Конструктивные решения и проектирование реконструкции зданий
жүктеу/скачать 496 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Реставрация зданий и сооружений
- Основные принципы проектирования восстановления, усиления и замены конструктивных элементов здания
| #G0
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ Особенности конструкций зданий различных периодов постройки Конструктивные особенности здании исторической застройки, к которым могут быть отнесены здания, эксплуатирующиеся более 100 лет, заключаются в использовании стеновой конструктивной системы с различным расположением и числом несущих стен (при явном преобладании продольно-стеновой конструктивной схемы). Фундаменты - в подавляющем большинстве случаев - ленточные бутовые, реже бутобетонные или кирпичные. На слабых и водонасыщенных основаниях (например, в зоне исторической застройки в Санкт-Петербурге) фундаменты расположены на основаниях из деревянных свай. При понижении уровня грунтовых вод ниже оголовка свай наступает быстрое разрушение последних, что требует своевременного усиления оснований и фундаментов. Несущие стены зданий исторической застройки выполнены преимущественно из красного кирпича в сплошной цепной кладке. Замена части внутренних стен кирпичными столбами встречается только на отдельных участках и продиктована планировочными требованиями. Междуэтажные перекрытия выполнены, как правило, по деревянным балкам, роль которых в обеспечении пространственного взаимодействия элементов здания существенно меньше, чем горизонтальных железобетонных дисков перекрытий в современных зданиях. Соответственно в зданиях исторической застройки был предусмотрен более частый шаг поперечных стен, выполняющих роль диафрагм жесткости, и предусмотрены меры, обеспечивающие взаимодействие пересекающихся стен (перевязка кладки, прокладка пачечного железа в горизонтальных швах кладки в уровне перекрытия и др.). Несущие стены имеют утолщение (сверху вниз) в 1/2 кирпича (120 мм) в виде ступенчатого уступа с внутренней стороны в уровне перекрытия. Толщина стен и нижних этажах достигает 31/2 - 5 кирпичей (900-1300 мм). В случаях, когда перекрытия первого этажа выполнены в виде кирпичных сводов, толщина стен, воспринимающих распор сводов, достигает 6-7 кирпичей (1550-1800 мм). Дощатые или паркетные полы выполнены по звукоизоляционной засыпке из песка или кирпичного боя. В наиболее капитальных ломах применены конструкции перекрытий с "плавающим полом", в котором конструкция пола опирается не на основные, а на дополнительные балки, уложенные по засыпке, что существенно улучшает звукоизоляцию. С конца XIX века широкое распространение получают конструкции перекрытий по стальным балкам. Устройство по стальным балкам традиционного деревянного наката и пола сохраняло основной недостаток деревянных перекрытий - низкую огнестойкость. Устройство между металлическими балками кирпичных (а позже - бетонных) сводиков приблизило конструкции перекрытий по долговечности и огнестойкости к конструкциям кирпичных стен. С начала XX века получают широкое применение железобетонные перекрытия системы Ф. Геннебика, состоящие из главных балок, второстепенных балок и плиты, монолитно связанных между собой в процессе бетонирования перекрытия. Крыши зданий исторической застройки - скатные, с организованным наружным водостоком со стальной (реже - черепичной) кровлей по деревянным или висячим стропилам. Этот тип конструкции крыши оказался наиболее востребованным вплоть до сегодняшнего дня. Появились только новые варианты кровельного покрытия - асбестоцементные листы, пластмассовая и металлическая черепица, и пр. Широкие обследования кирпичных, крупноблочных и крупнопанельных зданий массового жилищного строительства в СССР показывают необходимость реконструкции этого фонда по градостроительным, функциональным и эксплуатационным требованиям. Поскольку для зданий, отличающихся предельно экономичными объемно-планировочными решениями, характерен высокий моральный износ. Натурные исследования несущих конструкций показывают, что недостатки этих конструкций относительно немногочисленны. В основном это недостатки решений узлов сопряжения стен и перекрытий и в редких случаях сверхнормативные прогибы панелей перекрытия. Однако все типы конструкций наружных стен подлежат утеплению в соответствии с действующими нормами, определяющими необходимость почти трехкратного увеличения сопротивления теплопередаче. Широко распространенные совмещенные невентилируемые крыши (с наружным организованным