Реставрация объекта

метки: Реставрация, Здание, Сооружение, Второе, Таблица, Оценка, Объект, Культурный

Реставрация объектов культурного наследия, на сегодняшний день, является важной областью строительства. Сохранение и восстановление памятников архитектуры напрямую влияет на формирование исторической градостроительной среды российских городов. Здание Текутьевской больницы представляет ценность как значимый в архитектурно-художественном отношении элемент исторической градостроительной среды, являясь составной частью расположенного на территории старого тюменского (Всесвятского) кладбища ансамбля каменных зданий заповедника разностилевых (модерн, неоклассицизм, «краснокирпичный стиль») построек отражающих многообразие направлений в архитектуре начала ХХ века.

Актуальность данной работы заключается в сохранении памятника архитектуры регионального значения, представляющего значимую историческую ценность для Тюменской области.

Объектом изучения в дипломном проекте является объект культурного наследия регионального значения: «3-я городская больница горздравоотдела», расположенного по адресу г. Тюмень, ул. Даудельная, 1, литера А, представляющий собой кирпичное двухэтажное здание.

Предметом исследования является процесс реализации проекта на всех стадиях его производства. архитектура культурный наследие строительство

Целью данного дипломного проекта является оценка проектных решений по реставрации объекта культурного значения в плане не только организации строительства, но и в сферах экономики, экологии и права.

Задачами дипломного проекта являются:

• Оценка технического состояния объекта до реставрации;
• Оценка конструктивных и объемно-планировочных проектных решений;
• Социально-экономическое обоснование реставрации;
• Определение затрат на реставрацию;
• План-график поступления денежных средств из бюджета на реставрацию;
• Контроль качества ремонтно-строительных работ;
• Организационно-техническая подготовка к реставрации;
• Описание технологии производимых работ;
• Потребность реставрации в основных ресурсах;
• Оценка воздействия отходов объектов капитального строительства на окружающую среду;
• Перечень и расчет затрат на реализацию природоохранных мероприятий и компенсационных выплат;
• Обзор нормативно-правовой базы проекта реставрации;
• Проверка договора НИР на соответствие Гражданскому кодексу РФ.

  Раздел 1.

Технический

1.1 Характеристика объекта

Цели и задачи технического раздела: оценка технической возможности реализации проекта.

Проект производства работ по строительству газопровода

... курсового проекта является разработка проекта производства работ строительства ПЭ газопровода, учитывающего рациональную организацию производства работ и применение современных технологий. Задачи выполнения курсового проекта по профессиональному циклу ПМ 02 МДК 02.01. реализация технологических процессов монтажа ...

Задачи: оценка технического состояния объекта, оценка конструктивных и объемно-планировочных проектных решений.

Характеристика объекта

Характеристика

Объект реставрации расположен в историческом центре Центрального административного округа города Тюмени по ул. Даудельная, 1, Литера А.

Характеристика района:

климатический район — Iв;

средняя температура наиболее холодной пятидневки: -380 С [1];

снеговой район — III [2] с весом снегового покрова Sq=180 кгс/м2;

ветровой район — II [2] с величиной скоростного напора ветра Wo=30кгс/м2;

зона влажности — сухая [2].

Историческая

Рисунок 1.1- Общий вид здания со стороны главного фасада

Здание тюменской городской Текутьевской больницы было построено тюменским городским головой, купцом первой гильдии, почётным гражданином города Тюмени Андреем Ивановичем Текутьевым в 1902-1904 гг.

Здание представляет ценность как значимый в архитектурно-художественном отношении элемент исторической градостроительной среды, являясь составной частью расположенного на территории старого тюменского (Всесвятского) кладбища ансамбля каменных зданий заповедника разностилевых (модерн, неоклассицизм, «краснокирпичный стиль») построек отражающих многообразие направлений в архитектуре начала ХХ века.

Ранее здание эксплуатировалось в качестве одного из корпусов 3-ей Городской больницы г. Тюмени. В настоящее время объект культурного наследия регионального значения не эксплуатируется.

Здание Текутьевской больницы представляет собой ценность как значимый в архитектурно — художественном отношении элемент исторической градостроительной структуры, выполненный в «краснокирпичном» стиле, входит в комплекс каменных построек начала XX века

Характеристика объемно-планировочного решения

Объект представляет собой кирпичное двухэтажное здание, сложной конфигурации в плане. Габаритные размеры в плане 36,22х28,29м. Высота первого этажа составляет 3,62м, второго 4,15м. Подвальные помещения отсутствуют. За отметку 0,000 принят уровень подоконника первого этажа. Отметка уровня земли относительно подоконника первого этажа колеблется от — 0,2 до 0,8м. Отметка конька крыши здания +9,220м. С главного входа у здания имеется тамбур. Объект окончательно заброшен и не эксплуатируется. Объемно-планировочное решение выделяется развитой симметрией и четкой пространственной композицией, относительно центральной оси. Помещения здания отличает четкое зонирование и полноценность объема, отвечающая требованиям медицинского учреждения тех лет.

1.1.1. Характеристика конструктивных решений

Конструктивная схема здания бескаркасная, с продольными и поперечными несущими стенами.

