Методичка и пособия / Технология реконструкции зданий и сооружений
.pdf
Здание перекрыто сегментными фермами пролетом 18 м и плитами перекрытия размерами 1,5×6 м.
Реконструкция была вызвана производственной необходимостью, что потребовало устройства встроенной этажерки на два этажа. Конструктивные решения реконструируемого здания до и после переустройства представлены на рис. 9.3.
Монтаж конструкций встроенной этажерки осуществлялся с помощью подвесной трехопорной электрической кран-балки грузоподъемностью 5 т, прикрепленной к железобетонным фермам.
Надстройка надвижкой покрытия. На первом этапе осуществляли сборку элементов конструкции нового покрытия в секции у торца производственного здания и монтаж этих секций методом надвижки над существующим покрытием здания; надвижка велась с помощью специальных транспортных устройств (тележек), которые перемещались по рельсам, опирающимся на консоли существующих колонн (рис. 9.4).
На втором этапе производили демонтаж конструкций существующего покрытия башенным краном с внешней стороны здания.
Рис. 9.4. Поперечный разрез пролета производственного здания медеплавильного завода в процессе замены конструкции покрытия: 1 – консоль: 2 – рельсовый путь:
3 – колесная транспортно-монтажная тележка: 4 – новое стеновое ограждение; 5 – монтажная опора; 6 – электроталь; 7 – существующая конструкция покрытия; 8 – рама нового покрытия
9.2. Метод объемлющего каркаса
Существовавший корпус представлял собой однопролетное здание размерами в плане 20×246 м. Здание выполнено из кирпича с
120
установленными по кирпичным пилястрам железобетонными фермами и железобетонными подкрановыми балками. Со стороны ряда «Б» на расстоянии 1,8 м от реконструируемого цеха находится склад металлопроката, стальные колонны которого по ряду «Б» выполнены с наружными подкрановыми путями с учетом возможности реконструкции данного корпуса. Было принято следующее техническое решение реконструкции: над старым заготовительным цехом возвести новое здание пролетом 24 м, высотой до низа ферм 14,4 м, с металлическими подкрановыми балками на отметке 10,3 м (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Реконструкция цеха Харьковского тракторного завода методом объемлющего каркаса: 1 – существующее здание; 2 – стальные колонны склада с наружными подкрановыми путями; 3 – железобетонная плита покрытия размером 3×6 м; 4 – стрела кранаМСК-10/20 длиной 28,7 м; 5 – то же, длиной 23,35 м; 6 – монтаж конструкций фонаря; 7 – траверса; 8 – монтаж строительной фермы;
9 – приставная лестница; 10 – монтажная лестница
Колонны железобетонные; покрытие из стальных стропильных ферм с железобетонными плитами 3×6 м и фонарем; стены из сборных керамзитобетонных панелей. После полного окончания монтажа нового здания по мере разборки существовавшего цеха его технологические участки демонтировались и вводились в действие в новом здании. Строительно-монтажные работы до полного их окончания выполнялись без остановки производства в старом заготовительном цехе.
121
9.3. Реконструкция инженерных сооружений
Среди инженерных сооружений промышленных предприятий следует выделить доменные печи, трубы, воздухонагреватели, очистные сооружения, резервуары, газгольдеры, искрогасители, пылеуловители, эстакады, галереи, башни и др.
Доменные печи обычно реконструируют в периоды очередных капитальных ремонтов в связи с большим износом конструкций и оборудования или необходимостью увеличения полезного объема.
Стенки вертикальных цилиндрических резервуаров, газгольдеров низкого давления и изотермических резервуаров монтируют следующими методами:
–наращивания с полистовой сборкой монтажным краном;
–разворота рулонов с помощью тракторов, лебедок или специальных установок;
–подращивания с помощью специального подъемно-такелажного устройства.
