Реконструкція житлових і громадських будинків
Метою реконструкції житлових і громадських будинків є приведення у відповідність їх до сучасних архітектурно-планувальних, санітарно — технічних і комфортних вимог та подовження терміну їх експлуатації. Будинки, побудовані 60—100 років тому, не відповідають сучасним вимогам, а масове житло, побудоване в 50 —60-х роках XX ст., ще більшою мірою потребує реконструкції. Цього можна досягти переплануванням будівель із заміною несівних конструкцій та інженерних систем або несівних конструкцій і перекриттів. Крім того, для збільшення корисних площ будівель застосовують також добудову нових приміщень надбудовою та прибудовою.
Надбудови за конструктивними ознаками можна поділити на такі, що виконують:
• без додаткових навантажень на основні несівні конструкції;
• із додатковими навантаженнями;
• з підсиленням основних несівних конструкцій;
• зі зміною конструктивної схеми;
• із застосуванням додаткових несівних опор.
Надбудови без додаткових навантажень на основні несівні конструкції виконують зі збереженням їх у наявному стані. Якщо вони не мають пошкоджень і перевантажень, то їх не підсилюють. Зазвичай це є збільшення висоти будинку зі збереженням його внутрішньої структури, особливостей габаритів, несівної основи. У такий спосіб можна надбудувати 1—2 поверхи у більшості будинків традиційної забудови заввишки в два —п’ять поверхів. Такі надбудови можливі внаслідок ущільнення ґрунту основи в процесі експлуатації будинку в разі задовільного стану фундаментів і потрібного запасу міцності стін і опор.
Надбудови зі зміною конструктивної схеми будинку здійснюють, звільнивши від додаткового навантаження, тобто маси надбудованих поверхів, основні несівні елементи наявного будинку і передавши додаткове навантаження на ті конструкції, які ненавантажені або навантажені слабко. Такі надбудови доцільно споруджувати лише тоді, коли потрібний об’єм надбудови не можна здійснити без зміни конструктивної схеми з підсиленням основних несівних конструкцій, що слід довести під час обстеження будинку та підготовки до проектування. Надбудови зі зміною конструктивної схеми дають можливість підвищити будівлю на 3 —4 поверхи.
Надбудови із застосуванням додаткових несівних опор можуть бути споруджені над будь-яким будинком і на будь-яку висоту. Конструктивне рішення таких надбудов — це спорудження нових опор або інших несівних елементів частини будівлі, що надбудовується, які засновуються на власних фундаментах. Ці несівні конструкції можна розміщувати як усередині габариту наявного будинку, так і поза ним. З урахуванням труднощів улаштування фундаментів для додаткових опор їх бажано розміщувати з більшими відстанями, ніж у новому будівництві. У більшості випадків застосовують масивні монолітні бетонні фундаменти або фундаменти з набивних паль. Планування та конструкції поверхів, що надбудовуються, при цьому можуть бути зовсім іншими, ніж у наявному будинку.
Конструктивне рішення такої надбудови має два основних варіанти. У першому випадку влаштовують платформу (стіл) основи, на якому нові поверхи можуть мати які завгодно конструктивні схеми. У другому — на кожному поверсі або через поверх передбачають несівні елементи у вигляді балок (ферм, рам), що встановлюються на додаткових колонах надбудови.
У такий спосіб був надбудований 59 поверхами заввишки 244 м центральний залізничний вокзал Нью-Йорка, який є архітектурно-історичною пам’яткою. Різні конструктивні схеми надбудов наведено на рис. 4.1 —4.4.
Прибудови вважають додатками до наявних будинків у плані, а також розглядають як включення невеликих старих будинків у нові будівельні комплекси.
Роль архітектора під час розроблення проекту реконструкції громадських та житлових споруд має бути основною. Розробляючи проект реконструкції, архітектор повинен пам’ятати, що навіть незначна перебудова будинку чи споруди може спричинити його пошкодження. Щоб запобігти цьому, слід не перевищувати навантаження на фундаменти, не планувати пробивання значної кількості прорізів і пазів у несівних стінах, не відключати систему опалення взимку, не залишати будинок без даху на довгий час. Виконують прибудови до наявного будинку із улаштуванням робочого шва. Підошву нового фундаменту прибудови зазвичай закладають на одному рівні з фундаментом наявного будинку.
