология на сегодняшний  момент является наиболее практичным способом повышения эксплуатационных характеристик любых элементов  здания или сооружения.

Пример  усиления сборных железобетонных конструкций  композитными материалами, ремонт ребристых  плит в промышленном здании

Проблема:  коррозия арматуры, отслоение защитного слоя бетона.

   Решение: ремонт ребристых плит полимерцементными составами; восстановление несущей способности методом монтажа углеволокна SIGRATEX.

Ремонтируемые плиты.

Нанесение антикоррозийного состава на арматуру.

Восстановление  защитного слоя бетона полимерцементным составом.

Монтаж углеволокна  на ребра плит.

Усиление  металлических конструкций

Растянутые стальные конструкции усиливаются симметрично  относительно центра тяжести сечения. При этом применяется углеволокно с максимально высокой прочностью и модулем упругости, близким по значению к модулю упругости усиливаемого материала.

Монтажу холста или ленты из углеволокна обычно предшествует очистка поверхности металлоконструкции (например, пескоструйная обработка) и нанесение адгезионного слоя — монтажного эпоксидного клея. По завершении монтажа на них наносится защитная или огнезащитная покраска, а затем устанавливаются дополнительные механических фиксирующие устройства.

При усилении внецентренно сжатых стальных элементов холсты или ленты из углеволокна устанавливаются также симметрично относительно центра тяжести сечения, однако возможно их несимметричное расположение, в частности, при восстановлении сечения, поврежденного коррозией. В этом случае также используется углеволокно с максимальным модулем упругости.

При необходимости  повысить устойчивость стальных пластинок, например высоких стенок балок из плоскости изгиба в зоне действия поперечной силы, наклеиваются углеволоконные холсты симметрично относительно центра тяжести сечения.

Усиление  каменных конструкций

Внешнее армирование  из углеволоконных материалов гораздо эффективнее традиционных способов усиления каменных столбов, пилонов, простенков с помощью стальных обойм. Ведь обеспечить необходимую совместную работу стальной обоймы и усиливаемого столба можно, лишь создав в обойме начальные усилия путем нагрева хомутов и применения расширяющихся растворов. А это процесс трудоемкий, нетехнологичный и не современный. Обоймы из углехолста включаются в работу усиливаемого элемента просто во время его монтажа через клеевой слой.

Элементы внешнего армирования из углеволокна дают возможность в широких пределах регулировать усилия в каменной конструкции и при этом сводить к минимуму нарушения ее целостности. Это в полной мере справедливо дл конструкций реконструируемых и реставрируемых зданий.

При традиционном усилении кирпичных стен с окнами, дверями и другими проемами устанавливаются  стальные скобы и профили. Все  это закрепляется на стенах через  анкеры с последующей зачеканкой расширяющимися растворами. Современный способ усиления стен с помощью углеволоконных холстов и лент позволяет избежать установки точечных анкеров, вовлечь больший объем материала в работу отдельного элемента, реализовать имеющиеся резервы конструкции, при этом бережно отнестись к неповрежденным участкам.

Усиление  деревянных конструкций.

Углехолсты эффективны на участках, где действуют главные растягивающие напряжения и имеется опасность раскалывания вдоль волокон. Также целесообразно их приклеивание на гибкие фанерные стенки в зоне действия поперечной силы.

Эти элементы внешнего армирования обычно либо приклеиваются  к поверхности, либо вклеиваются  в предварительно подготовленные пропилы. Пропилы предпочтительно делать вертикальными для минимального нарушения целостности сечения.

Второй вариант  предпочтителен, когда необходимо сохранить  первоначальный вид балок и сделать  незаметным само усиление. Незаметность наряду с технологической простотой  и высокой скоростью монтажа  относят к основным преимуществам  армирования деревянных конструкций  из углеволоконных элементов.

Реконструкция кровель

• Эффективным материалом для несущих и ограждающих конструкций при реконструкции кровель являются армоцементные тонкостенные пространственные конструкции или элементы из мелкозернистого бетона. Разработаны и применяются армоцементные панели таврового сечения пролетом до 8,85 м, шириной 1500 мм.

•  Имеется положительный опыт (более 20 лет) эксплуатации покрытий из стеклопластиковых панелей, обладающих светопрозрачностью, долговечностью, малой массой, удобных для транспортировки, укладки и крепления.

•  Нормальная эксплуатация кровель из рулонных материалов возможна при периодическом восстановлении эластичности. Ремонт рулонных кровель при реконструкции сводится к окраске их теми же смолистыми материалами, которые входят в состав пропитанного картона, восстановлению покрытия в местах разрушения, отслоения или механического повреждения.

• В качестве стропильных конструкций для вновь проектируемых или реконструируемых кровель Харьковским инженерно-строительным институтом разработаны «Скелетные» плиты покрытий со сниженной материалоемкостью.

Стропильные конструкции  из «скелетных» плит

Демонтаж 

 Существует несколько способов, с помощью которых происходит демонтаж различных зданий и сооружений. Выбор того или иного способа зависит от сложности конструкции, ее размеров и других факторов. К способам, с помощью которых осуществляется демонтаж, можно отнести ручной, полумеханизированный, механизированный, взрывной, электрогидравлический, термический и комбинированный способы. Самым трудоемким является демонтаж, проводимый вручную при помощи лома, кирки, кувалды, газорезательных установок и прочих приспособлений. Ручной демонтаж используют при небольших объемах работ или там, где другой способ применить невозможно.

  Одна из наиболее трудно решаемых задач - совершенствование процессов разборки и разрушения конструкций при реконструкции. К сожалению, разработанные способы разборки зданий укрупненными блоками до сих пор не нашли достаточно широкого применения на практике, что объясняется необходимостью использования строительных машин большой мощности в стесненных условиях. В последнее время все в больших масштабах применяются механизированные средства разрушения, комплекты ручных машин и установок, сокращающих объем ручных работ.

         Наиболее применимым в реальных условиях является комбинированный демонтаж, включающий все или почти все виды разрушения зданий. В большинстве случаев, чтобы провести демонтаж внутренних элементов здания, необходимо применение ручного труда, в то время как стены требуют вмешательства механизированной техники, а демонтаж фундамента может быть произведен только взрывным способом.

 При проведении реконструкции зданий, когда требуется провести демонтаж внутри сооружений, на каждый элемент разборки разрабатывается ППР, где учитывается последовательность, методы, границы зоны опасности и снятие нагрузки с демонтируемой конструкции, чтобы обеспечить сохранность и устойчивость остальной части здания.

 Технологии, применение которых обеспечивает лучшие условия для эксплуатации отремонтированных объектов:

• оборудование вентилируемых кровель, утепление чердачных перекрытий пенобетоном;
• замена мягких плоских кровель на скатные;
• применение вентилируемой системы утепления фасадов;
• применение полипропиленовых труб при ремонте систем водоснабжения и водоотведения;
• устройство заземляющего контура при ремонте систем электроснабжения;
• усиление грунтов фундаментов с применением инъекционных скважин.

Утепление фасадов («Ижевские фасады», «Tex color», «ИЗОТЕХ», Облицовка  профнастилом Н-22 с утеплением минераловатными плитами).

Реконструкция теплотрасс, предполагает полную замену сетей отопления и горячего водоснабжения с применением современных технологий.

Вентилируемая кровля за счет постоянного циркулирования воздуха между старой крышей дома и вновь созданным покрытием препятствует образованию сосулек.