Проект модернизации общежития

1. Состояние вопроса

1.1 Введение

1.2 Износ здания

1.3 Обмерные работы

1.4 Методы обследований состояния зданий и конструкций

1.5 Конструктивное решение

2. Оценка технического состояния строительных конструкций здания общежития № 9 УГНТУ по ул. Р. Зорге в г. Уфе

2.1 Особенности обследования реконструируемых зданий и их оснований и фундаментов

2.2 Основные этапы обследования

2.3 Результаты обследования

2.4 Выводы и рекомендации

3. Архитектурная часть

3.1 Краткое описание проекта

3.2 Генплан

3.3 Объемно-планировочное решение

3.4 Конструктивная часть

3.4.1 Конструкции каркаса

3.4.2 Перекрытие, покрытие и стены

3.4.3 Отделка

3.5 Теплотехнический расчет

3.5.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче стен и покрытия мансардного этажа

3.5.2 Расчет толщины утеплителя наружной стены здания

3.5.3 Расчет толщины утеплителя стены мансарды

3.5.4 Расчет толщины утеплителя покрытия мансарды

4. Расчетно-конструктивная часть

4.1 Расчет фундаментов

4.1.1 Нагрузки на основание под стену в осях 6-Б-Е

4.1.2 Нагрузки на основание под колонну в осях 2-Е

4.1.3 Расчетное давление столбчатого фундамента на грунты основания в осях 2-Е

4.2 Расчет простенка наружной несущей стены

4.2.1 Проверка несущей способности простенка 1-го этажа

4.3 Расчет временных нагрузок

4.4 Расчет поперечной рамы

4.4.1 Сбор нагрузок

4.4.2 Геометрические характеристики элементов поперечной рамы

4.4.3 Результаты статического расчета поперечной рамы

4.4.4 Проверка сечения рамы

4.5 Расчет термопрофиля

4.51 Сбор нагрузок

4.5.2 Геометрические характеристики термопрофиля

4.5.3 Результаты статического расчета термопрофиля

4.5.4 Подбор прогона из термопрофиля для покрытия мансарды

4.5.5 Подбор прогона из термопрофиля для стены мансарды

4.6 Конструирование узлов рамы

5. Технология строительного производства

5.1 Общие принципы производства работ

5.2 Определение объемов работ и тудозатрат

5.3 Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации при монтаже

5.3.1 Подбор монтажных механизмов по техническим параметрам

5.3.2 Выбор монтажных кранов по технико-экономическим показателям

5.3.2.1 Расчет технико-экономических показателей крана СКГ-63А

5.3.2.2 Расчет технико-экономических показателей крана КС-8362

5.3.3 Выбор транспортных средств и расчет количества транспорта

5.4 Указания к производству подготовительных работ

5.5 Указания к производству работ по устройству монолитного пояса

5.6 Указания к производству работ по укрупнительной сборке блоков рам

5.7 Указания к производству работ к монтажу блоков рам методом надвига

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Охрана окружающей среды

6.1.1 Исходные данные

6.1.2 Расчет концентрации вредности от автомашин

6.1.3 Расчет интенсивности шума

6.2 Пожарная характеристика здания

6.2.1 Пределы огнестойкости несущих и ограждающих конструкций здания

6.3 Мероприятия по охране труда

6.3.1 Безопасность монтажных работ

6.3.2 Бетонные работы

6.3.3 Кровельные работы

Приложения Список литературы

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Введение

В нашей стране на сегодняшний день важнейшей проблемой является капитальный ремонт и реконструкция жилых домов и административных зданий, построенных в 1950;1970 г.

Реконструкция зданий и сооружений — это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями. Реконструкция связана с восстановлением эксплуатационных показателей и усилением несущих элементов зданий и сооружений.

При реконструкции и техническом перевооружении капитальные вложения существенно меньше, а окупаемость в 2…2,5 раза быстрее, чем при новом строительстве.

Основной объем работ по реконструкции общественных зданий приходится на старые районы города. Большинство из находящихся здесь зданий построено уже давно и подверглось физическому и моральному износу.

Несоответствие функций учреждения зданиям, в которых они вынуждены располагаться, постоянно возрастает. Особенно резким оно стало в наши дни, когда высокий уровень технической оснащенности стал необходим для всех форм деятельности. По этой же причине не удовлетворяют современным требованиям даже те старые здания, которые используются по своему первоначальному назначению: учебные заведения, спортзалы и т. д.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что реконструкцию зданий целесообразно проводить в период 30…60 лет с начала эксплуатации. Таким образом, подавляющее большинство общественных зданий, построенных в послевоенный период, должно подвергнуться реконструкции.

Существуют следующие основные направления работ по обновлению зданий первых массовых серий: капитальный ремонт, обеспечивающий сохранность зданий; модернизация зданий, предусматривающая частичную перепланировку и переоборудование внутренних помещений, повышение теплозащиты зданий, улучшение архитектуры фасадов; реконструкция, предусматривающая получение дополнительной площади за счет надстройки, расширения зданий и пристройки новых объемов.

Особое место в этом ряду занимает надстройка мансардного этажа. Анализ современных вариантов показал, что надстройка мансардных этажей возможна с окупаемостью в 1,5−2 года и сроком выполнения строительных работ в среднем по одному дому в 3−4 месяца. Современные технические решения позволяют проводить эти работы без отселения жильцов. Устройство мансардных этажей при реконструкции зданий, а также при новом строительстве обеспечивает увеличение общей площади дома на 15…20%, сокращение теплопотерь на 5…7%, снижение себестоимости строительства на 10…15%. Т. е. при реконструкции зданий имеется возможность получения дополнительной площади без больших материальных и финансовых затрат.

