Шпаргалка - Реконструкция зданий и сооружений

Подождите немного. Документ загружается.

• получить дополнительные площади без затрат на усиление существующих конструкций, запасов

несущей способности которых, как правило, достаточно для восприятия нагрузки от надстройки;

• повысить потребительскую ценность (престижность) квартир верхних этажей за счет

использования мансарды в качестве второго уровня квартиры,

• улучшить архитектурно-художественный облик зданий и застройки в целом за счет

формирования объемного и цветового решения "пятого фасада" крыши;

• осуществить надстройку здания без прекращения его эксплуатации, что особенно актуально для

большинства городов России, не располагающих переселенческим фондом;

• получить дополнительные площади в сложившихся, оснащенных инженерной и социальной

инфраструктурами районах без затрат по землеотводу;

• повысить тепловую эффективность зданий, поскольку их надстройка, как правило,

сопровождается утеплением ограждающих конструкций, а покрытие мансард вьшолняется в

соответствии с современными теплотехническими нормативами. 80-х годов широкомасштабные

работы по реконструкции и модернизации жилых домов в Западной Европе показывают, что при

хорошей организации работ, использовании легких конструкций и специального технологического

оборудования надстройка может осуществляться без выселения или с частичным выселением

проживающих. Это позволяет расширить объемы ремонтно-реконструктивных работ, повысить

их экономическую эффективность, а также привлечь крупные инвестиции для обновления

жилищного фонда. Устройство мансард получило широкое распространение во Франции,

Германии, Дании, Венгрии и ряде других стран Европы при обновлении массовых жилых зданий,

построенных по типовым проектам в 50-60-е годы. При многообразии конструктивных решений и

технологических приемов возведения большинство мансард за рубежом имеют общие

характерные особенности - они, как правило, возводятся из легких конструкций и в достаточно

короткие сроки.

Особое внимание обращается на обеспечение безопасности проживающих, защиту жилых

помещений от атмосферных осадков и минимизацию причиняемых неудобств, связанных с

производственными шумами, загрязнением жилой среды, необходимостью проведения части

работ в квартирах. Большинство мансард за рубежом возводится из деревянных или дерево-

металлических конструкций с использованием эффективных минераловатных утеплителей,

которые одновременно выполняют функции огнезащиты-

Объем зданий изменяют, надстраивая их или возводя рядом пристройки и встройки.

Надстройка —это повышение этажности дома или его частей. Использование третьего измерения

застройки является эффективным мероприятием, поскольку позволяет увеличить полезную

площадь зданий без уплотнения площади застройки, а это интенсифицирует использование

городских земель. Такое мероприятие возможно даже на густо застроенной территории, что важно

при реконструкции центральных районов городов, где земля ценится не только с точки зрения

престижности, но и стоимости аренды.

Решение о повышении высоты здания, как правило, принимают с учетом градостроительных

ограничений, наложенных концепцией развития территории. Прежде всего, ограничение на

этажность и плотность населения.

Надстройки приобретают особое значение как средство создания единых ансамблей. Этажность

зданий может быть выровнена надстройкой некоторых из них, частичной и полной. Или наоборот,

подчеркнут один из объемов, например угловой дом на пересечении улиц. Если при этом

заполнены разрывы между зданиями, то застройка приобретает законченный вид.

Надстройка упрощается, когда перекрытия в смежных корпусах расположены в одном уровне.

Однако возможны объединенные решения и в зданиях с полами в разных уровнях. В этих случаях

вертикальное смещение оконных проемов приходится маскировать горизонтальными членениями

фасадов, декоративными пятнами или другими архитектурными приемами.

Существует три типа использования третьего измерения здания — его высоты: 1) устройство

мансард, т. е. расположение жилья в подкрышном пространстве, на месте перестроенного чердака;

2) собственно надстройка; 3) размещение на функционально эксплуатируемой крыше

рекреационного пространства, позволяющего создавать места для досуга на свежем воздухе. Оно

как бы расширяет придомовые участки, что важно в условиях плотно застроенных территорий.

Рис. 8.1. Рекреационные площадки на плоской эксплуатируемой крыше здания дореволюционной

постройки, верхний этаж которого вместе с подкрышным пространством превращен в решение с

двухъярусными квартирами:

а — первый ярус; б — второй ярус

Планировка террасы — открытого места на крыше при квартирах верхнего этажа разнообразна.

Обычно разбивают газоны, площадки для отдыха и игр, ставят перголы или беседки.

Примером такого решения может служить рис. 8.1. Здесь квартиры снабжены надкрышной

террасой площадью всего 20 м2. Однако в практике градостроительства существуют образцы

эксплуатируемых крыш с ландшафтным озеленением значительных размеров. Создают не только

летние, но зимние сады и оранжереи. В градостроительстве постепенно утверждается принцип

многоуровневой организации ландшафта в плотной застройке центров городов. Используются

созданные человеком «надземные территории».

