Конструкції цивільних будівель

7.1. Конструктивні системи і конструктивні схеми будівель.

Конструктивна система являє собою сукупність взаємопов'язаних конструктивних елементів будівлі, що забезпечують її міцність,жорсткість, стійкість і необхідний експлуатаційний рівень. В конструктивній системі суміщуються несучі конструкції, що сприймають силові впливи і виконують функції захисту внутрішнього транспорту від несилових впливів.

Несучі конструкції будівлі включають в себе вертикальні та горизонтальні взаємозв'язані елементи.

Вертикальні несучі конструкції сприймають вертикальні навантаження на споруду і передають їх на основу.

Горизонтальні несучі конструкції –покриття і перекриття – сприймають всі прикладені до них вертикальні навантаження і поверхово передають їх вертикальним несучим конструкціям. Горизонтальні несучі конструкції виконують в будівлях також роль горизонтальних діафрагм жорсткості, що сприймають поповерхово горизонтальні навантаження і впливи (вітрові, сейсмічні і ін.). Перекриття – діафрагми жорсткості забеспечують сумісність і рівність горизонтальних переміщень вертикальних несучих конструкцій від вітрових і сейсмічних навантажень. Це досягається за рахунок жорсткого з'єднання вертикальних несучих елементів з горизонтальними.

Горизонтальні несучі конструкції при яислі поверхів більше двох однотипного матеріалу. Вони повинні бути незаймистими, цьому краще всього відповідає залізобетон.

Розрізняють дві основні конструктивні системи: каркасну і безкаркасну (стінову).

Конструктивна схема являє собою варіант конструктивної системи за признаком взаємного розміщення (поздовжнього, поперечного або перехресного) в просторі вертикальних несучих конструкцій будівель.

В панельній системі можливі різні варіанти розташування несучих панелей: поздовжні, поперечні, поздовжні і поперечні внутрішні.

В каркасних будівлях використовують конструктивні схеми, що відрізняються розташуванням в плані рам каркасу (поздовжнім чи поперечним) та його складом (ригельний або безригельний каркас).

7.2. Основи і фундаменти.

Основи та їх властивості відіграють велику роль в збереженні будівель, їх деформативності. Проектування і будівництво передають інженерно-геологічні вишукування (і гідрогеологічні). Вони дають можливість виявити типи грунтів основи, їх міцністні та деформативні характеристики, рівень грунтових вод, швидкість їх руху та хімічний склад. Матеріалом для побудови геологічних розрізів слугують зразки груниу, взяті з конкретних свердловин.

Групи основи знаходяться в обтиснутому стані від власної ваги (побутовий тиск) і від навантаження на фундамент (додатковий тиск). Висота активної зони дорівнює відстані від підошви фундаменту до рівня, де додатковий тиск не перевищує 0,2 Р природнього.

Фундаменти сприймають все навантаження від будівлі і передають його на основу (грунт) навантаження: статичні (власна сила) і динамічні (вітер, вібрація, сейсміка).

Глибина закладення фундаменту вибирається в залежності від об'ємно-планувального призначення будівлі, величини і характера навантаження на основу, геологічної будови і напластування грунтів, гідрогеологічних і кліматичних умов, що визначають глибину сезонного промерзання та відтавання грунтів.

Конструкції фундаментів: стрічкові, стовбчаті, плитні (суцільні) та пальові.

Стрічкові – під суцільні несучі і ненесучі стіни.

Стовбчаті – під колони і окремі опори.

Плитні – під всю будівлю (слабі або різнорідні грунти).

Пальові – під несучі стіни чи колони і слабі грунти. Палі бувають стоячі і висячі.

Гідроізоляція підземної частини фундамента обов'язкова для його захисту від грунтових та атмосферних вод (гарячий бітум за 2 рази).

7.3. Каркас.

Каркас виконують, як правило, із збірного залізобетону з розрізкою його на лінійні елементи в узлах рами (це технологічно при виготовленні). При в'язьовому каркасі це не є небезпечно, тому що при сприйнятті діафрагмами жорсткості горизонтальних навантажень з'єднання стійкі з ригелем може бути шарнірним.

Розбірку колон по висоті виконують на висоті 0,7м над рівнем підлоги. Для з'єднання колонни з ригелем в ній передбачають "потайні" консолі, які закладними деталями зварюються з опорними частинами ригелів. Поперечний переріз ригеля – тавр з поличкою в стиснутій зоні, висота ребра = висоті панелі перекриття. Стик колон по висоті – жорсткий.

7.4. Зовнішні стіни та їх елементи.

