Общие требования к реконструкции сооружений

29.06.2016

Реконструкция и техническое перевооружение действующих предприятий в настоящее время являются одним из основных направлений технической политики. Средства, выделяемые на реконструкцию, обеспечивают наиболее эффективное использование капитальных вложений и окупаются в среднем в 3 раза быстрее, чем при строительстве новых предприятий.
Доказано, что реконструкция требует меньше капитальных вложений на единицу производственной мощности, ускоряет обновление основных фондов, содействует быстрейшему внедрению достижений научно-технического прогресса. Стоимость квадратного метра введенных производственных площадей на объектах реконструкции как минимум на 20% меньше, чем при новом строительстве. Рост объемов капитальных вложений на реконструкцию и техническое перевооружение в общем объеме капитальных вложений на промышленное строительство с учетом оборудования, не входящего в сметы строек, возрастет с 38,5 в 1985 до 50,5% в 1990 г. Значительная доля их, почти четвертая часть, приходится на высокосейсмические районы. Сложность же задачи состоит в том, что объемно-планировочные и конструктивные решения многих действующих предприятий не отвечают современным требованиям сейсмостойкости, а установка в них нового оборудования зачастую выдвигает их в число особо ответственных зданий и сооружений, т.е. требования к ним не только сохраняются, но и повышаются (расчетная сейсмичность увеличивается на 1 балл).
Проблемы реконструкции сооружений в сейсмических районах выходят за пределы задач, решаемых при восстановлении объектов после землетрясений, хотя многие из способов усиления отдельных элементов и сооружений в целом одни и те же. Реконструкция сооружений в отличие от восстановления после землетрясений позволяет осуществить плановое выполнение всех работ - от изысканий и разработки проектной документации до завершения строительных работ в сроки, которые определяются интересами действующего производства, номинальной продолжительностью остановки предприятия. Поэтому и требования ко всем этапам проведения работ по реконструкции, начиная от сбора исходных материалов и обследования объекта и до их завершения, должны предъявляться более высокие с учетом проведения реконструкции предприятий с использованием самой прогрессивной техники и технологии, обеспечивающей повышение эффективности производства.
Изложим последовательность проведения работ по реконструкции сооружений в сейсмических районах. Для выполнения строительной части проекта реконструкции необходимы следующие исходные данные:
- результаты инженерно-геологических изысканий, включая прочностные и деформативные характеристики грунтов в основании фундаментов (угол внутреннего трения, удельное сцепление, плотность грунта, коэффициент пористости, число пластичности, консистенция, модуль деформации, уровень грунтовых вод, возможность подтапливания оснований и др.), а также сведения об аварийных деформациях основания и их причинах — рабочие чертежи с нанесенными на них дефектами и отступлениями от проекта, полученными при обследовании сооружения, например по методике;
- срок эксплуатации сооружений, степень физического износа и фактические физико-механические характеристики изделий и материалов основных несущих конструкций;
- изменения в технологическом режиме реконструируемого сооружения по сравнению с ранее принятым и характеризующим влажность, агрессивность, температуру и др.;
- изменения в объектно-планировочном решении реконструируемого сооружения, включая места приложения дополнительных нагрузок от нового оборудования, увеличение габаритов помещений и др.
Особое внимание должно быть обращено на наличие свободных площадей, так как в условиях реконструкции требуется выполнять специфические работы, многие из которых проводятся в стесненных условиях, ограничивающих использование распространенных средств механизации.
Под реконструкцией действующих предприятий понимается переустройство существующих объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения, как правило, без расширения имеющихся зданий и сооружений основного назначения. При реконструкции действующих предприятий допускается:
- расширение отдельных зданий и сооружений основного, подсобного и обслуживающего назначения в случаях, если новое более совершенное по техническим показателям оборудование не может быть размещено в существующих зданиях;
- строительство новых объектов подсобного и обслуживающего назначения в целях ликвидации диспропорций;
- строительство новых объектов взамен ликвидируемых и на той же территории, если дальнейшая эксплуатация сносимых по техническим и экономическим условиям нецелесообразна.