Применительно к этому в ландшафтной архитектуре сформировался термин «искусственное

озеленение». Зеленые насаждения, которые не могут развиваться естественным путем,

поддерживают инженерными и биологическими средствами, путем создания искусственных

оснований, благоприятных режимов: инсоляционного, аэрационного и температурно-

влажностного.

При террасном строительстве появляются дополнительные нагрузки, поэтому требуют усиления

несущие конструкции. При этом предусматривают перспективное увеличение зеленой массы и

корневой системы, что происходит по мере роста насаждений.

Рис. 8.2. Варианты устройства мансард:

а—над зданием с техническим верхним этажом; б— с устройством двухэтажных квартир,

превращением существующего верхнего этажа в зону дневного пребывания и размещением

спальной зоны в подкрышном пространстве; о — с размещением двухэтажных квартир под

высокой крышей; г—решение, совмещающее мансарду с надстройкой одного

этажа Рис . 8.3. Размещение оконных проемов в

крышах зданий с мансардами:

а —в плоскости ската крыши; б — вертикально с выдвижением оконной коробки из плоскости

крыши; в —то же, с наращиванием наружной стены здания; г — то Же, с задвижкой оконных

блоков в глубь помещения и устройством балконов

Мансарды устраивают, применяя четыре метода. Наиболее просто их разместить в зданиях,

верхний этаж которых является техническим. Тогда его высоту используют как часть высоты

жилья (рис. 8.2, а). По второму методу последний этаж дома превращают в нижний этаж

двухъярусной квартиры, что позволяет разместить под новой крышей спальную зону этой

квартиры (рис. 8.2, б).

Реконструкцией по третьему методу предусмотрено одно- или двухъярусные квартиры целиком

располагать под крышей с ломаными скатами (рис. 8.2, в), но при наличии наклонных наружных

стен. По четвертому методу мансарду совмещают с надстройкой одного этажа (рис. 8.2, г).

Во всех вариантах на рис. 8.2 показаны схемы решений с двухэтажными (двухъярусными)

квартирами. При проектировании квартир в одном уровне принцип размещения подкрышного

жилья сохраняется. Выбор того или иного решения зависит не только от социального заказа

пользователей, но также и от возможности установки лифта, поскольку по действующим нормам

отметки пола входов в квартиры верхнего этажа и в тамбур лестничной клетки не должны

отличаться более чем на 13,5 м. Пристройки к зданиям и

встройки осуществляют, используя три метода. Чаще новый объем пристраивают в торец или

сбоку, как показано на рис. 8.10, а. Встройки применяют, когда необходимо закрыть разрывы

между зданиями (рис. 8.10, б). Иногда за счет пристройки увеличивают ширину корпуса (рис. 8.10,

в). Оба примера характерны тем, что наряду с пристройками, существующие здания, не будучи

историко-архитек-турными памятниками, надстраиваются. Разнохарактерные по стилю, они

меняют свой облик, некоторые сохранившиеся объемы просматриваются.

Существуют примеры, где вмешательство нового не так радикально. Так, приведенное на рис. 7.16

решение объединяет вставкой существующие два здания. Включение в застройку новых объемов

является дополнением, увеличивающим полезную площадь квартир и тем самым — их

комфортность.

Пристройки конструктивно решают как дома нового строительства. Однако в наиболее

ответственных местах — узлах примыкания к существующим стенам — предусматривают

специальные мероприятия. Это связано с потенциальной возможностью появления деформаций в

местах стыков. Такое явление объясняется тем, что в основаниях старых зданий, простоявших

много лет, грунт уплотнился. В результате осадки стабилизировались. Основание же под новыми

фундаментами будет обжиматься по мере его подгрузки во время строительства. Процесс

завершится только через несколько лет эксплуатации, поэтому примыкания новой и старой кладки

делают скользящими, предусматривают осадочные швы.

Для связи в стенах устанавливают стальные анкеры (рис. 8.13). Их предназначение — обеспечение

беспрепятственного вертикального смещения пристройки по отношению к старому зданию.

Вместе с тем они должны воспринимать горизонтальные нагрузки, препятствовать расширению

шва.

Новые фундаменты выполняют, обеспечивая незыблемость оснований под старыми стенами. В тех

случаях, когда отметки заложения совпадают, грунт предохраняют от вспучивания шпунтовым

рядом. Если же новые фундаменты необходимо заглубить ниже подошвы существующего, то их

относят, обеспечивая угол откоса не менее 30° (рис. 8.14).