В пользу такого строительства говорит и тот факт, что крупнопанельные и кирпичные дома, построенные по первым типовым проектам, обладают существенными запасами несущей способности, что объясняется несовершенством методов расчетов, использованных 30−35 лет назад, которые, как выяснилось сейчас, давали неучтенные дополнительные прочностные запасы, а также ростом прочности бетона за годы эксплуатации зданий. Эти утверждения подтверждаются многочисленными обследованиями и изысканиями.

В литературе по мансардному строительству встречаются три основных типа мансард:

— Первый связан с формированием отдельного мансардного этажа в одном уровне. Этот вариант наиболее распространен при надстройке административных зданий.

— Второй связан с двухуровневым развитием пространства мансарды.

Третий связан с пространственной организацией антресольных этажей — 2-х уровневым развитием верхнего этажа здания.

1.2 Износ здания

Здания и сооружения независимо от их класса и капитальности в процессе эксплуатации подвергаются материальному и моральному износу.

Под материальным, или физическим износом здания и его конструктивных элементов подразумевается постепенная утрата первоначальных технических свойств под воздействием естественных факторов.

Степень материального износа здания и отдельных его частей зависит от физических свойств материалов, использованных при его строительстве, от характера и геометрических размеров конструкций, особенностей расположения здания на местности, условий эксплуатации и других факторов.

Под моральным износом здания понимается его несоответствие функциональному или технологическому назначению, возникающее под влиянием технического прогресса. Такой износ в большинстве случаев наступает раньше, чем материальный.

В нашем дипломном проекте мы проводим обследовательские работы для определения технического состояния конструкций и здания в целом. В дальнейшем по этим заключениям предусматривается проведение реконструкции здания и устройство мансардной надстройки.

1.3 Обмерные работы

Обмеры выполняют для точного установления формы, размеров и взаимного расположения всех помещений и конструктивных элементов здания. Измеряют и фиксируют прямолинейные, косоугольные и криволинейные контуры и все виды поверхностей в горизонтальных и вертикальных проекциях.

Каждую измеряемую линию желательно измерять в двух направлениях — сначала слева направо, а потом в обратном направлении. Фиксируют все проемы, выступы и заглубления фасадной плоскости. Особо тщательно надо устанавливать и фиксировать оси проемов.

Внутренние обмеры выполняют в каждом отдельном помещении и снова с особой тщательностью фиксируют оси проемов. Только с помощью осей проемов можно совместить наружные и внутренние измерения, а главное — установить местоположение и толщину внутренних стен и перегородок.

Для проверки и уточнения обмеров и формы здания в плане в нескольких наиболее обширных помещениях делают диагональные промеры. Измерять диагонали надо в первую очередь в тех помещениях, где явно заметны отступления от прямоугольной формы.

1.4 Методы обследований состояния зданий и конструкций

Обследование строительных конструкций зданий и сооружений выполняют квалифицированные группы инженерно-технических работников, специально подготовленных и оснащенных необходимыми приборами и оборудованием.

В своей работе организация, выполняющая обследование, должна руководствоваться всеми действующими нормативными и инструктивными документами по реконструкции и обследованию зданий и сооружений и государственными стандартами на изыскательские работы, проектирование, строительство и эксплуатацию строительных объектов.

Основанием к проведению обследования должно служить задание, в котором указывается цель реконструкции и соответствующие основные требования, предъявляемые к конструкциям, ориентировочные планируемые технологические нагрузки и воздействия, планировочные решения и общие условия эксплуатации после реконструкции.

В целом обследование конструкций состоит из следующих видов работ: предварительный осмотр конструкций; изучение технической документации; ознакомление с ее особенностями существующего и будущего технологического процесса и режимов эксплуатации; инженерно-геодезические, инженерно-геологические изыскания; детальный натурный осмотр, обмеры конструкций и выявление дефектов; отбор и лабораторный анализ образцов (проб) материалов конструкций; определение планируемых нагрузок и воздействий; установление расчетной схемы и выполнение поверочных расчетов.

Обычно работы по обследованию выполняют в два этапа:

1) Предварительное или общее обследование.

2) Детальное обследование.

Предварительные или общие обследования начинаются с визуального осмотра сооружений и его конструкций, ознакомления с технической документацией и другими материалами, помогающими составить представление об изучаемом объекте.

На этом этапе, прежде всего осмотром должны быть выявлены участки и отдельные конструкции, имеющие аварийное состояние и приняты меры по их временному усилению.

Предварительным обследованием должны быть выявлены отступления от проектных данных по объемно-планировочным, конструктивным решениям, по виду и характеру нагрузок, включая природно-климатические и др. При отсутствии проектно-технической документации или ее некомплектности необходимо выполнить предварительные обмеры конструкций и основные чертежи зданий и сооружений.

По результатам визуального обследования производится ориентировочная оценка технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений и намечается программа комплексного обследования.

Комплексное обследование проводится с целью сбора окончательных максимально достоверных сведений для оценки технического состояния строительных конструкций, являющегося основой для выбора конструктивного решения при реконструкции зданий и сооружений.

В результате комплексных обследований строительных конструкций необходимо получить: данные уточненной проектно-технической документации; обмерочные чертежи, фиксирующие положение строительных конструкций в плане и по высоте с указанием сечений несущих элементов, осадок, перемещений, смещений и других отклонений от проекта или нормативных требований. Далее необходимо выполнить комплекс работ по установлению фактических значений физико-механических характеристик материалов, для чего должны быть максимально использованы неразрушающие и лабораторные методы испытаний. Уточняются и систематизируются дефекты и повреждения конструкций, их узлов и сопряжений, а также собираются сведения об эксплуатационной среде, воздействующей на конструкции и основания. Принимается расчетная схема несущих конструкций для выполнения окончательных поверочных расчетов отдельных элементов конструкций и сооружений в целом.

