С середины XX века одним из распространенных технических решений по устройству покрытия здания стало применение беспрогонных систем, состоящих из металлических ферм покрытия и плит из ячеистого бетона типа ГКП.
В ходе обследования главного корпуса одного из промышленных предприятий г.Пензы, построенного во второй половине ХХ века по каркасной технологии с внутренними несущими колоннами и покрытием, совмещенным с перекрытием, определено, что размеры здания составляют 288х72 м. Основными несущими элементами покрытия здания являются железобетонные преднапряженные подстропильные фермы для покрытий зданий пролетом 18 м с шагом стропильных ферм 6 м типа ПФ-1АIII по серии ПК-01–110/68 вып. 1; стропильные сборные железобетонные предварительно напряженные сегментные фермы пролётом 18 м типа ФС18–3П по серии ПК-01–129 вып.II; плиты покрытий из ячеистого бетона пролетом 6 м типа ГКП-IV по серии ПК-01–92. Плиты покрытия способны воспринимать расчетную нагрузку Р=573 кгс/м2 и нормативную Рн=444 кгс/м2. Размеры плиты 240х1490х5980мм.
Плита покрытия имеет марку бетона М50 с объёмным весом g=700 кгс/м3; вес плиты G=1819 кгс; рабочая арматура выполнена из арматуры Ø12 мм из стали класса прочности А-II. Данные плиты покрытия из ячеистого бетона автоклавного твердения предназначены для покрытий из рулонных материалов цехов с относительной влажностью воздуха не более 60 %, при отсутствии агрессивной среды и шаге несущих конструкций — 6 м.
При освидетельствовании системы покрытия здания выявленно, что надёжность некоторых плит не соответствует нормативам, вследствие чего в беспрогонной системе возможно возникновение лавинообразного обрушения [1]. Кроме того, максимальный срок службы сборных покрытий, выполненных из плит типа ГКП, для промышленных предприятий определён нормами от 35 … 40 лет. Безопасный срок эксплуатации для плит покрытия уже превышен или близок к предельному, поэтому состояние плит приближается к аварийному [2]. Одним из распространенных повреждений подобных плит является их периодическое замачивание. Вода способствует вымыванию связующего вещества, что в свою очередь нарушает адгезию ячеистого бетона и арматуры, и в результате расчётная схема такой плиты изменяется и целостность сечения фактически отсутствует.
В результате обследования был сделан вывод о том, что часть плит в количестве 10 штук необходимо усилить или заменить, так как их состоние оценено как предаварийное. Были отмечены плиты в количестве порядка 200 шт. требует усиления в дальнейшем в связи с тем что их состояние оценено как ограниченно работоспособное. Все эти плиты находятся в местах наибольшего скопления снега — в ендовах и у парапетов.
Практика показывает, что наиболее уязвимыми узлами кровли являются ендовы, так как в процессе эксплуатации на них приходятся высокие внешние и конструктивные нагрузки. Ендовы наиболее уязвимое место для протечки при скоплении на крыше снега и льда. Особое внимание необходимо уделять гидроизоляции всех стыков и швов в ендовах, что в процессе ремонтных и восстановительных работ практически не выполняется. Вследствие отсутствия качественного ремонта протечки кровли приводят к ситуации, когда для защиты помещения от влаги в ендовных частях покрытия каждый год монтируются все новые и новые слои водоизоляционного ковра, при этом в старых слоях скапливается влага, что суммарно приводит к увеличению нагрузки на кровлю и появлению ненормативных деформаций плит, доходящих до 4–6 см (рис 1).
Рис. 1. Прогиб плит покрытия на величину до 60 мм
Было выявлено, что по основному конструктивному элементу кровли плиты ГКП-IV уложено от 5 до 11 слоев рубероида на битумном мастике и слой стяжки из цементного песчаного раствора 
, шлака с 
, утеплителем из газобетона толщиной до 150 мм и пароизоляции из одного слоя пергамина. Для расчета сечения элементов плит покрытия произведем сбор нагрузок:
- расчетная нагрузка от снега — 180 кгс/м2;
- расчетная нагрузка от 11 слоев рубероида составляет: 
;
- стяжка толщиной 40 мм: 
;
- засыпка из доменного шлака с 
:
;
- утеплитель из газобетона с
;
- собственный вес плит покрытия:
.
В соответствие со СНиП 2.01.07–85* нагрузки и воздействия коэффициент 
, учитывающий образование снегового мешка, равен 2.
Тогда полная расчетная нагрузка на покрытия составит:
.
Согласно типовой серии плита способна воспринимать нагрузку Р=573 кгс/м2, что меньше 951,1 кгс/м2. Следовательно, плиты покрытия в ендовах перегружены. Одним из вариантов усиления плит покрытия является подведение под них дополнительных металлических несущих конструктивных элементов. Произведём их расчёт исходя из того, что главными балками будут служить металлические швеллера по ГОСТ 8240–89 с объединением их металлическими распорками из уголков по ГОСТ 8509–93. Расчёт конструкций усиления производился в предположении, что адгезия арматуры и бетона нарушена и фактическое сечение плиты отсутствует, поэтому несущая способность самой плиты в расчет не принималась, а всю нагрузку воспринимает продольный швеллер и поперечные уголки.
Расчетную схему усиления можно представить в виде:
Рис. 2. Расчетная схема элемента усиления из швеллера.
Поперечные уголки имеют погонную нагрузку при их шаге 1,5 м
Следовательно, поперечные уголки можно принять из ë100х8 с 
.
Опорная реакция от уголка составит: 
Опорная реакция 
Тогда максимальный изгибающий момент составит:
,
где 1,03- собственный вес швеллеров и уголков.
Продольные элементы, поддерживающие плиту принимаем из швеллера 20 с Wx=152 см3; Ix=1520 см4; qс.в.=18,4 кгс/м.
Схема усиления плиты представлена на рис.3.
Рис. 3. Схема усиления плиты покрытия из ячеистого бетона
Усиление плиты предполагает монтаж уголка 124х14 в уровне низа плиты ГКП путем прорезания отверстия прямоугольной формы и задавливания внутрь уголка. Данный тип крепления выполняется по серии 1.400–10/76 при условии адаптации к железобетонным фермам. После монтажа уголка предусматривается монтаж пластины 10х200х310 с опорным стульчиком из уголка 63х5, на который будет смонтирован швеллер усиления плиты. После монтажа швеллера устраивается обвязка из поперечных уголков 100х8 с шагом 1,5 м. После монтажа всех элементов усиления конструкция швелелера и плиты расклинивается и тем самым включается в работу.
Таким образом, анализ результатов обследования и практики усиления ячеистых плит покрытия показывает, что техническое состояние плит покрытия, выполненных из ячеистого бетона, с течением времени становится хуже, при этом основным фактором, который данное состояние усугубляет, является некачественный ремонт кровельного ковра и, как следствие, многочисленные протечки покрытия. Основным узлом, который вызывает опасения с точк зрения нормальной эксплуатации, являются ендовные участки покрытия, на которые необходимо обратить особое внимание в процессе ремонта кровли.
Литература:
1. Нежданова К. К., Жуков А. Н. Анализ состояния и причин обрушений строительных конструкций в промышленных зданиях // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 1. С. 80–84.
2. Жуков А. Н. Восстановление работоспособности смешанных каркасов зданий первого класса ответственности диссертация … кандидата технических наук: 05.23.01; [Место защиты: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства] — Пенза, 2013. — 201 с.
