Тема 8. Ефективність і перспективи розвитку реконструкції об'єктів, будівель та споруд. Методи визначення економічної ефективності реконструкції промислових підприємств.

 

Література: [1] 246...251, [4].

 

Економічна ефективність реконструкції і технічного переозброєння діючих підприємств забезпечується внаслідок скорочення капітальних вкладів порівняно з новим будівництвом. При реконструкції зменшуються витрати матеріально-технічних, трудових та економічних ресурсів. Водночас, завдяки реконструкції може бути забезпечений приріст об’єму продукції, що випускається підприємством, оновлення асортименту и покращення якості продукції, а також покращення умов праці працівників на даному підприємстві.

При проектуванні реконструкції промислових підприємств важливе значення має вибір оптимальних варіантів проектних рішень з організації та виконання будівельно-монтажних робіт. Економічне обґрунтування рішення з організації реконструкції підприємства, або окремої будівлі чи споруди проводиться згідно з Інструкцією з визначення економічної ефективності капітальних вкладів у будівництво.

Сьогодні реконструкції та технічні переозброєння промислових підприємств, а також окремих будівель та споруд набули великого значення. Розробка ефективних методів проектування, організації та проведення будівельно-монтажних робіт при реконструкції будівель та споруд є особливо важливим завданням. Ці рішення повинні ґрунтуватися на наукові досягненнях у будівельній практиці із урахуванням особливостей реконструкції в умовах діючих підприємств. Аналіз практики проведення реконструкції та технічного переозброєння підприємств дозволяє встановити основні напрямки підвищення ефективності робіт із реконструкції.

Питання для самоперевірки

1. Ефективність і перспективи розвитку модернізації та реконструкції будівель.

2. Аналіз проектної документації та матеріалів обстеження діючого підприємства.

3. Як виконується вибір варіантів проектування реконструкції?

4. Як проводиться розрахунок ефективності реконструкції підприємства?

5. Як розраховується економічний ефект реконструкції?

 

Тема 9. Проектування організації та виробництва з реконструкції діючих підприємств. Особливості використовування монтажних машин в умовах реконструкції. Технологія демонтажу та монтажу конструкцій при реконструкції в одноповерхових будівлях. Технологія демонтажу та монтажу конструкцій при реконструкції у багатоповерхових будівлях. Техніка безпеки при монтажно-демонтажних роботах.

 

Література: [1] 37...59, [5].

 

Основними проектними документами, які встановлюють порядок, етапи та термін проведення реконструкції будівель та споруд являються: проект організації будівництва з реконструкції - ПОБ_(Р) та проект виробництва робіт з реконструкції – ПВР_(Р). Ці документи розробляються відповідно до ДБН А.3.1-5-2009 “Організація будівельного виробництва”.

На основі ПОБ_(Р) виконують планування та фінансування робіт із реконструкції.

Рішення, прийняті у ПВР_(Р) є основою для розробки організаційно-технічних міроприємств з інженерної підготовки та проведення будівельно-монтажних робіт при реконструкції.

Питання для самоперевірки

1. Яка проектна документація розробляється та використовується при реконструкції будівель та споруд?

2. Склад і послідовність виконання проектної документації при реконструкції.

3. Проектування виробництва реконструйованих робіт поточним методом.

4. Використовування ЕОМ при проектуванні реконструкції об’єкта.

 

Приклади для закріплення теоретичного матеріалу з підсилення конструкцій.

 

Приклад 1.

На залізобетонний фундамент стаканного типу з глибиною закладання 1,95 м та розмірами в плані 1,8х1,8 м і висотою 1,8 м, який зведений на грунті з розрахунковим опором R = 0,2 МПа, планується передавати момент М_п = 80 кНм та поздовжню силу N_n = 870 кН (зусилля віднесені до центра підошви фундамента). Визначити можливість сприйняття фундаментом такого навантаження й за необхідності виконати його підсилення.

 

Приклад 2.