Для определения различных свойств и качеств конструкций применяют физико-механические неразрушающие методы контроля. Основными преимуществами этих методов контроля по сравнению с разрушающими являются следующие:

небольшие размеры используемых приборов;

возможность быстрого получения результатов;

процесс испытания происходит без снижения несущей способности конструкций;

определение характеристик в любой точке.

Для определения качества и состояние материала используются приборы статического и динамического действия.

Принцип действия статических приборов основан на равномерном возрастающем усилии от нагрузки на боек.

Принцип действия динамических приборов основан на отскакивании прибора от поверхности испытуемого материала, где нагрузка передается в виде удара на наконечник.

Для отбора образцов каменных и бетонных конструкций применяется специальный высокопрочный молоток и зубило для вырезки образцов из конструкции.

1.5 Конструктивное решение

При реабилитации зданий применяются разнообразные (известные по новому строительству) конструктивные решения. Специфика проектных работ при реконструкции проявляется в привязке известных конструктивных схем к конкретному объекту. Оценка технического состояния строительных конструкций и оснований фундаментов, а также обмерные работы, при этом, являются очень ответственным и обязательным этапом проектирования реконструируемых объектов. Решение вопроса о целесообразности проведения работ по модернизации и реконструкции здания должно приниматься после оценки его ремонтопригодности. К категории ремонтопригодных относятся здания, стоимость ремонта которых не превышает 50% строительной стоимости. При степени износа конструкции здания в целом, превышающей 50%, должно быть принято решение об отнесении здания к категории ветхого жилья с последующим его расселением и сносом.

Следует, как правило, избегать проведения работ по усилению фундаментов с целью восприятия нагрузок от надстраиваемых этажей. Количество надстраиваемых этажей должно определяться с запасом по несущей способности существующих фундаментов и грунтов основания вследствие консолидации последних за период эксплуатации здания.

Наиболее распространенными и поэтому практически универсальными элементами конструктива реконструируемых зданий являются монолитный распределительный железобетонный пояс; металлические пояса усиления; обоймы из прокатных профилей для усиления стен и простенков; перекрытия из профилированного настила по металлическим балкам; скатная кровля и т. п.

В качестве конструктивных решений надстроек и пристроек используются два основных типа несущего остова зданий: каркасный и стеновой (бескаркасный).

Каркасный несущий остов в виде металлических или деревянных стоек, продольных или поперечных рам может пригружать (через монолитный пояс) несущие конструкции существующего здания, либо иметь собственные (в основном буронабивные) фундаменты.

Стеновое заполнение — многослойное, с непрерывным теплозащитным экраном. При проектировании этих ограждающих конструкций следует также соблюдать условия паропроницаемости. Выбор типа каркаса связан с конструктивным решением существующего здания.

Кроме традиционных каркасов, при реконструкции могут быть использованы металлические пространственные рамы с подвешенными этажами — надстройками, металлические объемные пятигранные ячейки и др.

Стеновой (бескаркасный) остов может быть организован из монолитного железобетона или стеновых штучных материалов (блоков или кирпича), который также должен быть утеплен непрерывным теплозащитным экраном. При этом, в зависимости от конструктивной схемы реконструируемого здания, несущий стеновой остов может быть с продольными, поперечными или перекрестно-расположенными несущими стенами.

В некоторых случаях возможен комбинированный несущий остов. Выбор типа и материала несущего остова производится из материально-технических, экономических, технологических, социальных и др. соображений. Особенностью конструктивных решений крыш над мансардными этажами является необходимость их утепления. В настоящее время имеется большое количество многослойных конструктивных решений для мансардных крыш. Особое внимание в этих решениях следует обращать на пароизоляцию и вентиляцию пространств между слоями.

Самонесущие стены и перегородки могут быть решены в традиционных материалах (монолитный железобетон, кирпич, гипсовые панели). В настоящее время, на реконструируемых объектах возводят самонесущие каркасные многослойные (два и более слоя гипсокартона, теплои звукоизоляция) стены и перегородки.

Анализ имеющихся современных вариантов показал, что наиболее эффективно использовать в качестве оконных заполнении мансардного этажа специальных мансардных окон типа VELUX, которые помимо прекрасного эстетического вида, дают на 30−40% больше света, чем вертикальное окно того же размера. Все окна VELUX выпускаются с качественным прозрачным двойным остеклением. Между двумя слоями стекла имеется воздушная прослойка, а края надежно герметизированы от попадания пыли и влаги.

Мансардные окна VELUX производятся в Дании и уже более 50 лет успешно применяются для строительства во многих странах мира.

Для мансардного строительства часто применяют и дерево алюминиевые окна типа «Арктика». Они в основном используются в условиях сурового климата, т.к. имеют тройное остекление, резиновое уплотнение, силиконовую изоляцию, штормовые накладки, что вместе взятое надежно защищает от холода, пыли и шума.

Рамы окон «Арктика», изготавливаемые в Финляндии, легко и бесшумно открываются и плотно закрываются.

2. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ ОБЩЕЖИТИЯ № 9 УГНТУ ПО УЛ. Р. ЗОРГЕ В Г. УФЕ

2.1 Особенности обследования реконструируемых зданий и их оснований и фундаментов

Реконструируемые здания, в большинстве своем, имеют срок эксплуатации 20 лет и более. Чаще всего проектная и исполнительная документация на здание отсутствует. Одной из главных целей реконструкции является увеличение полезной площади существующих зданий за счет надстройки дополнительных этажей и мансард, а также за счет различных пристроек к реконструируемым зданиям. Поэтому, в первую очередь необходимо провести детальное обследование технического состояния фундаментов, оценить фактическую несущую способность фундаментов и их оснований, выявить резервы несущей способности для надстройки, а также выявить возможность повышения несущей способности грунтов основания за счет их закрепления различными доступными методами. Необходимо также определить тип фундамента, его габаритные размеры, наличие дефектов. По дефектам наметить места вскрытия фундаментов и основания.

При обследовании конкретного здания должны быть также осмотрены, а при необходимости и обследованы, соседние объекты и их фундаменты в том случае, когда они находятся в зоне возможного взаимного влияния с реконструируемым объектом по зонам деформаций от нагрузок, передаваемых на основание, либо по условиям производства работ при устройстве фундаментов и подземных сооружений реконструируемого объекта.

Здание общежития № 9 УГНТУ (бывший профилакторий «Азамат») включает два смежных объема: четырехэтажный жилой блок и одноэтажную столовую. Стеновой несущий остов жилого блока образован кирпичными поперечными несущими и продольными самонесущими стенами толщиной 380 и 640 мм, соответственно, сборными железобетонными элементами: плитами перекрытий и покрытия, лестничными маршами и площадками, плитами лоджий и карнизов. Столовая имеет смешанный несущий остов: наряду с продольными и поперечными несущими и самонесущими кирпичными стенами здесь в центральной части расположены два кирпичных столба, покрытие выполнено из многопустотных железобетонных плит. Под частью жилого блока и столовой расположен подвал с бойлерной и вспомогательными помещениями. Проектная документация сохранилась частично, исполнительная документация на здание отсутствует. При оценке технического состояния конструкций здания были использованы сохранившиеся фрагменты проекта «Общетерапевтический профилакторий на 100 мест», разработанного Уфимским филиалом института «ГИПРОнефтезаводы» (заказ №У-IV-150, 1966 г.).

Обследование строительных конструкций здания проведено визуальным и инструментальным методами (в соответствии с ВСН 57−88(р.) «Положение по техническому обследованию зданий»). Физический износ конструкций объекта оценивался по методике, приведенной в ВСН 53−86(р) «Правила оценки физического износа зданий». Фактическая прочность материалов конструкций определялась в соответствии с ГОСТ 8462–85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе», ГОСТ 28 570–90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций» и ГОСТ 22 690–88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля» в лаборатории кафедры «Строительные конструкции» УГНТУ и непосредственно на объекте с помощью склерометра ИП-1.

Наличие, количество и местоположение армирования железобетонных конструкций оценивалось с помощью приборов ИСЗ-10 (в соответствии с ГОСТ 22 904₇₈ «Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры») и FERROSCAN FS10. Поверочные расчеты конструкций выполнялись в соответствии со СНиП 2.01.07₈₅ «Нагрузки и воздействия», СНиП 2.03.01−84 «Бетонные и железобетонные конструкции», «Каменные и армокаменные конструкции».

Материалы обследования (фотоиллюстрации, картограммы дефектов и повреждений, рекомендации по восстановлению эксплуатационных характеристик конструкций здания и др.) приведены в приложениях, являющихся неотъемлемой частью настоящего заключения

2.2 Основные этапы обследования

При выполнении данной работы были предусмотрены следующие основные этапы обследования:

Натурное обследование здания с устройством шурфов оценкой физического износа основных несущих и ограждающих конструкций.

Отбор образцов и проведение испытаний для определения физико-механических и физико-химических характеристик материалов основных несущих конструкций.

Выполнение поверочных расчетов несущих конструкций с учетом их технического состояния и фактической прочности материалов.

Анализ результатов обследования, выявление причин снижения несущей способности основных строительных конструкций.

Составление заключения о состоянии основных несущих конструкций объекта и о возможности надстройки здания.

2.3 Результаты обследования

Здание в целом, находится в удовлетворительном техническом состоянии, общая степень физического износа конструкций составляет около 35%. К числу наиболее характерных дефектов и повреждений строительных конструкций относятся следующие:

местные протечки кровли;

неудовлетворительное состояние карнизов с точки зрения отвода атмосферных вод; в результате значительная часть примыкающих к карнизу участков стен имеет средние и сильные повреждения из-за размораживания кладки;

коррозия железобетонных плит перекрытия в подвале;

подтопления территории грунтовыми водами;

вертикальные и наклонные трещины в стенах из-за температурных деформаций, локализованные преимущественно в зоне оконных проемов и стен лоджий по главному фасаду.

Необходимо отметить, что все вышеперечисленные дефекты являются типичными для зданий с кирпичными стенами и плоской кровлей и совокупное их влияние обеспечивает ускоренный износ конструкций здания. Однако, по состоянию на декабрь 2002 г., ни по одному из этих параметров не установлено состояния, характеризуемого терминами «аварийное» или «предаварийное», т. е. для устранения этих дефектов и повреждений достаточно проведения работ по программе текущего или капитального ремонта. В здании жилого блока практически отсутствуют трещины осадочного характера, что является благоприятным фактором для возведения надстройки, создающей дополнительное давление на грунтовое основание. Трещины же в стенах столовой образовались, вероятнее всего, в результате неравномерных осадок фундаментов, в связи с чем при надстройке требуется их усиление.