В месте примыкания стены пристройки опирают на консоли (рис. 8.14, а и б). Если намечают

смежно со старой стеной выложить новую, то под нее подводят опорный контур, зажимаемый в

фундаменте (рис. 8.14, в).

Иногда пристройку закладывают, отодвигая новые фундаменты на величину пролета перекрытия.

Балки или плиты одним концом опирают на стену старого здания. Такое решение обосновывают

расчетом осадок, ограничивая связанные с этими осадками перекосы перекрытий.

Рис. 8.14. Примыкание фундаментов пристроек к

существующим:

а —с заложением подошвы на уровне существующего фундамента; б—то же, с заглублением; в—

то же, но фундамент отодвинут от старого, стены примыкания опираются на консольную

конструкцию; 1 — новые фундаменты; 2—то же, старый; 3 — консольная железобетонная плита;

4 — шпунтовый ряд; 5—консольная балка; 6 — балка обвязки; 7—консольная конструкция по

контуру стен

Русские ученые разработали конструкцию свай, ввинчиваемых в грунт без каких-либо

колебательных движений. Такие сваи можно располагать на расстоянии 0,3 м от старых

фундаментов и не опасаться просадки последних, особенно если это сваи-стойки, опирающиеся на

скальные грунты.

Другие, уже зарубежные разработки, описанные в § 8.4, также позволяют избежать просадок

примыкающим к пристройкам и встройкам строений. Это различные методы водовоздушного

упрочнения грунта.

Таким образом, новые технологии позволяют эффективно решать примыкания к старым зданиям.

Как видно, в ближайшем будущем можно будет упростить решения стыков и отказаться от

консольных конструкций, рассмотренных в настоящем параграфе.

Вопрос 10

Таким образом, для оценки и обеспечения надежности эксплуатируемых зданий необходимым

является знание (прогноз) ресурса всех конструкций, срока их службы. В общем виде именно они

определяют периоды и объемы ремонтов. Установленные нормами сроки службы конструкций

являются усредненными, расчетными сроками, обусловленными физическим (техническим)

износом материала. Фактические сроки службы характеризуются реальными условиями

эксплуатации во временном интервале.

Вследствие потери качества происходит соответствующая утрата стоимости зданий и

сооружений.

Величина физического износа — это количественная оценка технического состояния,

характеризующая долю ущерба, потери по сравнению с первоначальным состоянием технических

и эксплуатационных свойств конструкций за период эксплуатации. Ущерб может быть выражен

также в снижении первоначальной стоимости конструкций или здания в целом. При такой оценке

технического состояния конструкций становится возможно их сопоставление, несмотря на

различные свойства и особенности.

При выполнении капитального ремонта физический износ частично ликвидируется, а

действительная стоимость здания увеличивается. В строгом смысле ремонтироваться должны

только сменяемые конструкции, нормальный срок службы которых менее нормативного срока

службы здания, который, в свою очередь, определяется нормативными сроками службы основных

несменяемых конструкций (фундаменты, стены). Несменяемые конструкции по физическому

смыслу ремонтироваться не могут, и проводимые в них укрепительные работы носят

восстановительный характер. С экономической точки зрения недопустимо отнесение

восстановительных работ к капитальному ремонту. Пренебрежение этим положением приводит к

ошибочному представлению, будто на протяжении срока эксплуатации износ элементов и зданий

в целом почти не увеличивается, а срок службы становится неопределенно продолжительным,

зависящим от числа ремонтно-восстановительных циклов.

В связи с неравномерностью износа отдельных элементов, их разнопрочностью, необходимостью

восстановления зданий при повреждениях, использованием ремонтными предприятиями новых

строительных материалов и современной технологии организации работ при капитальном ремонте

выполняются частично и восстановительные работы, при этом повышается уровень надежности,

увеличивается долговечность, возрастает стоимость. При капитальном ремонте зданий в

сменяемых конструкциях весь физический износ может быть устранен, а в несменяемых — только

уменьшен. В табл. 2.4 приведены данные о стоимости несменяемых элементов для кирпичных и

полносборных зданий.

Физический износ конструкций и зданий связан со старением материалов. Интенсивность такого

старения различна во времени.

Кроме временного (естественного) износа, на конструкции зданий влияют и другие виды

материального износа: механический, истирание; усталостный при повторных знакопеременных

нагрузках (температурные, ветровые); коррозия металлических деталей, конструкций и элементов;

эрозия, выветривание каменных и бетонных конструкций; гниение древесины, поражение ее

грибами и жуками точильщиками. Механизм и интенсивность действия этих процессов различны.

Каждый из них в отдельности или в совокупности ведет к постепенной утрате прочностных и

эксплуатационных качеств конструкций, элементов и зданий в целом.

