Вторник, 06.12.2016, 08:46
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

АНАЛИЗ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ В г. МАГАДАНЕ И МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ

АНАЛИЗ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ В г. МАГАДАНЕ И МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ

 Н.Е. Ломакина

Территория Магадана своей большей частью расположена на вершине Магадано- Нагаевского водораздела. Грунтовые условия города относятся к районам глубокого сезонного промокания и островного распространения вечномерзлых толщ, залегающих в виде островов, площадью 100-1000 м2. Глубина залегания колеблется от 2 до 5 м, а мощность составляет 2-7 м, в отдельных местах до 20 м. Температура вечномерзлых грунтов в пределах города колеблется от 0 до -1 °С, вследствие чего грунты находятся в пластично-мерзлом состоянии, реже - в твердомерзлом. На территории Магаданской области встречаются практически все известные виды мерзлых и талых грунтов. Пестрота геологического строения осложнена тектоническими процессами, под воздействием которых сложения грунтов получили значительный уклон на восток. В силу разнообразия инженерно-геологических условий территории города на некоторых площадках строительства возможно повышение сейсмичности до 9 баллов. Поэтому на выбор проектных решений при проектировании и реконструкции особое внимание уделяется сейсмичности площадки строительства.

Сказанное выше обусловливает следующие типы фундаментов, применяемые в г. Магадане и Магаданской области:
- забивные сваи - применяются в любых грунтах, позволяющих производить забивку;
- комбинированные с камуфлетом - во всех необводненных грунтах, за исключением глинистых мягкопластичной консистенции, торфов и илов, скальных и крупнообломочных;
- комбинированные без камуфлета - в необводненных глинистых грунтах твердой консистенции, крупнообломочных и скальных;
- буронабивные с камуфлетом и без него - аналогично комбинированным - при отсутствии вечномерзлых грунтов и наличии устойчивых стенок скважин;
- ленточные фундаменты устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор.

Проектными решениями зданий для рассматриваемых грунтов являются:
- крупноблочные здания, построенные по ТП серий 113-123-1 с/75, 113-123-с/81, ЖС40-БС, ЖС48-Б и т. д.
- крупнопанельные здания построенные по ТП серий 122 (рассматривались как 9-ти так и 5-этажные представители серии), 1-464 АСП-1/72, 1-464 АСП-2/72, 1-464АСП-1 и т. д.
- здания серии ИИС (сборный железобетонный каркас).

Более подробно типовую застройку г. Магадана и Магаданской области можно представить на примерах, рассматриваемых ниже.

Здания, построенные по типовым проектам 123 - 5-этажные, жилые дома широтной ориентации, предназначены для применения в строительстве в г. Магадане и других районах Северной строительно-климатической зоны с расчетной сейсмичностью 7 баллов и расчетной температурой наружного воздуха tp = -30 °С. Проект разработан ЛенЗНИИЭП в 1970 г.
Конструктивная схема зданий решена с несущими продольными стенами. Пролеты - 6,3 м. Характеристики конструкций приведены на рис. 1.

Все нагрузки и воздействия на здания взяты в соответствии со СНиП II-А. 11 -62. Расчеты проведены на основное сочетание нагрузок в соответствии с требованиями указаний СНиП, а также на особое сочетание с учетом сейсмического воздействия в соответствии со СНиП 11-А-12-69* «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования». Крупноблочная кладка, определена временным сопротивлением осевому растяжению по неперевязанным швам (нормальное сцепление), установлена кладка I категории - Rрв >=180 кПа (1,8 кгс/см2).

Наружные стены двухрядной разрезки усилены путем установки коротышей жесткой арматуры с вертикальным армированием простеночных блоков. Коротыши жесткой арматуры пропущены через отверстия в сборно-монолитных перемычных поясах и при монтаже блоков сварены через закладные с вертикальной арматурой простенков.