В здании находится одна лестничная клетка, расположенная в осях “2”-“3”, которая ведет в помещения второго этажа.

Пространственная жесткость здания обеспечивается продольными и поперечными несущими стенами, а также системой балок в уровне перекрытий и конструкцией крыши.

Малоэтажное жилое здание из мелкоразмерных элементов

... выполнении данной курсовой работы. 1. Архитектурно-планировочное решение 1.1 Общая часть ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА 1. ... нормальная. 2. Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности определяют по таблице 1 ... элементов 1. Высота этажа - 3.0м. 2. Длина здания(по осям) -10.5м. 3. Ширина здания(по осям) - 13.8м. 4. Длина здания с пристройками -11.52м. 5. Ширина здания ...

Стены.

Стены коридоров отделаны панелями ДСП на высоту около 1,5м от уровня пола соответствующего этажа.

Некоторые дверные и оконные проемы были заложены в период эксплуатации.

Перекрытия.

Перекрытие между первым и вторым этажами выполнено следующим образом: несущими являются балки в виде брусьев сечением 340х340 мм, уложенные с шагом 1,2-1,7м. Сверху к брусьям в поперечном направлении прибиты доски сечением 250х40мм, на которые уложен линолеум. В средней части балок сделаны углубления 40-60мм, в которые поперек брусьев заведены доски сечением 280х50мм. Снизу к балкам в поперечном направлении прибиты доски сечением 200х20мм, к которым в свою очередь прибита дрань, покрытая штукатурным слоем толщиной 20-30мм. Пространство между верхними и средними, а также между средними и нижними досками заполнено шлаком.

Конструкция пола первого этажа устроена следующим образом: основанием является поле из кирпичных столбиков сечением 250х250мм, заглубленных в землю на 130-150мм и отстоящих от стен на 100мм. В обоих направлениях расположено по четыре ряда столбиков. Расстояния между гранями столбиков колеблются от 0,65м до 1,1м. На столбики вдоль комнаты уложены доски сечением 150х45мм. Поперек этих досок к ним прибиты другие доски сечением 250х45мм, на которые в свою очередь уложен линолеум.

В коридорах на первом этаже пол выполнен из бетона толщиной 150мм.

Крыша

Кровля основной части здания выполнена из стальных листов шириной 0,65-0,9м, уложенных по всей площади крыши на доски сечением 250х45мм. Вертикальные и горизонтальные стыки кровли выполнены в виде стоячих фальцев. Доски в свою очередь уложены на стропильные ноги, выполненные из брусьев сечением 200х200мм.

Несущие элементы крыши основного здания выполнены в виде треугольных деревянных стропильных конструкций. Конфигурация стропильных конструкций имеет регулярную основу. Шаг стропильных конструкций составляет 2,3-2,5м.

Общая пространственная жесткость крыши над зданием обеспечивается за счет четырехскатной, пространственной геометрической схемы стропильных конструкций крыши.

Брандмауэрная стена возвышается над крышей на 540 мм.

Сток воды с крыши организован с помощью водосточных воронок.

Лестничная клетка

Фундаменты

Архитектурное убранство.

Окна и двери

Двери деревянные с массивными полотнами. Высота дверей первого этажа 2,5м, второго этажа — 2,85м. Высота окон первого этажа 1,97м, второго этажа — 2,33м(по фасаду).

Оценка технического состояния объекта до реставрации

Стены и перегородки

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• многочисленные силовые трещины по фасаду “4”-“1”. Ширина раскрытия трещин достигает 5,6 мм;
• повсеместная морозная деструкция кирпичной кладки цокольной части здания;
• морозная деструкция кирпичной кладки карнизной части здания;
• разрушение и просадка стен тамбура. Ширина раскрытия трещин достигает 40мм.
• стены имеют многочисленные механические повреждения;
• доски перегородок покороблены и повреждены, поражены гнилью;
• штукатурный слой как внутренних так и наружных стен утрачен на 30%, оставшаяся часть находится в неудовлетворительном состоянии;
• повсеместное полное разрушение окрасочного покрытия;
• кладка печных труб сильно повреждена. Некоторые трубы полностью разрушены;
• выявлено выветривание швов.
• множественные высолы и следы систематического увлажнения, вследствие разрушения водосточных воронок.
• выявлены незначительные отклонения от вертикали стен и выпучивание стен.

Состояние наружных и внутренних стен оценивается как ограниченно работоспособное, износ составляет 50%. [4].

Техническая эксплуатация кирпичных стен

... кирпичных стен. В настоящем реферате рассмотрены физико- технические основы эксплуатации кирпичных стен. 1. Конструктивные схемы и системы кирпичных зданий Стены являются основным элементом несущего острова здания ... здания. Как показывают обследования, связи за счет надежного сцепления металла с материалами кладки в значительной мере обеспечивают монолитность кладки, жесткость и устойчивость стен. ...