Крыша здания жилого блока является частично-вентилируемой с наружным неорганизованным водостоком: вентиляционные отверстия устроены только со стороны главного фасада (по оси «А»); между перекрытием 4 этажа и покрытием из мелкоразмерных плит устроен непроходной микрочердак высотой от 300 до 700 мм. В результате недостаточной вентиляции чердачного пространства происходит подогрев кровельного покрытия, что сопровождается образованием льда на крыше и сосулек в зоне карниза. В связи с этим строительство зданий с такой кровлей в Башкирии не практикуется уже около 30 лет. Для устранения недостатков невентилируемых или плохо вентилируемых кровель, обусловленных их неудачной конструкцией, в последние годы применяются, в основном, два способа:

устройство вентилируемой прослойки (поверх существующей кровли устраиваются последовательно следующие слои: асбоцементные волнистые листы > выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона > рулонная кровля из традиционных материалов);

устройство мансардного этажа с вентилируемой совмещенной кровлей. Очевидно, что второй способ предпочтительнее, поскольку при этом появляется возможность окупить реконструкцию крыши за счет получения дополнительной площади.

Плоская крыша столовой, в отличие от жилого блока, является вентилируемой, поскольку здесь вентиляционные отверстия устроены в двух противоположных стенах. Как и в жилом блоке, микрочердак является здесь непроходным.

Железобетонные плиты карнизов имеют локальные повреждения вследствие попеременного замораживания — оттаивания в увлажненном состоянии. Значительных повреждений ни в одной из плит не обнаружено, после устройства водосборных фартуков из оцинкованной стали и текущего ремонта отдельных плит эти конструкции могут эксплуатироваться длительное время.

Стены здания выполнены из кирпича прочностью на сжатие 8.6…14.4МПа на цементно-песчаном растворе прочностью 4,8…6,3 МПа. При обследовании зафиксировано некоторое снижение прочности раствора в уровне цоколя и 1 этажа (на 20…30%), что обусловлено его низкой морозостойкостью и постоянным увлажнением стен нижних этажей атмосферными водами вследствие их неорганизованного сброса с крыши. Необходимо отметить, однако, что прочность раствора мало сказывается на прочности кладки, которая зависит, в основном, от прочности кирпича. По всем конструктивным элементам здания (в том числе по простенкам первого этажа) имеется необходимый запас по несущей способности при возведении надстройки или мансарды в облегченных конструкциях. Основным типом повреждений стен жилого блока является образование трещин в кладке пилястр лоджий по главному фасаду в местах опирания на них железобетонных плит. Образование этих трещин обусловлено температурными деформациями плит в зимний период. Кроме того, повреждения кладки на этих участках обусловлено также попеременным замораживанием и оттаиванием самой кладки, увлажняемой атмосферными осадками, попадающими с лоджий. Негативное влияние, с точки зрения температурных деформаций стен по главному фасаду, оказывает также наличие здесь относительно длинных перемычек над оконными проемами в лоджиях: эти перемычки образуют, по сути, сплошной железобетонный пояс, являющийся теплопроводным включением.

Главным условием дальнейшей нормальной эксплуатации стен со стороны дворового фасада является исключение их замачивания; для этого целесообразно устроить организованный водосток с крыши. С целью повышения долговечности стен по главному фасаду целесообразно выполнить их утепление снаружи, поскольку при этом практически исключается деструктивное влияние отрицательных температур на кирпич и кладочный раствор. Наиболее предпочтительно устройство здесь сплошного экрана из витража.

В торцевой стене столовой зафиксированы вертикальные и наклонные трещины, как в парапетной части, так и под оконными проемами. Характер этих трещин свидетельствует об их осадочном происхождении. В связи с этим при надстройке столовой целесообразно предусмотреть дополнительные мероприятия по повышению жесткости несущего остова (устройство монолитного пояса жесткости, усиление торцевой стены путем ее оштукатуривания по металлической сетке).

Железобетонные конструкции здания (плиты перекрытий, лестничные площадки и марши, перемычки) находятся в удовлетворительном состоянии. Наиболее уязвимые в отношении коррозии карбонизации элементы — наружные перемычки и плиты перекрытия лоджий — имеют глубину карбонизации бетона в пределах 9…12 мм, что свидетельствует об имеющемся резерве долговечности не менее, чем в 25…30 лет. По остальным железобетонным элементам этот резерв может быть оценен в 1.5…2 раза большим сроком.

Фундаменты здания ленточные бетонные и железобетонные выполнены из сборных элементов: фундаментных подушек и блоков для стен подвалов. В местах устройства кирпичных пилястр в швах между блоками предусмотрена арматурная сетка из стержней 6…8 АI.

Сопоставление проектных данных по ширине опорных подушек фундаментов под разнонагруженные стены с результатами наших поверочных расчетов по сбору нагрузок на фундаменты свидетельствует о примерном равенстве расчетных давлений на грунт основания под всеми фундаментами здания, как ленточными, так и столбчатыми (в столовой). Этим, в основном, можно объяснить хорошее техническое состояние стен здания жилого блока и отсутствия в них трещин осадочного характера.

Только в здании столовой разнонагруженные фундаменты под несущие стены (по оси «Б» и «К») имеют ту же ширину подошвы, что и под самонесущую стену по оси «1» (загруженную по оси «Е» лишь балкой, несущей перекрытие). Это обстоятельство может быть одной из причин появления деформаций в торцевой стене по оси «1».

К числу негативных факторов, снижающих долговечность конструкций, следует отнести произошедшее за период эксплуатации здания подтопления территории. Так, по данным изысканий Куйбышевского ТИСИЗа, в 1966 г. грунтовые воды были вскрыты на глубине 4.4 м от дневной поверхности с максимальным поднятием в период снеготаяния до 3.4 м. В декабре 2002 г. установлено, что в подвале уровень грунтовых вод расположен на глубине 2.5 м — в специальных дренажных колодцах (устроенные уже после строительства здания), из которых вода периодически откачивается в канализацию с помощью насоса. Можно полагать, что установившейся УГВ на прилегающей к зданию территории расположен выше отметки — 2.5 м. В связи с этим при реконструкции здания целесообразно либо предусмотреть дренаж, либо перенести бойлерную из подвала в надземный объект.