Блоки внутренних стен крепятся между собой сваркой закладных металлических деталей. Монтаж блоков произведен на слое цементного раствора марки М50 толщиной 20 мм. Вертикальные пазы наружных стен заполнены керамзитобетоном марки М50 массой 1200 кг/м3, внутренних стен - тяжелым бетоном марки М100 на мелком щебне или гравии.
В уровне перекрытия и покрытия по всем продольным и поперечным стенам устроены антисейсмические пояса, выполненные из монолитного железобетона с непрерывным армированием. Антисейсмические пояса верхнего этажа, как правило, с кладкой вертикальными выпусками арматуры.
Перегородки крепятся по стенкам и между собой по сварке, к перекрытию - анкерами.
Хотелось отметить, что типовые проекты разрабатывались для расчетной сейсмичности площадки строительства 7 баллов, но в связи с изменением нормативных документов дома, здания данного вида, требуют проведения ряда как проектных, так и строительных работ по приведению зданий в соответствии с настоящими нормами и правилами. Особое внимание при этом, следует обратить на возможную перепланировку зданий и качество выполненного усиления. При реконструкции необходимо так же выявить целесообразность усиления металлических и железобетонных соединительных элементов между блоками наружных и внутренних стен по горизонтали и вертикали. Провести изыскания сейсмичности площадки.
 
Здания, построенные по типовым проектам 122 (9-ти и 5-этажные). Проект разработан «ЛенЗНИИЭП» в 1987-1988 г. Проект разработан для применения в климатическом подрайоне 1Г и в г Магадане с расчетными зимними температурами от минус 30 до 40 °С, с расчетной сейсмичностью 8 баллов, с вечномерзлыми грунтами основания, используемыми по принципу II с предельными деформациями основания. Размеры здания в плане 25,2x14,4 м (в осях), высота этажа 3 м, шаг поперечных несущих стен 3,0 и 3,6 м, конструктивная схема здания перекрестно-стеновая с поперечными и продольными несущими стенами и перекрытиями размером «на комнату», опертыми по контуру. Характеристики конструкций приведены на рис. 2.

Рис. 1. Характеристика конструкций серии 123

 

Фундаменты представлены как и свайные с монолитными железобетонными ростверками, на некоторых представителях серии встречаются и другие виды. Наружные стены и внутренние стены (двухрядной разрезки) проектировались из армированных керамзитобе- тонных блоков массой 1200 кг/м3, толщиной 400 мм. Перемычечные и поясные блоки - армированные и имеют закладные детали для связи с простеночными блоками и перекрытием. Блоки внутренних стен крепятся между собой сваркой металлических закладных деталей. Перекрытия - из сборных железобетонных предварительно-напряженных панелей с круглыми пустотами шириной 0,8 и 1,8 м, длиной 6,26 м.

 

Во всех стеновых панелях имеются вертикальные тяжи - арматурные стержни, которые в нижней части своей длины изолированы от сцепления с бетоном с помощью пластиковой трубки, соединяемые между собой по высоте в нишах панелей несущих стен непосредственно над перекрытиями. В процессе отделочных работ ниши заполнены раствором.

Проведенный анализ показал, что прочность растворной шпонки обеспечивает пространственную устойчивость здания при основном сочетании воздействий. При расчетной сейсмической нагрузке разрушение этих шпонок совместно с раскрытием (закрытием) других швов обуславливает эффект повышенной нелинейности сейсмической реакции здания, адаптивный характер его работы.

Из вышесказанного следует, что сейсмостойкость здания с учетом возможных неравномерных деформаций основания обеспечена совместной работой:
- перекрестной системы жестко связанных между собой в вертикальных швах стен подвала с минимальным ослаблением их проемами;
- горизонтальных дисков перекрытий, обеспечивающих в уровне каждого этажа совместность горизонтальных перемещений перекрестной системы панелей продольных и поперечных стен замкнутого контура;
- перекрестной системы жесткосоединенных в вертикальных швах стен чердака.

Деформационные швы являются одновременно антисейсмическими и температурными швами.

Сейсмостойкость обеспечена также неравномерностью стыковых соединений между панелями стен типовых этажей, определяющей при расчетных сейсмических воздействиях ограниченные взаимные смещения и повороты панелей, сопровождающиеся совокупностью разнородных нелинейных эффектов, повышенным поглощением энергии, адаптивным характером колебаний системы в целом, который обеспечивает значительное понижение уровня расчетных усилий от сейсмических воздействий по сравнению с традиционными решениями (серия 464).

