Модернизация означает оснащение объекта компонентом или особенностью, которые не были установлены во время производства, или добавление чего-либо, чего у него не было при первом конструировании. Часто используется в связи с установкой новых систем здания, таких как системы отопления, но может также относиться к структуре здания, например, к замене изоляции или двойному остеклению.
Сегодня, когда доступны новые технологии, приложения и процессы, относительно старое сооружение можно модернизировать, чтобы оно выдерживало сейсмические воздействия. Добавление новых функций в старую систему может укрепить ее.
Процесс модернизации включает в себя тщательную балансировку различных элементов и их влияние на общие эксплуатационные характеристики здания. Изменение в одной части здания может повлиять на другую, и иногда это становится очевидным только после возникновения необратимых дефектов. Например:
- Герметизация зданий с целью повышения их воздухонепроницаемости может вызвать проблемы с конденсацией.
- Утепление крыши без ее проветривания может привести к разрушению деревянной конструкции.
- Внутренняя изоляция стен сведет на нет преимущества тепловой массы, что может отрицательно сказаться на расходе топлива.
- Внешняя изоляция стен предотвратит накопление тепла за счет солнечной энергии для использования внутри здания.
- Некачественно установленная изоляция стен полости может привести к образованию холодных пятен, которые затем будут вызывать проблемы с сыростью, которые чрезвычайно трудно устранить.
- Ранее существовавшие проблемы могут быть скрыты, и поэтому их сложнее диагностировать и устранять.
Оценка проекта модернизации
Прежде чем делать то, что может быть равносильно крупным инвестициям в модернизацию существующих зданий для повышения энергоэффективности и экологичности, важно определить, оправданы ли инвестиции с точки зрения других условий строительства. Является ли здание конструктивно надежным? Необходимы ли сейсмические улучшения для соответствия действующим стандартам и требованиям местных строительных норм? Должны ли содержаться и удаляться опасные материалы, такие как асбест, полихлорированные дифенилы (ПХБ) и свинцовая краска? Можно ли выполнять работу поэтапно, чтобы свести к минимуму неудобства для жильцов? Перемещение жильцов в другие помещения может потребовать значительных затрат.
После того, как вы определили, что другие условия в здании не являются препятствиями для модернизации в целях обеспечения устойчивости и повышения энергоэффективности, вы должны составить план и следовать последовательности действий, чтобы определить наилучшие варианты повышения энергоэффективности. Если вы планируете модернизацию вашей старой структуры, вы можете проверить значок Строительство и видеть успешные проекты, они обрабатываются в свой портфель.
- Во-первых, определите, работают ли существующие системы на оптимальном уровне, прежде чем рассматривать возможность замены существующего оборудования новым, более эффективным оборудованием. Этого можно достичь путем проведения энергетического аудита. Иногда значительную экономию коммунальных расходов можно получить, оценив эксплуатационные характеристики ограждающей конструкции здания и существующих систем: утечки, засоренные фильтры, застрявшие заслонки, отключенные датчики, неисправная или неправильная проводка или даже недостаток знаний о том, как правильно эксплуатировать и обслуживать оборудование, — все это может способствовать неэффективности и увеличению затрат. Проведите также аудит эффективности систем водоснабжения здания; поскольку протекающие и неэффективные системы не только отводят воду, но и потребляют энергию из-за ненужной работы насосов и другого электрооборудования. Подрядчики используют современные приложения для обеспечения точности измерения таких характеристик конструкций
- Затем, если в здании установлены счетчики, просмотрите счета за коммунальные услуги за последние два года, чтобы определить, увеличилось ли потребление (не стоимость).
- Для существующих зданий федерального значения проведение энергетического аудита (оценка существующего состояния и процедур эксплуатации здания и основных систем здания и определение областей для улучшения) является одним из руководящих принципов устойчивого развития существующих зданий.