Наличие близкорасположенных грунтовых вод приводит к их капиллярному поднятию в бетон блоков стен подвала, образованию на их поверхности высолов и, следовательно, ускоренному износу бетона. Кроме того, высокая влажность воздуха в подвале (80…90%) приводит к коррозии многопустотных плит из-за ускоренной карбонизации бетона.

Грунтовое основание представлено глиной полутвердой и тугопластичной консистенции со следующими нормативными значениями физико-механических показателей (по данным изысканий Куйбышевского ТИСИЗа, 1966 г.):

объёмный вес 1,90 г. см³;

угол внутреннего трения 12^о;

сцепление 0,06 МПа;

модуль деформации 9,0 МПа.

Поскольку грунты основания уже длительное время эксплуатируются в водонасыщенном состоянии, то вероятность проявления в них просадочных процессов исключена. В связи с тем, что при длительной эксплуатации происходит упрочнение глинистых грунтов до 20% за счет их консолидации, можно полагать, что допускаемое увеличение нагрузки на фундаменты составляет не менее 10…15% от существующей. Реализация надстройки с такой массой возможна только в облегченных конструкциях (каркасная система, многослойные стены, легкие перекрытия и т. п.), что по сравнению с традиционными конструкциями (кирпичные стены, железобетонные плиты перекрытий) является также и более экономичным решением.

В целях повышения общей жесткости несущего остова здания и уменьшения опасности неравномерных осадок от дополнительных нагрузок при надстройке целесообразно применить наиболее простой и надежный способ — устройство монолитного железобетонного пояса жесткости по всему периметру здания, а также по внутренним поперечным стенам.

2.4 Выводы и рекомендации

Здание в целом находится в удовлетворительном техническом состоянии, возведение надстройки с шатровой крышей или мансардного этажа технически возможно и экономически оправданно.

В случае возведения надстройки или мансардного этажа целесообразно в проекте реконструкции предусмотреть следующие мероприятия:

демонтировать железобетонные плиты покрытия с использованием в качестве пола 5 этажа многопустотных плит перекрытия 4 этажа;

устроить между 4 и 5 этажами монолитный железобетонный пояс;

усилить стену столовой по оси «1» путем её оштукатуривания по просечно-вытяжной сетке;

выполнить утепление стен здания снаружи (реализация данного мероприятия необходима в соответствии с требованиями Изменения № 3 к СНиП II-3−79** «Строительная теплотехника»), на фасадной стене утепление целесообразно выполнить путем устройства сплошного экрана-витража, ограждающего лоджии;

заменить заполнения наружных проемов (окон и дверей);

заменить трубные разводки водонесущих коммуникаций;

устроить дренаж вокруг здания, либо перенести бойлерную в подземный объем.

По технико-экономическим соображениям, а также с учетом опыта и специфики относительно нового вида работ по реконструкции с надстройкой из всех применяемых в настоящее время способов реконструкции рекомендуется один из двух наиболее простых в реализации вариантов:

одноэтажная надстройка со скатной крышей;

мансарда с треугольной крышей.

износ здание ремонт реконструкция

3. АРХИТЕКТУРНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Краткое описание проекта

Реконструируемое четырехэтажное здание общежития № 9 УГНТУ (бывший профилакторий «Азамат») по ул. Р. Зорге, 71 в г. Уфе. Здание состоит из двух объемов: четырехэтажный жилой блок и одноэтажная столовая. Стеновой несущий остов жилого блока образован кирпичными поперечными несущими и продольными самонесущими стенами толщиной 380 и 640 мм, соответственно, сборными железобетонными элементами: плитами перекрытий и покрытия, лестничными маршами и площадками, плитами лоджий и карнизов. Столовая имеет смешанный несущий остов: наряду с продольными и поперечными несущими и самонесущими кирпичными стенами здесь в центральной части расположены два кирпичных столба, покрытие выполнено из многопустотных железобетонных плит. Под частью жилого блока и столовой расположен подвал с бойлерной и вспомогательными помещениями.

Здание относится к IV климатическому району.

Температура наружного воздуха:

средняя температура, ^оС со средней суточной температурой воздуха ?8 ^оС — 6.6 ^оС по СНиП 2.01.01−82;

средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 (по СНиП 2.01.01−82) — 35 ^оС.

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха? 8 ^оС по СНиП 2.01.01−82 — 214 суток.

Зона влажности — сухая.

Вес снегового покрова на один м² для IV района 150 кг/м².

Нормативная глубина промерзания грунта для г. Уфы — 1.8 м.

За отметку 0.000 принята отметка чистого пола коридора первого этажа.

Рельеф местности спокойный, площадка с небольшим уклоном.

3.2 Генплан

Участок под реконструкцию находится в застроенном жилом микрорайоне.

Рельеф местности спокойный, перепад высот до 1 м. Здание расположено рядом с существующей автодорогой. Предусмотрены подъездные и выездные пути для служебного и частного автотранспорта, места для стоянки.

Вокруг здания устроена асфальтовая отмостка шириной 0,9 м по щебеночному основанию.

По всей территории участка разбиты газоны, цветники, посажены деревья и кустарники, что значительно улучшает планировку территории и способствует очищению воздуха.

3.3 Объемно-планировочное решение

Дом имеет несущие поперечные стены. Толщина наружных стен 640 мм; внутренних 380 мм. Перекрытия из железобетонных пустотных плит толщиной 220 мм, лежащих вдоль здания и опертых на поперечные балки и поперечные стены.