Потрібно запроектувати підсилення залізобетонної колони обоймою при значенні поздовжньої сили, що зросла, N = 2470 кН (М = 0). Початковий поперечний переріз колони: b = 0,3 м; h = 0,4 м; площа арматури - A_s = 12,6 см² (4ø22 А-ІІ); бетон класу В15 (R_b = 8,5 МПа); R_SC = 280 МПа; розрахункова довжина колони l₀ = 6 м; співвідношення довготривалого навантаження до повного становить N_l / N = 0,5.

Приклад 3.

Колона з поперечним перерізом розмірами b = 0,35 м; h = 0,7 м армована стиснутою A’_s = 6,3 см² (2ø20 А-І) і розтягнутою арматурою A_s = 37,0 см² (6ø28 А-І) (R_S = R_SC = 225 МПа) виконана із бетону класу В15 (R_b = 8,5 МПа). Після реконструкції буде діяти: поздовжня сила N = 400 кН та згинальний момент М = 80 кНм. Необхідно підсилити колону нарощуванням.

 

Приклад 4.

Розміри поперечного перерізу колони b = 0,3 м; h = 0,6 м; A’_s = 30,8 см² (5ø28 А-І); A_s = 6,3 см² (2ø20 А-І), (R_S = R_SC = 225 МПа); а = а’ = 0,04 м; h₀ = 0,56 м; бетон класу В15 (R_b = 8,5 МПа). Після реконструкції на колону буде діяти: повздовжня сила N = 2860 кН та згинальний момент М = 200 кНм. Колону необхідно підсилити нарощуванням.

 

Приклад 5.

Залізобетонна колона з поперечними розмірами 400х400 мм і висотою 5600 мм сприймає поздовжню силу 456 кН. Після реконструкції будинку на неї буде передаватись зусилля N = 776 кН. Підсилення виконати шляхом узяття колони в обойму з металевих кутників із попереднім їх напруженням для негайного включення в роботу.

Приклад 6.

У цивільному будинку, що надбудовується, необхідно підсилити внутрішній цегляний стовп перерізом 64х64 см. Цегла – глиняна пластичного пресування марки М75, розчин марки - М25. Розрахункова висота стовпа відповідає висоті поверху та дорівнює 2,8м. Кладка пошкоджень не має. Після реконструкції на стовп діятиме поздовжнє зусилля N = 800 кН, прикладене з ексцентриситетом е = 5см.

З архітектурних міркувань підсилення стовпа доцільно провести за допомогою сталевої обойми, що включається в роботу безпосередньо передачею зусиль зразу після її встановлення.

 

Приклад 7.

Необхідно підсилити цегляний стовп поперечним перерізом 51х64 см. Кладка стовпа виконана із цегли пластичного формування марки М100 на складному розчині марки М25 і не має пошкоджень. Висота стовпа Н = 5м. Після реконструкції його верхня опора буде пружною. Розрахункова поздовжня сила, що діятиме на стовп N = 1050 кН, а розрахунковий момент у напрямі більшої сторони поперечного перерізу – М = 95 кН.

Підсилення виконати залізобетонною обоймою з бетону класу В15 із забезпеченням передачі навантаження на обойму шляхом улаштування монолітної розподільчої плити по верху стовпа та обпирання обойми безпосередньо на фундамент. Поздовжнє армування виконати з арматури класу А-ІІ, а поперечне - А-І.

 

Приклад 8.

Центрально завантажений стовп поперечним перерізом 0,79х0,79 м викладений із природних пиляних каменів марки М50 розмірами 39х19х18х,5 см на розчині марки М25.

У процесі експлуатації стовп зазнав пошкодження у вигляді тріщин, що перетинають до 4 рядів кладки, та потребує підсилення. Розрахункова поздовжня сила N = 750 кН. Розрахункова довжина стовпа l₀ = Н = 5 м.

Підсилення виконати у вигляді армоштукатурної обойми товщиною 3 см із цементного розчину марки М75.

 

Приклад 9.

