RECONSTRUCTION OF CORROSION-DAMAGED STRUCTURES OF CIVIL BUILDINGS ON WET GROUND OF THE REPUBLIC OF CRIMEA WESTERN COAST

Full Text

Рельеф Западного Крыма (рис. 1), где расположен рассматриваемый объект, представлен в основном прибрежными равнинами. При отсутствии гор на данной территории происходит постоянная циркуляция воздуха, в летнее время дуют морские бризы, зимой - холодный пронизывающий ветер. Воздух территории насыщен частицами кальция, магния, йода, брома и др. Огромное влияние на климат оказывают соленые озера. Все перечисленные факторы хороши для курорта западного побережья Республики Крым и привлекательны для отдыхающих, при этом негативно влияют на конструкции зданий. Происходит преждевременная коррозия материалов, разрушение конструктивных элементов и в целом утрата зданий [1, 2]. Целью работы является оценка состояния поврежденных коррозией несущих конструкций здания столовой, с разработкой рекомендаций по восстановлению. Рассматриваемое здание расположено на равнинной местности недалеко от берега Черного моря в пос. Заозёрное г. Евпатории. Объект находится в климатическом районе со следующими характеристиками: по весу снегового покрова - 73 кг/м2; по ветровому давлению - 49 кг/м2. Глубина промерзания грунтов - 0,8 м. Участок, на котором расположено здание, относится к району с 7-балльной расчётной сейсмичностью. Грунт основания под подошвой фундаментов - жёлтый известняк с расчётным сопротивлением 2,0 кг/см2. Здание двухэтажное (рис. 2) с подвалом прямоугольное в плане без выступов и углублений, что соответствует рекомендациям норм СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах». Над частью плана в осях 3-5 размещён технический этаж. Общие габаритные размеры плана 42,8х19,0 м (рис. 3). Высота этажей - 3,3 м, подвала - 2,9 м, т.е. по высоте здание регулярно, что также соответствует рекомендациям норм. По конструктивной схеме здание с неполным каркасом и несущими поперечными стенами, несущими стенами лестничной клетки и несущей продольной стеной дворового фасада по оси Г из Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) 14 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ пильных камней известняка-ракушечника крымских месторождений, сборными железобетонными перекрытиями из многопустотных панелей по сборным железобетонным балкам, свободно опёртым на вертикальные элементы (колонны и стены). Фундаменты под стены ленточные сборные. Глубина заложения подошвы фундаментов 3,6 м, что соответствует рекомендациям норм СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования». По [3] ширина подошвы под наружной продольной стеной по оси А - 0,5 м, под наружными поперечными стенами - 0,6 м из бетона прочностью на осевое сжатие класса В7,5; под внутренней поперечной стеной и стенами лестничной клетки - 0,8 м, под углами лестничной клетки по осям 4,5-1,2 м из бетона прочностью на осевое сжатие класса В12,5. Фундаменты под колонны сборные стаканного типа с размером подошвы под колонны средних рядов - 1,7х1,7 м, крайнего ряда - 1,3х1,3 м. Прочность бетона на осевое сжатие соответствует классу В12,5. Горизонтальная гидроизоляция стен подвала выполнена из цементного раствора состава 1:2 толщиной 20 мм, наружных надземных стен - из двух слоёв рубероида на битумной мастике, вертикальная - обмазкой горячим битумом за два раза. Под подошвой фундамента песчаная подготовка толщиной 50 мм. Несущая способность фундаментов, согласно выполненным поверочным расчетам, не вызывает сомнений, они находятся в работоспособном техническом состоянии. Однако необходимо безотлагательно исключить систематическое замачивание грунта основания под фундаментами из водопроводных коммуникаций и атмосферными осадками. Для этого следует провести полную ревизию водопроводных сетей и устроить вокруг здания надлежащую бетонную отмостку [4]. Стены подвала из бетонных сборных блоков толщиной 0,4 м подвержены замачиванию из-за утечки воды из коммуникаций, разрушению защитного слоя штукатурки. Рис. 1. Схематическая карта Республики Крым Рис. 2. Здание столовой в пос. Заозёрное г. Евпатории 15 Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко Колонны подвала сборные железобетонные сечением 300х300 мм армированы 4Ø18АII, жёстко сопряжены с фундаментами и усилены обоймой из стальных уголков. В колоннах отмечена значительная коррозия рабочей арматуры и хомутов (рис. 4). Перекрытия выполнены из сборных многопустотных железобетонных плит по серии 1.141-1 марок ПК-8-58-12, ПК-8-58-16 по сборным железобетонным балкам сечением 400х450 мм. Балки армированы в двух уровнях 2Ø22АII по верхней зоне и 4Ø22АII - по нижней, хомуты Ø8АI шагом 150 мм на опоре и 300 мм в пролёте. Прочность бетона на осевое сжатие в плитах и ригелях соответствует классу В25. Антисейсмический пояс отсутствует. В балках, плитах перекрытия и оконной перемычке у входа в подвал наблюдаются признаки значительной коррозии бетона и арматуры. Техническое состояние колонн, балок и плит перекрытия над подвалом - недопустимое. Необходимо усиление всех конструкций и устройство антисейсмического пояса (во время возведения здания расчётная сейсмичность строительной площадки составляла 6 баллов). Железобетонные и стальные элементы наружной лестницы, в связи с тем что они открыты для постоянного воздействия атмосферных осадков и воздушной среды, насыщенной парами морской воды, подвержены сильной коррозии. Это подтверждают многочисленные трещины в железобетонных конструкциях, раскрывшиеся вдоль рабочей арматуры, и явные