Перекрытия

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты :

• чердачное перекрытие имеет большие прогибы. Обнаружены трещины и многочисленные следы протечек;
• чердачное перекрытие местами отсутствует либо повреждено прошлым пожаром;
• перекрытия между первым и вторым этажами имеют значительные прогибы;
• выявлены места разрушения штукатурного слоя;
• в местах опирания несущих балок имеется гниль;
• полы первого этажа имеют множественные трещины и сколы;
• в некоторых местах полностью перекрытия отсутствуют, то есть разрушены;
• выявлены места поражения досок гнилью;

Общее состояние конструкций перекрытий оценивается как аварийное, износ составляет 70%

Крыша

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• стальные листы крыши повсеместно поражены коррозией;
• выявлены места полного отсутствия кровли;
• поражение гнилью древесины мауэрлата, стропил, обрешетки;
• расслоение древесины, прогиб, разрыв волокон древесины;

Состояние кровли и конструкций крыши оценивается как аварийное, износ 80%

Лестничные марши

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• редкие трещины на ступенях;
• отдельные повреждения перил.

Состояние лестничных маршей работоспособное, износ составляет 20%

Фундаменты и цоколь

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• кирпичная кладка фундамента местами деструктирована постоянным процессом капиллярного движения влаги, кристаллизацией солей;
• наличие высокого культурного слоя до 0,6м, являющегося накопителем влаги постоянно поддерживает кирпичную кладку стен в водонасыщенном состоянии.

Состояние фундамента и цоколя — ограниченно работоспособное, износ 40%

Отмостка

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• отмостка здания практически полностью разрушена.

Окна.

В процессе обследования были выявлены следующие дефекты:

• Оконные переплеты, коробка и подоконная доска полностью поражены гнилью и жучком,
• Створки не открываются или выпадают;
• Все сопряжения нарушены
• Дверные коробки местами повреждены или поражены гнилью,
• Наличники местами утрачены,
• Обвязка полотен повреждена

Физический износ окон и дверей 80%. Двери изношены значительно больше, чем окна

Вывод: Ощий физический износ объекта составляет 75%

Журнал фотофиксаций

В данном журнале представлены фотографии дефектов с привязкой к схеме расположения мест фотофиксаций см. рис.2.

Рисунок 1.2 — Расположение мест фотофиксаций

Иллюстрация 1

Место обследования: Южный фасад здания третьей городской больницы по ул. Даудельная, 1 в г. Тюмени.

Описание дефектов: Выявлена морозная деструкция кирпичной кладки карнизной и цокольной части здания. Причиной деструкции является интенсивное увлажнение кладки в уровне карниза и цоколя здания. Причинами увлажнения кладки является нарушение работы водосточной системы, высокий уровень культурного слоя. Также выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 2

Место обследования: Фрагмент восточного фасада здания.

Описание дефектов: Выявлена морозная деструкция кирпичной кладки карнизной и цокольной части здания, отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки внутреннего и наружного угла здания. Причиной деструкции является интенсивное увлажнение кладки в уровне карниза и цоколя здания. Причинами увлажнения кладки является нарушение работы водосточной системы, высокий уровень культурного слоя. Также выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 3

Место обследования: Фрагмент фасада

Описание дефектов: Оконные переплеты, коробка и подоконная доска полностью поражены гнилью и жучком, створки не открываются или выпадают; все сопряжения нарушены.

Иллюстрация 4

Место обследования: Фрагмент северного фасада здания.

Описание дефектов: Выявлена морозная деструкция кирпичной кладки карнизной и цокольной части здания, отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов здания. Причиной деструкции является интенсивное увлажнение кладки в уровне карниза и цоколя здания. Причинами увлажнения кладки является нарушение работы водосточной системы, высокий уровень культурного слоя. Также выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 5

Место обследования: Фрагмент северного фасада здания.

Описание дефектов: Обнаружена силовая наклонная трещина длинной более 20 рядов кладки и шириной раскрытия более 5 мм. Причиной разрушения кладки является снижение несущей способности основания северного угла здания, вызванное постоянным увлажнением грунта основания из за отсутствия отмостки, высокого культурного слоя и менее интенсивной инсоляции и проветривания северной стороны здания. Также отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов здания вследствие нарушения работы водосточной системы. Выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 6

Место обследования: Фрагмент северного фасада здания.

Описание дефектов: Обнаружены многочисленные силовые трещины длинной более 20 рядов кладки и шириной раскрытия 5,6 мм. Причинами разрушения является температурная деформация кладки вследствие длительного увлажнения из за высокого уровня культурного слоя, являющегося накопителем влаги постоянно поддерживающего кирпичную кладку стен в водонасыщенном состоянии. Отсутствия отмостки. Возможен отказ отсечной гидроизоляции.

Также отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов здания вследствие нарушения работы водосточной системы. Выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 7

Место обследования: Фрагмент северного фасада здания.

Описание дефектов: Обнаружены многочисленные силовые трещины длинной более 20 рядов кладки и шириной раскрытия 5,6 мм.

Причинами разрушения является температурная деформация кладки вследствие длительного увлажнения из-за высокого уровня культурного слоя, являющегося накопителем влаги, постоянно поддерживающего кирпичную кладку стен в водонасыщенном состоянии.

Отсутствия отмостки. Возможен отказ отсечной гидроизоляции.

Также отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов здания в следствии нарушения работы водосточной системы. Выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 8

Место обследования: Фрагмент западного фасада здания.