Принята секционная планировочная структура, являющаяся оптимальной при устройстве квартирных мансард. Высота мансардных помещений принята равной 2.8м.

Основной несущей конструкцией является металлическая рама из тонкостенного профиля пролетом 13 м. Наружный уклон стен равен 1:2,4; покрытия 1:3,4.

В надстраиваемых мансардных этажах расположены однокомнатные квартиры повышенной комфортности.

Естественное освещение обеспечивается через оконные проемы. В качестве оконных заполнений мансардного этажа наиболее эффективно использовать специальные мансардные окна типа «VELUX», которые помимо прекрасного эстетического вида, имеют высокую пропускную способность света — на 30−40% больше, по сравнению с обычным вертикальным окном того же размера. Все окна «VELUX» выпускаются с качественным прозрачным двойным остеклением. Между двумя слоями имеется воздушная прослойка, а края надежно герметизированы от попадания пыли и влаги.

Вентиляция помещений предусматривается через вентиляционные каналы в вентблоках.

3.4 Конструктивная часть

3.4.1 Конструкции каркаса

Несущие конструкции приняты стальными из холодноформованных профилей по сортименту фирмы «Раннила Стил».

Основным несущим элементом мансарды является двухпролетная и двухэтажная поперечная рама с элементами из спаренных тонкостенных оцинкованных — образных профилей.

По контуру рам вдоль мансарды с шагом 600 мм идут прогоны из холодноформованных профилей швеллерного сечения с перфорированной стенкой — профили марки «Термо».

Жесткость и устойчивость каркаса в поперечном направлении обеспечивается рамами, а в продольном — вертикальными связями по среднему ряду стоек, «горизонтальными «связями и прогонами по наружному контуру рам.

3.4.2 Перекрытие, покрытие и стены

В перекрытии четвертого этажа несущим элементом принят стальной профилированный лист, идущий по контуру стен и жестко объединяющий в плоскости перекрытия продольные и поперечные стены. Прогоны перекрытия мансардного этажа — из холодноформованных швеллеров.

В покрытии по прогонам устраивается обрешетка из идущих по скату гнутых зетовых профилей и расположенных по ним горизонтально шляпных профилей, служащих для опирания и крепления кровельных листов.

Теплоизоляция покрытия — из минераловатных плит марки 125 по ТУ 5762−010−4 001 485−96, толщиной 42,5 мм.

Кровля — из листов металлочерепицы толщиной 0,5 мм марки «Монтерей» с кроющей шириной 750 мм и длиной до 8 м.

Межсекционные перегородки и стены лестничных клеток — из ячеистобетонных или легкобетонных блоков, остальные перегородки — каркасно-обшивные с минераловатными плитами в полости.

Теплоизоляция стен — из минераловатных плит марки 125 по ТУ 5762−010−4 001 485−96, толщиной 120 мм.

Толщина минераловатной тепло-звукоизоляции перегородок и перекрытия — 100 мм.

3.4.3 Отделка

Наружная отделка: кирпичная стена, покрытая утеплителем, отделывается сборными декоративными плитами, или металлическим сайдингом. Сборные облицовки позволяют изменить облик застройки, комбинировать на фасадах различный колорит и фактуру отделки.

Внутренняя отделка: стены в помещении облицовываются 2-мя слоями гипсокартонных листов толщиной 14 мм каждый, потолки облицовываются такими же листами толщиной 12 мм.

Полы в помещениях выполняются из дерева (доски или паркет) в соответствии с каталогом фирмы «Paroc». Полы в помещениях ванн и душевых выполняются с покрытием керамической плиткой.

Двери деревянные, покрытые лаком.

3.5 Теплотехнический расчет

При проектировании ограждающих конструкций надстраиваемой части здания должны быть соблюдены нормы строительной теплотехники в соответствии со СНиП 2.3−79* «Строительная теплотехника» и принятыми Изменениями № 3 строительных норм и правил.

Министерство строительства Российской Федерации постановило, что с 1 сентября 1995 г. вводится в действие Изменение № 3, разработанное Научно-исследовательским институтом строительной физики Российской Академии Архитектуры и строительных наук, и представленное Главным управлением стандартизации, технического нормирования и сертификации Минстроя России. В постановлении, в частности, говорится о том, что начиная с 1 сентября 1995 г. — проектирование, а с 1 июля 1996 г. — новое строительство, реконструкция, модернизация и капитальный ремонт зданий должны осуществляться в соответствии с повышенными требованиями к теплозащите ограждающих конструкций зданий.

3.5.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче стен и покрытия мансардного этажа

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяем по формуле (1) [1]:

R₀^тр = .

Для стен:

R₀^тр = .

Для покрытия:

R₀^тр = ,

где n=1 — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху в соответствии с таблицей 3* (наружная стена);

t_в=18С — расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005−88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

t_н=-35С — расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92 в соответствии со СНиП 2.01.01−82 для г. Уфа;

t_н = 4(3⁰)С — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемой в соответствии с таблицей 2 (для стен, покрытий жилых зданий);

_в = 8.7 Вт/(м²*С) — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый в соответствии с таблицей 4*.

Требуемое сопротивление ограждающих конструкций, отвечающее условиям энергосбережения определяется в соответствии с таблицей 1б [1], предварительно определив значение ГСОП по формуле 1а [1]:

ГСОП = (t_в — t_оп)*z_оп = (18 — (-6.6))*214 = 5264 С*сут, где t_в=18С — расчетная температура внутреннего воздуха;

t_оп= -6.6С, z_оп = 214 суток — средняя температура и продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С.