Наиболее распространенными методами оценки физического (материального) износа являются: а)

определение износа по нормативным срокам службы (обратная задача); б) обследование

фактического состояния объекта в целом или его важнейших конструктивных элементов (частей,

узлов); в) определение износа по объему выполненных ремонтных работ для восстановления

конструкции. Важность обследования и уточнения расчета величины физического износа

определяется тем, что сроки, объемы и виды ремонта назначаются в зависимости от физического

износа конструкций и зданий в целом.

Вопрос 12

Учет и изучение технических причин аварий и повреждений строительных конструкций

необходим для предотвращения повторения аварий в будущем. Практика строительства

раполагает большим числом примеров аварий и обрушений конструкций, вызванных случайными

явлениями, которые не могут быть предусмотрены заранее. Изучение последствий таких аварий

позволяет выявить ряд конструктивных, монтажных и других дефектов (которые без аварии могли

быть и не обнаружены) и изыскать пути дальнейшего развития и усовершенствования

конструкций или отдельных узлов. ехнические причины катастроф делятся также на три группы:

потеря устойчивости, дефекты основания и неудовлетворительное производство работ. Ф. Д.

Дмитриев, рассматривая в основном на материалах аварий зарубежных стран аварии и крушения

мостов и гидротехнических сооружений, в классификации [1] не отражает специфику аварий и

крушений металлических конструкций гражданских и промышленных сооружений. С нашей

точки зрения, во вторую группу причин аварий следовало бы еще включить аварии, происшедшие

не только от незнания, но и в результате недопустимой халатности. Примеры таких аварий, к

сожалению, имеются. И. А. Мизюмский [3] дает классификацию аварий и крушений только

металлических конструкций, причем аварий, вызванных только инженерно-техническими

причинами. Аварии и крушения разделены на четыре группы:

вызванные дефектами, связанными с ошибками проектирования;

вызванные дефектами, возникшими в процессе производства работ;

вызванные дефектами, связанными с эксплуатацией;

вызванные недостаточно изученными условиями работы и свойствами применяемых материалов.

Нельзя согласиться с принципом классификации Томаса X. МакКейга [73], где причинами аварий

считаются четыре фактора:

невежество, экономия, погоня за прибылью, небрежность и стихийные бедствия.

Классификацию по таким признакам ее автор считает универсальной. Понятно, что такое

определение причин аварий строительных конструкций лишено научной обоснованности и самый

принцип определения чужд всему строю нашего социалистического общества.

Предлагаемая нами классификация (табл. 1 см. вклейку) составлена по иному принципу. Аварии,

вызванные непреодолимыми стихийными силами природы и военными действиями, не

рассматриваются. Аварии, вызванные социально-экономическими условиями, в нашей советской

действительности просто не могут иметь места. В связи с этим рассматриваются только аварии,

вызванные инженерно-техническими причинами и происшедшие в результате халатности,

недосмотра и т. п.

При составлении классификации для удобства ее использования выделены основные причины

аварий и факторы, их вызывающие. Вполне естественно, что перечисление последних на

исчерпывающую полноту не претендует.

Некоторая условность в определениях, примененных в классификации аварий, неизбежна. Можно

бесконечно спорить о том, что и где является причиной и что следствием. Например, всем

известен классический случай крушения в 1905 г. Египетского моста в Петербурге.

Общепризнано, что причиной аварии был резонанс, возникший при прохождении по мосту войск.

Но с таким же успехом причиной аварии можно было считать и просчеты, допущенные при

проектировании моста, в результате которых, как следствие, в сооружении мог возникнуть

резонанс. С таким же успехом причину аварии можно видеть в неправильной эксплуатации

сооружения, выразившейся в том, что войска при прохождении моста шли строем с несбитым

шагом, в результате чего, как следствие, и появился резонанс. И все-таки непосредственной

причиной аварии был резонанс. В предлагаемой классификации выделены восемь основных

причин аварий. Единственным же следствием этих причин является авария—катастрофа.

Основные причины аварий в классификации расположены не в каком-то определенном порядке,

например, в биографическом порядке проектирования и возведения сооружений, а отмечены

только наиболее типичные комбинации (сочетания) причин аварий. В каждой из причин

выделены (отмечены знаком Т) наиболее часто встречающиеся факторы, вызывающие появление

перечисленных причин.

Существующие в настоящее время строительные нормы и правила (СНиП) основаны, как

известно, на методе расчета по трем предельным состояниям:

по несущей способности, при достижении которого происходит исчерпание несущей способности

элемента или конструкции в целом;

по развитию чрезмерных деформаций от статических или динамических нагрузок, при

достижении которого появляются недопустимые деформации или колебания;

по образованию и раскрытию трещин, при появлении которых нормальная эксплуатация

конструкции становится невозможной.