Описание дефектов: Выявлена морозная деструкция кирпичной кладки карнизной и цокольной части здания, отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов здания. Причиной деструкции является интенсивное увлажнение кладки в уровне карниза и цоколя здания. Причинами увлажнения кладки является нарушение работы водосточной системы, высокий уровень культурного слоя. Также выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 9

Место обследования: Тамбур парадного входа.

Описание дефектов: Выявлены многочисленные силовые трещины шириной раскрытия до 40 мм. Морозная деструкция кирпичной кладки карнизной и цокольной части, отмечены следы интенсивного замачивания кирпичной кладки углов. Также выявлены повсеместные высолы и выветривание швов.

Иллюстрация 10

Место обследования: Фрагмент перекрытия первого этажа.

Описание дефектов: перекрытие местами повреждено прошлым пожаром. Имеет значительные прогибы, отсутствует штукатурный слой.

Иллюстрация 11

Место обследования: Фрагмент чердачного перекрытия.

Описание дефектов: чердачное перекрытие местами отсутствует либо повреждено прошлым пожаром.

Иллюстрация 12

Место обследования: Шурф с внутренней части здания для обследования фундамента.

Описание дефектов: кирпичная кладка фундамента местами деструктирована постоянным процессом капиллярного движения влаги, кристаллизацией солей.

1.2 Концепция реставрации

Проектом реставрации предусмотрено дальнейшее приспособление объекта под образовательное учреждение ГАОУ «Тюменский областной государственный институт развития регионального образования».

Технические решения (характеристика )

По данному объекту предлагается проект реставрации со следующими видами работ и мероприятий:

• Увеличение объема здания за счет устройства подвала под всем историческим объемом и вводом его в единое функциональное пространство.
• Устройство оконных проемов в подвальном этаже и световых приямков.
• Планировка подвального этажа с учетом функционального назначения.
• Перепланировка первого и второго этажей с учетом функционального назначения.
• Открытие оконных проемов.
• Устройство новых кирпичных стен и перегородок.
• Устройство входных групп, крылец.
• Устройство крыши, чердачных помещений, междуэтажных перекрытий, лестниц.

Объемно-планировочное решение после реставрации

После проведения ремонтно-реставрационных работ объект представляет собой 2-х этажное здание с подвалом. Планировочное решение представляет собой учебные, административные и бытовые помещения, имеющие выходы в общий коридор, ведущий к лестничным клеткам.

На втором этаже расположены конференц-зал, издательский центр, отделы и кафедры.

В подвале здания предусмотрены гардеробы уличной одежды, хранилище библиотеки, технические и подсобные помещения, буфет, кухня буфета, склады буфета.

Проектом предусмотрены отдельно 3 основных входа в реставрируемое здание: в осях 2-9; в осях Б-В; в осях В-Б.

После устройства подвала и перепланировки существующего здания, технико-экономические показатели объекта изменились следующим образом:

Таблица 1.1 — Сравнение технико-экономических показателей

	До реставрации, м2	После реставрации, м2	Разность, м2
S общая	1125,9	1653,7	527,8
S полезная	1066,3	1571,5	505,2
S расчетная	686,2	991,7	335,5

Вывод: После реставрации объекта, общая площадь увеличилась на 47%, полезная на 47,4%, расчетная на 44,5%.

Технологи ческие решения

Режим работы института:

• дней в году — 260;
• часов в день — 12.

Количество смен- 2;

• Общее количество обучающихся — 106 чел (2 смены — 212).

Общая численность работников и персонала центра — 40 человек.

Перечень учебных аудиторий и классов:

1) Одна аудитория на 10 человек;

2) Две аудитории по 16 человек;

3) Две аудитории по 18 человек;

4) Две аудитории (компьютерных класса) по 14 человек.

Столы преподавателей и (компьютерные классы) оборудованы современной компьютерной техникой. В помещениях 110, 124 прокладывание кабелей к компьютерным столам в трубках в полу совместно с интернет сетью.

В подвале здания предусмотрены гардероб, буфет, хранилище библиотеки, серверная, складские и технические помещения и т.д. Буфет рассчитан на 24 человека.

В первую смену 168 чел, во вторую 96 чел, итого в сутки 264 чел. Буфет на полуфабрикатах (возможно высокой степени готовности).

Количество условных блюд в максимальный час 158,4. Количество условных блюд в сутки 580,8.

Хранилище библиотеки необходимо для оцифровки литературы. Хранилища библиотеки 04, 021 рассчитаны на нахождении там не более 1000 кг. бумаги (пожарной нагрузки).

Читальный зал не предусмотрен, рекомендовано использовать электронные базы данных и интернет.

Вместимость конференц-зала составляет 80 чел (70).

Типография имеет оборудование, позволяющее печатать и издавать различную печатную продукцию, в том числе книги.

Эвакуация посетителей и персонала с первого этажа осуществляется через три эвакуационных выхода непосредственно наружу, расположенных в разных частях здания. Эвакуация из подвала проходит через два окна ОК-7 и приямки, а так же по двум лестницам. Со второго этажа эвакуация проходит по лестницам. Одно крыльцо здания оборудовано пандусом для доступности маломобильных групп населения.

Конструктивные решения

Проектом реставрации предусмотрены следующие решения:

• Усиление фундаментов, путем устройства монолитных железобетонных кессонов и инъекционных свай с контролируемым уширением.