или внутренним водоотводом) целесообразно реконструировать из-за низких теплоизоляционных качеств и частых протечек, вызванных как несовершенными технологиями устройства рулонных крыш, так и низким качеством работ и материалов. Реставрация зданий и сооружений Реставрация (лат. restauratio - восстановление) понимается как восстановление в первоначальном виде архитектурных произведений, пострадавших от времени или испорченных, искаженных последующими переделками. Таким образом, речь идет о восстановлении относительно сохранившихся памятников архитектуры, утративших элементы декора или отдельные элементы. Реставрацию не следует путать с новостроем - восстановлением полностью утраченного памятника. Основная задача реставрации - сохранение памятников истории и культуры, позволяющее последующим поколениям осознать преемственность культуры, придающее смысл настоящему и вселяющее надежды на будущее. Реставрация зданий и сооружений исключительно сложный вид работ, требующий совместной деятельности различных специалистов, и в первую очередь архитекторов-реставраторов, инженеров и техников-строителей, а также археологов. Среди архитектурных памятников мало зданий и сооружений, которые возводились в один прием. Большинство из них за долгие годы подверглись многочисленным переделкам, обросли пристройками и пр. Следовательно, перед началом реставрационных работ необходимо, основываясь на документах и снятых с натуры чертежах, точно определить время возведения и характер каждой части здания. Реставратор должен знать не только типологические характеристики сооружений отдельных исторических периодов, но и конструкции, т.е. стилевые и конструктивные черты, свойственные разным архитектурным школам. Таким образом, чтобы возвратить зданию первоначальный облик, нужно предварительно получить неоспоримые доказательства изменений, которым подверглось здание. Реставратор не имеет права изменить замысел мастера и, главное, не должен упустить при реставрации того, что было точно определено по оставшимся следам. И если при ремонте и реконструкции здания мы можем использовать любые новые (более простые, дешевые или просто лучшие материалы), то это совершенно недопустимо при реставрации, когда жизненно важно сохранить старую кладку, использовать по возможности материалы, аналогичные тем, что применялись во время строительства памятника, и т.д. Поэтому, применяя новые материалы, мы должны придавать им такие же цвета, форму и структуру, как и у материалов, использовавшихся во время строительства. Корректировка рабочего проекта реставрации ведется на протяжении всею периода работ, и окончание проекта совпадает с окончанием реставрации в натуре. Большие разрушения памятника архитектуры и невозвратимые утраты иногда исключают реконструкцию, а тем более полную реставрацию. Поэтому при инженерной реставрации таких памятников ограничиваются лишь необходимым укреплением уцелевших частей. Нельзя воспроизводить любой памятник культуры, если нет достоверных сведений о его первоначальном облике. В процессе реставрации часто приходится укреплять сооружения, имеющие большие разрушения. При этом приходится в стены вводить вспомогательные конструкции, для чего в стенах приходится пробивать проемы и гнезда, ослабляющие конструкции. Поэтому даже временные поддерживающие конструкции (расчалки, подкосы, стойки, поперечные балки и др.) следует вводить с обязательным предварительным напряжением. С помощью поддерживающих конструкций (временных или постоянных) можно вывести памятник из аварийного состояния. В числе этих мероприятий - укрепление ослабленных конструктивных элементов, увеличение несущей способности степ, фундаментов, а при необходимости и выпрямление сооружения. По данным академика И.Э.Грабаря, монументальное каменное строительство на Руси началось в X веке. Вероятно, к этому периоду относятся и первые мероприятия по поддержанию зданий. Так, в 1185 г. после пожара был заново отстроен Успенский собор во Владимире. Так же поступали и во всех европейских странах. Как правило, в новую постройку включались уцелевшие элементы первоначального здания. Во второй половине XV века в Италии были изданы указы о поддержании архитектурных памятников. Однако реставрации памятников архитектуры в современном понимании, т.