Залізобетонна ребриста плита покриття розміром 3х6 м (серія 1.865.1 вип. 1.2) сприймає повне навантаження 2,0 кПа. Власна вага панелі – 22,5 кН. У результаті механічного удару було повністю зруйноване поздовжнє ребро панелі. Необхідно відновити несучу здатність конструкції без її демонтажу.

Оскільки висота поперечних і торцевих ребер панелі однакова й дорівнює 150мм, а висота поздовжнього ребра – 250 мм, то підсилення конструкції виконуємо шляхом підведення під поперечні ребра панелі безпосередньо біля зруйнованого поздовжнього ребра металевого двотавра так, щоб він обпирався на балку покриття. Визначаємо номер двотавра.

 

Приклад 10.

Залізобетонна збірна плита перекриття шириною 1,5 м покладена на горбильковий ригель. Повне навантаження (з урахуванням власної ваги) на 1 м² панелі дорівнює 12,0 кН/м² . У результаті помилок монтажу довжина площадки обпирання панелі складає лише 20 мм, що значно менше, ніж потрібно. Необхідно забезпечити надійну роботу вузла обпирання панелі на ригель.

Для збільшення площадки обпирання під панель підведемо кутник _└12,5х10 за сортаментом. Через отвір у ньому, а також у швах між панелями пропустимо тяж, що приварений до пластини товщиною 12 мм. Пластину прикріпимо болтом до панелі, яка розміщена по другий бік ригеля.

Визначаємо необхідний діаметр тяжа.

 

Приклад 11.

Залізобетонна монолітна плита працює за балковою схемою, армована (на 1 м ширини) 6ø8 А-І (A_s = 3,02 см² ) і виготовлена із бетону класу В15 (R_b = 8,5 МПа). Товщина плити – 8 см (h_o = 6,5 см). У зв’язку зі збільшенням навантаження після реконструкції будинку (максимальний момент став дорівнювати 6,57 кНм) необхідне підсилення конструкції. Бетон плити не просочений продуктами виробництва, поверхня її діє можливість отримати надійне зчеплення нового і старого бетону.

Для підсилення використовуємо бетон класу В15 (не нижче ніж клас існуючої конструкції) й арматуру класу А-І (R_S =225 МПа).

 

Приклад 12.

Монолітна залізобетонна плита перекриття працює за балковою схемою. Плита заармована (і в прольотах, і на опорах) 6ø8 А-І (на 1 м ширини), її висота h = 8 см. Під час обстеження встановлено, що арматура гладенька і в результаті корозії має зменшення діаметра на 30%, механічного визначення міцності арматури не проводилося. Бетон плити перекриття (за даними неруйнівних випробувань) має міцність R_b = 6,0 МПа. Поверхня бетону піддавалась дії мінеральних масел, і забезпечити достатнє зчеплення старого та нового бетону неможливо. Навантаження на перекриття після реконструкції будівлі буде складати g = 10,4 МПа/м² .

Відповідно до СНиП 2.03.01-84* розрахунковий опір арматури розтягу приймаємо R_s =155 МПа. Фактичний діаметр робочої арматури d_s =8х0,7 = 5,6 мм, а площа поперечного перерізу одного стержня А_s =0,246 см².

 

Приклад 13.

Залізобетонна балка перекриття має розрахунковий проліт l = 5,7 м. Висота балки h = 0,52 м, ширина b = 0,26 м, виконана вона із важкого бетону клау В30 (R_b = 15,5 МПа при φ_b2 = 0,9), заармована 2ø22 та 1ø20 арматури класу А-ІІІ (R_s =365 МПа, A_s = 10,74 см² ). Відстань від розтягнутої грані балки до центра мас арматури складає а = 40 мм. На конструкцію в середині її прольту діє згинальний момент M_red = 255,2 кНм.

Необхідно перевірити несучу здатність балки і за необхідності підсилити її шпренгельною затяжкою.

 

Приклад 14.