- Затем определите герметичность ограждающей конструкции здания, осмотрев ограждающую конструкцию здания, проверив, нет ли протекающих окон, зазоров вокруг вентиляционных отверстий и проходов труб, а также проникновения влаги. Модернизация систем отопления и кондиционирования воздуха без решения проблем с ограждающими конструкциями здания приведет к неоптимальной производительности этих систем.
Необходимо тщательно взвесить риски и возможности, чтобы понять, стоит ли вообще браться за проект или новая структура будет практична в данной ситуации. Вы же не хотите вкладывать значительную сумму денег в недвижимость, которая не соответствует критериям, поэтому в подобной ситуации лучше всего проконсультироваться с авторитетными экспертами, которые имеют большую историю, чтобы обосновать свои претензии.
Методы модернизации
Бетонная оболочка
Одним из способов модернизации балок является бетонная оболочка. Это включает в себя укладку дополнительного слоя бетона вокруг существующей балки вместе с дополнительными продольными балками и ограничителями для повышения прочности на изгиб и / или сдвиг. В настоящем документе представлено исследование усиления балок с прерывистыми в местах соединения нижними брусьями. Бетонная оболочка необходима для увеличения несущей способности после модификации конструкции или для восстановления целостности конструкции из-за поломки элемента конструкции. Этот метод используется на вертикальных поверхностях, таких как стены, колонны и другие комбинации, такие как боковые балки и днища.
Система упаковки стеклом и углеродом
Углеродное волокно обладает очень высокой прочностью на растяжение, а также очень легким. При приклеивании к внешней стороне бетонной колонны, балки или плиты это может придать значительную прочность без увеличения веса, который увеличил бы нагрузку на фундамент и другие элементы конструкции. Композитный материал называется армированный волокнами пластик (FRP). Пленки из FRP легко наносятся и могут быть использованы на элементах конструкции любого размера или формы. Традиционные методы усиления, такие как укладка бетона и армирующей стали снаружи элемента конструкции (часто с помощью торкретбетона), наружное последующее натяжение или добавление стальных опор (подпорок), часто обходятся дороже из-за дополнительной работы по установке всего на место. Основная причина использования этого метода заключается в повышении прочности существующей конструкции. В некоторых случаях он может быть использован при новом строительстве, хотя в настоящее время это обычно делается только в ответ на какую-либо проектную или строительную ошибку. В соответствующих областях применения
Облицовка колонн
Оболочка — это метод, используемый для повышения прочности существующих элементов конструкции (например, колонн, балок и т.д.) Путем создания “оболочки” из дополнительного материала вокруг существующего элемента. Колонны предназначены для передачи нагрузок сверху вниз. В настоящее время из-за длительного срока службы или нерасчетных чрезмерных нагрузок или / или смены функций, на колонны может приходиться нагрузка, отличная от расчетной, чтобы выдержать эти дополнительные нагрузки, размеры колонн придется увеличить. Этот дополнительный слой арматуры и бетона поверх готовой колонны называется оболочкой колонны.Обычно он используется в зданиях после землетрясений или в очень старых зданиях для увеличения срока их службы.
Покрытие стыков балки и колонны
В соответствии с индийскими стандартными положениями codal по учету землетрясений было обнаружено, что многие сооружения, расположенные в сейсмически активных зонах, не способны противостоять сейсмическим волнам. Кроме того, на сейсмические характеристики существующих зданий влияют недостатки проектирования, конструкции, дополнительные нагрузки, дополнительные требования к эксплуатационным характеристикам и т.д. Во время недавних землетрясений было замечено, что основной причиной обрушения многих устойчивых к воздействию момента каркасных зданий является разрушение при сдвиге соединений балки и колонны. С целью улучшения сейсмических характеристик существующих сооружений было проведено огромное количество исследовательских работ по разработке различных методов укрепления и восстановления. Во время будущих сейсмических работ процесс модернизации снижает уязвимость повреждения существующего сооружения. Она направлена на укрепление сооружения с целью удовлетворения потребностей текущих нормативных положений по сейсмическому проектированию. В последние годы было обнаружено, что среди различных методов модернизации заметное распространение получила сейсмическая модернизация с использованием материалов FRP. Модернизация с использованием материалов FRP в настоящее время широко используется в качестве метода сейсмической модернизации, и это технически обоснованная и экономически эффективная технология ремонта. В этой статье были рассмотрены возможности и методы на практике для заделки стыков балочных колонн. В этом документе также кратко описываются область применения материалов FRP, таких как полимер, армированный углеродным волокном (CFRP) и полимер, армированный стекловолокном (GFRP).