В условиях стесненности строительной площадки не представляется возможным разместить монтажные механизмы, такелажную оснастку и организовать в зоне производства работ складирование монтажных элементов. Поэтому первые два метода не всегда технически осуществимы при реконструкции резервуаров в условиях действующих предприятий. Метод подращивания позволяет выполнить монтаж резервуара в стесненных условиях и перенести большую часть работ на уровень земли.
Искрогасители, пылеуловители и другие листовые сооружения значительной высоты обычно возводят в труднодоступных условиях действующих предприятий, что делает целесообразным применение для их реконструкций вертолетов (рис. 9.6).
Рис. 9.6. Замена искрогасителей вагранок с использованием вертолета МИ-10К
Вертолет выполняет одновременно демонтажные и монтажные операции, а также отвозку разобранных и доставку новых элементов.
122
Это резко сокращает трудоемкость и сроки производства работ (в отдельных случаях в 30 раз), что позволяет досрочно вводить в действие строящиеся объекты; исключает применение других монтажных средств; ликвидирует дополнительные нагрузки на конструкции, возникающие в процессе монтажа; позволяет отказаться от строительства мостов, дорог для доставки крупногабаритных и тяжеловесных конструкций.
9.4. Передвижка зданий и сооружений
Обычно здания, представляющие собой определенную архитектурную, историческую или градостроительную ценность, передвигались в глубь улиц и площадей, уступая место пешеходам и возрастающему потоку автомобилей.
Экономичность передвижки зданий зависит от технического состояния их конструктивных элементов, конфигурации и этажности, геологических условий, длины пути и характера движения. Чем сложнее конфигурация здания, тем дороже его передвижка, так как существенно усложняется производство работ.
Рис. 9.7. Схема устройства опорной рамы и путей для передвижки здания: 1 – поперечная балка; 2 – амортизирующая прокладка; 3 – ходовые балки; 4 – диафрагма; 5 – каток; 6 – рельсовый путь; 7 – основание
Эффективность передвижки зависит от направления перемещения здания. Возможны прямолинейное (в одном направлении с капитальными стенами); косое (под некоторым углом к капитальным стенам); с поворотом и иные. Перед передвижкой здание отделяется от фундамента
ина уровне среза укрепляется поясными балками. На этом же уровне перерезаются и заглушаются трубы водопровода, канализации, центрального отопления и другие инженерные коммуникации.
Нагрузка от стен передается на опорную конструкцию из прочной
ижесткой металлической рамы, подведенной под здание (рис. 9.7).
123
Конструкция опорной рамы состоит из рандбалок, поперечных и ходовых балок. Рандбалки представляют собой мощные металлические двутавры, опоясывающие наружные и внутренние стены и заделываемые в борозды, пробиваемые с обеих сторон стены. Нижние полки рандбалок устанавливаются на уровне среза кладки.
Поперечные балки передают нагрузку на ходовые балки, укладываемые попарно с обеих сторон сети и опирающиеся на катки, которые устанавливаются на рельсовый путь.
Рандбалки в капитальных стенах здания заводятся путем пробивки штраб поочередно с одной и другой сторон. В пространство между стеной и рандбалкой нагнетается под давлением цементный раствор, а зазор над верхом балки зачеканивается полусухим цементным раствором. Для связки рандбалок одной стены через кладку пропускают поперечные планки и приваривают их сверху к балкам.
Устройство путей для передвижки заключается в пробивке в стенах здания отдельных проемов для каждого пути и ходовых тележек, укладки щебеночного слоя и рельсовых путей. Далее устанавливают катки и по ним заводят под здание ходовые балки, скрепляемые попарно диафрагмами из двутавровых балок № 24…30, расположенных через 2,5…3 м. Установив ходовые балки, в стены заводят поперечные балки.
С целью предохранения кирпичной кладки от скалывания между верхней полкой поперечной балки и верхом пробитого в стене гнезда укладывают доски. Зазоры между поперечной балкой и кладкой устраняют нагнетанием раствора.