— Замена деревянных перекрытий на сталебетонные в виде монолитного железобетона уложенного по несъемной опалубке в виде профлиста на стальные балки. Балки перекрытия и покрытия — металлические стальные С245 по ГОСТ 277772-88. Предел огнестойкости несущих металлических конструкций соответствует R90. Поверхности металлических конструкций окрашиваются за 2 раза огнезащитной краской S707-60. Толщина сухого слоя краски без грунта должна составлять не менее 1,7 мм. Расход краски (без учета потерь) 2.97 кг/м2. Балки защищены двумя слоями гипсокартона от подвесного потолка.

• Полная замена крыши на скатную чердачную, не сложную в плане, с деревянными стропильными конструкциями.
• Замена лестниц на железобетонные, монолитные по стальным косоурам.

Поверхности металлических конструкций несущих элементов (перекрытий, косоуров) облицовываются легким бетоном (типа Поревит), далее штукатурятся по кладочной сетке слоем штукатурки толщиной 24 мм.

• Устройство новых перегородок толщиной 250 мм из керамического полнотелого кирпича М75 на цементно-песчаном растворе, толщиной 200 и 100 мм — из пеноблоков «Поревит» на цементно-песчаном растворе М50 и на клею.
• Замена окон на пластиковые, тройного остекления с двухкамерным стеклопакетом.
• Замена дверей на металлопластиковые и деревянные.
• Устройство нового крыльца в виде монолитных железобетонных ступеней.

Степень огнестойкости реставрируемого объекта — II. Уровень ответственности здания — II. Класс функциональной пожарной опасности Ф 4.2 (Высшие учебные заведения, учреждения повышения квалификации).

По конструктивной пожарной опасности здания — С0 [5].

1.3 Оценка проектных решений по реставрации

Оценка объемно-планировочных решений

В соответствии с СП 118.13330.2012 (СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения) [6] проведен анализ структуры и состава помещений, результаты которого приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 — Анализ структуры и состава помещений

№	Наименование помещения	Площадь нормируемая	Площадь фактическая	Отклонение
1	Конференцзал (80 чел.)	80	97,9	+17,9
2	Учебные аудитории (106 чел.)	159	297,3	+138,3
3	Издательский центр	12	115,3	+103,3
4	Вестибюль	18	15,5	-2,5
5	Гардероб	15,9	32,2	+16,4
6	Подсобное помещение	12,57	16	-3,4
7	Пост охраны	6	12,6	+6,6
8	Буфет	40	47,5	+7,5

Вывод: В результате анализа структуры и состава помещения, фактическая площадь нормируемых помещений соответствует пунктам СП 118.13330.2012 за исключением площади вестибюля и подсобного помещения.

Оценка конструктивных проектных решений

Для оценки эксплуатационной надежности принятых в проекте конструктивных решений проведены следующие поверочные расчеты:

• Поверочный расчет несущей способности простенка первого и второго этажей в осях Г;4.
• Поверочный теплотехнический расчет стены и чердачного перекрытия.

Поверочный расчет несущей способности простенка

В целях получения наиболее точных результатов поверочного расчета, прочностные характеристики кладки были определены разрушающим методом в соответствии с:

• ГОСТ Р 53778-2010 здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Общие требования [3].
• ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения прочности при сжатии и изгибе [7].
• ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытания [8].

В соответствии с ГОСТ Р 53778-2010 число образцов для лабораторных испытаний при определении прочности стен зданий принимают: для кирпича — не менее 10, для раствора — не менее 20 (п.5.3.2.3).

Рисунок 1.3 — Образцы кирпича

Кирпич керамический полнотелый одинарный

В соответствии с ГОСТ 8462-85 предел прочности при изгибе определяется по формуле (1).

, (1).

МПа (кгс/см2), где — расстояние между осями опор, м (см);

• ширина образца, м (см);
• высота образца посередине пролета без выравнивающего слоя, м (см).

Рисунок 1.4 — Испытание на изгиб

257х128х69, ,

где .

251х135х70, ,

где .

255х135х70, ,

где .

255х131х69, ,

где .

253х130х71, ,

где .

259х137х70, ,

где .

254х120х74, ,

где .

252х132х69, ,

где .

250х130х68, ,

где .

250х132х71, ,

где . Исключаем из расчета, т.к. образец имеет отклонение от среднего предела прочности всех образцов более чем на 50%.

В соответствии с ГОСТ 8462-85 предел прочности при сжатие определяется по формуле (1.2).

, (1.2)

МПа (кгс/см2), где — наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, МН (кгс), — площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее арифметическое значение площадей верхней и нижней его поверхностей, м2(см2).

Рисунок 1.5 — Испытание на сжатие

257х128х69,

251х135х70,

255х135х70,

255х131х69,

253х130х71,

259х137х70,

254х120х74,

252х132х69,

250х130х68,

250х132х71,

Результаты испытаний кирпича керамического приведены в таблице 1.3.

Марку кирпича по прочности устанавливают по пределу прочности при сжатии и изгибе, указанной в таблице 7 ГОСТ 530-95 Кирпич и камни керамические. Технические условия [9].