Зовнішні стіни – найбільш складна конструкція будівлі. Вона піддається багаточисельним і різнотипним силовим і несиловим впливам. Несучі стіни сприймають власну вагу та тимчасові навантаження від опертих на стіни перекриттів і дахів, впливів від вітру, нерівномірних деформацій основи, сейсміки і ін. З зовнішньої сторони зовнішні стіни піддаються дії сонечної радіації, атмосферних опадів, змінних температур і вологості зовнішнього повітря, вуличного шуму, а з внутрішньої – впливу теплового потоку і потоку водяних парів.

Зовнішня стіна як несуча конструкція, повинна відповідати вимогам міцності, довговічності будівлі, забезпечувати необхідний температурно-вологісний режим внутрішнього об'єму будівлі.

З точки зору статичної функції зовнішні стіни ділять на несучі, самонесучі і ненесучі (по поверхах пережають власну вагу не несучі конструкції).

Несучі і ненесучі зовнішні стіни використовують в будівлях любої поверховості, самонесучі – в будівлях середньої поверховості.

Зовнішні стіни можуть бути одношаровими або багатошаровими (2, 3): одношарові стіни виконують, як правило, з цегли або бетону. Багатошарові: несучі шари – із бетону, для теплоізоляції – ефективні утеплювачі, для декоративного опорядження – бетон, розчин чи пофарбування.

Загальна товщина зовнішньої стіни призначається рівною максимальній величині, отриманій із статичного (конструктивного) чи теплотехнічного розрахунку. Товщини цегляних стін 1 (250), 1 ½ (380), 2 (510), 2 ½ (640), 3 (770) цеглини (мм). В повнозбірному бетонному допобудуванні розрахункові товщини зовнішніх стін – 300.350.400 мм.

Конструкції зовнішніх стін надзвичайно рфзноманітні

При двохшарових панелях несучий шар із важкого або з конструктивного бетону розташовується з нутрі, а теплоізоляційний шар ззовні.

В тришарових панелях внутрішній і зовнішній шари виконуються із важкого або полегшеного конструктивного бетону, середній – із утеплювача (пінопласт…).

Жорсткість і стійкість конструкцій панельної будівлі при дії горизонтальних навантажень та нерівномірними деформаціями основи забезпечуються поперечними і поздовжніми стінами, з'єднаними між собою і з перекриттями в єдину просторову систему. В об'єднанні всіх конструкцій будівлі в єдину систему основна роль належить конструкціям в'язів між панелями, які перешкоджають розвитку деформацій в стиках.

7.5. Внутрішні вертикальні несучі та огороджуючі конструкції.

Вертикальні внутрішні огорожі утворюються несучими стінами, вентиляційними та димо-вентиляційними блоками та шахтами, перегородками, стінами ліфтових шахт та санітарно-технічних кабін.

Внутрішні стіни є несучі конструкції, що суміщують статичні та огороджуючі функції, шахти ліфтів – самонесучі і ненесучі, перегородки – ненесучі.

Загальною огороджуючою функцією внутрішніх вертикальних конструкцій є звукоізоляція від повітряного шуму. Вибір способу забезпечення вимог звукоізоляції здійснюється з урахуванням необхідності задоволення конструкцією других функціональних вимог та властивостей використовуємих матеріалів.

Внутрішні стіни піддаються силовим впливам навантажень від власної маси перекриттів і покриттів, впливу вітру, сейсмічних сил і ін., а також акустичним впливам. В зв'язку з цим внутрішні стіни повинні задовільняти вимогам міцності, вогнестійкості та звукоізоляції. Тому внутрішні стіни зводять з міцних негорячих матеріалів – цегли, блоків природнього каменю, бетону (юлоки, панелі, моноліт).

Внутрішні стіни панельних будинків мають однорідну розрізку, їх довжина відповідає розмірам конструктивно-планувальної _____________. Панелі несучіх стін мають юезперервний (сплошний) переріз. Товщина внутрішніх несучіх стін визначається міцністю перерізу панелі, компоновкою вузла опирання перекриття на стіну і вимогами звукоізоляції.

Панелі стін проектують бетонними без розрахункового вертикального армування. Однак передбачають певне армування для забезпечення міцності панелі в передексплуатаційний період.

7.6. Перекриття.

Перекриття – це один з найважливіших і найбільш трудомістких конструктивних елементів будівлі: затрати праці 25%, вартість – 20%, витрати металу 25-35%.

Конструкції перекриттів піддаються силовим впливам від постійних, тимчасових і особливих навантажень, акустичним впливам, впливам теплового потоку на дахове перекриття і на перекриття над підпіллям і проїздами. Відповідно впливам конструкція перекриттів повинна відповідати вимогам міцності і жорсткості, вогнестійкості, звукоізоляції (для міжповерхових перекриттів), теплоізоляції (для перекриттів дахових, над підпіллями і проїздами), ряду гігієнічних вимог до покриття підлоги, а також вимогам економічної ефективності.