Строительство новых объектов, предусматриваемых комплексным проектом на реконструкцию предприятия, осуществляется в соответствии с существующими нормами и правилами для вновь возводимых зданий и сооружений и в этой работе не рассматривается. Как правило, реконструкция предусматривает увеличение производственных мощностей, улучшение качества и изменение номенклатуры продукции в основном без увеличения численности работающих при одновременном улучшении условий их труда и охраны окружающей среды.
Под техническим перевооружением действующих предприятий понимается комплекс мероприятий по повышению технико-экономического уровня отдельных производств путем его механизации и автоматизации, замены устаревшего и физически изношенного оборудования более производительным.
При техническом перевооружении действующих предприятий предусматривается установка на существующих производственных площадях нового оборудования и машин. Допускается расширение существующих производительных зданий и сооружений применительно к размерам нового оборудования, а также расширение действующих предприятий или возведение новых объектов подсобного и обслуживающего назначения. Допускается также частичная перестройка, т.е. усиление несущих конструкций, замена перекрытий, изменение планировки существующих зданий и сооружений и другое, причем объем затрат на нее не должен превышать 10% всех затрат, предусмотренных на техническое перевооружение. Техническое перевооружение действующих предприятий осуществляется по проектам на отдельные объекты.
Под расширением действующих предприятий понимается увеличение площадей существующих отдельных объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения на территории действующих предприятий или примыкающих к ним площадках для создания дополнительных мощностей. При расширении действующего предприятия увеличение его производственной мощности должно осуществляться в более короткие сроки и при меньших удельных затратах по сравнению с возведением аналогичных новых объектов.
Под поддержанием мощностей действующих предприятий понимается: текущая замена оборудования и машин по истечении сроков их службы; капитальный ремонт зданий и сооружений; усиление отдельных элементов или в целом зданий и сооружений, связанное с поддержанием достигнутого уровня действующих мощностей, не входящих в состав проектов технического перевооружения и реконструкции предприятий.
Таким образом, далее рассматриваются строительные решения, направленные на реконструкцию, техническое перевооружение, расширение и поддержание мощностей действующих предприятий.
Методика обследования зданий и сооружений, подлежащих реконструкции. При реконструкции состав и объемы предпроектных работ выходят за рамки обычно выполняемых при восстановлении зданий после землетрясений. При этом оцениваются: техническое состояние конструкций зданий, оборудования, коммуникаций для решений о возможности их использования в ходе и после реконструкции путем усиления, замены, модернизации или ремонта; возможность использования для реконструкции материалов от разборки зданий и сооружений; основные технические и технологические решения, намечаемые к осуществлению в ходе реконструкции.
Особенности обследования зданий и сооружений при реконструкции. Техническое состояние конструкций зданий можно оценивать в последовательности, изложенной применительно к зданиям, подлежащим восстановлению. Наряду с изучением исполнительной строительной и эксплуатационной технической документации предусматривается визуальный осмотр конструкции и оборудования, который включает в себя: нанесение на чертежи мест дефектов и отклонений от проектной документации с изменением и указанием размеров; вскрытие при необходимости конструкции, разборку оборудования, выпиливание образцов бетона, кусков арматуры, стали, участков кирпичной (каменной) кладки и др. с последующим испытанием их в лабораторных условиях; снятие характеристик приборами неразрушающих методов контроля.
Обследование строительных конструкций представляет собой трудоемкий и опасный вид работ, вызванный как необходимостью обеспечения доступа к каждому обследуемому элементу, так и длительной работой исполнителей на высоте. Деформации, полученные конструкциями при эксплуатации, измеряют с помощью различного типа индикаторов, прогибомеров, динамометров, используя геодезические и фотограмметрические методы.
На несущую способность конструкций влияет характер ее разрушения (пластический или хрупкий). Пластическое разрушение характеризуется тем, что разрушению конструкции предшествуют значительные ее прогибы и раскрытие трещин; непригодность конструкции к эксплуатации может быть установлена визуально. При хрупком разрушении появляются трещины и прогибы с незначительным их развитием непосредственно перед разрушением; последнее наступает внезапно и визуальная оценка аварийного состояния конструкции затруднительна. Поэтому применительно к усиливаемым конструкциям из различных материалов оценка их несущей способности в некоторых случаях может быть определена по внешним признакам.