е. возвращения им первоначального вида на основании научных изысканий, еще не существовало. Только с началом применения научного подхода к восстановлению из больших фрагментов (руин) памятников архитектуры археологами совместно с архитекторами и строителями были разработаны методы реставрации, позволявшие восстановить облик памятника архитектуры. Впервые такие методы были опробованы в 1810 - 1813 гг. при восстановлении храма Веспасиана на Римском форуме. При раскопках Помпеи этот метод получил самое широкое распространение. Современное состояние строительной техники позволяет консервировать памятники архитектуры на века в основном без применения дополнительных закрепляющих элементов конструкции. Если же без использования укрепляющих элементов невозможно обеспечить сохранность памятника, то они должны быть спрятаны в стены. Мы не имеем права вносить изменения во внешний облик, но должны обеспечить такое усиление, которое требуется для сохранения здания. Применяемые в настоящее время строительные материалы и изделия имеют совершенно иные прочностные показатели, габариты, форму и цвет, чем в предшествующие эпохи. Поэтому необходимо избегать произвольного и слишком энергичного вмешательства в судьбу памятника архитектуры. В каменных сооружениях наибольшему разрушению подвергаются внешние плоскости кирпичных стен на высоту до 2 м от поверхности земли. На этой высоте стены, как правило, имеют наибольшую влажность. Глубина разрушения кладки зависит от климатических условий, а также от качества и своевременности реставрационных работ. Если по старой кладке при ремонтах была нанесена маловоздухопроницаемая краска, то ее необходимо удалить, применяя химические составы. Новые материалы, применяемые для реставрации стен здания, должны хорошо скрепляться со старыми материалами, обязательно сохраняя внешний облик здания. Вместо чисто известкового раствора для ремонта кладки следует применять смешанные цементно-известковые растворы, которые в кладке имеют паропроницаемость, близкую к известковой кладке и обеспечивающие быстрое испарение влаги. При необходимости прикрепления обрушившихся деталей к сохранившейся части стены вся поверхность очищается от выветрившейся кладки и промывается (один-два раза) известковым молоком. Затем укладываются добавляемые кирпичи или детали на растворе из цемента в смеси с известью (до 30%). При наличии трещин в кладке возможно инъецирование цементно-известкового молока в массив стены. Сначала раствор делают более жидким В:Ц=1:0,7, затем 1:1. В обоих случаях добавляют 20-30% извести-пушонки. После нагнетания раствора швы аккуратно заделываются без замазывания наружной поверхности кладки. Швы зачеканиваются полусухим раствором (известковое тесто 0,25 части, цемент 1 часть, песок 3 части, окись хрома для получения соответствующего цвета и железный сурик для тонировки). Путем нагнетания в стену упрочняющего раствора можно хорошо укрепить разрушающуюся кладку. В состав работ по реставрации фасада обычно входят следующие операции: очистка сухим песком или с водой либо обдувка воздухом загрязненных и поврежденных поверхностей; ремонт кирпичной кладки, карнизов, цоколя, лепных деталей и пр.; отбивка и восстановление штукатурки. Работы по реставрации фасада здания выполняются в зависимости от их объема с использованием металлических инвентарных лесов, вышек или люлек. Современные методы придания декоративных свойств каменным стенам включают: использование разнообразных красок, обладающих самой широкой гаммой свойств; выполнение фасадного ряда кладки из лицевого кирпича или керамических камней с тщательной расшивкой швов на фасаде; декоративную наружную высококачественную штукатурку; облицовку плитами естественного камня. Прочность штукатурки и надежность сцепления ее с основанием проверяют простукиванием поверхности стен реставрируемого здания. Глухой звук свидетельствует о недостаточной прочности штукатурки и о неудовлетворительном сцеплении ее с основанием. При наличии глухого звука на площади более 0,25 м  штукатурку отбивают, а затем делают новую. Отбивают штукатурку и при наличии сырости и высолов на поверхности стены. Места примыкания старой штукатурки к новой, а также поверхность старого грунта перед оштукатуриванием насекают и смачивают водой. Фактура штукатурки, выполняемой в процессе реставрации, должна соответствовать фактуре старой штукатурки. Опыт показывает, что в процессе реставрации в связи с небольшими объемами работ и сложностью поверхностей приходится наносить штукатурный раствор преимущественно вручную. При этом толщина слоя обрызга при оштукатуривании деревянных поверхностей должна быть не более 9 мм, а каменных - 5 мм. При выравнивании местных впадин общая толщина слоя обрызга не должна превышать 12 мм.