Таблица 1.3 — Прочностные характеристики кирпича керамического

Номер образца	Разрушающая нагрузка P, кгс	Предел прочности R, кгс/см2	Требования ГОСТ 530-95 для марки М50
	сжатие	изгиб	Сжатие	Изгиб	сжатие	изгиб
1	10600	247	89,26	12,6	50	—
2	8400	308	58,74	14,58
3	7200	185	55,38	8,6
4	7200	185	56,14	9,12
5	8900	277	68,46	12,9
6	8500	216	57,24	10,1
7	3500	277	38,89	12,9
8	5400	221	46,15	10,65
9	4400	247	37,6	12,14
10	4800	—	45,45	—
среднее	6890	240,3	55,33	11,51

Вывод: по пределу прочности на сжатие и изгиб образцы кирпича соответствуют требованиям ГОСТ 530-95 для марки по прочности М50.

Строительный раствор

Марку по прочности принимаем нулевой, т.к. испытания невозможны из-за низкой прочности образцов.

Рисунок 6 — Образец раствора

Вывод: По результатам испытаний кирпичной кладки определены следующие характеристики: кирпич керамический полнотелый М 50 на растворе нулевой прочности. (табл.2 СП 15.13330.2012), — упругая характеристика кладки (п.8, табл.16 СП 15.13330.2012) [6].

На основании проведенных испытаний кирпичной кладки был выполнен поверочный расчет простенка первого и второго этажа в осях Г-4. Общий вид стены, участок плана, рассчитываемого простенка и узел простенка представлены на рисунках 1.7,1.8,1.9.

Рисунок 1.7 — Разрез по стене

Рисунок 1.8 — Участок плана, рассчитываемого простенка

Рисунок 1.9 — Узел простенка

Далее представлен сбор нагрузок на рассчитываемый простенок

Сбор нагрузок

Вес стен

Расчетное значение веса стены:, Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия

Состав покрытия:

1 — Рубероид гидроизол t=20мм;

2 — Плита цементно-стружечная t=10мм;

3 — Пароизоляция Изоспан В;

4 — Мембрана Tyvek Solid;

5 — Плиты минераловатные, повышенной жесткости ППЖ t=150мм;

6 — Керамзитобетон В15 д=110мм.

7 — Сетка армирующая С1 и С2 (100 г/)

Агр=8,12

Общий сбор нагрузок на 1 м2 покрытия приведен в таблице 1.4.

Таблица 1.4 — Нагрузки на 1 м2 покрытия

Наименование нагрузки
1. Постоянные Крыша:
— Жесть кровельная ( t=0,0005м)	3,9	1,1	4,3
— Обрешётка 150х40мм. (0,9*0,04*1)*820=29,52	29,52	1,1	32,5
— Стропила 200х150 (0,2*0,15)*820=24,6	24,6	1,1	27,06
-Мауэрлат 200х250 (0,2*0,5)*820=82	82	1,1	90,2
Покрытие:
-Рубероид гидроизол t=20мм (0,02*600)=12	12	1,1	13,2
-ЦСП t=10мм 0,01*1300=13	13	1,1	14,3
-Пароизоляция Изоспан В t=0,5мм 110	0,011	1,1	0,012
-Плиты минераловатные жесткие ППЖ t=150мм. 0,15*200=30	30	1,1	33
-Мембрана Tyvek Solid	0,15	1,1	0,165
-Керамзитобетон В15 t=110мм	198	1,1	217,8
-Сетка армирующая 100	0,01	1,1	0,011
-Проф. Лист Н60 t=0,8	9,94	1,05	10,44
-Балка несущая двутаврового сечения №18 с шагом В=2м. Апопер=23,4*100=23,4 q=(0,00234*7850)/2=9,17	9,17	1,05	9,63
Итого:	412,3		452,62
2. Временная:
— Снеговая, 180 кг/	126	1/0,7	180
— Временная для чердака	70	1,3	91
Итого:	196		271

Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия

Состав перекрытия:

1 — Пол паркетный t=20мм;

2 — Цементно-песчаная стяжка д=20мм;

3 — Керамзитобетон В15 д=110мм;

4 — Сетка армирующая С1 и С2 (100 г/)

5 — Проф. лист Н60

6 — Балка несущая двутаврового сечения №18

7 — Перегородки 70

8 — Полезная нагрузка 200 (СНиП 2.01.07-85)

Общий сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия приведен в таблице 1.5.

Таблица 1.5 — Нагрузки на 1 м2 перекрытия

Наименование нагрузки
1. Постоянные нагрузки:
— Пол паркетный	16,52	1,1	18,17
— Цементно-песчаная стяжка	36	1,1	39,6
— Керамзитобетон В15	198	1,1	217,8
— Сетка армирующая С1 и С2	0,01	1,1	0,011
— Проф. лист Н60	9,94	1,05	10,44
— Балка несущая двутаврового сечения №18 с шагом В=2м.	9,17	1,05	9,63
Итого:	269,64		295,65
2. Временные нагрузки:
— Полезная (кратковременная): учебные аудитории	200	1,3	220
— Вес перегородок (длительная)	70	1,3	91
Итого:	270		331

Нагрузка на простенок 1 этажа определяются по формуле 1.3

, (1.3)

