Восстановление купола цирка



Вернуть в работоспособное состояние, восстановить цирк, используя современные технологии и материалы, избавиться от стереотипов, и сохранить при этом вековые традиции — такие цели стояли у строителей и руководства Нижнетагильского государственного цирка. Для проведения программ мирового уровня, инженеры и строители должны были работать ударными темпами. Чтобы добиться качественного результата в усилении монолитного железобетонного купола была необходима система внешнего армирования Sika по швейцарской технологии. На мой взгляд, использование углеводного волокна SikaWrap было наиболее целесообразно.

Ключевые слова: железобетонный купол, усиление, реконструкция, система внешнего армирования Sika, углеродное волокно, эпоксидный клей, Нижнетагильский государственный цирк.

Начиная с 1975 года эксплуатируется здание Филиала федерального казенного предприятия «Российской Государственной цирковой компании» «Нижнетагильский государственный цирк», и, до недавнего времени, оно продолжало выполнять свою функцию. Конечно, за такой продолжительный период времени здание утратило свой внешний облик, инженерные сети и коммуникации пришли в негодность, а что касается сердца цирка — купол, возвышающийся над ареной и зрительным залом, нуждался в усилении.

Рис. 1. Компоновочная схема

Первым шагом для восстановления железобетонного купола стало обследование здания в апреле 2013 года. Задача специалистов заключалась в определении технического состояния отделочных и ограждающих покрытий здания в целях их пригодности при дальнейшей эксплуатации по назначению. В результате обследования кровли купола над манежем обнаружены дефекты, через которые протекают атмосферные осадки на конструкции внутри здания:

‒ замки соединений в виде вертикальных гребней металлических кровельных листов в виде вертикальных гребней разгерметизировались, разжались, обнаружены просветы между листами, поверхность листов содержит микротрещины, по фасаду центрального купола отслоилось штукатурное покрытие;

Рис. 2. Кровля купола

‒ вдоль парапета по всей ендове обнаружено разрушение целостности мягкого кровельного покрытия: вздутия, трещины, отслоения слоев от вертикальной стены парапета;

‒ внутренний организованный водосток не обеспечивает отвод воды, т. к. не соблюден уклон кровельной поверхности вокруг воронок.

Рис. 3. Внутренний организованный водосток

Заключение обследования выявило, что здание цирка эксплуатируется с 1975г., и за прошедшие 38 лет последующей эксплуатации получило существенный физический износ и повреждения различного характера. Учитывая ограниченно-работоспособное и аварийное техническое состояние отделочных покрытий несущих и ограждающих конструкций, необходимо провести ремонтно-восстановительные мероприятия по разработанному проекту специализированной проектной организацией на восстановительные работы на основании заключения о техническом состоянии отделочного покрытия несущих и ограждающих конструкций.

Хочу заметить, что уже в мае 2013 года Росгосцирк принял решение включить Нижнетагильский цирк в программу капремонта. Согласно проекту, сумма составила 317 млн. рублей. Генподрядчиком выступила екатеринбургская компания «Урал Инжиниринг». Однако после визита подрядчика на объект в проект было внесено множество изменений, в связи с чем сумма контракта на ремонт увеличилась более чем на 10 %.

Железобетонные плиты купола были исследованы на наличие трещин, подлежащих инъецированию, было выполнено усиление наружной части железобетонного купола системой внешнего армирования Sika (Швейцария) из углеродного волокна, а также усиление рёбер и полок плит купола. Следует обратить внимание, что с помощью холстов Sika Wrap целесообразно усиливать прежде всего плиты перекрытий и покрытий, работающие на изгиб, срез, а также в условиях плоского напряженного состояния. Незаменимы данные холсты в случае поверхностей криволинейных очертаний или большой площади.

Рис. 4. Углеродное волокно SikaWrap-530 C/105

Таблица 1

Характеристики ткани из однонаправленного углеродного волокна

Материал	Ширина холста, мм	Поверхностная плотность, г/м2	Толщина, мм	Прочность на растяжение, ГПа	Модуль упругости, ГПа
SikaWrap-530 C/105	300	530	0,293	4	240

Я выделила основные достоинства такой ткани, например, она универсальна в применении, в том числе в угловых соединениях, а также на закругленных поверхностях. Немаловажны легкость и тонкий слой, ведь это позволяет системе усиления не создавать дополнительной нагрузки на конструкцию. По мимо этого, исключительная стойкость к коррозии. Минимальные трудовые и временные затраты на проведение работ, возможность выполнения ремонтных работ без прекращения эксплуатации усиливаемого здания или сооружения, и отсутствие дополнительных затрат при последующей эксплуатации.

