- •Реконструкция жилых зданий Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 объемно-планировочные и конструктивные решения реконструируемых жилых зданий
- •§ 1.1. Роль реконструкции зданий в решении социально-экономических и градостроительных задач
- •Жилищный фонд Российской Федерации, размещенный в 4-, 5-этажных домах первых массовых серий
- •§ 1.2. Градостроительные аспекты реконструкции жилой застройки
- •§ 1.3. Характеристика жилищного фонда старой постройки
- •Классификация основных схем планировочной компоновки жилых капитальных зданий старой постройки
- •Конструктивные схемы капитальных жилых зданий старой постройки
- •§ 1.4. Объемно-планировочные и конструктивные решения домов первых массовых серий
- •Общая площадь квартир (м2) по нормам проектирования
- •§ 1.5. Жизненный цикл зданий
- •§ 1.6. Моделирование процесса физического износа зданий
- •§ 1.7. Условия продления жизненного цикла зданий
- •§ 1.8. Основные положения по реконструкции жилых зданий различных периодов постройки
- •Глава 2 инженерные методы диагностики технического состояния конструктивных элементов зданий
- •§ 2.1. Общие положения
- •Классификация повреждений конструктивных элементов зданий
- •§ 2.2. Физический и моральный износ зданий
- •Оценка степени физического износа по материалам визуального и инструментального обследования
- •§ 2.3. Методы обследования состояния зданий и конструкций
- •§ 2.4. Инструментальные средства контроля технического состояния зданий
- •Характеристики тепловизоров
- •§ 2.5. Определение деформаций зданий
- •Значение предельно допустимых прогибов
- •§ 2.6. Дефектоскопия конструкций
- •Повреждения и дефекты фундаментов и грунтов основания
- •Число точек зондирования для различных зданий
- •Значения коэффициента к снижения несущей способности кладки в зависимости от характера повреждений
- •§ 2.7. Дефекты крупнопанельных зданий
- •Классификация дефектов панельных зданий первых массовых серий
- •Допустимая глубина разрушения бетона за 50 лет эксплуатации
- •§ 2.8. Статистические методы оценки состояния конструктивных элементов зданий
- •Значение показателя достоверности
- •Глава 3 методы реконструкции жилых зданий
- •§ 3.1. Общие принципы реконструкции жилых зданий
- •Методы реконструкции зданий
- •§ 3.2. Архитектурно-планировочные приемы при реконструкции жилых зданий ранней постройки
- •§ 3.3. Конструктивно-технологические решения при реконструкции жилых зданий старой постройки
- •§ 3.4. Методы реконструкции малоэтажных жилых зданий первых массовых серий
- •§ 3.5. Конструктивно-технологические решения при реконструкции зданий первых массовых серий
- •Уровень реконструктивных работ жилых зданий первых типовых серий
- •Глава 4 математические методы оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий
- •§ 4.1. Физическая модель надежности реконструируемых зданий
- •§ 4.2. Основные понятия теории надежности
- •§ 4.3. Основная математическая модель для изучения надежности зданий
- •§ 4.4. Методы оценки надежности зданий с помощью математических моделей
- •§ 4.5. Асимптотические методы в оценке надежности сложных систем
- •§ 4.6. Оценка среднего времени до возникновения отказа
- •§ 4.7. Иерархические модели надежности
- •Методики оценки функции надежности p(t) реконструированных зданий
- •§ 4.8. Пример оценки надежности реконструируемого здания
- •Глава 5 основные положения технологии и организации реконструкции зданий
- •§ 5.1. Общая часть
- •§ 5.2. Технологические режимы
- •§ 5.3. Параметры технологических процессов при реконструкции зданий
- •§ 5.4. Подготовительные работы
- •§ 5.5. Механизация строительных процессов
- •§ 5.6. Технологическое проектирование
- •§ 5.7. Проектирование технологических процессов реконструкции зданий
- •§ 5.8. Календарные планы и сетевые графики
- •§ 5.9. Организационно-технологическая надежность строительного производства
- •Глава 6 технология производства работ по повышению и восстановлению несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов зданий
- •Расчетное сопротивление грунтов по нормам 1932 - 1983 гг.