Идея современного метода расчета по предельным состояниям заключается в том, чтобы за время

нормальной эксплуатации сооружения не наступило ни одного из предельных состояний.

Следовательно, предельное состояние следует рассматривать как аварийное или предаварийное.

Аналогичная картина имеет место и при оценке прочности элементов конструкций в

сопротивлении материалов. Так, применяя к элементу, находящемуся в сложном напряженном

состоянии, ту или иную «теорию прочности», устанавливаем вначале критерий наступления

«опасного» состояния (условно аварийного) по прочности или по пластичности, а затем

переходим к «условиям прочности».

При проектировании по СНиП П-8. 3-62 металлических конструкций третье предельное

состояние не учитывается, так как появление трещин зависит не от силовых воздействий,

развивающихся при эксплуатации сооружений, а от неправильностей технологии или монтажа,

как, например, трещины при сварке. Мы имеем дело не с проектированием, а уже с

существующими конструкциями, поэтому аварии металлоконструкций естественно

рассматривать по всем трем предельным состояниям.

Надежность конструкций и сооружений зависит от многих факторов: марки материала, сечения

элементов, их формы, качества изготовления и монтажа, условия эксплуатации, своевременного

ремонта, в необходимых случаях — усиления конструкций и т. п.

Все эти факторы влияют на срок нормальной эксплуатации и определяют несущую способность

сооружения и его отдельных конструктивных элементов. Каждая конкретная авария есть

результат совокупности нескольких причин, сочетание нескольких неблагоприятных факторов.

Вместе с тем всегда можно выделить основную причину, непосредственно или косвенно

приведшую к аварии. Аварийное состояние в металлоконструкциях и их обрушение могут иметь

место при вполне доброкачественных во всех отношениях конструкциях, правильно выполненном

монтаже и нормальной эксплуатации вследствие дефектов оснований, на которых установлены

металлические конструкции. Поэтому перед монтажом необходимо особенно тщательно

проверить, правильно ли выполнены те конструкции, на которые будут установлены

металлические, и в отдельных случаях состояние грунтов под подошвой фундамента.

Характерную группу причин, от которых возникают аварийные состояния металлических

конструкций, составляют:

- неравномерность осадки грунта под фундаментами, на которые опираются

металлоконструкции,

- выдавливание грунта из-под фундаментов, выпучивание при вымораживании,

- провалы грунта, оползни и т. д.

Неравномерная осадка грунта вызывает перекосы, перераспределение усилий между элементами

конструкций и т. д., в отдельных случаях — превращение статически определимых систем в

статически неопределимые. Изменяется статическая схема работы деформированных конструкций

путем превращения их в новые конструктивные формы. Ненадежность оснований, неравномерная

осадка, потеря устойчивости опорными конструкциями вызывают аварийные состояния.

Причины деформаций зданий и сооружений

Формами и видами отклонений (ухудшения) характеристик и показателей работоспособности и

надежности сооружений являются: деформации, трещинообразования, осадки, коррозия,

механические, физико-химические или биологические повреждения, потеря устойчивости,

обрушения конструкций, аварии и катастрофы. Повреждения могут быть вызваны двумя группами

причин: 1 - внешние причины: неблагоприятные природно-климатические, инженерно-

геологические условия; долговременные физические, химические, электрохимические,

микробиологические процессы разрушения конструкций здания, вызывающие естественное

"старение" строительных материалов и большой "физический" износ конструкций; стихийные

явления (наводнения, землетрясения, пожары, провалы, обвалы, оползни и др.);

неудовлетворительное качество эксплуатации объекта; ухудшение экологии окружающей среды; 2

- внутренние причины: ошибки изыскателей при изучении инженерно-гидрогеологических

условий строительной площадки; неблагоприятное расположение объекта вблизи водоемов,

подземных выработок; ошибки конструктивного и технологического характера, допущенные при

проектировании и производстве работ; неудовлетворительное качество строительных материалов

или их износ и старение; ухудшение свойств грунтов в результате увлажнения глинистых,

замачивания лессовых, оттаивания мерзлых грунтов, резкого повышения уровня подземных вод,

технологических загрязнений основания; уплотнение грунтов оснований под воздействием

нагрузок, передаваемых новыми зданиями и сооружениями; проведение строительных работ

вблизи существующих зданий (разработка котлованов и траншей, прокладка подземных

коммуникаций, транспортных тоннелей, динамические нагрузки от транспорта, при забивке свай,

погружении шпунта и т.п.).

