5.3 Демонтаж стропильной железобетонной фермы по оси (21, а-д)

и замена ее на стальную ферму

Аварийное состояние стропильной железобетонной фермы по оси (21, А-Д) потребовало ее демонтажа вслед за демонтажем плит покрытия. Демонтаж железобетонной фермы пролетом 24 м и весом 10,6 т проводился автокраном г/п 5 т с телескопической стрелой изнутри цеха частями длиной примерно по 6 м (рисунок 8).

Монтаж стальных полуферм выполнен автокраном изнутри цеха, укрупнительная сборка выполнена на месте проектной установки с устройством промежуточных временных опор на оголовках фахверковых колонн. К сожалению, при монтаже прогонов облегченной кровли на верхний пояс стальной фермы допущены 2 грубые ошибки:

1. внеузловое опирание двух прогонов на 1 и 1,5м на верхний пояс фермы из ┐┌ 75х5 в крайних панелях длиной 3 м, что потребовало усиления этих панелей шпренгелями из ┐┌ 50х5;

2. Эксцентриситет опирания 6-ти прогонов на 250 мм и одного прогона на 160 мм на узлы верхнего пояса фермы из ┐┌ 125х8, что потребовало пересчета всей фермы с учетом дополнительных моментов в узлах и установки дополнительных шпренгелей в крайних панелях.

Минимальный коэффициент запаса прочности составил 1,35 в стержне № 8 верхнего пояса из ┐┌125х8.

5.4 Усиление железобетонной двухветвевой колонны по оси (21, д)

с помощью железобетонной рубашки

Аварийное состояние железобетонной двухветвевой колонны по оси (21, Д) вследствие повреждения пожаром с оголением 2-х стержней рабочей арматуры и потерей устойчивости одного из них, а также снижением призменной прочности бетона до R_b=17,6 МПа потребовало капитального усиления колонны.

В качестве наиболее надежного варианта усиления выбрана железобетонная рубашка толщиной 100мм на всю высоту колонны (из 2-х ступеней) с мощным армированием (рисунок 2).

Поскольку внутри ветвей нижней ступени колонны не обнаружена проектная рабочая арматура Ø16АIII, то существующая колонна одета в стальные обоймы обвязки из уголков ∟50х5 всех ветвей, перемычек, подкрановых консолей и верхней ступени, к которым затем приварен арматурный каркас из стержней рабочей арматуры Ø14АIII и поперечной арматуры Ø10АIII.

5.5 Усиление половины подкрановой балки бкнб12-1к натяжными хомутами

Повреждение пожаром правой половины одной подкрановой балки по оси (Д, 19-21) привело к ее частично работоспособному состоянию, поскольку призменная прочность бетона снизилась на правом конце балки над колонной до R_b=20,5 МПа в стенке и до R_b=12 МПа в полке. Также оголилась конструктивная арматура Ø10AIII вследствие сколов бетона по нижнему поясу и краю полки.

Расчетная экспертиза показала, что расчетное сопротивление поперечной арматуры класса A-III с учетом воздействия пожара при температуре 500°С снижается на 40%, несущая способность подкрановой балки по наклонным сечениям на правой половине пролета балки недостаточна. Перенапряжение составляет 5,3%. Требуется усиление дополнительными хомутами.

Разработана схема усиления половины подкрановой балки БКНБ12-1к натяжными хомутами Ø16AI с шагом 750 мм с пропуском их через полки балки в отверстия для крепления подкранового рельса.

5.6 Реконструкция торцовой стены по оси (21, а-к) и усиление

фахверковых колонн обоймами из уголков

Над очагом пожара получили значительные повреждения изнутри цеха все конструкции торцовой стены:

– разрушения лицевой поверхности 2-х керамзитобетонных стеновых панелей с оголением арматурной сетки;

– частичное разрушения раствора в швах панелей;

– сквозное прогорание стальной обшивки и прогонов сайдинга;

– прочность бетона на верху фахверковой колонны по оси (21, Г) снизилась до R_b=14 МПа.

Поскольку во время пожара дым и копоть из цеха через щели между панелями распространились в залы и коридоры примыкающего 4-х этажного торгового центра, предложено изолировать цех от торгового центра усиленной по всей высоте и по обоим пролетам цеха торцовой стеной площадью 670 м².

Разработана схема реконструкции торцовой стены по оси (21, А-К) с помощью возведения изнутри цеха железобетонной торкрет-рубашки толщиной 80 мм по стеновому каркасу из горизонтальных уголков ∟63х5 и секциям высотой 2 м из арматурных сеток Ø10АIII, а также схема усиления фахверковых колонн обоймами из уголка ∟63х5 с последующей их штукатуркой. В настоящее время торцовая стена отремонтирована косметически (обшита стальным сайдингом), фахверковые колонны уголками не усиливались.

Заключение

1. Пожар в торце здания цеха в непроизводственной зоне носил локальный характер на площади примерно 6х15 м. Характер повреждения стальных конструкций балочной клетки над очагом пожара указывают на воздействие высоких температур свыше 800С и длительность таких температур свыше 30мин. Тонкостенные железобетонные конструкции над очагом пожара (полки ребристых плит покрытия и лицевой слой керамзитобетонных стеновых панелей) пришли в аварийное состояние из-за отслоения защитного слоя бетона от арматурной сетки и его частичного обрушения. Дополнительные повреждения (глубокие трещины и сколы бетона с оголением рабочей арматуры) получили массивные железобетонные конструкции (двухветвевая колонна, опорный раскос подстропильной фермы и левая половина стропильной фермы) над очагом пожара вследствие тушения пожара водой. Стены, окна, полы и конструкции покрытия (фермы и плиты) получили значительное закопчение по всей остальной площади цеха.