N

Нагрузка на простенок 2 этажа определяются по формуле 1.4

, (1.4)

N

Расчет простенка первого этажа

Расчетная схема простенка первого этажа представлена на рисунке 1.10

Рисунок 1.10 — Расчетная схема простенка первого этажа

Рисунок 1.11 — Расчетная схема опираемого участка перекрытия

Расчет несущей способности простенка при внецентренном сжатии:

Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций производится по формуле 1.5 СП 15.13330.2012 [10]:

, (1.5)

• (1.6)

где — площадь сжатой части сечения, определяемая по формуле 1.7, исходя из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N,

(1.7)

где — h — высота сечения в плоскости действия изгибающего момента; — эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения;

• коэффициент, определяемый по формуле (табл.20 СП 15.13330.2012 ) .

, условие выполняется.

(табл.19 СП 15.13330.2012)

, (1.8)

где — коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической высоте элемента H по таблице 18 в плоскости действия изгибающего момента при отношении

, (1.9)

Где

: ,

, т.к. .

условие прочности не обеспечивается.

• дефицит несущей способности.

Расчетная схема простенка второго этажа

Рисунок 1.11 — Расчетная схема простенка второго этажа

Рисунок 1.12 — Расчетная схема опираемого участка перекрытия

Расчет несущей способности простенка при внецентренном сжатии:

Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций производится по формуле 1.5 СП 15.13330.2012:

где — площадь сжатой части сечения, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N,

где — h — высота сечения в плоскости действия изгибающего момента; — эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения;

• коэффициент, определяемый по формуле

(табл.20 СП 15.13330.2012)

, условие выполняется.

(табл.19 СП 15.13330.2012)

где — коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической высоте элемента H по таблице 18 в плоскости действия изгибающего момента при отношении

Где

: ,

, т.к. .

условие прочности обеспечивается.

• запас несущей способности.

Вывод по результатам поверочного расчета:

• Несущей способности простенка первого этажа не хватает для восприятия проектной нагрузки, дефицит составляет 72,5% (10803,2 кг).

• Несущей способности простенка второго этажа достаточно для восприятия проектной нагрузки, запас прочности составляет 6,2% (789,3 кг).

П оверочный теплотехнический расчет стен ы и чердачного перекрытия [11]

Район строительства — г. Тюмень

Назначение помещения — жилое общественное.

Температура внутреннего воздуха — 20°C.

Продолжительность отопительного периода — 225 суток.

Средняя температура отопительного периода — (-7,2) °C

Температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 — ( -38)°C

Градусо-сутки отопительного периода

Dd=(tint-text) Zht, (1.10)

Где: tint — температура внутри помещения

tht — средняя температура холодного воздуха

Zht — продолжительность отопительного периода

Dd=(20+7,2) 225 = 6120

Приведенное сопротивление теплопередаче

, (1.11)

где: коэффициенты, для соответствующих групп зданий: (СНиП 23-02-2003 табл.4)

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждения

=, (1.12)

где: — 8,7 коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции принимается согласно табл.7 СНиП23-02-2003

tв — температура внутри помещения

tн — температура наружного воздуха

n — коэф., учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху и определяется по табл.6 СНиП23-02-2003 [12]

Теплотехнический расчет стены

1. Кирпич керамический полнотелый одинарный на цементно-песчаном

растворе,

2. Штукатурка ТРиК (г. Тюмень),

Рисунок 12 — Конструкция стены

Таблица 1.6 — Характеристики материалов

№	Наименование материала	м.
1	Кирпич керамический полнотелый одинарный на цементно-песчаном растворе	0,64	0,7
2	Штукатурка ТРиК (г. Тюмень)	0,02	0,7

Расчетное сопротивление ограждения теплопередаче

, (1.13)

где: бн =23 Вт/(м2* оС),- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимается согласно таблице 8 СП 23-101-2004 [13].

бв — 8,7 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается согласно таблице 7 СНиП 23-02-2003

• термическое сопротивление стены Вт/(м2* оС)

=+

=+ = 1,19

<;

• <
• 3,036 — т.е. ограждение не удовлетворяет условию нормируемой теплопередачи.

<;

• <
• 1,48 — т.е. ограждение не удовлетворяет нормируемому условию санитарно-гигиенического сопротивления теплопередаче.

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Рисунок 1.13 — Конструкция перекрытия

1. Гидроизоляция — Гидроизол

2. Цементно-стружечная плита =10мм.

3. Утеплитель минераловатный прошивной, повышенной жесткости ППЖ в 3 слоя

4. Мембрана Tivek Solid 0,2мм.

5. Пароизоляция Изоспан В 0,2мм.

6. Бетон легкий В15 80мм.

7. Лист профилированный 0,8мм

Таблица 1.7 — Характеристики материалов

№	Наименование	м.
1	Гидроизоляция — гидроизол	0,02	0,17
2	Цементно-стружечная плита	0,01	1,92
3	Утеплитель минераловатный прошивной, повышенной жесткости ППЖ в 3 слоя	0,15	0,039
4	Мембрана Tivek Solid	0,002	0,15
5	Пароизоляция Изоспан В	0,002	0,038
6	Бетон легкий В15	0,08	0,92
7	Лист профилированный	0,008	52

Расчетное сопротивление ограждения теплопередаче определяются по формуле 1.13

где: бн =23 Вт/(м2* оС),- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности О.К., принимается согласно таблице 8 СП 23-101-2004.