Значительное количество деформаций и аварийных состояний зданий связано с воздействием

техногенных процессов, изменением влажностного режима работы подземных конструкций.

Понижение уровня грунтовых вод (как и подтопление оснований) изменяет свойства грунта и

вызывает его осадку, что приводит к деформациям, наклону, растрескиванию конструкций. В

результате изменения влажностного режима и замачивания грунтов возможны: просадки, оползни,

сели, выпор, растворение, размягчение связных грунтов, карст, засоление, коагуляция, набухание,

выщелачивание, разуплотнение, разрыхление, разрушение структуры и др. процессы.

рис.1 Осадочные трещины в конструкциях

рис.2 Деформация здания при понижении уровня подземных вод

рис.3 Деформация дома при откачке воды из траншеи

Причинами осадочных трещин могут быть: ошибки при изысканиях и в проекте (невыявленные

плывуны, карстовые и просадочные породы и включения, проектирование под частью здания

подвальных помещений): недостатки в подготовке основания (излишний выбор грунта в

основании и плохое уплотнение вновь подсыпанного); вымывание основания при откачивании

воды из котлована; недостатки при устройстве фундаментов (некачественный материал и

непроектные конструкции фундаментов; смещение фундаментов с проектной оси;

дополнительные нагрузки от достраиваемых зданий; пропуск или некачественное выполнение

армирующих поясов и ростверков по верху фундаментов); недостатки при эксплуатации объектов

(подтопление и вымывание основания атмосферными, бытовыми или технологическими водами);

увлажнение грунта основания протечками трубопроводов инженерных систем; неправильное

устройство подпорных стен или отсутствие их при отрывке котлованов и траншей радом с

существующим зданием; откачка грунтовых вод при производстве работ вблизи возведенного

здания; промерзание грунтов в подвалах при нарушении режима отопления.

Что произойдет, если зазоры между сборной колонной и стаканным фундаментом некачественно

заделать бетоном?

Расчетными схемами большинства типов каркасных зданий предусматривается жесткое

защемление колонн в фундаментах (рис. 2, а). При использовании сборных железобетонных

элементов такое защемление обеспечивается за счет тщательной заделки бетоном зазоров между

колонной и стаканом фундамента, причем класс монолитного бетона должен быть не ниже класса

бетона фундамента.

В практике строительства, увы, нередки случаи, когда после рихтовки и временного закрепления

колонн бетонирование зазоров осуществляется не сразу. За это время в зазоры попадает мусор и

грязь, которые сверху лишь замазывают бетоном. При этом проверить качество работ по одному

внешнему виду не представляется возможным. Такое соединение становится податливым, т. е.

занимает промежуточное положение между жестким и шарнирным соединениями (его условная

схема показана на рис. 2, б). Оно приводит к большим изменениям в работе каркаса по сравнению

с тем, что предусмотрено в проекте: резкому увеличению горизонтальных перемещений А и

усилий в колоннах, снижению устойчивости колонн, а в худшем случае — к обрушению здания.

Этот дефект является одной из причин появления трещин в стенах и колоннах, разрушения узлов

сопряжения стеновых панелей с колоннами и одной из главных причин систематического выхода

из строя ("разбалтывания") путей мостовых и подвесных кранов. Поэтому качество и

своевременность заделки зазоров должны подвергаться особо тщательному контролю.

1.3. Что произойдет, если опорные закладные детали стропильных балок (ферм) некачественно

приварить к закладным деталям колонн?

Сварные швы нужны не просто для фиксации положения балок и ферм (как ошибочно полагают

де которые строители), а для восприятия весьма больших усилий скалывания и отрыва.

В астности, швы обеспечивают шарнирно-неподвижное опирание стропильных конструкций

(ригелей на колонны, благодаря которым горизонтальные нагрузки (ветровая или крановые)

передаются от одной колонны к другой и распределяются между ними пропорционно жесткостям

(рис. 3, а). При некачественной сварке может произойти разрушение швов, тогда опора становится

шарнирно-подвижной и вся горизонтальная нагрузка воспринимается только одной колонной, на

которую последняя не рассчитана (рис. 3, б). В совокупности с другими дефектами это может

привести к разрушению перегруженной колонны и, как минимум, - к образованию в ней больших

поперечных трещин, к постоянному выходу из строя крановых путей, образованию трещин в

стенах и т.п. В значительной степени приведенные рассуждения относятся и к ригелям

многоэтажных каркасных зданий.

Кроме того, в тех случаях, когда не предусмотрены вертикальные связи по торцам стропильных

конструкций, сварные швы удерживают последние от опрокидывания при воздействии

горизонтальных усилий продольного направления (рис. 3,в, вид с торца балки).