Рис. 4.1. Надбудова поверху з легких металевих конструкцій: 1 — палі наявної споруди; 2 — ростверк тієї самої споруди; 3 — наявні елементи каркаса і перекриття; 4 — металеві конструкції надбудови |
Реконструюючи громадські й житлові будинки, дотримуються таких умов: роботи проводять із відселенням або без відселення з будинків мешканців чи організацій; будівельним роботам передує розбирання старих конструкцій.
Реконструкцію слід проводити у чіткій відповідності до проекту виконання робіт, у якому розроблено методи і терміни їх виконання. Низька культура виробництва та зволікання зі строками робіт досить часто призводять до того, що ще міцні будівлі у період реконструкції або після її закінчення потребують додаткового підсилення несівних конструкцій, мають тріщини у стінах та інших конструкціях чи підвищену їхню вологість.
Рис. 4.2. Надбудова багатоповерхової частини з підсиленням наявних конструкцій 1 — палі конструкції, що надбудовується; 2 — додаткові палі; 3 — плита-ростверк підси лення; 4 — підсилення наявних колон; 5 — конструкції каркаса надбудови |
Рис. 4.3. Надбудова багатоповерхової частини з переобпиранням: 1 — палі споруди, яка надбудовується; 2 — ростверк тієї самої споруди; 3 — додаткові палі; 4 — наявні елементи каркаса і перекриття; 5 — додаткові опори; 6 — загальні приміщення; 7 — додаткові конструкції платформи основи; 8 — конструкції каркаса надбудови |
Рис. 4.4. Надбудова багатоповерхової частини з частковим переобпиранням: / — палі споруди, яка надбудовується; 2 — ростверк тієї самої споруди; 3 — додаткові палі; 4 — наявні елементи каркаса і перекриття; 5 — додаткові опори; 6 — конструкції каркаса надбудови; 7 — додаткові конструкції платформи основи |
Відомо два організаційно-технологічних прийоми реконструкції: 1) виконання всіх робіт із розбирання старих конструкцій, а потім зведення нових; 2) розбирання спочатку тільки тих конструкцій, які відкривають фронт для певних робіт, а потім інших. У першому випадку роботи виконують за допомогою баштового крана: знімають покрівлю, дах, покриття, перегородки, перекриття тощо. У будинку розбирають усе, крім фундаментів і несівних стін, а потім виконують внутрішні конструкти — ви знизу вгору так, як і при новому будівництві, з використанням баштового крана. У другому випадку застосовують малу механізацію. Роботи ведуть одночасно на всіх поверхах. Матеріали на робочі місця подають за допомогою малої механізації або вручну від приймальних площадок, винесених у вікна або на балкони. На виносні площадки матеріали і конструкції подають підйомниками та кранами. Якщо вантажі подають на поверх крізь віконні отвори кранами, то на нижніх поверхах не повинні знаходитися люди.
Підсилення фундаментів виконують у таких випадках: при руйнуванні окремих ділянок фундаментів від осідання, розмивання ґрунтів, раніше здійснених конструктивних змін, зокрема виникнення отворів; при збільшенні навантаження на фундаменти від конструкцій заміни чи надбудов.
Зношені кам’яні фундаменти зміцнюють ін’єкцією цементного розчину під тиском 2 — 10 атм у шви між каменями.
Кам’яні стрічкові фундаменти підсилюють розширенням підошви, заглибленням, розширенням із одночасним заглибленням, утворенням фундаментної плити, буроін’єкційними палями. Роботи виконують захватками близько 3 — 5 метрів, а за потреби і меншими. Для збереження цілісності будинку під час відкриття фундаментів навантаження від розміщених вище стін і поверхів повністю або частково передають на тимчасові опори. Виконуючи земляні роботи, стінки виїмок потрібно закріпити.
Підсилення і способи усунення дефектів стін. За наявності в стінах дефектів застосовують різні способи їх усунення: підсилення простінків і стовпів; ремонт і підсилення перемичок; відновлення проектного положення стін; збільшення жорсткості стінового каркаса будівлі. Крім того, можливі перекладення окремих ділянок стіни, підвищення теплозахисних властивостей і поліпшення естетичного вигляду стіни.
За наявності в стіні тріщин давнього походження без слідів їх розкриття останнім часом, такі тріщини ліквідують, якщо стіна загалом не втратила своєї форми і несівної здатності.
Тріщини завширшки до 40 мм заповнюють нагнітанням розчину під тиском близько 2,5 атм.