По таблице 1б для стен жилых зданий с помощью интерполяции находим R₀^тр = 3.24 м²С/Вт, что больше R₀^тр = 1.52 м²С/Вт, определенного исходя из санитарно-гигиенических условий. Принимаем требуемое термосопротивление стен R₀^тр = 3.24 м²С/Вт. Для покрытия R₀^тр = 4.83 м²С/Вт, что больше R₀^тр =2.03 м²С/Вт, определенного исходя из санитарно-гигиенических условий. Принимаем требуемое термосопротивление покрытия R₀^тр = 4.83м²С/Вт.

3.5.2 Расчет толщины утеплителя наружной стены здания

Требуемую толщину утеплителя — минераловатных плит объемным весом = 125кг/м³, найдем по формуле:

где R₀^тр = 3.24 м²С/Вт — требуемое термосопротивление стены;

R_п.э. = - пристенный эффект;

R_нес.сл. = ;

термосопротивление несущего слоя из силикатного кирпича обыкновенного толщиной = 0.64м (позиция 87 в приложении 3 [1]);

R_{возд просл.} = ;

термосопротивление вертикальной воздушной прослойки толщиной = 0.02м (приложение 4 [1]);

_ут.=

коэффициент теплопроводности утеплителя — минераловатных плит =12.5 кН/м³ (позиция 139 в приложении 3 [1]);

r = 0.85 — коэффициент теплотехнической неоднородности, определяемый в соответствии с таблицей 6а*.

Принимаем толщину утеплителя 12 см.

Рисунок 3.1 — Конструкция утепленной наружной стены

3.5.3 Расчет толщины утеплителя стены мансарды

Требуемую толщину утеплителя — плит минераловатных объемным весом =125 кг/м³ найдем по формуле:

_ут. = (R₀^тр. — R_п.э.— R_{пароизол.} — R_{изол.панели})* _ут.=

=(3.24 — 0.158- 0.0118 — 0.51)*0.046=0.12м ,

где R₀^тр = 3.24 м²С/Вт — требуемое термосопротивление стены мансарды;

R_п.э. = -. пристенный эффект;

R_{пароизол.} = ;

термосопротивление рубероида = 0.002м (позиция 186 в приложении 3 [1]);

R_{изол.панели.}=

термосопротивление профиля Раннила толщиной 2 мм и высотой 175 мм с изоляционной плитой марки П125 и облицовки из гипсоволокнистых плит;

_ут.=

коэффициент теплопроводности утеплителя — матов минераловатных =125 кг/м³ (позиция 135 в приложении 3 [1]);

Принимаем толщину утеплителя 12 см., общая толщина утеплителя 29.5 см.

Рисунок 3.2 — Конструкция стены мансарды

3.5.4 Расчет толщины утеплителя покрытия мансарды

Требуемую толщину утеплителя — плит минераловатных объемным весом =125 кг/м³ найдем по формуле:

_ут. = (R₀^тр. — R_п.э.— R_{пароизол.} — R_{изол.панели})* _ут.=

=(4.832 — 0.158- 0.0118 — 0.51)*0.046=0.2м ,

где R₀^тр = 4.832 м²С/Вт — требуемое термосопротивление покрытия мансарды;

R_п.э. = - пристенный эффект;

R_{пароизол.} =

термосопротивление рубероида = 0.002м (позиция 186 в приложении 3 [1]);

R_{изол.панели.}=

термосопротивление профиля Раннила толщиной 2 мм и высотой 175 мм с изоляционной плитой марки П125 и облицовки из гипсоволокнистых плит;

_ут.=

коэффициент теплопроводности утеплителя — матов минераловатных =125 кг/м³ (позиция 135 в приложении 3 [1]);

Принимаем толщину утеплителя 20 см., общая толщина утеплителя 37.5 см.

Рисунок 3.3 — Конструкция покрытия мансарды

4 РАСЧЕТНО — КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет фундаментов

4.1.1 Нагрузки на основание под стену в осях 6-Б-Е (шурф№) приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Нагрузки от покрытий и перекрытий

Для полезной нагрузки в палатах

А=3Ч3=9 м²

Для полезной нагрузки в палатах

Для полезной нагрузки (зал и коридор):

Для 2 этажа

А=3Ч (6+6+2)+2Ч3=48 м²

Для 3 этажа

Нагрузка от ригеля на фундамент:

N=кг/м

Нагрузка от плит на фундамент:

N=(1221+1430+1430)Ч6+660Ч6=28 446 кг/м

N=9742 кг/м

N=15 200 кг/м

Суммарная нагрузка на основание фундамента:

N= N+ N+ N+ N=3712+28 446+9742+15 200=57100 кг/м

Нагрузка от собственного веса стены:

д=380+30=410 мм; Н=3,3×4=13,2 м

N= Н х д х г =13,2×0,41×1800=9742 кг/м

Нагрузка от собственного веса фундамента на грунт:

N= Н х в х г =2,0×3,8×2000=15 200 кг/м

Напряжение в грунтах основания фундамента:

у = = 28,55 т/м²

Расчетное давление на грунты основания ленточного фундамента по оси 6-Б-Е.

Ширина подошвы фундамента составляет 2 м, глубина заложения 3,4 м от дневной поверхности, согласно данных работы расчетное сопротивление грунта основания составляет:

R=1,19+2,5=3,69 кг/см² =36,9 т/м².

Таким образом, недонапряжение в грунте составляет 22,5%.

4.1.2 Нагрузка на основание под колонну в осях 2-Е (шурф №)

Нагрузка от собственного веса кирпичного столба:

N= а х в х h x г =0,54×1,07×3,3×1800=3432 кг/м