- •§ 6.1. Технологии укрепления оснований
- •§ 6.1.1. Силикатизация грунтов
- •Радиусы закрепления грунтов в зависимости от коэффициента фильтрации
- •Технология и организация производства работ
- •Механизмы, оборудование и приспособления для проведения инъекционных работ
- •Значения коэффициента насыщения грунта раствором
- •§ 6.1.2. Закрепление грунтов цементацией
- •§ 6.1.3. Электрохимическое закрепление грунтов
- •§ 6.1.4. Восстановление оснований фундаментов с карстовыми образованиями
- •§ 6.1.5. Струйная технология закрепления грунтов оснований фундаментов
- •Прочность грунтоцементных образований
- •§ 6.2. Технологии восстановления и усиления фундаментов
- •§ 6.2.1. Технология усиления ленточных фундаментов монолитными железобетонными обоймами
- •§ 6.2.2. Восстановление несущей способности ленточных фундаментов методом торкретирования
- •§ 6.2.3. Усиление фундаментов сваями
- •§ 6.2.4. Усиление фундаментов буроинъекционными сваями с электроимпульсным уплотнением бетона и грунтов
- •§ 6.2.5. Усиление фундаментов сваями в раскатанных скважинах
- •Производство работ
- •§ 6.2.6. Усиление фундаментов многосекционными сваями, погружаемыми методом вдавливания
- •§ 6.3. Усиление фундаментов с устройством монолитных плит
- •§ 6.4. Восстановление водонепроницаемости и гидроизоляции элементов зданий
- •§ 6.4.1. Вибрационная технология устройства жесткой гидроизоляции
- •§ 6.4.2. Восстановление гидроизоляции инъецированием кремнийорганических соединений
- •§ 6.4.3. Восстановление наружной вертикальной гидроизоляции стен фундаментов
- •§ 6.4.4. Технология повышения водонепроницаемости заглубленных конструкций зданий и сооружений путем создания кристаллизационного барьера
- •§ 6.5. Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков
- •§ 6.6. Технология усиления железобетонных колонн, балок и перекрытий
- •Усиление конструкций композитными материалами из углеродных волокон
- •Глава 7 индустриальные технологии замены перекрытий
- •§ 7.1. Конструктивно-технологические решения замены междуэтажных перекрытий
- •График производства работ при устройстве монолитного перекрытия по профнастилу
- •§ 7.2. Технология замены перекрытий из мелкоштучных бетонных и железобетонных элементов
- •§ 7.3. Технология замены перекрытий из крупноразмерных плит
- •§ 7.4. Возведение сборно-монолитных перекрытий в несъемной опалубке
- •§ 7.5. Технология возведения монолитных перекрытий
- •§ 7.6. Эффективность конструктивно-технологических решений по замене перекрытий
- •Трудозатраты на устройство междуэтажных перекрытий при реконструкции жилых зданий
- •Область эффективного применения различных конструктивных схем перекрытий
- •График производства работ по устройству сборно-монолитных перекрытий
- •Глава 8 повышение эксплуатационной надежности реконструируемых зданий
- •§ 8.1. Эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций
- •§ 8.2. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций
- •§ 8.3. Характеристики теплоизоляционных материалов
- •§ 8.4. Технологии утепления фасадов зданий с изоляцией штукатурными покрытиями
- •§ 8.5. Теплоизоляция стен с устройством вентилируемых фасадов
- •Физико-механические характеристики облицовочных плит
- •§ 8.6. Технологии устройства вентилируемых фасадов
- •Характеристика средств подмащивания
- •График производства работ по теплозащите стен пятиэтажного 80-квартирного жилого дома серии 1-464
- •§ 8.7. Оценка эксплуатационной надежности и долговечности утепленных фасадных поверхностей
- •§ 8.8. Управляемые технологии энергопотребления жилых зданий
- •Список литературы
§ 5.9. Организационно-технологическая надежность строительного производства
В процессе проектирования организации реконструкции объекта и группы зданий основной задачей является построение организационно-технологической модели, учитывающей структуру строительных потоков, их функционирование и взаимодействие. Создание такой модели базируется на использовании проектно-сметной документации, нормативов удельных затрат труда, выработки, продолжительности работ. Организационно-технологическая надежность в отличие от надежности строительных конструкций и систем является показателем надежности строительного производства как критерия надежности конечных результатов.
Организационная надежность предусматривает принятие решений по реконструкции объектов, с заданной вероятностью обеспечивающих получение запланированного результата функционирования специализированного или объектного потока в условиях случайных воздействий.