Sikadur-300 — это двухкомпонентная, не содержащая растворителей, эпоксидная смола для пропитки углеродных холстов SikaWrap «мокрым» способом.

Таблица 2

Характеристика эпоксидного клея

Материал	Время жизнеспособности при температуре (20±2)ºС, мин, не менее	Плотность смеси компонентов А+Б при температуре (20±2)ºС, г/см³, не более	Прочность сцепления (адгезия), МПа	Примечание
Sikadur®-330	50	1,2	>4*	*-При пескоструйной обработке

Этот материал отличается следующими преимуществами: легко смешивается, легко наносится кельмой и валиком, разработан для нанесения как вручную, так и механизированным способом, хорошая адгезия ко многим основаниям, высокие механические свойства, длительное время жизни, не содержит растворителей.

Перейдём к важному вопросу о технологии производства работ по монтажу системы усиления. В начале проводились подготовительные работы, которые включают в себя: обустройство строительной площадки, организация складирования материалов, устройство ограждения опасной зоны, устройство подмостей и строительных лесов.

Затем непосредственно перешли к подготовке основания под наклейку полотна. На поверхность основания мелом наносятся линии разметки в соответствии с принятой проектом схемой наклейки элементов усиления. Поверхность бетона должна быть очищена от краски, масла, жирных пятен, цементной плёнки. Очистка поверхности осуществляется механическим способом алмазным инструментом, с последующим обеспыливанием поверхности. Также при необходимости допускается пескоструйная обработка поверхности. Раскрой ткани производится в соответствии с принятой проектом схемой наклейки и осуществляется на гладком столе (верстаке), покрытом полиэтиленовой плёнкой. Стол должен быть снабжён приспособлением для разматывания ткани с бобины. Для резки ткани следует использовать ножницы или острый нож. Заготовки лент каждого размера нарезаются в требуемом количестве; ленты сматывают в рулон, снабжаются этикеткой с указанием номера, размера и количества заготовок и помещаются в мешок.

В последствии идёт приготовление адгезива. При приготовлении адгезива компоненты смешиваются в соотношении, рекомендуемом инструкцией поставщика. Количество приготовляемого адгезива в одной порции не должно превышать технологические возможности его использования в течение времени жизнеспособности. Приготовление адгезива производится в чистой металлической, фарфоровой, стеклянной, или полиэтиленовой ёмкости объёмом не менее 3-х литров. Перемешать части А и В с помощью низкооборотного электросмесителя с насадкой для смешивания в течение не менее 3 минут до получения смеси одинаковой консистенции однородного серого цвета. В ёмкость для приготовления адгезива выливается дозированное количество компонентов. Компоненты тщательно перемешивают вручную деревянной или алюминиевой лопаткой, либо с помощью низкооборотной дрели с насадкой при оборотах до 500 в минуту (с целью ограничения аэрации смеси). Емкость с приготовленным адгезивом закрывают крышкой, снабжают этикеткой и передают к месту производства работ.

Завершающий шаг — наклейка ткани. Первый слой адгезива наносят на основание из расчёта 1,1 кг/м² с помощью шпателя, кисти, валика с коротким ворсом. Перед нанесением на бетонное основание слоя адгезива поверхность должна быть продута сжатым воздухом или обеспылена промышленным пылесосом со щёткой. Ткань должна всегда укладываться на слой адгезива. Делается это тыльной стороной руки путём постепенного размещения ткани с одного края основания до другого. В процессе укладки необходимо следить, чтобы кромка полотнища была параллельно линии разметки на основании, либо кромке предыдущего полотнища. Лента может быть предварительно нарезана на отрезки проектной длины (заготовками), либо постепенно разматываться с бобины и резаться по месту в процессе наклейки. Ткань (лента) должна укладываться без складок и без лишнего натяжения. После укладки осуществляется прикатка ткани (ленты), в процессе которой происходит её пропитка. Пропитка осуществляется с помощью жёсткого резинового валика или шпателя от центра к краям строго в продольном направлении (вдоль волокон). После пропитывания ткань должна быть слегка липкой на ощупь, но без явно видимого присутствия адгезива. Перед укладкой второго слоя ткани (при многослойной конструкции усиления) на прикатанную ленту наносится слой адгезива из расчёта 0,5–0,6 кг/м². Укладка и прикатка второго и последующих слоёв производится аналогичным образом. После укладки последнего слоя на поверхность ленты наносится финишный слой адгезива из расчёта 0,5 кг/м². При многослойной конструкции усиливающего элемента наклейку всех слоёв ткани предпочтительно выполнить в течение одной рабочей смены с последующим отверждение всего сечения. При наклейке на горизонтальные поверхности снизу (потолок) лента прижимается (фиксируется) с одного конца и затем постепенно разглаживается, и фиксируется по всей длине. В зависимости от вязкости адгезива (определяемой в значительной мере температурой окружающей среды), наклейка ленты производится непосредственно вслед за нанесением адгезива, либо после некоторой выдержки, за время которой вязкость адгезива возрастает и обеспечивается фиксация ленты на потолочной поверхности. Время выдежки определяется экспериментально. Продолжительность выдежки перед наклейкой каждого последующего слоя определяется аналогичным образом. Прикатка (прижатие) ленты осуществляется от центра к краям с целью предотвращения образования складок.

