Усиление конструкций при расширении высотных зданий Усиление конструкций – инженерные, технические, ремонтно-восстановительные мероприятия, общий смысл которых – повышение прочностных характеристик, обеспечение эксплуатационной безопасности, исключение признания объекта аварийным.Потенциальных причин усиления множество. Наиболее распространенная – износ, связанный с естественным старением, несоблюдением правил эксплуатации, нагрузками, превышающими проектными, ненадлежащим обслуживанием.Случаются, впрочем, и другие ситуации. Конструкции находятся в исправном состоянии, но требуют усиления из-за запланированного увеличения нагрузок, связанного с расширением. Это особенно актуально для высотных объектов. Как происходит укрепление? Какие технологии для этого используются?Высотные здания: что это?Пятиэтажные, десятиэтажные жилые дома повсеместно уступают место аналогам, высота которых – 20, 30 этажей. Эта тенденция неудивительна. Стоимость земельных участков увеличивается, строительные технологии вполне позволяют создавать объекты, которые окажутся безопасными, долговечными.Согласно официальной терминологии, к категории высотных относятся все здания выше 75 метров. Спецификация не имеет значения. Это 25-этажные жилые дома, небоскребы, бизнес-центры.Сложность усиленияТрудности армирования конструкций подобных объектов объясняются следующим:Огромные статические и динамические нагрузки, под которыми находятся все несущие элементы, от фундамента до стропил.Неравномерное распределение нагрузок. Неминуемо формируются точки концентрации напряжения.Жесткие требования к безопасности. Особенно характерно для административных и коммерческих сооружений с высокой посещаемостью.Многочисленность инженерных систем и коммуникаций, их структурная сложность и протяженность. Они создают дополнительную нагрузку.Один из специфичных документов, учитываемых при проектировании высотных зданий – СП 267.1325800.2016. Его же положения нужно учитывать при подготовке схемы укрепления, определении технологии, которая обеспечит нужный результат, не нарушит требований и стандартов.Специфика несущих конструкцийСтруктура высотных зданий отличается от малоэтажных объектов. Это также накладывает отпечаток на поиск технологии армирования. Классическое решение, при котором нагрузка распределяется по несущим стенам, используется нечасто, характерно для жилых домов, гостиниц. В последних проектах, однако, используются более технологичные элементы.КолонныКолонны являются главными несущими конструкциями как в достаточно низких зданиях, около 80-100 метров, так и в небоскребах – в сотни. Основные типы колонн выглядят следующим образом:Железобетонные. Классика. В зависимости от проектных нагрузок, этажности, выполняются на основе облегченного или высокомарочного бетона, каркаса из стального прута или проволоки.Сталежелезобетонные. Центральный элемент – колонна из железобетона, но ее несущая способность увеличена за счет механического болтового присоединения стальных балок, опор.Трубобетонные. Стальная труба, в которую заливается бетонный раствор. Трубный элемент в таком случае не просто увеличивает итоговую несущую способность, способствует равномерному распределению нагрузок, но упрощает процесс, превращаясь в опалубку.Наружные несущие оболочкиРечь идет не о классических железобетонных стенах, описанных выше, а именно об оболочках, сетчатых системах, состоящих из металлических балок, швеллеров. Статическая нагрузка равномерно распределяется между диагональными, горизонтальными, вертикальными связями. При динамических воздействиях – перераспределяется без риска повреждений и деформаций.АутригерыАутригеры применяются на наиболее высоких зданиях. По сути, это горизонтальные пояса жесткости, механически связывающие опорные колонны и центральное несущее ядро. Аутригеры на 30% повышают исходные прочностные характеристики, исключают необходимость в дополнительном наращивании сечения вертикальных элементов, сопряженным с уменьшением полезной площади здания и увеличением расхода стройматериала.Когда требуется расширение высотных зданий?Наиболее распространенные ситуации выглядят следующим образом:Нехватка коммерческих площадей. В первую очередь, это актуально для деловых, торговых центров, пользующихся высоким спросом у арендаторов. Расширение позволит улучшить финансовые показатели, привлечь новых клиентов.Нехватка технических площадей. Добавление новых этажей поможет сформировать помещения для установки кондиционеров, отопительного оборудования.Изменение спецификации, перепрофилирование объекта. Если исходная площадь оказалась недостаточной для решения задач, поставленных новым собственником, ее можно увеличить.Технологии укрепленияВысотные здания на 100% соответствуют представлениям о современной архитектуре, функциональности, надежности. Соответственно, приоритет при их укреплении также отдается наиболее технологичным методикам. Пример – армирование углепластиком. Конструкции, находящиеся под основной нагрузкой, усиливаются холстами, ламелями, лентами на основе углеродного волокна. Главные достоинства такого подхода выглядят следующим образом:Минимальная масса. При сопоставимой прочности, углеродное волокно примерно в 4 раза легче стали. Это исключает значительное увеличение массы здания, сохраняет равномерность распределения нагрузок по силовому каркасу, не перегружает фундамент.Минимальная толщина. Она измеряется миллиметрами, в некоторых случаях – их долями. Смысл расширения высотных зданий – увеличение доступной полезной площади. Тонкие панели не отнимают пространство, позволяют использовать его максимально рационально.Гибкость. Отличительная черта многих высотных зданий – сложность архитектуры, многочисленность декоративных элементов, обилие криволинейных поверхностей. Классические методы укрепления могут нарушить красоту, гибкий углепластик – сохраняет ее.ТоркретированиеСпособ, использующийся для повышения прочности железобетонных структур. Его принцип – набрызг на поверхность высокопрочного бетона. Для дополнительного повышения прочностных характеристик в раствор могут добавляться полимерные вещества, фибра.Толщина наносимого слоя определяется индивидуально, под требуемую несущую способность. Как правило, она находится в пределах 5-20 сантиметров. Методика надежна, но предполагает уменьшение полезной площади. Нужно убедиться, что это не станет проблемой, не нарушит функциональность высотного здания, не будет мешать его нормальной эксплуатации.Монтаж металлоконструкцийХорошо подходит для ситуаций, когда ядром сооружения является сталежелезобетонная колонна. Она изначально укомплектована балками, к которыми мощными болтами фиксируются дополнительные – повышающие устойчивость к нагрузкам на изгиб, сжатие.Полезную площадь такой подход затрагивает минимально, что обеспечивает совместимость с любыми зданиями, от жилых до коммерческих. Главное в данном случае – уделить должное внимание антикоррозионной обработке.Подведение итоговВысотные здания – это будущее современной архитектуры, способ для максимально рационального использования доступной земли. Даже на ограниченной территории центральных районов мегаполисов удастся возвести объект, занимающий минимальную площадь по горизонтали, но с огромной площадью.Примеров с каждым годом становится все больше “Лахта центр” в Петербурге, комплексы “Москва-Сити” и “Екатеринбург-Сити”. С увеличением количества таких зданий растет и актуальность их укрепления при расширении площади.Современные методы армирования помогут решить задачу с полным соблюдением строительных норм, требований безопасности. Главное – доверить работу профессионалам, которые комплексно подойдут к ее выполнения, от подготовки проекта до его финальной реализации.