Надежность технологических решений должна обеспечивать бесперебойное функционирование строительных процессов. При этом должен быть осуществлен выбор способов производства работ, позволяющий строительному потоку функционировать с заданными параметрами в определенных пределах несмотря на воздействие случайных производственных факторов.
Основными задачами на этапе реализации проектов реконструкции при поточном производстве работ являются оперативное планирование СМР и управление ими, обеспечивающее предупреждение возникновения отказов, ликвидацию отказов и их последствий. Для этой цели осуществляются расчет и создание страховых ресурсов и запасов, разработка организационно-технологических решений по повышению надежности.
При анализе функционирования строительного потока имеют место отклонения фактических параметров его работы от значений, установленных в технологических картах или графиках производства работ.
Полное или частичное прекращение функционирования строительного потока или процесса, вызывающее отклонение от заданных параметров, является технологическим отказом. Они возникают в результате воздействия различных организационно-технологических факторов, дестабилизирующих производство работ. Технологический отказ не обязательно связан с полной остановкой процесса. Наиболее частыми являются частичные отказы, которые самоустраняются или ликвидируются в процессе производства работ. Причины отказов достаточно разнообразны. Они разделяются на:
технические - выход из строя машин и механизмов, инженерных сетей, коммуникаций, низкое качество материалов;
технологические - нарушения технологических регламентов производства работ, устранение брака, появление непредвиденных работ, изменение численного и квалифицированного состава исполнителей, нарушение правил техники безопасности;
организационные - смещение сроков представления фронта работ, несвоевременное обеспечение документацией, срыв сроков работ субподрядными организациями, изменение последовательности выполнения работ, перерывы с ресурсообеспечением, отсутствие рабочих требуемой квалификации;
управленческие - нарушения производственной связи и информации, несвоевременное принятие решений, ошибки оперативного планирования, некомпетентность руководства;
климатические, включая стихийные бедствия.
Наиболее характерными причинами отказов при выполнении реконструктивных работ являются: появление непредвиденных работ в результате недостаточного уровня диагностики элементов здания; снижение интенсивности производства работ в стесненных условиях; несвоевременное обеспечение технической документацией; отсутствие специальных машин и механизмов, ручного инструмента, средств диагностики и контроля качества работ. Перечисленные факторы служат причинами внезапных, постепенных, частичных или полных отказов. Так как большинство производственных факторов являются случайными, то надежность строительного производства оценивается статистически, а критерии и количественные характеристики - вероятностными методами. Отказы в строительном производстве, являясь случайными величинами, могут быть дискретными и непрерывными. Они характеризуются функциями распределения вероятностей.
На этой основе производится имитационное моделирование. При этом распределение вероятностей отказов подчиняется определенным законам. Основной задачей при оценке распределения вероятностей отказов для расчета уровня надежности реконструктивных работ является определение функций, характеризующих вероятностные свойства рассматриваемого строительного процесса.
Наибольшее распространение получили следующие законы распределения вероятностей отказов: нормальный, пуассоновский, экспоненциальный, гамма- и бета-распределения.
Основной задачей при выборе адекватной модели является установление закономерностей распределения отказов или функций, характеризующих вероятностные свойства рассматриваемых строительных процессов.
Закон нормального распределения используется в теории надежности для описания событий, зависящих от многих факторов, каждый из которых слабо влияет на распределение случайного события. По нормальному закону распределяются параметры выработки бригад и звеньев на строительных процессах, продолжительности технологических процессов, сроки реконструктивных работ и др.
Плотность распределения нормального закона имеет следующий вид
где а = М[х] - математическое ожидание; σ = D[х] - дисперсия распределения.
Распределение зависит от параметров а и σ. Кривая плотности распределения (рис. 5.19,а) симметрична относительно математического ожидания, и ее максимальное значение равно .
Вероятность попадания случайных величин на заданный интервал измерения параметра х от a до b определяется интегрированием плотности распределения
или с применением функции Лапласа
Распределение Пуассона наиболее успешно используется для определения вероятности дискретных событий (число отказов на монтаже элементов здания в смену, сутки, месяц или число отказов башенных кранов в сутки и т.п.). Закон распределения Пуассона описывается в следующем виде:
Рис. 5.19. Распределение вероятностей отказов по законам а - Гаусса; б - Пуассона
На рис. 5.19,б приведены графики функций для λt = 2, 4 и 6. Исследования статистических данных показали, что продолжительность работы сетевого графика tij есть случайная величина, распределенная в интервале (а, b) чаще всего по закону β-распределения с плотностью
Здесь а - нижняя граница интервала распределения случайной величины времени выполнения работы tij; b - верхняя граница интервала; α, β - степенные параметры распределения.