Необхідно визначити розрахункову арматуру сорочки балки при відстані між цією арматурою та існуючою арматурою площею A_s – а₀ =0,15м. Розміри підсиленої балки (з сорочкою) - h = 0,75 м, b = 0,40 м. Робоча висота балки до її підсилення складала h₀ = 0,56 м, площа існуючої арматури - A_s = 24,5 см² (5ø25 А-ІІ) і характеристики матеріалів: R_s =280 МПа, R_b = 8,5 МПа (бетон класу В15). Балку нарощують також бетоном класу В15. Після реконструкції на балку буде діяти згинальний момент M = 500 кНм.

 

Приклад 15.

Збірна залізобетонна однопролітна вільно обперта балка прямокутного перерізу.(h = 0,8 м, b = 0,40 м, h₀ = 0,76 м) із бетону класу В20 (R_bt = 0,9 МПа) після встановлення нового устаткування буде навантажена рівномірно розподіленим навантаженням інтенсивністю g = 140 кН/м. Проліт балки – 5,6 м. У приопорній частині балка армована двозрізними хомутами з арматури ø6 А-І (R_sw =280 МПа), що поставлені з кроком 150 мм. Необхідно оцінити міцність похилого перерізу на дію поперечної сили і за необхідності підсилити його.

 

Приклад 16.

Двосхила залізобетонна балка довжиною 18 м виготовлена із бетону класу В40 (R_b = 22,5 МПа), армована в розтягнутій зоні 6ø14 К-19 (A_sр = 9,23 см²). У розрахунковому нормальному перерізі балка має такі геометричні параметри: b = 0,08 м, b_f = 0,27 м, b’_f = 0,4 м, h₀ = 1,28 м, h = 1,35 м, h_f = 0,21 м, h’_f = 0,185 м.

У результаті встановлення підвісного обладнання згинальний момент у перерізі, що розглядається, зріс до 1900 кНм. Необхідно провести підсилення балки.

 

Приклад 17.

Залізобетонна підкранова балка довжиною 6 м (h = 0,8 м, b’_f = 0,56 м, ширина ребра внизу – 0,26 м, біля примикання до полиці – 0,32 м; вага балки – 39 кН) покладена на консолі залізобетонних колон. Виліт консолі – 0,6 м; відстань від внутрішньої грані колони до осі підкранової балки – 0,35 м; ширина колони – 0,4 м. Опорна реакція від підкранової балки (при найбільш невигідному навантаженні) R_А= 166 кН. Через помилки при монтажі розміри площадки обпирання підкранової балки недостатні для надійної роботи конструкції.

Необхідно провести підсилення вузла без демонтажу підкранових балок.

 

Приклад 18.

Колона несучого каркаса складу, що реконструюється у виробничу будівлю з ремонту техніки, має висоту l = 5,0 м і виготовлена з двотавра №30а за ГОСТ 8239-56 (А = 49,9 см² ; W_у =60,1см³ ; b = 145 мм; d = 6,5 мм; t = 10,7 мм). Матеріал колони Ст3 за сортаментом має тимчасовий опір за межею текучості R_У = 215 МПа. Розрахункове навантаження на колону після реконструкції становитиме N₁ = 380 кН. Навантаження на колону на момент обстеження складало N = 380 кН. Під час обстеження виявлено, що колона має по осі Х-Х зі стрілкою f’_зг = 35 мм та корозійне пошкодження – рівномірне по поперечному перерізу з глибиною проникнення корозії Δ* =1,5 мм. Умови експлуатації колони – слабоагресивне середовище. Необхідно перевірити несучу здатність колони на розрахункове навантаження N₁ та за необхідності виконати її підсилення.

Приклад 19.

Сталева балка з розрахунковим прольотом l = 5,8 м із двотавра №27 робочого майданчика цеху з середньоагресивним середовищем завантажена наступним рівномірно розподіленим навантаженням:

- постійне: нормативне значення q_n = 5,45 кН/м; розрахункове – q = 5,45 кН/м;

- тимчасове короткочасне: нормативне значення – р_1п = 4,5 кН/м; розрахункове значення - р₁ = 5,85 кН/м;

- власна вага обладнання на робочому майданчику: нормативне значення – р_2п = 2,0 кН/м; розрахункове значення - р₁ = 2,1 кН/м.