Рис. 2. Характеристика конструкций серии 122

 



Размеры здания в плане - 25,2x14,4 м (в осях). Высота этажа - 3 м.
Шаг поперечных несущих стен - 3,0 и 3,6 м. Фундаменты - свайные с низким монолитным железобетонным ростверком (бетон класса В15). Наружные стены - керамзитобетонные, трехслойные, несущие, толщиной 400 мм, объемный вес керамзито- бетона 1400 кг/м3 класса В12.5, утеплитель - пенополи- стерол ПСБ 40 кг/м3.
Внутренние стены - железобетонные плоские панели толщиной 160 мм. Класс бетона В15. Перекрытия - железобетонные плоские толщиной 160 мм. Класс бетона В15.
Перегородки - железобетонные толщиной 60 мм.

 
 
Здания, построенные по типовым проектам серии 464. Типовой проект 1-464АСП-1/72, используемый в г. Магадан и подрайонах с сейсмичностью 7 баллов первого климатического района, подрайона 1Г, с расчетной температурой воздуха -30 °С, разработан институтом «Магаданграждан- проект» в 1974 г. Проект является полной переработкой типового проекта 1-464 АСП-1 в соответствии со: СНиП II-Л, 1 -71 «Жилые здания. Нормы проектирования»; СНиП II-А 12-69 «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования»; СН 321-65 «Указания по проектированию конструкций крупнопанельных жилых домов»; СН 328-65 «Указания по проектированию конструкций крупнопанельных жилых домов, строящихся в сейсмических районах».
Типовой проект 1-464 АСП-1 5-этажный крупнопанельный дом на 40 квартир для строительства в районах с сейсмичностью 7 баллов. Разработан институтом ЦНИИЭП жилища. При этом институтом «Дальстрой- проект» в типовой проект 1-464 АСП-1 внесены коррективы, связанные с местными условиями строительства и эксплуатацией зданий (для Магадана). Характеристики конструкций приведены на рис. 3.

Для крепления наружных панелей, внутренних продольных и поперечных стен и перекрытий между собой, в целях обеспечения сейсмостойкости, в них предусмотрены арматурные выпуски или закладные детали.

Лестничные площадки и марши крепятся между собой и к стенам лестничных клеток. Козырьки, карнизы и вентиляционные блоки крепятся к панелям перекрытий и стен.

Для увеличения сейсмостойкости панели стен и перекрытий предусмотрены размером на комнату.
Панели стен и перекрытий крепятся между собой на монтаже с помощью сварных соединений, с последующим замоноли- чиванием узлов бетоном. Пространственная жесткость и устойчивость обеспечивается совместной работой перекрытий, поперечных и продольных стен.

Относительно зданий возведенных по серии 464 следует отметить, что за прошедший период эксплуатации все здания накапливают не только физический, но и моральный износ. То есть: перестали удовлетворять современным требованиям по теплозащите и качеству планировки расположенных в зданиях квартир из-за наличия в них проходных комнат, малогабаритных кухонь, коридоров и совмещенных санузлов. Морально устарело инженерное оборудование и, прежде всего, внутридомовая электропроводка, сечение которой недостаточно для подключения современной бытовой техники, а также вводно-распределительные устройства и тепловые пункты.

 Рис. 3. Характеристика конструкций серии 464


Стены жилых этажей:
Наружные стены - однослойные керамзитобетонные панели толщиной 400 мм Y = 1200 кг/м3. Панели имеют привязку: наружных продольных 100 и 300 мм, наружных поперечных 60 и 340 мм. Панели имеют наружный фактурный слой из плотного цементно-песчаного раствора Y = 2000кг/м3 толщиной 30 мм и внутренний слой толщиной 15 мм. Марка керамзитобетона М75, морозостойкость Мрз25.
Внутренние стены из железобетонных панелей толщиной 120 мм. Для изготовления панелей применяется бетон М200.
Перекрытия смонтированы из плоских полнотелых железобетонных панелей толщиной 100 мм, опирающихся на продольные и поперечные стены. Перегородки - железобетонные панели толщиной 60 мм размером на комнату. Перегородки наружного тамбура - легкобетонные панели с Y = 1200 кг/м3 толщиной 160 мм с фактурным слоем б = 20 мм.
 
