Об использовании легких металлических конструкции для реконструкции пятиэтажных домов

УДК

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЯТИЭТАЖНЫХ ДОМОВ

А. И. Листова, к. т. н., доц., И. П. Нуммур, студ.

Кафедра металлических конструкций принимала и принимает активное участие в научных и проектных работах академии, связанных с реконструкцией жилых пятиэтажных домов постройки 50-60 года, физическое моральное состояние которых в настоящее время крайне неудовлетворительно и не отвечает условиям их нормальной эксплуатации.

Для решения проблемы реконструкции в строительной академии на стадии комплексного дипломного проектирования в течение нескольких лет внедряется концепция модернизации и надстройки существующих жилых зданий до любого числа этажей путем создания самостоятельных каркасов, опирающихся на специальные отдельно стоящие фундаменты [1]. В основу реализации указаний концепции заложены два главных принципа: во-первых, не передавать на существующее здание никаких силовых воздействий и во-вторых, выполнять все несущие элементы каркаса из легких стальных конструкций. Общее конструктивное решение состоит в том, что существующее здание обхватывается с зазором поперечными решетчатыми портальными рамами, объединенными системой продольных и поперечных связей в жесткое основание для возведения на нем каркаса надстраиваемые новых этажей в виде повторяющихся модулей.

Данная концепция активно разрабатывается, прежде всего, при выполнении дипломных проектов студентов кафедры [2]. Так с непосредственным участием студентов Назаренко Е. В., Марусиченко А. Н., Берелет Ю. Н., Заграй Л. Н., Крючкова С. В. и Нуммур И. П. в 2003, 2004, 2008 г.г. кафедрой металлических конструкций решались

следующие основные задачи:

- анализ конструктивно-компоновочных решений каркасов для отдельно стоящего здания и группы существующих зданий, объединенных в единый дом-комплекс;

- разработка самостоятельного стального каркаса и каркаса с встроенными железобетонными ядрами жесткости, которые существенно влияют на пространственную работу каркаса и служатдля размещения лифтов и лестниц;

- анализ вариантов конструктивных решений модулей надстраиваемых этажей и выбор оптимальных;

- обоснование и назначение типов сечений для различных элементов каркаса;

- анализ целесообразности использования для элементов каркаса экономилегированных ниобий содержащих сталей повышенной прочности С 440 и С 490;

- выбор конструктивных решений узлов сопряжения элементов каркаса при монтаже.

Полученные результаты использованы при проектировании реконструкции дома № 9 по Запорожскому шоссе до 16 этажей в составе комплексного дипломного проекта. Конструктивное и объемно-планировочное решение в данном случае обеспечивается применением стального каркаса, основными элементами которого являются поперечные рамы двух типов: 1 тип - рама, опирающаяся на фундамент, 2 тип - рама, опирающаяся с одной стороны на фундамент, а с другой стороны на железобетонное ядро жесткости (рис. 1). Надстраиваемые модули выполнены из подэтажных ферм с раскосной решеткой и проемами в средних панелях для прохода вдоль этажа. В плане рамы располагаются вдоль этажа. С переменным шагом, что обусловлено наличием дверных и оконных проемов в существующем здании. Пространственная жесткость каркаса осуществляется системой вертикальными связями между рамами и в торцах здания, поперечными горизонтальными связями в торцах, а также железобетонными ядрами жесткости и дисками в виде железобетонных перекрытий. Распорками в этой системе являются балки, расположенные на уровне каждого перекрытия.

Рис. 1. Аксонометрическая схема каркаса Расчетные усилия в элементах поперечных рам определены с учетом пространственной работы каркаса. Использовался лицензированный программный комплекс "Лира 9.2". Расчетная конечно-элементная схема модель каркаса надстройки показана на рисунке 2.

ш

1ИЦ1

Рис. 2

Колонны пояса ферм и балки запроектированы из сварных двутавров, решетка ферм и связи - из эффективных гнуто сварных замкнутых профилей.

Материалы конструкций - малоуглеродистая сталь С 245 по ГОСТ 7772-88. Перспективными являются варианты применения для наиболее нагруженных элементов двутаврового сечения низколегированной ниобий - содержащей стали 06Г2Б по ТУ У 14-16-150-99 (листовой прокат) пределом текучести 490 МПа и улучшенными

характеристиками свариваемости. Дифференцированный подход к использованию различных марок стали в каркасе снижает металлоемкость и стоимость конструкций. Результаты сравнения удельных показателей на 1 м2 одного перекрытия по вариантам приведены в таблице.

Таблица

№ Варианты Металлоемкость Стоимость

Кг/м2 % Гр/м2 %

1 Сталь С 245 29,3 100 171 100

2 Сталь С 245 Сталь 06Г2Б 23,9 81,6 156 91,2

Монтажные соединения элементов каркаса запроектированы на высокопрочных болтах с контролируемым усилием

натяжения, отдельные соединения на обычных болтах и монтажной сварке.

Огнезащита конструкций обеспечивается отштукатуриванием, а также установкой экранов из тонких бетонных плит, которые одновременно являются поперечными стенами в здании.

Разработанное конструктивные решение удовлетворяет требованиям надежности и долговечности, т. е. обеспечивает прочность, жесткость и устойчивость здания во время строительства и всего срока эксплуатации.

На основании проведенных проектных изысканий можно считать, чего применение стальных каркасов при надстройке пятиэтажных зданий являются конструктивно и технически возможным, а также эффективным, т. к. позволяет у дешевить, упростить и ускорить проведение реконструкции.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Жербин М. М., Большаков В. И. Новая концепции модернизации и надстройки существующих малоэтажных жилых зданий до любого количества этажей. Днепропетровск: Gaudeamus. - 2000. - 50 c.

2. Большаков В. И., Марусиченко А. Н., Назарченко Е. В., Листова А. И. "К вопросу реконструкции пятиэтажных жилых домов с использованием металлических каркасов". Вюник Придшпровсько! державно! академн бущвництва та архггектури - Дшпропетровськ: ПДАБтаА, 2004. - № 3. - С. 14-18.

УДК

Об использовании легких металлических конструкции для реконструкции пятиэтажных домов /А. И. Листова, И. П. Нуммур //Вкник ПридншровськоТ державноТ академн будiвництва та арх^ектури. - Дшпропетровськ: ПДАБА, 2008. - № 10. - С. 25-28. - рис. 2. - табл. 1. - Бiблiогр.: (2 назв.).

Решается проблема реконструкции жилых пятиэтажных домов с использованием легких металлических конструкций. Внедряется концепция модернизации и надстройки существующих жилых зданий до любого числа этажей путем применения стальных каркасов.