Случайное распределение значений продолжительности работ может быть аппроксимировано частным видом β-распределения.
В проектировании организации работ в управлении строительством процессы строительного производства моделируются с помощью линейных графиков, циклограмм и сетевых графиков (рис. 5.20). Перечисленные модели должны отвечать следующим требованиям:
отражать процесс реконструкции во взаимосвязи составляющих элементов; отражать динамику строительных процессов и возможные отклонения параметров работ от первоначальных значений; отражать взаимосвязь отдельных отклонений на конечные результаты; отображаться в математических символах для анализа строительных процессов.
Рис. 5.20. Модели случайных процессов - линейный график; б - циклограмма; в - сетевой график; i - номер работы (потока); j - номер конечного события работы; п - количество работ (потоков); т - количество захваток; t - продолжительность работы; qа - трудозатраты; а - количество рабочих в бригаде; tсовм - продолжительность совмещенного выполнения двух работ; tр - ритм потока; Kр - коэффициент кратности ритмов; Lкр - критический путь; Ткр - продолжительность критического пути; Т - общая продолжительность строительства
Сравнение приведенных видов моделей показывает, что линейный график в полной мере не отражает взаимосвязи работ.
Циклограмма более полно отражает взаимосвязь работ не столько по технологическим требованиям, сколько по соображениям поточного производства работ. В то же время циклограмма не в состоянии отражать динамику строительства и может функционировать при строгом соблюдении продолжительности работ. Отклонения продолжительности работ, вызванные случайными факторами, требуют пересчета циклограмм.
Сетевой график является более приемлемой моделью для отражения вероятностных производственных процессов. Преимуществом сетевого графика является наличие работ, лежащих на критическом пути. Для работ, лежащих на некритическом пути, возможно определить резервы времени, что дает отклонения, не влияющие на дальнейший ход работ. Модель сетевого графика более динамична, так как позволяет в ряде случаев снимать ресурсы с некритических работ и направлять на критические.
Наиболее эффективным методом анализа сетевых графиков является метод усреднения. Он предполагает для каждой из входящих в сетевой график работ две вероятностные оценки продолжительности - tmin и tmах. Ожидаемое значение продолжительности определяется как tож =(3tmin + 2tmах)/5, дисперсия
Показатель организационно-технологической надежности как функция, зависящая от многих параметров случайных воздействий, может быть представлен несколькими состояниями, зависящими от ресурсообеспечения принятой технологии производства работ и организационных факторов.
На рис. 5.21,а приведены графические зависимости, свидетельствующие о влиянии ресурсосбережения на организационно-технологическую надежность (ОТН). Показатель ОТН более интенсивно стремится к предельному состоянию при достижении нормативных параметров ресурсообеспечения.
Рис. 5.21. Графические зависимости организационно-технологической надежности от ресурсообеспечения (а) и (б), использование ресурсов (в) и методов производства работ (г) 1,2 - совмещенные методы производства работ; 3 - комбинированные; 4 - раздельные; s - среднеквадратические значения продолжительности работ
Увеличение ресурсообеспечения до определенного предела приводит к возрастанию ОТН и последующему более интенсивному падению (рис. 5.21,б).
Повышение ресурсообеспечения сверх нормативного, кроме того, приводит к дополнительным экономическим затратам, связанным с хранением материалов и конструкций, арендной платой за использование механизмов, простоем рабочей силы и т.д. Для каждого реконструируемого объекта существует количественный показатель ресурсов, при котором стоимость и продолжительность возведения принимают свои рациональные значения. Уровень ОТН зависит от степени использования ресурсов. В частности, вследствие простоев или неполного использования производительности машин и механизмов наблюдается его снижение (рис. 5.21,в).
Методы производства реконструктивных работ и принятие современных технологий также существенно влияют на уровень ОТН (рис. 5.21,г). Применение раздельных, комбинированных и совмещенных методов производства работ показывает, что совмещенные методы обладают более высоким уровнем надежности. Следствием данного обстоятельства являются снижение продолжительности работ и повышение экономических показателей.
Анализ факторов, влияющих на ОТН, свидетельствует о необходимости рационального использования различных видов ресурсов при календарном планировании строительного производства с учетом вероятностной продолжительности выполнения работ.