Реконструкция аварийных жилых домов с заменой и

Член - кор АЖКХ,
канд. техн. наук В.В. Домнин
(ООО «Докрос», г. Екатеринбург)
Реконструкция аварийных жилых домов
с заменой и усилением конструкций
Жилые дома серии 1-335 и 1-335А построены по первоначальным типовым
проектам в 60-х годах прошлого столетия. Недостатки этих проектов стали
проявляться практически сразу после сдачи домов в эксплуатацию. Большая часть
таких домов до сих пор находятся в эксплуатации и имеют высокую степень
физического износа.
Дома серии 1-335 имеют конструктивную схему с неполным железобетонным каркасом и несущими продольными наружными стенами. На основании
опыта эксплуатации были выявлены существенные недостатки конструктивной
схемы. В 1960 году она была заменена на схему с полным каркасом (серия
1-335А). Изменение конструктивной схемы, как показал дальнейший опыт
эксплуатации, не привело к существенному снижению повреждений в основных
конструкциях зданий. По-прежнему имели место разрушения, особенно стеновых
панелей.
Госстрой РСФСР неоднократно давал указания исполкомам городов
(письма № С 968/8 от 16 июня 1964г и № 8-5 от 6 мая 1978г) взять на специальный
учет построенные жилые дома этих серий и осуществить их детальное обследование, а также произвести их капитальный ремонт с усилением конструкций, узлов.
В г. Карталы Челябинской области, пос. Локомотивном было построено 26
таких жилых домов, в т.ч. серии 1-335 - 19 и серии 1-335А - 7. После детального
обследования в 2004 году и оценки технического состояния строительных
конструкций, инженерных систем и оборудования дома по ул. Мира,18 (серии
1-335А) и по ул. Школьная, 16 (серии 1-335) были признаны аварийными,
некоторые строительные конструкции получили значительные повреждения и
потеряли свою несущую способность, появилась опасность для жизни и здоровью
проживающих в них людей.
Наибольшему повреждению в домах подвергались стеновые однослойные
панели из неавтоклавного газозолобетона, характер разрушения которых связан с
их расслоением в плоскости стен. Через 25 лет эксплуатации, как показали результаты длительных наблюдений, начался этап интенсивного лавинообразного
разрушения с падением отдельных кусков бетона на землю (рис. 1). Вокруг
здания необходимо было установить опасную зону и выполнить крытые подходы
к подъездам домов. Стало опасным мыть окна, подходить близко к стенам здания.
Бетон отваливался большими кусками и особенно от панелей кухонных
помещений и угловых жилых комнатах на торцевых фасадах.
Панели были изготовлены из неавтоклавного газозолобетона объемным
весом 800кг/м3 и вместе с плотным фактурным слоем из цементного раствора
имели толщину 400мм.
Установлено, что интенсивному разрушению подвергались в процессе
эксплуатации панели торцевых стен, за которыми и велись длительные наблюдения с 1967 г по 2004 г. Разрушение происходило из-за расслоения, т.е. трещины развивались в плоскости панелей и хорошо были видны на торцевых гранях крайних конструкций.
При оценке причины многолетнего процесса разрушения однослойных
ячеистобетонных панельных стен необходимо учитывать условия влагонакопления в наружных ограждающих конструкциях за годовой период. Иными словами, влага, накапливающаяся в панелях в холодный период года, должна выветриваться из них в теплое время [1].
Различают следующие виды влаги: строительную, грунтовую, метеорологическую, эксплуатационную, гигроскопическую (сорбционную) и конденсационную.
Из всех указанных видов наибольшую опасность для ограждающих конструкций стен представляют гигроскопическое и конденсационное увлажнение.
Первое возникает вследствие способности ячеистого бетона поглощать воду из
воздуха, а второе - при конденсации водяных паров в толще панелей [1].
Увлажненный ячеистый бетон в толще стеновых панелей быстро разрушается от многократного замораживания и оттаивания. Что приводит к их расслоению.
Ячеистые бетоны обладают способностью поглощать влагу, содержащуюся в окружающем воздухе [2]. Это явление носит название сорбционного
(гигроскопического) увлажнения, которое протекает при отсутствии разности
температур воздуха и материала. Количество накопления сорбционной влаги в
ячеистом бетоне зависит от упругости водяного пара и температуры воздуха.
Повышение относительной влажности и понижение температуры воздуха способствует увеличению влаги в бетоне.
В толще панели при установившемся потоке водяных паров сможет возникнуть зона конденсации. Максимальное значение относительной влажности
ячеистого бетона находится на расстоянии примерно 2/3 от внутренней поверхности стены.