Місця розміщення отворів для нагнітання розчину вибирають залежно від розташування тріщин на стіні: на ділянках із вертикальними або похилими тріщинами їх улаштовують через 0,8—1,5 м, а на горизонтальних тріщинах — через 0,2 — 0,3 м.
Іноді при ліквідації тріщин на найпомітніших ділянках стіни укладають кілька цеглин, які називаються замком, а в довгих і широких тріщинах влаштовують замок з якорем із прокатного профілю, що укріплюють у стіні анкерами.
Якщо в стіні виявлено наскрізні тріщини у вигляді розривів кладки в місцях з’єднання зовнішніх і внутрішніх стін або в зовнішніх кутах, для зміцнення їх застосовують металеві накладки зі штабової сталі. Кінці накладок загинають у бік стіни для кращого зчеплення з нею і фіксують болтами, які розміщують від тріщини на відстані, що дорівнює приблизно півтори товщини стіни. У простіших випадках за порівняно невеликої довжини і ширини тріщини накладки можна кріпити до стіни йоржами з одного боку стіни. Якщо стіни відхиляються від вертикалі, виправити їх можна за допомогою вертикальних накладок із прокатних профілів (швелера JM? 12 — 16) із кріпленням їх йоржами.
Дефекти стін у вигляді спучення, порушень початкової форми усувають накладанням прокатних профілів із двох боків стіни в горизонтальному або вертикальному напрямках. Ці профілі називають розвантажувальними жорсткими поясами.
У разі застосування поясів у паралельних стінах будинку їх зв’язують між собою тяжами, які влаштовують на рівні конструкції підлоги для збільшення жорсткості усього стінового каркаса.
Крім системи жорстких накладок загальне відновлення жорсткості стінового кістяка як просторової конструктивної системи здійснюють за допомогою заздалегідь напружених поясів або тяжів з круглої арматурної сталі. Пояси є простими у виконанні і дуже ефективними. Тяжі діаметром 28 — 40 мм розміщують на рівні тих перекриттів, в яких є тріщини. На кутах будинку встановлюють опорні швелери № 12—15 завдовжки близько 1,5 м, до яких приварюють тяжі.
У плані будинку пояси мають утворювати замкнені контури, за можливості близькі до квадрата зі співвідношенням не більше ніж 1 : 1,5. Довжина поясів на кожній зі стін може досягати 15—18 м. Попереднє напруження поясів створюють натяжними муфтами, які передбачають зазвичай у середній частині кожної ділянки периметра поясу. Зусилля натягнення контролюють динамометричним ключем відповідно до розрахункової величини. Система напружених поясів утворює в стіновому каркасі стискальні зусилля, які гасять розтягнення і деформації, що є наслідком порушення форми стінового каркаса.
При зміцненні стінового каркаса напруженими поясами зменшується витрата металу порівняно з жорсткими накладками. Конструкція напружених поясів складається зі стандартизованих вузлів, а роботи з улаштування є суто монтажними. Невеликі перерізи металевих поясів дають можливість зберегти поверхню фасаду, для чого всі складові частини поясів потрібно розміщувати у заздалегідь підготовлених борознах.
Часткову перекладку стін виконують при заміні зовнішнього шару стіни у разі його зносу або відшаровування облицювальних рядів, з кріпленням нових каменів перев’язуванням з наявною кладкою або за допомогою анкерів.
Складнішою є заміна окремих ділянок стіни (найчастіше простінків) у випадку їх руйнування від перевантаження або для зміни розмірів. У першому випадку (без зміни перекриттів у приміщенні) над місцем, що замінюється, підвішують на тимчасових стояках і балках ділянку стіни і перекриття. Потім цю частину стіни розбирають і викладають знову.
Простінки підсилюють за допомогою залізобетонних і металевих обойм-«сорочок». Залізобетонні підсилення є ефективнішими і за можливості доцільніше застосовувати їх. Для значного підсилення стін можна оштукатурювати їх по сталевій сітці з чарунками близько 150 х х 150 мм і перерізом 4 — 6 мм.
У цьому разі металеві накладки по кутах роблять трохи довшими за відстань між верхнім і нижнім упорами (біля стелі та підлоги). Потім їх стискують за допомогою болтів, чим досягають потрібного попереднього напруження конструкції, що працює на стиснення.
Підсилення та зміцнення перемичок. За наявності в перемичках незначних тріщин їх ліквідують розчином. У разі великих деформацій (наскрізних тріщин по всій висоті перемички та пошкоджень її нижньої поверхні) перемички посилюють, зміцнюючи металевими кутиками або збірними залізобетонними перемичками.