Укрепление отдельных опор
Как правило, усиление фундаментов может потребоваться из-за изменения условий эксплуатации зданий. Один из методов усиления может быть осуществлен путем возведения бетонной оболочки к существующим опорам. Укрепление фундаментов путем установки ограждающих конструкций может быть достигнуто либо без увеличения площади опоры у основания, либо при увеличении ее, когда грунт обладает недостаточной несущей способностью. Приведенная ниже процедура предназначена для грунта с достаточной несущей способностью.
Необходимо выполнить следующие шаги-
- Шаг 1 – Выкопайте дополнительный грунт вокруг основания.
- Шаг 2 – Придайте шероховатость верхней поверхности фундаментной плиты для надлежащего сцепления залитого бетона с существующим
- Шаг 3 – Сверление отверстий в существующем бетонном основании для установки дюбелей.
- Шаг 4 – Крепление новых стальных стержней дюбелями с помощью стальной проволоки. Диаметр и количество стальных стержней должны соответствовать проекту.
- Шаг 5 – Нанесение покрытия на внешнюю поверхность основания для надлежащего сцепления нового бетона со старым.
- Шаг 6 – Завершение облицовки фундамента путем заливки нового бетона в стальной каркас.
Базовая изоляция
Изоляция фундамента является одним из наиболее популярных средств защиты конструкции от сейсмических воздействий. Это совокупность конструктивных элементов, которые должны существенно отделять надстройку от ее основания, которое, в свою очередь, опирается на трясущийся грунт, защищая таким образом целостность здания или нетронутой конструкции. Изоляция фундамента является одним из самых мощных инструментов сейсмостойкости, относящихся к технологиям пассивного контроля вибрации конструкций. Изоляция может быть достигнута с помощью различных технологий, таких как резиновые подшипники, подшипники трения, шарикоподшипники, пружинные системы и другие средства. Она предназначена для того, чтобы здание или незастроенная конструкция могли пережить потенциально разрушительное сейсмическое воздействие благодаря надлежащему первоначальному проекту или последующим модификациям. В некоторых случаях применение изоляции основания может значительно повысить как сейсмические характеристики сооружения, так и его сейсмостойкость.
Настраиваемый амортизатор массы
Настраиваемый массовый демпфер (TMD), также известный как поглотитель гармоник или сейсмический демпфер, представляет собой устройство, установленное в конструкциях для уменьшения амплитуды механических колебаний. Их применение может предотвратить дискомфорт, повреждения или прямой отказ конструкции. Они часто используются в системах электропередачи, автомобилях и зданиях. Настраиваемый массовый демпфер (TMD) — это устройство, состоящее из массы, пружины и демпфера, которое крепится к конструкции с целью уменьшения динамической реакции конструкции. Частота демпфера настраивается на определенную частоту конструкции, так что при возбуждении этой частоты демпфер будет резонировать не в фазе с движением конструкции. Энергия рассеивается за счет силы инерции демпфера, действующей на конструкцию.
Утолщение стен
Существующим стенам здания добавляют определенную толщину путем добавления кирпича, бетона и стали, выровненных в определенных местах в качестве арматуры, таким образом, что вес стены увеличивается и она может выдерживать больше вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также ее проектируют в особых условиях, чтобы поперечные нагрузки не вызывали внезапного разрушения стены.