После выполнения этих работ производят посадку здания на катки. Передача давления от здания на катки происходит через стальные клинья, забиваемые между поперечными и ходовыми балками. Заведение катков под ходовые балки облегчается путем подъема вверх на 10…20 мм нижних полок балок посредством клиновидных вырезов на концах балок.
Осуществив посадку здания на катки, разбирают оставшиеся между путями столбики кирпичной кладки и монтируют оборудование для передвижения здания, состоящее из тянущих и толкающих устройств. Первые состоят из лебедок и систем полиспастов, вторые – из домкратов и упоров для них, устанавливаемых позади передвигаемого здания.
Впроцессе передвижения здания ведется постоянный контроль за заданным направлением и состоянием передвигаемого здания.
Впроцессе подготовки здания к передвижке производится устройство новых фундаментов. Их возводят не на всю высоту, а только до уровня подошвы щебеночного слоя путей.
После надвижки здания на новый фундамент выполняют дальнейшую кладку в виде отдельных участков стен, а затем осуществляют кладку остальной части фундамента.
124
ГЛАВА 10. УСИЛЕНИЕ НАДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
10.1. Усиление каменных конструкций
Усиление обоймами. Сильно нагруженные каменные конструкции (столбы, пилястры, простенки) усиливают обычно при реконструкции и надстройке зданий, а также в случае повреждения кладки (трещины, сколы, морозное шелушение и т. п.). Усиление чаще всего производится стальными, железобетонными или армированными растворными обоймами, создающими боковое обжатие кладки (рис. 10.1, 10.2).
Рис. 10.1. Усиление столбов (простенков) обоймами:
а– металлической; б – железобетонной; в – кирпичной армированной кладкой;
1– кирпичный столб; 2 – стальные уголки; 3 – планки; 4 – бетон; 5 – продольная арматура; 6 – хомуты; 7 – армированная кладка; 8 – сварка
125
Рис. 10.2. Усиление пилястр обоймами: а – стальными; б – железобетонными; 1 – стальные уголки; 2 – планки соединительные; 3 – упорная шайба; 4 – болт; 5 – зачеканка цементным раствором; 6 – хомут; 7 – арматурная сетка;
8 – бетон; 9 – бетонные сухарики
Перед устройством таких обойм трещины в кладке заделываются нагнетанием в них цементного или полимерцементного раствора.
Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, соединенных горизонтальными планками из полосовой стали или круглых стержней. Расстояние между планками должно быть не более меньшего размера сечения усиливаемого элемента и не более 50 см. После постановки элементов усиления вся конструкция оштукатуривается цементным раствором М100 по металлической сетке.
Сечения уголков и планок определяют расчетом.
Рекомендуется для усиления применять уголки с полками размером 50…75 мм и планки из полосовой стали сечением 40×5…60×12 мм.
При необходимости обжатия кладки зазор между кладкой и уголками следует тщательно зачеканивать цементным раствором марки М50-100 и обжимать с помощью напрягаемых обойм (рис. 10.3).
Для натяжения гайки закручивают динамометрическим ключом. Величина натяжения 30…40 кН.
Железобетонная обойма выполняется из бетона класса В12,5 и выше с армированием вертикальными стержнями диаметром 10…16 мм и хомутами диаметром 6…10 мм.
Расстояние между хомутами (шаг) должно быть не более 15 см. Толщина обоймы принимается по расчету и может изменяться от 4 до
12 см.
Бетонирование железобетонной обоймы производится в опалубке.
126
Рис. 10.3. Усиление каменных столбов напрягаемыми обоймами: 1 – стальные уголки; 2 – отрезок уголка; 3 – поперечный стержень; 4 – гайка; 5 – шайба; 6 – штукатурный слой; 7 – прямой клин; 8 – обратный клин; 9 – ребро жесткости; 10 – опорный уголок
Усиление каменных конструкций армированными растворными обоймами производится так же, как и железобетонными обоймами. При этом на поверхность усиливаемой конструкции вместо бетона наносят слоями толщиной по 2…3 см цементный раствор М75-100. Раствор наносят вручную, с помощью растворонасоса или торкретированием.