Улаштування отворів. Іноді виникає потреба збільшити ширину та висоту віконних і дверних отворів. За порівняно невеликих розмірів розширення отвору простінки, що при цьому зменшуються з його боків, посилюють накладками із залізобетону або металевого стояка з передаванням на них навантаження від перемички. Складнішим завданням є об’єднання двох або трьох віконних отворів першого поверху для влаштування вітрин. За великих розмірів отворів простінки посилюють двома металевими профілями, а за можливості — проміжними стояками в середній частині отвору. У разі об’єднання двох отворів в один зі збереженням або збільшенням їх висоти використовують міцніший металевий каркас.
Значно зменшує капітальність будинку чи споруди пробивання отворів у несівних стінах для вікон або дверей, тому ці отвори потрібно проектувати якомога меншими (рис. 4.5, а), вводячи для об’єднання фасаду пілястри, пояски тощо. Якщо надбудовують поверх, то для зменшення маси надбудови вікна та двері доцільно робити якомога більшими (рис. 4.5, 6), зберігаючи при цьому загальний вигляд будинку.
Характерним є процес улаштування отворів у несівних стінах. Отвори у стінах прорізають або пробивають за допомогою механізованого інструменту (електроінструмент з дисковою пилою, пневмо-, електро-
та гідромолотки). Спочатку над майбутнім отвором у стінах вирубують горизонтальні бброзни з двох протилежних боків, куди заводять балки з прокатного металу (найчастіше зі швелера). Балки стягують між собою болтами, після чого пробивають отвір для вікна чи дверей (рис. 4.6).
Заміна перекриттів. У разі реконструкції будівлі з відселенням повністю або частково замінюють перекриття, що виконують зі збірного чи монолітного залізобетону. Нові перекриття зі збірного залізобетону монтують знизу вгору за допомогою монтажних кранів, заздалегідь розібравши старі перекриття повністю або в межах робочої захватки. У старих цегляних будинках з товстими стінами плити укладають безпосередньо на стіни, заводячи їх у пази, які влаштовані в стінах. В інших випадках, коли прорізи ослаблюють конструкцію стін, у них заздалегідь улаштовують пояс із прокатного металу або із монолітного залізобетону, на який укладають плити. Інколи для обпирання плит у малоповерхових будинках зводять нові стіни. У разі повного розбирання всіх старих перекриттів слід забезпечити стійкість стін, що залишаються, і за потреби виконати їх тимчасове підсилення.
Заміна перекриттів на монолітні залізобетонні може виконуватись як за повного, так і за поповерхового розбирання старих перекриттів у межах захваток. У першому випадку зведення нових монолітних перекриттів здійснюється знизу вгору за традиційними методами влаштування опалубки на столах чи риштуваннях і згори вниз із застосуванням опускних систем опалубки.
Для зміни перекриттів можна застосовувати також метод підйому їх. У такому разі перекриття можуть бути повністю монолітними або складатися з настилів з монолітними ділянками для їх з’єднання. Всі перекриття виконують на зручній позначці, на рівні першого поверху. Потім їх підіймають за допомогою системи домкратів на проектні позначки, де кріплять до стін або колон. Велике значення за цього методу
має те, що опори в приміщенні можуть бути розташовані вільніше і раціональніше з погляду планування, розподілу навантажень.
У разі виконання робіт без відселення влаштовують ділянки залізобетонного перекриття при загальному збереженні дерев’яних перекриттів. Водночас підсилюють окремі пристінні частини кількох балок накладками з прокатного металу та зводять нові балки із такого самого металу, на яких влаштовують незнімну опалубку з профнастилу з наступним виконанням монолітного залізобетонного перекриття. За наявності в будинку металевих балок дерев’яне заповнення між ними замінюють на залізобетонне.
Відновлення і підсилення конструкцій балконів виконують укладанням додаткової арматури і шару бетону, якщо це дозволяють позначки приміщень, в які ведуть балконні двері. Так можна підсилювати балкони із залізобетону.
У балконах на консольних металевих балках найчастіше підсилюють саме ці балки в найвразливішому місці, зокрема наварюванням накладок на стінки балок або кутиків на їхні нижні полиці.
Для охорони природного середовища сміття та рештки зруйнованих конструкцій спускають униз по спеціально обладнаних коробах — сміттєпроводах у бункер-накопичувач, з якого сміття перевантажують на автотранспорт для вивезення за межі будівельного майданчика (рис. 4.7).