В процессе реставрации зданий различных периодов постройки, как правило, большое внимание приходится уделять лепным работам. Ремонт лепных деталей или установку новых выполняют только после окончания общестроительных и специальных работ, предусмотренных проектом реставрации. При замене частей старых лепных деталей новыми последние должны быть изготовлены из тех же материалов, что и старые. Разрушенные лепные архитектурные детали или их части при ремонте полностью восстанавливают, для чего делают модели, по которым изготовляют формы для отливки. В качестве моделей могут служить аналогичные детали или их части из числа сохранившихся. Старые набелы окраски с лепных украшений очищают деревянным инструментом (применение металлического инструмента при этом не допускается). Для облегчения очистки набелы предварительно смачивают теплой водой. При отсутствии сохранившихся лепных деталей модель может быть изготовлена по архитектурному рисунку или фотографии. На оштукатуренные поверхности гипсовые лепные изделия устанавливают только после затвердения и просушки штукатурки. Влажность воздуха в помещении не должна превышать 60%. Крепление архитектурных деталей выполняется в строгом соответствии с проектом реставрации и расчетами на прочность. Для наклейки элементов легкого лепного сборного карниза па стену и на потолок наносят тонкий слой гипсовой мастики, для временного крепления элементы через 1 - 1,5 м пришивают толевыми гвоздями. Карнизы тяжелых гипсовых деталей и лепные украшения потолков сложного профиля прикрепляют к основанию с помощью металлических скоб, проволочных закруток с антикоррозийными покрытиями или из нержавеющих материалов. Розетки для легкой (одноламповой) осветительной арматуры крепят к бетонному покрытию с помощью пробок. Основные принципы проектирования восстановления, усиления и замены конструктивных элементов здания В практике строительства, эксплуатации и переустройства зданий и сооружений различного назначения часто возникает необходимость восстановления и усиления частично разрушенных или поврежденных конструкций. Дефекты и повреждения возникают в результате: а) взаимодействия объекта с окружающей средой, б) взаимодействия элементов системы между собой и в) протекания определенных процессов в материалах, из которых состоят элементы здания. Восстановление и усиление конструктивных элементов здания, как правило, целесообразно во многих отношениях (прежде всего - экономическом). В силу недостаточного внимания, уделяемого существующему жилищному фонду (прежде всего невыполнения плановых ремонтов с целью уменьшения всех форм износа) в течение последних десятилетий, во главу угла в ближайшей перспективе должны стать работы по переустройству зданий, включающие усиление и восстановление конструктивных элементов. Проектирование мер по усилению и восстановлению конструкций связано с целым рядом проблем, которые мало знакомы не только молодым специалистам, но и проектировщикам с большим стажем, так как акцент в подготовке профессиональных кадров строителей и работе проектных институтов всегда ставился на новом строительстве. Во-первых, необходимо с высокой степенью достоверности определить фактическое состояние объектов ремонта, переустройства. Ведь часто не удается найти проектную документацию, а если она и сохранилась, то нет гарантии полного соответствия реальной конструкции проектному решению. Кроме того, на состояние конструкции оказали влияние различные факторы окружающей среды (дождь, снег, ветер, температурные перепады, агрессивные вещества и пр.), вызвавшие деградацию и структурные изменения в материалах. Во-вторых, предлагаемая система проектных решений по усилению конструктивных элементов зданий должна удовлетворять ряду следующих условий: а) экономической целесообразности; б) технологической пригодности; в) соответствия объемно-планировочному решению здания; г) исключения психологического дискомфорта пользователей, вызванного общим видом конструктивных элементов (больших прогибов, потери устойчивости элементов, нарушенной фактуры поверхностей и пр.). Важной составной частью проекта восстановления или усиления является его технологический раздел - проект производства работ, который должен предусматривать: а) применение индустриальных конструкций, деталей, широко распространенных