Сейсмическая модернизация
Сейсмическая модернизация — это модификация существующих сооружений с целью повышения их устойчивости к сейсмической активности, подвижкам грунта или разрушению грунта в результате землетрясений. С лучшим пониманием сейсмических требований к сооружениям.Модернизация существующих сооружений с недостаточной сейсмостойкостью составляет значительную часть общих затрат на снижение уровня опасности. Таким образом, крайне важно, чтобы конструкции, нуждающиеся в сейсмической модернизации, были правильно определены, а оптимальная модернизация проведена экономически эффективным образом. После принятия решения сейсмическая модернизация может быть выполнена несколькими методами с различными целями, такими как увеличение нагрузки, деформации и / или способности рассеивать энергию конструкции. Традиционные, а также появляющиеся методы модернизации кратко представлены в следующих подразделах. Методы сейсмической модернизации требуются для бетонных конструкций, которые подвержены повреждениям и разрушениям под действием сейсмических сил. За последние тридцать лет во всем мире ежегодно происходят землетрясения средней и сильной степени тяжести. Такие мероприятия приводят к повреждению бетонных конструкций, а также к отказам. Это особенно важно, если ваша недвижимость расположена в районе, где распространена сейсмическая активность. Выполнение этой задачи важно, поскольку это вопрос жизни и смерти. Общеизвестно, что многие смерти связаны с теми, кто погиб в результате обрушения зданий в результате землетрясений. Обеспечение соответствия вашего здания требованиям в этом аспекте будет иметь важное значение для заботы о жизнях других людей.
Композитные покрытия
Композитные покрытия или оболочки из углеродного волокна используются для укрепления и придания пластичности железобетонным элементам и каменной кладке без необходимости какого-либо проникновения. Композитные покрытия наиболее эффективны для железобетонных колонн, обеспечивая дополнительное удержание.
Натяжение после монтажа
Натяжение после монтажа считается одним из потенциально эффективных вариантов модернизации зданий из железобетона или каменной кладки. Каменная кладка обладает относительно высокой прочностью на сжатие, но лишь низкой прочностью на растяжение. Следовательно, она наиболее эффективна при переносе гравитационных нагрузок. Как правило, вызванные растягивающие напряжения превышают напряжения сжатия, и необходимо добавлять усиление для обеспечения необходимой прочности и пластичности.
Добавление стенок сдвига
Сдвиговая стенка — это элемент конструкции, используемый для противодействия боковым силам, т.е. параллельно плоскости стены. Для тонких стен, где деформация при изгибе больше, сдвиговая стенка выдерживает нагрузки за счет консольного действия. Другими словами, сдвиговые стенки являются вертикальными элементами системы сопротивления горизонтальным нагрузкам.
Поперечная стенка более жесткая по своей главной оси, чем по другой оси. Она рассматривается как основная конструкция, которая обеспечивает относительно жесткое сопротивление вертикальным и горизонтальным силам, действующим в ее плоскости. При таком комбинированном нагружении сдвиговая стена развивает совместимые осевые, поперечные, крутильные и изгибные деформации, что приводит к сложному распределению внутренних напряжений. Таким образом, нагрузки передаются вертикально на фундамент здания. Таким образом, существует четыре критических механизма разрушения. Факторы, определяющие механизм разрушения, включают геометрию, нагрузку, свойства материала, прочность и конструкцию.
Заключение
Разрабатываются новые методы поиска более устойчивых методов модернизации. Упомянутые выше методы являются наиболее используемыми. Архитектор, инженер или ответственный за код должен понимать, что модернизация сооружения влияет на то, как это сооружение реагирует на опасности, отличные от тех, которые связаны с паводковыми водами, например, на опасность ветра. По возможности следует применять целостный подход в отношении опасностей. В процессе модернизации также следует учитывать опасности, связанные с наводнениями, такие как силы воздействия переносимого водой льда и мусора, силы эрозии и оползневые воздействия, а также опасности, не связанные с наводнениями, такие как землетрясения и силы ветра. Модернизация конструкции таким образом, чтобы она выдерживала только силы, создаваемые паводковыми водами, может ухудшить способность конструкции противостоять многочисленным опасностям, упомянутым выше. Таким образом, важно подходить к выбору метода модернизации и процессу проектирования с точки зрения множественных опасностей.