Для бетонных и железобетонных конструкций настораживающими являются: нормальные и наклонные трещины, а также продольные в сжатой зоне железобетонных элементов с раскрытием более нормативных значений; прогибы конструкций, превышающие 1/50...1/100 пролета, при наличии в растянутой зоне трещин с раскрытием свыше 0,5...1 мм или признаков разрушения бетона в сжатой зоне конструкции; признаки воздействия высоких температур, например изменение цвета бетона, глухой звук и отслоение бетона при простукивании, мелкая сетка трещин на поверхности бетона; коррозия бетона и арматуры.
Для стальных конструкций опасны: выгибы в плоскости большего момента инерции сечения, превышающие 1/100 пролета; выгиб в плоскости меньшего момента инерции сечения более 0,4 ширины полки или более 4 см; пробоины в средней части стенки размером более 0,3 ее высоты или более 10 см; пробоины в полках более 1,5 см, вмятины в стенках, которые превышают две ее толщины, и в полках, превышающих одну толщину стенки; для ферм - выгибы растянутых элементов, превышающие 1/100 длины, и сжатых - 1/200 длины элемента, ослабление растянутых элементов пробоинами и надрывами свыше 15% сечения, сжатых - 30% сечения и вмятин свыше 1,5 толщины; для сварных соединений - дефекты, выходящие за пределы нормативных требований, наличие зазора между свариваемыми элементами в соединениях с угловыми швами, превышающего установленные ГОСТом отступления от размеров сварных швов, заданных чертежом, в сторону уменьшения; коррозия стали.
Для каменных конструкций: появление трещин в кладке (вертикальных, наклонных и др.), в том числе пересекающих кирпичи; расслоение кладки, включая сдвиг отдельных кирпичей относительно раствора; коррозия и растрескивание кирпича (камня). Для деревянных конструкций: трещины в дереве, ослабление мест соединения; гниение дерева. Для комбинаций конструкций из различных материалов - трещины в местах их сопряжений и даже частичные сдвиги одних конструкций относительно других.
Для упорядочения и выработки единообразия учета повреждений, которые предстоит устранить при реконструкции, необходима классификация конструкций по степени повреждений, несущей способности и эксплуатационным свойствам. Например можно воспользоваться классификацией, предложенной НИИЖБ и харьковским Промстройниипроектом для железобетонных конструкций, согласно которой установлены четыре следующих состояния конструкций:
- состояние 1 — нормальное. Усилия в элементах и сечениях не превышают допустимых по расчету. Дефекты и повреждения, препятствующие нормальной эксплуатации или снижающие несущую способность или долговечность, отсутствуют;
- состояние 2 — удовлетворительное. По несущей способности и условиям эксплуатации соответствует состоянию 1. Имеются дефекты и повреждения, которые могут снизить долговечность конструкции. Необходимы мероприятия по защите конструкции;
- состояние 3 — непригодное к нормальной эксплуатации. Конструкция перегружена или имеются дефекты и повреждения, указывающие на снижение ее несущей способности, однако на основании поверочных расчетов и анализа дефектов и повреждений можно гарантировать ее сохранность на период усиления. В некоторых случаях возможна разгрузка, установка страховочных опор и принятие других мер безопасности;
- состояние 4 — аварийное. То же, что и при состоянии 3, однако на основании поверочных расчетов и анализа дефектов и повреждений нельзя гарантировать сохранность конструкций на период усиления, особенно, если возможен хрупкий характер разрушения. Необходима немедленная разгрузка, вывод людей из зоны возможного обрушения, устройство страховочных опор, ограждений и других мер безопасности.
Многочисленные данные натурных обследований зачастую позволяют количественно оценить влияние степени повреждений или износа на расчетные параметры, определяющие несущую способность сечений и элементов конструкций. Для единообразного представления данных натурных обследований целесообразно воспользоваться предложенными НИИЖБ и харьковским Промстройниипроектом типовыми формами и бланками, которые позволяют накапливать, хранить и анализировать поступающие сведения с помощью ЭВМ. Порядок заполнения типовых бланков и форм приведен в приложении.
Для стальных конструкций классификация повреждений, предложенная ЦНИИпроектстальконструцией, также содержит четыре степени оценки и приведена в табл. 1.1.
Общие требования к реконструкции сооружений