2. После проведения инструментально-лабораторных исследований прочности материалов и визуально обнаруженных повреждений установлены 14 аварийных конструкций: двухветвевая колонна центрального ряда, 1 подстропильная и 1 стропильная ферма по оси (21, А-Д), 11 ребристых плит покрытия (таблица 1). Установлены таким же образом 18 неработоспособных конструкций: 16 стеновых керамзитобетонных панелей торцовой стены, 1 подкрановая балка пролетом 12 м, 1 стропильная ферма по оси (21, Д-К).

3. Расчетная экспертиза несущих железобетонных конструкций цеха выявила еще 22 неработоспособных конструкции покрытия вследствие их перегрузки снегом: 20 ребристых плит покрытия в осях (20-21, А-К), 2 стропильных фермы по оси (20, А-Д) и (20, Д-К), что потребовало замены участка тяжелого покрытия 6х48 м (целого ряда плит) на облегченное покрытие по стальным прогонам. Снеговой мешок появился вследствие непродуманного наведения скатной шиферной кровли над пристроенным к цеху зданием торгового центра.

4. Установлены фактические эксплуатационные нагрузки и выполнена полномасштабная расчетная экспертиза сборных ж/б конструкций покрытия и подкрановой балки по предельным состояниям 1-й группы. Выполнена полномасштабная расчетная экспертиза стальных конструкций усиления на участке реконструкции.

5. Разработаны проектные решения (компьютерные чертежи, технологические методики, спецификации материалов) по усилению и реконструкции части цеха, пострадавшей от пожара, включая фундамент и дополнительную колонну усиления подстропильной фермы, железобетонную обойму усиления двухветвевой колонны, стальную стропильную ферму, облегченную кровлю по прогонам, усиление подкрановой балки натяжными хомутами, усиление торцовой стены и фахверковых колонн.

6. Техническое состояние основных несущих и ограждающих конструкций участка цеха после реконструкции по проекту БГИТА оценивается как работоспособное.

Литература

1. Сенющенков М.А. Отчет по НИР №4.30.734 «Проведение обследования и научной экспертизы несущей способности железобетонных конструкций непроизводственной зоны одноэтажного здания цеха наносиликатов и прикурсоров предприятия “Метаклэй” после пожара и разработка рекомендаций по реконструкции части цеха, пострадавшей от пожара». Брянск, БГИТА, 2011. – 179с.

2. Сенющенков М.А., Камынин В.В. Научная экспертиза несущей способности стальных конструкций здания свинофермы после пожара и разработка рекомендаций для повторного применения конструкций// Современные строительные конструкции из металла и древесины. Сборник научных трудов ОГАСА, №14, часть 1. Одесса, ООО "Внешрекламсервис", 2010, стр. 201-211.

3. СП 20.13330.2011. «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*).

4. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

5. СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.

6. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-23-81*)

7. СП 17.13330.2011 Кровли (актуализированная редакция СНиП II-26-76).

8. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструк-ций зданий и сооружений/ Госстрой России. -М: ФГПУ «КТБ ЖБ» , 2004 г. –32 с.

9. СНиП 2.01.02-85* Противопожарные нормы.

10. Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром/ НИИЖБ – М.: Стройиздат, 1987. – 80 с.

11. ГОСТ Р 53778 -2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

12. Положение о порядке расследования причин аварий зданий и сооружений, их частей и конструктивных элементов на территории Российской Федерации. Приложение к приказу Минстроя РФ от 6 декабря 1994 г. № 17-48. Общероссийский строительный каталог, шифр МДС 12-4.2000.

13. Предотвращение аварий зданий и сооружений //Межвузовский сборник научных трудов /Под редакцией К.И. Еремина. Посвящается 60-летию архитектурно-строительного факультета МГТУ. - Магнитогорск, 2002.– 242 с.

14. Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. Атлас схем и чертежей. Томск, ЦНТИ, 1990.- 316 листов.

15. Бельский М.Р. Усиление металлических конструкций под нагрузкой. Киев, Будивельник, 1975. – 120 с.

16. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений: Учебное пособие/ А.И.Бедов, В.Ф.Сапрыкин.- М., изд-во АСВ, 1995.-192 с.

17. Горохов Е.В. Диагностика, выявление резервов несущей способности и усиление металлоконструкций промзданий при реконструкции: Учеб. пособие.- Киев: КИСИ, 1987.-84 с.

18. Снижение рисков в строительстве при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера/ Булгаков С.Н., Тамразян А.Г., Рахман И.А., Степанов А.Ю. Под общ. Ред. Тамразяна А.Г. - М.: МАКС Пресс, 2004. – 304 с.

19. Добромыслов А.Н. Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам. Справочное пособие. М.: Издательство АСВ, 2008, - 72 с.

20. Добромыслов А.Н. Диагностика повреждений зданий и инженерных сооружений. Справочное пособие. – 2-е изд. М.: Издательство АСВ, 2008, - 304 с.

21. Добромыслов А.Н. Дефекты в конструкциях при строительстве. Научное издание. М.: Издательство АСВ, 2009, - 192 с.

22. Добромыслов А.Н. Ошибки проектирования строительных конструкций. Научное издание. – 2-е изд. М.: Издательство АСВ, 2008, - 208 с.