1. Основы проектирования усиления зданий и сооружений

1.2. Выбор оптимальных способов усиления конструкций зданий и сооружений

Выбор метода или способов усиления конструкций зависит от технического задания на реконструкцию здания или сооружения, включающего: необходимые изменения объемно-планировочных решений, изменения нагрузок, изменение условий эксплуатации.

При выборе способа усиления следует проанализировать все возможные способы и из нескольких вариантов принять наиболее экономичный. Кроме стоимости строительных работ при усилении необходимо учитывать и потери от остановки производства.

Существуют различные методики выбора оптимальных способов усиления конструкций. Одним из методик выбора оптимальных способов усиления, например, стальных конструкций в общем случае является методика выбора, разработанная в МакИСИ (Чернодедова О. А. и Горохова Е. В.) [1]. При решении вопроса о выборе метода усиления необходимо оценить его экономическую эффективность по методике технико-экономического обоснования ва-риантов усиления металлических конструкций. В качестве критерия рациональности варианта в соответствии с Инструкцией по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (СН 509-78) следует принять минимум приведенных затрат на усиление.

Порядок выбора метода усиления на основе технико-экономической

оценки вариантов, например, при усилении стальных конструкций может включать следующие этапы:

-  выявление в результате натурного обследования и статического расчета элементов (конструкций), подлежащих усилению;

-  принятие схем усиления;

-  подбор элемента усиления с учетом требований норм;

-  проверка устойчивости скомпонованного сечения;

-  назначение технологии изготовления элементов усиления, определение веса, трудоемкости и стоимости изготовления, стоимости материалов для рассматриваемых вариантов;

-  назначение технологии выполнения работ по усилению;

-  определение трудоемкости и стоимости монтажа;

-  определение стоимости транспортировки;

-  определение потерь прибыли за счет остановки производства на участке выполнения работ по усилению;

-  формирование критерия рациональности вариантов усиления приведен-ных затрат;

-  анализ вариантов и выбор оптимального.

Аналогично можно выбирать методы и способы усиления железобетонных, каменных, деревянных конструкций зданий на основе технико-экономи-ческой оценки вариантов, учитывая особенности конструктивного решения зданий, материалов усиляемых конструкций и элементов усиления, технологий усиления и др.

На выбор методов и способов усиления и восстановления конструкций влияет техническое состояние усиливаемых или восстанавливаемых конструкций. Например, для железобетонных конструкций при слабых повреждениях восстановление конструкций следует производить заделкой трещин, раковин, сколов цементно-песчаным раствором или бетоном с заполнителями мелких фракций с использованием поливинилацетатной эмульсии. Восстановление железобетонных конструкций при средних и сильных повреждениях следует производить усилением конструктивных элементов или заменой отдельных конструкций новыми. Усиление конструктивных элементов достигается: увеличением сечений элементов путем наращивания железобетоном; устройством железобетонных рубашек или обойм; устройством разгружающих конструкций в виде распределительных плит, балок, ферм, а также кронштейнов, выносных опор, предварительно напряженной арматуры, предварительно напряженных металлических распорок, накладных хомутов, предварительно напряженных тяжей и т. п.

При выборе оптимального способа усиления строительных конструкций следует установить:

-  действительный характер работы конструкций (соответствие выбранной расчетной схемы реальным условиям узлов опирания и сопряжения и конструкции в целом);

-  фактически действующие нагрузки. При этом необходимо использовать фактические данные о собственной массе технологического оборудования и строительных материалов, так как значения этих нагрузок, установленных для проектирования вновь возводимых сооружений, может существенно отличаться от фактически действующих нагрузок. Необходимо учитывать возможное рациональное размещение технологических нагрузок, принятие обоснованных ограничений на сочетание различных временных нагрузок, возможное снижение динамических воздействий за счет эффективной виброизоляции и т.п.;

-  реальные прочностные характеристики материалов конструкции (бетона, стали, кирпича) для использования их в поверочных расчетах.

При усилении следует отдавать предпочтение решениям с четкой расчетной схемой, обеспечивающей совместную работу усиливаемой конструкции с элементами усиления, а также:

-  способам, которые не требуют предварительной разгрузки конструкций;

-  методам, связанным с изменением статической схемы конструкций, использующим искусственное регулирование усилий;

-  использованию предварительного напряжения с временной разгрузкой усиливаемых конструкций;

-  использованию высокопрочных сталей, полимер- и фибробетона, напрягающих цементов, углепластиков и других эффективных материалов.