позиций сортамента металлопроката; б) максимально возможное сокращение затрат ручного труда на строительной площадке (применение инвентарных оснасток, необходимых машин и механизмов, комплектной поставки конструкций и материалов); в) применение современных эффективных технологий, обеспечивающих высокое качество работ; г) соблюдение норм и правил техники безопасности, охраны окружающей среды. В практике реконструкции накоплен большой арсенал методов "лечения" конструкций. Анализ дефектов и отказов конструкций показывает, что разброс запаса прочности разных элементов чрезвычайно велик. Более того, один и тот же элемент имеет разные уровни запаса прочности и долговечности при разных видах воздействия. Все виды дефектов и отказов можно классифицировать по трем группам: 1) ухудшающие функциональные характеристики здания; 2) влияющие на внешний вид объекта; 3) угрожающие безопасности людей. Первые две группы отражают преимущественно состояние эксплуатационных характеристик конструктивных элементов, а третья группа - прочностные показатели. С другой стороны, с целью разработки целесообразных технологических и конструктивных решений по восстановлению и усилению конструктивных элементов мы можем различать повреждения и отказы следующим образом: 1) по характеру распространения (общие и локальные); 2) по удельному весу в структуре объекта (значительные или местные); 3) по причинам появления (первичные, вторичные). В любом случае проектное решение по ремонту конструкции должно включать весь комплекс строительных работ. Подготовительные работы: вскрытие, обеспечение доступа к дефектной конструкции, разборка (при необходимости) смежных конструкций. Основные работы: восстановление, усиление или замена конструкции, а также восстановление смежных конструктивных элементов. Отделочные работы: восстановление внешнего вида конструкции, помещения, объекта в целом. Типизация и классификация конструктивных решений позволяют создать своего рода "банк решений" по восстановлению и усилению (табл.1) для основных конструкций зданий. Использование такого подхода дает возможность уменьшить трудоемкость разработки и повысить качество проектной документации. Таблица 1 Классификация методов восстановления и усиления конструктивных элементов зданий и сооружений
Исходными данными для проектирования восстановления или усиления конструктивных элементов являются: материалы технического обследования; сведения о наличии у подрядчика необходимых материалов, строительных машин и механизмов; геологические и климатологические данные об условиях места расположения объекта; технико-экономическое обоснование целесообразности выполнения ремонтных работ. Кроме того, должна учитываться степень повреждения (реальное состояние) конструктивного элемента, определяемая как отношение затрат на восстановление к затратам на возведение здания. При слабой степени повреждения (5-20%) восстановительный ремонт производится, как правило, без изменения конструктивной схемы и без детального технико-экономического обоснования. При средней степени повреждения (10-40%) восстановление производится с сохранением конструктивных элементов, находящихся в удовлетворительном состоянии. При сильной степени повреждения (40-80%) восстановление допускается только при технико-экономическом обосновании. Наконец, при степени повреждения более 80% речь может идти только о разборке объекта. Для ряда проектных решений по восстановлению и усилению конструктивных элементов зданий и сооружений, требующих применения специальных приспособлений, устройств, оснастки, оборудования (например, устройства для закрепления грунта, конструкции подмостей для разборки, выносные и перегрузочные площадки, ограждения рабочей зоны, устройства для вывешивания кош и т.д.), обязательна разработка рабочих чертежей этих приспособлений. Все проектные решения должны приниматься на основе наработки как конструктивных, так и организационно-технологических вариантов с оценкой их сравнительной эффективности. Таким образом, приступая к выбору метода восстановления или усиления конструктивного элемента, следует руководствоваться требованиями нормативных документов, а также в значительной мере тем, что называется здравым смыслом. жүктеу/скачать 496 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||