следы коррозии на стальных элементах ограждения. Техническое состояние наружной лестницы - аварийное; необходима замена. Рис. 3. План 1-го этажа здания столовой в пос. Заозёрное г. Евпатории Рис. 4. Коррозия рабочей арматуры и хомутов колонн здания столовой в пос. Заозёрное г. Евпатории Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) 16 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Основным дефектом плит перекрытий подвала и покрытия является значительная коррозия рабочих стержней и арматурных изделий, достигающая 40 %. Ряд проволочных сеток косвенного армирования в приопорных зонах плит перекрытий прокорродировал до 90 %. Продукты коррозии, увеличивая объем арматурного стержня, разрывают тело железобетонной конструкции и разрушают не только защитные слои, но приводят к интенсивным процессам трещинообразования в продольных бетонных ребрах дефектных конструкций. Отсутствие приточновытяжной вентиляции в ряде помещений подвала (не имеющих оконных проемов, сообщающихся с внешней средой) интенсифицировало процессы не только коррозии арматурных изделий, но и спровоцировало неуправляемую карбонизацию бетона. Значительное количество плит перекрытий подвала подвержено карбонизации бетона в начальной стадии. При этом следует подчеркнуть, что устройство подвесных потолков из гипсокартонных листов или пластика с воздушной невентилируемой прослойкой в 30-50 мм ухудшит со временем состояние поврежденных плит и значительно затруднит периодический мониторинг динамики нарастания дефектов. Особенность коррозионных повреждений железобетонных конструкций, расположенных на западном побережье Республики Крым заключается в их интенсивном разрушении. Очевидно приоритетное влияние ветров, насыщенных продуктами испарения многочисленных соленых озер. При этом следует подчеркнуть, что прочность монолитных и сборных железобетонных конструкций, имеющих различные степени коррозии, практически одинакова. Монолитный и сборный железобетон резко различаются по изменению скорости распространения ультразвуковых волн, достигающих 50 %. При этом определение прочности бетонов монолитных и сборных конструкций методами ударного импульса и отрыва со сколом показывает практически идентичные результаты. Для анализа возможных вариантов усиления плит перекрытий, с поврежденными коррозией стержнями рабочей арматуры, удобно пользоваться диаграммами, составленными по результатам расчетов элементов обследованного объекта (рис. 5). Графическое представление позволяет точнее прогнозировать изменение расчетных параметров остаточной несущей способности конструкций [5-14]. В соответствии с требованиями норм строительства в сейсмических районах СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах», необходимо обеспечить пространственную жёсткость здания [15-19]. Для этого следует установить на всех этажах портальные стальные связи. Колонны, между которыми будут устанавливаться портальные связи, усилить обоймами из стального уголка. Все простенки шириной менее 900 мм усилить такими же обоймами. Перемычки над оконными проёмами более 2,0 м усилить установкой парных замкнутых рам из уголков 75х75 мм. Все колонны подвала необходимо усилить обоймами из стального уголка; балки подвала усилить подведением под них стальных балок, сваренных в замкнутую коробку; стальную балку включить в работу с помощью стальных пластин, забитых в натяг между нижней поверхностью усиливаемой балки и верхней поверхностью балки усиления; плиты над подвалом в середине их пролёта усилить подведением стальной рамы из швеллеров, сваренных в замкнутую коробку (рис. 6), включение в работу Рис. 5. Диаграммы, составленные по результатам расчетов элементов обследованного объекта 17 Градостроительство и архитектура | 2016 | № 4 (25) В.Н. Алексеенко, О.Б. Жиленко Рис. 6. Усиление плиты над подвалом стальной рамой из швеллеров здания столовой в пос. Заозёрное г. Евпатории которой выполнить аналогично включению в работу усиления железобетонной балки. Выводы. 1. Воздух западного побережья Республики Крым насыщен частицами кальция, магния, йода, брома и др. Огромное влияние на климат имеют соленые озера. Уникальные природноклиматические условия негативно влияют на конструкции зданий. Происходит преждевременная коррозия материалов, разрушение конструктивных элементов и в целом утрата зданий. 2. При относительно недолгой эксплуатации здания (до 35 лет) основным дефектом плит перекрытий подвала и покрытия четвертого этажа является значительная коррозия рабочих стержней и арматурных изделий, достигающая 40 %. Ряд проволочных сеток косвенного армирования в приопорных зонах плит перекрытий прокорродировал до 90 %. 3. Для анализа возможных вариантов усиления и прогноза изменения расчетных параметров остаточной несущей способности плит перекрытий, с поврежденными коррозией стержнями рабочей арматуры, целесообразно пользоваться диаграммами, учитывающими фактические результаты обследования. 4. Необходима разработка научно-обоснованных рекомендаций, позволяющих взвешенно принимать технические решения о демонтаже здания или усилении его конструкций, учитывающих не только приведенные затраты на демонтаж и возведение нового аналога, но и прогнозируемые необходимые затраты обеспечения будущей безопасной эксплуатации усиленного объекта.

About the authors

Vassily N. ALEKSEENKO

Crimean Federal University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Oksana B. ZHILENKO

Crimean Federal University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files