Здания, построенные по типовым проектам ИИС
. Снеговая нагрузка на покрытие 50 и 100 кг/м2. Ветровая нагрузка для II, III, IV и VII районов СССР по скоростному напору ветра, определена в соответствии с СНиП II-А. 11-62*. Расчетная зимняя температура до -40 °С. Каркас разработан для районов с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Сейсмические нагрузки определены в соответствии с СНиП II-A.12-69. Расчет производился как на основные, так и на дополнительные и особые сочетания нагрузок согласно СНиП II-А. 11-62. Конструкции здания по серии ИИС приведена на рис. 4.

При проектировании зданий принята модульная сетка колонн 6x6 и 6x3 м. В продольном направлении принят шаг рам 6 м. Здания проектировались как с подвалом, так и без подвала, с высотой типового этажа 3,3 и 4,2 м, при высоте подвала соответственно 2,9 и 3,8 м. Расчетные вертикальные нагрузки на ригели рам каркаса приняты унифицированными и равняются 5,2 и 7,2 т/п. м., без учета собственного веса ригеля. Фундаменты приняты сборными, стаканного типа и рассчитаны на нормативное давление Rн = 2,5 кг/см2. Колонны сечением 300x300 мм высотой в один и два этажа, для зданий высотой типового этажа 3,3 и 4,2 м соответственно. Стык колонн принят плоским, сварным, на арматурных накладках. Ригели высотой 480 и 510 мм таврового сечения с полкой понизу с двумя свесами, для опирания панелей перекрытия. Ригели высотой 480 мм используются, как элементы поперечных рам, 510 мм - продольных рам. Панели перекрытий по назначению подразделяются на 2 группы:
- 1-я группа - рядовые предварительно напряженные многопустотные панели высотой 220 мм, укладываемые в промежутках между колоннами;
 - 2-я группа - многопустотные и ребристые панели высотой 250 мм, укладываемые в плоскости колонн и являющиеся продольными ригелями каркаса.

Рис. 4. Конструкция зданий серии ИИС

 

Панели перекрытий рассчитаны на расчетные нагрузки (без учета собственного веса панели) 450, 600, 800 кг/м2, что соответствует полезным нормативным нагрузкам 200, 300 и 500 кг/м2.

Панели наружных стен - навесные.

Панели наружных стен надземной части здания запроектированы в двух вариантах толщиной 240 и 320 мм. Для изготовления сборных элементов железобетонного каркаса применялись тяжелые бетоны, имеющие марки по прочности на сжатие от 150 до 400 (включительно). Панели наружных стен надземной части предусмотрены из легкого бетона объемным весом g = 900 кг/м3, маркой «50». Армирование изделий запроектировано круглой сталью классов А-I; A-II; А-III; А-IV; и В-I .

Антисейсмические, температурные и осадочные швы в отдельно стоящих зданиях, выполнены путем установки парных колонн с сохранением модульной сетки колонн в примыкающих к шву пролетах. Фундаменты под наружные стены связаны между собой путем приварки к ним цокольных и подвальных панелей.

Жесткость каркаса обеспечивается:
-    в горизонтальной плоскости - работой перекрытий как горизонтальных диафрагм жесткости. Совместная работа каждого перекрытия как горизонтальной диафрагмы жесткости обеспечивается замоноличиванием перекрытий на уровне верха ригелей несущих рам, анкеровкой перекрытия в обвязки с помощью арматурных каркасов, укладываемых в швах между панелями перекрытия и тщательной заделкой швов между панелями цементным раствором;
-    в вертикальной плоскости - работой рам.

Рассмотрим здания, построенные по индивидуальным проектам. В городе и области распространены здания из мелкоштучного материала, стального каркаса, и монолитные железобетонные.