Наиболее интенсивный процесс накопления влаги в толще панелей происходит при низких температурах наружного воздуха. Если накопленная влага
не успевает удаляться в летний период года, то происходит многолетнее накопление влажности ячеистого бетона в толще панелей. Многократное многолетнее
замораживание с постоянно возрастающим объемом воды в бетоне приводит к
расслоению ограждающих конструкций.
Наблюдения за многолетним разрушением панелей велись по четырем
конструкциям 1-го этажа на торцевых фасадах одного дома. Трещины в плоскости расслоения на открытых торцевых гранях были хорошо видны и ширина
их раскрытия замерялась в одной и той же точке, отмеченной перпендикулярными к трещине рисками. Ширина раскрытия этих трещин измерялась с помощью переносного микроскопа МПБ -2 с ценой деления 0,05мм и 24-х кратным
увеличением.
Анализ результатов показал, что процесс разрушения панелей делится на
два периода - первый 25-летний, когда идет медленное нарастание скорости
раскрытия трещин 0,2-0,6мм/год, второй, после 25 лет эксплуатации, когда наблюдался интенсивный рост ширины раскрытия трещин, переходящий в лавинообразный процесс, связанный с отпадением кусков бетона и создающий
опасность для людей [3].
Наиболее интенсивному разрушению подверглись панели торцевых стен и
панели продольных стен в зоне расположения кухонь и лестничных клеток. В
остальных местах продольных стен характер разрушения панелей соответствовал
средней ширине раскрытия трещин 10-20мм в плоскости конструкций. Эти
обстоятельства заставили для восстановления стен разрабатывать различные
методы ремонта.
Кроме того, изучение многолетнего процесса разрушения конструкций
позволяет прогнозировать сроки ремонтно-восстановительных работ и
рационально использовать материальные и денежные ресурсы.
Опасные повреждения получили также железобетонные балконные плиты
(Рис. 2).
В доме по ул. Мира, 18 наибольшему разрушению подвергались стеновые
панели торцевых стен здания. Степень их разрушения достигла высокого значения, и в проекте на реконструкцию здания было заложено решение по удалению старых разрушенных панелей с заменой их на кладку из мелких штучных
блоков.
Новые торцевые стены из мелких блоков представляют собой тонкие
мембраны шириной 12м, высотой 15м, которым нужно было придать
необходимую жесткость в обоих направлениях и обеспечить их надежное
закрепление к несущему каркасу здания (серия 1-335А). В связи с этим в кладку в
уровне перекрытия каждого этажа были заложены стальные безраскосные фермы,
выполненные из уголков и полосы толщиной 4мм. Фермы с помощью болтовых
хомутов крепились к железобетонным колоннам. Дополнительно между фермами
по высоте этажа устанавливались болтовые хомуты, которые позволяли подтянуть кладку в этих точках к железобетонным колоннам (Рис. 3).
Панели продольных стен необходимо было усилить, а затем дополнительно
утеплить. Это потребовало разработки достаточно сложной конструкции,
совмещающей несущую и ограждающую функции.
В доме по ул. Школьной, 16, кроме усиления и утепления наружных стен ,
необходимо было частично разгрузить и застраховать от разрушения узлы
опирания ригелей железобетонного несущего неполного каркаса на продольные
существенно поврежденные несущие стены. С этой целью в проекте на реконструкцию здания была предусмотрена установка пристенных усиляющих колонн
(Рис. 4-7). Двухветвевые из труб колонны были установлены под все опорные
узлы железобетонных ригелей. Трубчатые сечения колонн позволили применить
самоцентрирующуюся конструкцию стыков труб. Для включения пристенных
колонн в работу использовались на опорах под ригелями по два поджимных
болта. Усилие поджатия было установлено опытным путем и составляло не более
400кг на каждой опоре. Для опирания колонн в подвале был выполнен свайный
фундамент с железобетонным ростверком.
В подвальной части дома были усилены поврежденные
железобетонные ригели путем установки с боков дополнительных балок
швеллерного сечения с последующей передачей на них части нагрузки (рис. 8а,
б).
При разработке рабочих проектов на реконструкцию этих домов впервые
были применены комплексные технические решения по усилению и утеплению
стен, установке пристенных колонн с одновременной передачей на них части
нагрузки с практически разрушенных продольных стен. Использовались подвесные кронштейны для крепления новых железобетонных балконных плит,
дополнительные стальные швеллерные балки для усиления железобетонных
ригелей в подвале и др.