бв — 8,7 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности О.К., принимается согласно таблице 7 СНиП 23-02-2003

• термическое сопротивление стены Вт/(м2* оС)

=+,

=+ + + + + + = 4,12

<;

4,28 < 3,036 — т.е. ограждение удовлетворяет условию нормируемой теплопередачи.

<;

4,28 < 1,48 — т.е. ограждение удовлетворяет нормируемому условию санитарно-гигиенического сопротивления теплопередаче.

Вывод по результатам теплотехнического расчета:

• Конструкция стены не удовлетворяет требованиям санитарной и тепловой защиты.
• Конструкция чердачного перекрытия удовлетворяет требованиям санитарной и тепловой защиты.

1.4 Решения по повышению эффективности проектных решений

1. Альтернатива конструктивных решений

На основании данных, полученных в результате поверочного расчета, предлагается рассмотреть два варианта решения:

• Усиление простенков первого этажа устройством бандажей из композитных материалов (углеволокно).

• Устройство металлических стоек, воспринимающих нагрузку от крыши и перекрытий.

Усиление простенков первого этажа устройством бандажей из композитных материалов ( углеволокно)

Расчет прочности усиленного простенка осуществляется по методике, предложенной в диссертации Костенко А.Н, на тему: «Прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, усиленных углеволокном» [14].

Прочности усиленной кладки определяется по формуле 1.14

Rs=Ro+Ryc, (1.14)

где: Rs — прочность усиленной кладки;

• Ro — прочность кладки до усиления;
• Ryc — приращение прочности кладки;

Рисунок 1.14 — Усиление углеволокном

Коэффициент поверхностного армирования стен определяется по формуле 1.15

µпов =, (1.15)

Sарм — площадь поперечного сечения полосы (бандажей) из углеволокна толщиной , определяемая по формуле 1.16

Sарм= , (1.16)

Формула для определения площади участка длинной стороны простенка, приходящаяся на одну полосу из углеволокна определяется по формуле 1.17

Sст=, (1.17)

где:

• длина большей стороны кирпичного простенка;
• соответственно, высота и толщина полосы (бандажа из углеволокна);
• b — расстояние между полосами из углеволокна.

Формула для определения приращения прочности кладки, усиленной полосами из углеволокна определяется по формуле 1.18

, (1.18)

где: Rуг — расчетное сопротивление растяжению углеволокна.

Исходные данные:

Rпол=34500 кгс/см2 (3450 МПа);

• Rкл=3,57кгс/см2 (0,35 ПМа) (кирпич — М50, раствор — 0);

= ;

• hпол = 6см (высота кирпича);
• b = 9см.

Расчет:

Sарм =

Sст =

µ=

Ryc = (0,737 МПа)

Rs = Rкл+Rус = 3,57+7,521=11,09 кгс/см2

Несущая способность простенка после усиления составляет:

[N] =

Д = = 44,4% — запас прочности после усиления составляет (20567,5 кг)

Устройство металлических стоек, воспринимающих нагрузку от крыши и перекрытий

Рисунок 1.15 — Расположение элементов металлокаркаса

Подбор сечения стойки:

N = , (1.19)

N=

Вес стойки:

qст=

Вес главной балки:

Швеллер [ 20п / ГОСТ 8240-83 — данное сечение принимаем из конструктивных соображений, для удобства сопряжения с балками перекрытия.

1м — 18,4 кг

Требуемая площадь сечения определяется по формуле 1.20

Атр=, (1.20)

Атр=

Принимаем трубу квадратного сечения

ГН ? 100х8 (ГОСТ 8639-82) — данное сечение принимаем из конструктивных соображений, для удобства сопряжения с главной балкой.

Асорт=28,34 см2

Ух=392,65 см4

ix===3,73

Гибкость:

л=

где: lef — шаг гибких связей.

447,4 < 2450

Условие устойчивости для данного сечения выполняется [15].

Сравнение вариантов

Достоинства и недостатки каждого варианта

Вариант I, Преимущества:

• Сохраняется полезная площадь помещения
• Низкая трудоемкость производства работ
• Практически отсутствует потребности в машинах и механизмах

Недостатки:

• Высокая стоимость материалов

— Необходимость обеспечения пожарной безопасности и защиты от повреждений композитных материалов системы внешнего армирования, следует предусматривать устройство защитного слоя из специальных огнеупорных составов, совместимых с адгезивами на основе эпоксидной смолы.

Вариант II, Преимущества:

• Низкая стоимость материалов
• Отсутствие потребности в специализированных кадрах
• Высокая скорость монтажа
• Отсутствие мокрых процессов, что позволяет вести реставрацию в зимнее время без устройства тепляков
• Экологичность материалов

Недостатки:

• Сокращение полезной площади помещений на 2,6 м2
• Потребность в строительных машинах

Сравнение стоимости вариантов по прямым затратам

Таблица 1.8 — Сравнение вариантов по прямым затратам