При отношении ширины простенка (столба) к толщине более двух в середине устанавливают дополнительные поперечные связи, которые пропускают через кладку на расстоянии не более двух толщин и не более
100 см.
Поврежденные пилястры усиливают стальными или железобетонными обоймами (рис. 10.2). Обоймы должны охватывать пилястру с трех сторон. При этом через стену пропускают стяжные хомуты диаметром 18…22 мм. Хомуты после установки обоймы затягивают
127
снаружи с помощью гаек, под которые подкладывают стальные упорные шайбы 10 10 см толщиной 10…12 мм или обрезки швеллеров.
Усиление инъецированием. При местном повреждении кладки простенков, столбов, пилястр (вертикальные или косые трещины небольшой длины, раздробление и сколы кладки под концами перемычек в местах опирания балок, ферм) устройство обойм необязательно. Поврежденные участки достаточно стянуть одиночными хомутами (бандажами) из полосовой стали 6 60 (80) мм (рис. 10.4), а поврежденную кладку после усиления заинъецировать цементным раствором под давлением.
Рис. 10.4. Усиление кирпичного простенка стальным хомутом:
1 – хомут из полосовой стали; 2 – существующая перемычка; 3 – цементный раствор М100; 4 – трещина; 5 – кирпичный простенок; 6 – сварка
Монолитность и несущая способность поврежденных трещинами каменных конструкций (стен, столбов, простенков, сводов и т. п.) можно восстановить путем нагнетания (инъекции) в кладку под давлением до 0,6 МПа цементных, цементно-полимерных и полимерных растворов с помощью ручных или механических насосов.
Монолитность и прочность кладки повышается благодаря склеивающему эффекту растворов и заполнению ими пустот и трещин в кладке.
Установка для инъекции раствора (рис. 10.5) включает: растворомешалку с емкостями для приготовления и хранения готового раствора при непрерывном перемешивании; насос механический или ручной для нагнетания раствора в кладку; соединительные шланги; регулировочный штуцер с накладной гайкой, с помощью которого напорный шланг от насоса соединяется с инъекционной трубкой, заделанной в кладку.
128
Рис. 10.5. Установка для инъекции раствора в кладку стен:
1 – каменная стена; 2 – инжектор, заделанный в стену; 3 – ниппель; 4 – насос гидравлический; 5 – шланг; 6 – растворомешалка
Работы по усилению кладки стен начинают с разметки на поверхности инъекционных скважин с шагом 50…100 см по длине и высоте. Сверление скважин производят электродрелью или перфоратором на глубину 10…30 см, но не более половины толщины конструкции. Диаметр скважин должен быть на 2…3 мм больше наружного диаметра инъекционной трубки. Применяют инъекционные трубки диаметром 12 мм и длиной 15…20 см с нарезкой на конце для подключения шланга. Крупные трещины с шириной раскрытия более 4 мм расчищают, продувают сжатым воздухом и заделывают снаружи цементным раствором состава 1:2. После предварительной промывки (из трубок выходит чистая вода). В трещины нагнетают цементный или цементно-полимерный раствор. Нагнетание проводят вначале через трубки нижнего яруса до вытекания раствора из трубок вышележащего яруса. После выдерживания в течение 10…15 мин (для опрессовки) давление снижают до нуля, насос подсоединяют к инжекторам верхнего яруса и процесс повторяют.
Полноту заполнения кладки раствором при инъецировании контролируют по радиусу его распространения (вытеканию из близлежащих трубок, щелей, намоканию штукатурки).
Усиление набетонкой или прикладкой. Прикладку стен и фундаментов выполняют из тех же материалов, что и основную стену с одной или двух сторон. Для повышения несущей способности кладку армируют сетками и каркасами.
Для обеспечения совместной работы с основной кладкой прикладка должна иметь конструктивную связь с основной кладкой (перевязка швов, шпонки, штыри, сквозные стержни и т. п.).
129