Детальная проработка проектных решений с подробным описанием технологии работ позволили собрать и оформить наш опыт на графических и электронных носителях.
Ремонтно-строительные работы были выполнены ООО «СамСтрой» г.
Магнитогорска за 6 месяцев «под ключ» с объемом затрат в 25 млн. руб. по
первому объекту и 33 млн. руб. по второму.
Стоимость новых крупнопанельных жилых домов такого же размера в настоящее время в Челябинской области составляет 68 и 56 млн. руб., а в рыночных
ценах в 1,7 раза дороже (Таблица).
Для администрации поселка, которой пришлось бы расселять людей из
аварийных домов в новые, экономия денежных средств составила 66 млн. руб.
Опыт капитального ремонта аварийных крупнопанельных зданий серии
1-335 практически отсутствует. Имеющиеся неудачные попытки усиления домов
в 70-е годы не дают основания ими воспользоваться, т.к. произошли существенные изменения в строительном комплексе, налажено производство новых
материалов, появились новые технологии, изменилась законодательная база,
установлены новые требования к ремонту и реконструкции зданий, стало обязательным выполнение дополнительного утепления ограждающих конструкций.
Проведенный опыт реконструкции аварийных крупнопанельных жилых
зданий показал, что полное восстановление эксплуатационных качеств таких
зданий после длительного срока их эксплуатации позволяет продлить срок эксплуатации на 20-30 лет и сэкономить значительные денежные средства для решения важных хозяйственных задач (рис. 9).
В настоящее время в различных городах России находятся в эксплуатации
несколько сотен домов типовой серии 1-335, техническое состояние которых
мало чем отличается от описанных в данной работе. Первый опыт комплексного
восстановления аварийных домов может быть использован и в других регионах
России, а также странах СНГ.
Таблица
Основные технические и экономические данные
аварийных домов
Адрес здания
Единица
№ п/п Характеристика здания измереул. Школьная,
ния
ул.Мира, 18
16
1
2
3
4
5
1. Технические
данные
1.1. Количество этажей
шт.
5
4
1.2.
Длина и ширина
1.3.
Год ввода в эксплуатацию
1.4.
Типовой проект
МхМ
78,8 х 11,6
72,8 х 11,6
Год
1967
1966
Серия
1-335А
1-335
1.5.
Количество подъездов
шт.
4
4
1.6.
Количество квартир
шт.
80
64
1.7.
Общая площадь квартир
м2
3518
2818
1.8.
Жилая площадь квартир
м2
2265
1832
1.9.
Строительный объем
м3
15566
9975
м2
914
906
Тип
Полный
Неполный
млн. руб.
25
33
Руб./м2
7106
11710
млн. руб.
40
33
млн. руб.
68
56
1.10. Площадь застройки
1.11. Конструктивная схема ж.б. каркас
2. Экономические
данные
2.1. Стоимость работ при реконструкции (факт)
2.2. Стоимость 1-го м2 реконструкции
2.3. Строительство нового
здания (гос. цена)
2.4. Строительство нового
здания (комерч. цена)
2.5.
Экономия средств
млн. руб.
43
23
Список использованных источников
1.
2.
3.
Елагин Б.Т. Основы теплофизики ограждающих конструкций зданий.
Учебное пособие для студентов строительных вузов и факультетов,
обучающихся по специальности «Теплоснабжение и вентиляция». Киев
- Донецк, «Вища школа», 1977.
Силаенков Е.С. Долговечность изделий из ячеистых бетонов. М.,
Стройиздат, 1986.
Домнин В.В.
Процесс многолетнего разрушения однослойных
газобетонных панельных стен гнилых зданий. Тезисы докладов
научно-технических конференций. Челябинск, 11-13 октября 2005г.
«Исследования, расчет, проектирование и безопасная эксплуатация
строительных конструкций зданий и сооружений».
Рис. 1. Аварийное состояние наружных стен.
Рис. 2. Аварийное состояние железобетонных балконов.
а)
Рис. Усиляющие пристенные колонны.
б)
Рис. Конструкция усиления стен.
Рис.5. Конструкции усиления панельных ячеистобетонных стен:
а – пристенные колонны; б – стальной каркас, жектко связанный с
ячеистобетонными панелями.
а)
б)
Рис.8. Конструкция усиления железобетонных проемов в подвале (ул.
Школьная, 16):
а – узел в зоне центральной железобетонной колонны; б – опорный узел в
зоне пристенных колонн.
а)
б)
Рис.9. Общий вид домов после реконструкции:
а) по ул. Мира, 18; б) по ул. Школьная, 16.