1.4. Что произойдет, если при монтаже ребристых плит покрытия (перекрытия) приварить не три,

а две опорные закладные детали?

Приварка каждой плиты в трех точках образует геометрически неизменяемую фигуру -

треугольник, а в совокупности - жесткий диск покрытия (перекрытия), который вовлекает в

совместную работу при действии горизонтальных сил Т все колонны (рис. 4, а, вид в плане).

Работа каждой плиты в горизонтальной плоскости напоминает работу консоли, воспринимающей

часть силы Т (рис. 4, б). Если приваривать только две закладные детали, то каждая плита в

горизонтальной плоскости может свободно поворачиваться (рис. 4, в), жесткого диска не будет и

сила Т станет восприниматься колоннами только одной плоской рамы (рис. 4, г). В результате,

усилия в этих колоннах резко возрастут по сравнению с расчетными (если в расчете учитывалась

пространственная работа каркаса), что может привести не только к появлению больших трещин,

но и к разрушению колонн. Даже если этого не произойдет, отсутствие жесткого диска, пусть и на

отдельных участках, приведет к преждевременному износу колонн, разрушению кровли, а в

многоэтажных зданиях также к разрушению полов.

В многоэтажных каркасных зданиях связевого или рамно-связевого типов жесткие диски

перекрытий играют похожую, но несколько иную роль (см. вопрос 1.6).

1.5. Что произойдет, если швы между ребристыми плитами покрытия некачественно заделать

раствором?

При некачественной заделке в швах образуются щели, через которые теплый воздух из помещения

проникает в утеплитель и, если кровля совмещенная (невентилируемая), конденсируется под

цементной стяжкой или под водоизоляционным ковром. В результате этого происходит

систематическое замачивание утеплителя, он теряет свои теплозащитные свойства, кровля

промерзает, а бетон плит покрытия подвергается морозному разрушению. Кроме того, швы

способствуют повышению жесткости диска покрытия за счет сил сцепления между раствором

замоноличивания и боковыми поверхностями плит. Поэтому качественная заделка швов — вовсе

не прихоть проектировщиков.

1.6. Что произойдет, если швы между пустотными плитами перекрытий некачественно заделать

раствором?

На боковых поверхностях пустотных плит имеются круглые углубления, которые при заделке

швов заполняются раствором и образуют шпонки, препятствующие взаимному смещению плит не

только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости (рис. 5, а, вид в плане). Благодаря

шпонкам, перекрытие представляет собой горизонтальный жёсткий диск, т. е. как бы

непрерывную монолитную плиту. Например, в связевых каркасах ветровая нагрузка через жесткие

диски передается с колонн на вертикальные связи или диафрагмы жесткости (рис. 5, б). Это

позволяет резко уменьшить горизонтальные перемещения колонн Δ1 и освободить их от

восприятия горизонтальных нагрузок, брушение сооружений происходит в основном по двум

схемам: либо с постепенным накоплением напряжений и деформаций и последующим

обрушением несущих конструкций, либо быстротечно (прогрессирующее обрушение) при

возможно даже кратковременном, но существенном перегрузе важного несущего элемента

конструкций.

Здания и сооружения должны находиться под постоянным наблюдением инженерно-технического

персонала, ответственного за сохранность соответствующих объектов. С этой целью проводятся

периодические технические осмотры. Осмотры могут быть общими и частными. Как правило,

очередные общие технические осмотры зданий производятся два раза в год - весной и осенью.

Статистика показывает, что 90% аварий и обрушений происходит в ранние утренние часы, при

смене воздушных масс. Специалисты считают, что обрушения зданий вскоре станут для России

обычным явлением. Только в столице представляют опасность сотни зданий, в которых до сих пор

собираются тысячи человек. По данным специалистов, потенциально опасными могут быть все

здания, построенные по индивидуальным проектам - особенно большепролетные (крытые рынки,

катки, стадионы, бассейны, аквапарки, цирки, концертные залы) и возведенные в 1950-1970 годы.

Что касается жилого фонда, то опасными могут быть знаменитые пятиэтажки (блочные и

панельные дома без балконов или «на ножках»), а также здания из жилых серий массового

строительства с неполным каркасом. В межсезонье, особенно в течение самого снежного месяца

года, февраля, да еще при резких перепадах температуры риск обрушения таких зданий

повышается в несколько раз. Эти здания были рассчитаны на 25 лет эксплуатации, а простояли

уже более сорока.

По статистике, ошибки в проектировании становятся причиной инцидентов в 20-25% случаев,

столько же приходится на ошибки строителей, остальное происходит из-за неправильной

эксплуатации строений.

Причинами внезапных обрушений также могут быть: взрыв или механический удар;

метеорологические катастрофы в виде ураганов, смерчей, наводнений.