Рис.5. Купол над ареной цирка

Действительно, судьба цирка в крупном промышленном городе достаточно определена и непроста одновременно. Там, где жизнь большинства людей сосредоточена на тяжелом производстве, цирковой шатер становится одним из немногих мест, куда можно отправиться с семьей и отдохнуть после изнуряющей трудовой смены. Поддерживаю сказанное воздушной гимнастки цирка Никулина Натальей Тимченко: «Мы объездили цирки всего мира, и могу с уверенностью сказать, что в России на сегодняшний день три лучших цирка: цирк Никулина, братьев Запашных и Руслана Марчевского в Нижнем Тагиле. Здесь очень приятно работать, цирк просто супер. Для Нижнего Тагила это очень круто. Марчевский предан своему делу, за такой бюджет он сделал невероятное. Хочется, чтобы другие руководители брали с него пример». Нижнетагильский цирк стал новым и современным, где практически всё создано по индивидуальным проектам, от освещения до кресел в зрительном зале. Благодаря усилению железобетонного купола, сейчас он способен выдержать аппаратуру массой до 30 тонн. Можно со смелостью утверждать, что Нижнетагильский цирк по уровню оснащения станет в один ряд с ведущими манежами России, а по ряду критериев будет даже превосходить их.

Рис. 6. Нижнетагильский цирк после реконструкции

Литература:

1. ГОСТ Р 53778–2010 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.
2. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений (СП 13–102–2003) М.Госстрой России.2004г.
3. СНиП 3.03.01–87 Несущие и ограждающие конструкции.
4. СНиП 3.04.01–87 Изоляционные и отделочные покрытия.
5. Проект НИИспецхиммаш «Руководство по инженерно-техническому обследованию, оценке качества и надежности строительных конструкций зданий и сооружений» РТМ 1652–9-89.
6. ЦНИИ Промзданий Госстроя СССР. «Рекомендации по оценке надёжности строительных конструкций по внешним признакам» Стройиздат, Москва, 1987г.
7. ВСН 53–86(р) Правила оценки физического износа жилых зданий
8. Сравнение систем внешнего армирования FibARM с MAPEI, BASF, SIKA, TYFO // Усиление и восстановление строительных железобетонных конструкций углеволокном — ООО «Композит». URL: http://www.compozit.pro/sravn/ (дата обращения: 11.10.2018)
9. КОМПОЗИТЫ ОТ SIKA — ЭТО СИЛА КОНСТРУКЦИЙ // Группа компаний «СКФ». URL: http://www.ckf.ru/news/70/ (дата обращения: 11.10.2018).
10. Эпоксидная смола Sikadur 300 // Стройматериалы оптом по России | Купить строительные материалы оптом в интернет-магазине ООО МПКМ. URL: https://mpkm.org/shop/usilenie-konstruktsiy/kleya-dlya-usileniya/sikadur-300/ (дата обращения: 11.10.2018).
11. «Для Тагила это очень круто». Нижнетагильский цирк открыли после ремонта // Новости Нижнего Тагила и Свердловской области — Агентство новостей «Между строк». URL: https://mstrok.ru/news/dlya-tagila-eto-ochen-kruto.-nizhnetagilskij-cirk-otkryli-posle-remonta.html (дата обращения: 11.10.2018).
12. Ночью в Нижнем Тагиле протестировали внешнее освещение цирка // Новости Нижнего Тагила и Свердловской области — Агентство новостей «Между строк». URL: https://mstrok.ru/news/nochyu-v-nizhnem-tagile-protestirovali-vneshnee-osveshhenie-cirka.html (дата обращения: 11.10.2018).
13. История цирка // Нижнетагильский Государственный Цирк — официальный сайт. URL: https://circus-ntagil.ru/istorija-tsirka.html (дата обращения: 11.10.2018).