Під час огляду виявлено, що балка сприймає постійне навантаження та вагу обладнання.

Матеріал балки – Ст3. Нормативний опір сталі R_уп0 = 215МПа.

Рівномірний корозійний знос по поперечному перерізу з глибиною проникнення корозії на час огляду балки становить Δ* =0,5 мм.

Після реконструкції на робочий майданчик буде встановлено стаціонарне обладнання, що складає додаткове навантаження. Нормативне значення цього навантаження – Δ Р_п = 4,0 кН/м, розрахункове Δ Р = 4,2 кН/м.

Потрібно розрахувати балку за міцністю та деформаціями на експлуатаційне навантаження на день огляду, а також визначити несучу здатність із новим додатковим технологічним обладнанням. При незабезпеченості несучої здатності необхідно підсилити балку.

 

Приклад 20.

Перекриття цивільної будівлі виконано із дерев’яних балок перерізом b х h =12х24 сміз розрахунковою довжиною l = 5,5 м. Балки вкладені з кроком 1 м.

Розрахункове (нормативне) значення навантаження на балку:

- від ваги штукатурки, балки і щитового накату з дощок по черепних брусках 1,1 (0,9) кН/м;

- від ваги утеплювача із котельного шлаку товщиною 12 см із домішками (від тривалої експлуатації) пилу і різноманітного сміття (питомою вагою за замірами ρ = 1260 кгс/м³ ) – 1,73 (1,33) кН/м.

Тимчасове навантаження 0,91 (0,7) кН/м за СНиП 2.01.07-85 на час огляду відсутнє.

Балки виконані із деревини осики.

Розрахунковий опір деревини породи – осика другого гатунку

R_в =14х0,8 =11,2 МПа згідно СНиП ІІ-25-80.

Декілька балок з одного кінця, в місцях обпирання їх на стіну, мають значне загнивання, викликане попаданням атмосферних опадів через дефекти даху. Довжина ушкоджених ділянок балок від поверхні стіни більше ніж 400 мм.

Решта балок, а також ділянки без ушкоджень знаходяться в задовільному стані.

Необхідно перевірити несучу здатність балки на експлуатаційні навантаження, розрахувати і виконати підсилення ділянки, що уражена грибком.

 

Теми рефератів

1. Обґрунтування доцільності реконструкції будівель та споруд.

2. Підсилення основ фундаментів.

3. Реконструкція фундаментів.

4. Підсилення залізобетонних колон.

5. Підсилення залізобетонних стінових панелей.

6. Підсилення залізобетонних плит перекриття.

7. Підсилення залізобетонних плит покриття.

8. Підсилення залізобетонного монолітного перекриття.

9. Підсилення залізобетонних балок.

10. Підсилення залізобетонних ферм.

11. Підсилення кам’яних конструкцій.

12. Усунення місцевих дефектів і пошкоджень.

13. Підсилення металевих колон та стояків.

14. Підсилення металевих балок.

15. Підсилення металевих ферм.

16. Підсилення сталевого настилу.

17. Реконструкція дерев’яних стояків.

18. Реконструкція дерев’яних стін.

19. Реконструкція дерев’яних балок.

20. Реконструкція дерев’яних ферм.

21. Реконструкція дерев’яної крокв’яної системи.

22. Особливості виконання будівельно-монтажних робіт при реконструкції.

23. Інженерна підготовка виробництва при реконструкції і модернізації.

24. Проектування організації та виробництва по реконструкції діючих підприємств.

25. Виконання земляних робіт при реконструкції.

26. Вибір раціональних організаційно-технологічних рішень та ефективних комплектів машин і механізмів.

27. Перспективи розвитку реконструкції об’єктів, будівель і споруд.

28. Ефективність реконструкції при модернізації об’єктів, будівель і споруд.

29. Розбирання та руйнування конструкцій і монолітних масивівпри реконструкції.

30. Влаштування підземних комунікацій при реконструкції.