Остановимся на мелкоблочных зданиях (рис. 5) - это сравнительно немногочисленная группа жилых домов, строящихся примерно до 1960-х гг. и группа общественных зданий, строящихся до 1980-х гг. Все эти здания, как правило, возводились по индивидуальным проектам.

 Рис. 5. Мелкоблочные здания
 
 
 
Анализ проектной документации показал, что до 1957 г. здания проектировались по ПСП-51, с 1957 по 1962 г. - по СН8-57, с 1962 по 1969 г - по СНиП II-A.12-62, с 1969 по 1982 г. по СНиП II-А. 12-69, с 1982 г. по настоящее время проектирование осуществлялось по СНиП II-7-81*, в который вносились изменения в 1987, 1989, 1995, 1997, 1999, 2008 гг.

В процессе анализа проектной документации выяснялись следующие данные: конструктивная схема здания, разбивка на деформационные блоки, первичные инженерно- геологические материалы, материалы стен и перекрытий, нагрузки на перекрытия и проектная сейсмичность.

Было выявлено, что старые здания, как правило, возводились из пустотелых камней с пустотностью от 34 до 50 %. При землетрясениях кладка разрушается не только по швам, но и по телу блоков, поэтому в настоящих нормах, в том числе в СП 31-114-2004, запрещается применять пустотелые блоки с пустотностью более 25 %.

Опыт проектирования и проведенный анализ таких зданий показывает, что мелкоблочные здания возводятся на ленточных бетонных фундаментах с глубиной заложения не менее глубины промерзания, шириной на 5/10 см больше ширины стен, с небольшим уширением подошвы фундамента.

Анализ показал, что мелкоблочные здания относятся к зданиям с жесткой конструктивной схемой, у которой стены работают, главным образом, на сдвиг и повреждаются от главных растягивающих напряжений.

Поскольку у жестких зданий сейсмическая сила в обоих направлениях одинаковая, то очевидно, что несущая способность здания в целом будет меньше в ненесущем направлении, где прочность стен по главным растягивающим напряжениям меньше. В соответствии с этим, при проектировании учитывается наличие и класс армирования в узлах пересечения стен; наличие железобетонных элементов в здании (рам заменяющих стены), сейсмопоясов, сердечников, обрамлений, их материал, прочность и армирование.

Проведенный анализ реализованных проектных решений зданий г. Магадана и Магаданской области показал необходимость проведения сейсмического мониторинга и технического состояния строительного фонда, выявления наиболее сейсмоопасных объектов, требующих первоочередного усиления или сноса здания. Это вызвано изменением требований к учету сейсмических нагрузок на здания, реконструкцией и модернизацией зданий, наличием повреждений несущих конструкций и деформаций грунтовых оснований от эксплуатационных нагрузок [1; 2].

Было бы целесообразно обобщить опыт реконструкции и перепланировки жилых помещений, осуществленных собственниками жилья под контролем соответствующих подразделений мэрии г. Магадана (САТЭК, Управление технического контроля и др.). Выявленные несоответствия нормативным документам следует учесть при проведении капитального ремонта жилого фонда и других объектов социального назначения. Все это позволит не только конкретизировать содержание намеченной и утвержденной программы капитального ремонта жилого фонда Магаданской области, но, главное - реализовать возросшие требования к комфортабельности и экологической безопасности жилья путем использования новых планировочных решений, современных строительных материалов и энергосберегающих технологий. Безусловно, нельзя не учитывать при этом и экономическую составляющую.

Библиографический список

1. СП 14.13330.2011. Строительство в сейсмических районах.
2. СП 31-114-2004. Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах.
3. СП 12.13330.2010. Каменные и армокаменные конструкции.
4. СП 54.13330.2011. Здания жилые.
5. СП 131.13330.2012. Строительная климатология.
6. СН 321-65. Указания по проектированию конструкций крупнопанельных жилых домов.

Вестник Северо-Восточного государственного университета
Магадан 2015. Выпуск 24

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (24.02.2016)
Просмотров: 311 | Теги: проект, стены, здание | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016