Здание с ослабленной конструкцией рушится обычно в результате внешнего воздействия

(смещение грунта, врезавшийся в здание автомобиль, забивание свай по соседству, и т. п.).

Под аварией при строительстве обычно

понимают серьезное повреждение или

разрушение строящегося сооружения или

его части, конструкций рядом расположен-

ных зданий и коммуникаций. В случае

аварии в конструкциях зданий и сооружений

возникают предельные состояния I группы,

т.е. нарушается их прочность или устойчи-

вость. Аварии при устройстве котлованов

связаны помимо этого с наступлением

предельного состояния в некоторых облас-

тях примыкающего грунтового массива.

Под аварийной ситуацией понимаются

создавшиеся в процессе строительства

отклонения от проекта или результатов

прогноза, которые требуют вмешательства в

производство работ и в противном случае

могут привести к аварии. Аварийные ситуа-

ции связаны, как правило, со значительными

непрогнозированными деформациями

ограждений котлованов или их элементов,

окружающих зданий, сооружений и комму-

никаций, т.е. с возникновением предельных

состояний II группыПричины, вызывающие аварии зданий и

сооружений, могут возникать на любом из

этапов их создания, начиная с инженерно-

геологических изысканий и заканчивая

процессом эксплуатации. Анализ комплекса

причин, наиболее часто приводящих к

авариям при строительстве глубоких котло-

ванов, позволяет выделить из них следую-

щие большие группы:

- Ошибки и просчеты при выполнении

инженерно-геологических и других видов

изысканий;

- Ошибки при проектировании, которые

могут допускать как геотехники, анализи-

рующие взаимодействие конструкций с

грунтовым массивом, так и конструкторы,

определяющие параметры конструктивных

элементов;

- Некачественное выполнение работ, не-

соблюдение при строительстве проектных

параметров, использование материалов и

технологий, не соответствующих проекту;

- Нарушения ПОС, несоблюдение преду-

смотренной проектом последовательности

производства работ;

- Ошибки в управлении проектом, отсут-

ствие надлежащего контроля качества,

недостаточный мониторинг, плохое взаимо-

действие с проектировщиком в процессе

строительства, несоблюдение сроков строи-

тельства;

- Неправильная эксплуатация;

- Форс-мажорные причины, связанные с

воздействиями, непредусмотренными строи-

тельными нормами и правилами, природного

и техногенного характера.

Помимо форс-мажорных обстоятельств,

которые не могут быть заранее предвидены

и подвергнуты анализу, остальные причины

возникновения аварийных ситуаций связаны

с человеческим фактором, т.е. носят субъек-

тивный характер. Ошибки человека могут

быть обусловлены следующими обстоятель-

ствами:

- недостатком информации или ее непра-

вильной интерпретацией;

- отсутствием достаточного опыта и не-

обходимой квалификации;

- неудовлетворительной организацией

трудового процесса;

- желанием сэкономить средства и время;

- необходимостью выполнения своих

обязанностей в условиях дефицита времени;

- отсутствием апробированных методик

анализа;

- отсутствием критического подхода и

пессимистических оценок;

- нежеланием обсуждать дискуссионные

вопросы, недостаточной публичностью.

К серьезным авариям котлованов приво-

дит обычно комплекс причин, друг с другом

связанных и вытекающих одна из другой.

Так недостатки инженерно-геологических

изысканий неминуемо влекут за собой

ошибки при проектировании, а ошибки в

управлении проектами всегда приводят к

снижению качества работ. Рассмотрим на

конкретных примерах аварийных ситуаций,

произошедших за последние годы в России и

за рубежом, наиболее характерные и повто-

ряемые составляющие причин обрушений

или сверхнормативных деформаций ограж-

дений глубоких котловановКогда случается крупная авария, к кото-

рой приводит, как правило, не один, а целый

ряд факторов, встает закономерный вопрос –

какой же из факторов явился ключевым? Что

должно было быть сделано для ее предот-

вращения? На каком из этапов уже невоз-

можно было избежать аварии?

В процессе технического расследования

причин аварийных ситуаций подрядчик

обычно доказывает, что проектные решения

были не достаточно надежны, проектиров-

щик, наоборот, утверждает – причиной

послужили отклонения от проекта. К ошибкам проекта, допущенным при

конструировании распорной системы в

котловане, комиссия по расследованию

причин аварии отнесла (Magnus и др., 2005):

- Отсутствие в чертежах части концевых

раскосов, которые учитывались в расчетах и

должны были распределять продольные

усилия в распорках;

- Недостаточную прочность узлов при-

мыкания распорок к обвязочным поясам

(рис. 23) в два раза ниже требуемой расче-

том;