Як правило, перекриття виконують із збірних залозобетонних елементів суцільного, пустотного чи ребристого поперечного перерізу (громадські будівлі).

Опирання плит перекриття може бути по двох, трьох, чотирьох сторонах, по чотирьох кутках, по стороні і двох кутках, по двох суміжних сторонах і одному кутку. Між собою елементи перекриття з'єднуються в єдину жорстку горизонтальну діафрагму за рахунок замонолічування стиків високоміцним цементним розчином .

Вироби суцільного перерізу формують із бетону (важкого чи полегшеного) класу . Багатопустотні плити перекриття мають конструктивну висоту 220мм для прольотів до 9м включно і 300мм для прольотів 12м. Клас бетону не нижче В 20.

Ребристі плити для перекриттів і покриттів громадських будівель з прольотами до 9м мають контурні ребра висотою 400мм, при - плита 2 Т і висотою 600мм. Ребристі плити попередньо напружені з В 30,40.

7.6.а. Підлоги.

Основними вимогами до підлоги, крім звукоізоляційних, є архітектурно-декоративні та гігієнічні. Колір і фактура підлоги повинні відповідати композиційному рішенню інженера, покриття підлоги повинно дозволяти зручне і легке прибирання від пилу і бруду, а в жилих, дитячих і основних робочих приміщень громадських будівель володіти показником теплозасвоєння не більше .

До підлог деяких приміщень пред'являють специфічні вимоги: вологостійкість, водонепроникливість, мала опираємість, еластичність, безшумність і ін.

Для покриттів полів громадських будівель використовують різні вироби з деревини, тонкі і легкі рулонні і плитні синтетичні матеріали (лінолеум, полівінілхлоридні плитки), двошарові рулонні матеріали (теплоізоляційний лінолеум, лінолеум на м'якій пористій основі, паласові покриття різних типів), плиткові підлоги із керамічних плиток, керамічної килимової мозаїки або плит природнього каменя.

В залежності від типу покриття підбирають ту чи іншу основу.

Основою підлоги повинна бути рівна і жорстка поверхня. У випадку необхідності влаштовують тонку (15-20мм) стяжку із цементного розчину .

Підлоги приміщень, розташованих в перших поверхах, влаштовують над підпіллям або по грунту. Улаштування підлоги по грунту передбачає поперечнє ущільнення грунту і підготовку із бетону товщиною до 200мм.

7.7. Покрівля.

Покрівля – зовнішня несуча і огороджуюча конструкція, що піддається силовим впливам власної ваги, снігу, вітру, короткочасних експлуатаційних навантажень і несиловим впливам атмосферних опадів, сонячної радіації, змінних температур та вологості зовнішнього повітря і ін.

Конструкція покриття повинна відповідати вимогам міцності, стійкості, гідр-, тепло- та пароізоляції, а її зовнішнє покриття (покрівля) крім того, повинна володіти морозостійкістю, хімічною і радіаційною стійкістю.

Конструкція покриття повинна включати в себе несучі елементи, теплоізоляцію, пароізоляцію, гідроізоляцію та основу під неї. Несучі конструкції покрівлі виконують із залізобетону, дерева чи металу; теплоізоляцію – із плитних чи засипних матеріалів (піностірольні, мінераловаті: фіброліт, ніздрюватий чи легкий бетон, керамзітний гравій); пароізоляцію – із рулонних матеріалів (рубероїд, пергамін, фольга); гідроізоляцію – із покрівельних плиток (черепиця, шифер, металопластик), листових (покрівельна сталь, хвилистий осбестоцемент) чи рулонних матеріалів (рубероїд, стеклорубероїд, гідрофольгідол і ін.).

Покрівлі бувають дахові, бездахові (суміщені). Дахові – холодні, теплі (як повітрязбірні камери вентиляційної системи багатоповерхової будівлі).

Складові елементи дахових покрівель: коньок покрівлі, накісне ребро – виступаюче похиле ребро перетину скатів (ухилів), єндова – западаюче ребро (для стоку води).

Дахові холодні покрівлі – для житла.

Суміщені покрівлі – для громадських будівель, а також для малоповерхового житла ( 4 поверхи).

7.8. Сходи.

Конструкції основних евакуаційних сходів проектують негорючими, розміщують внутрі об'єму, утвореного негорючими стінами і перекриттям, тобто в сходинковій клітині, освітленій переважно боковим природнім світлом.

До складу сходів входять площадки (поверхова і проміжна) і марші (сукупність сходинок між площадками). За кількістю маршів на висоту поверху і по їх взаємному розташуванню розрізняють планувальні варіанти двох та трьохмаршових сходів. Для зручності евакуації число підйомів в марші не повинно перевищувати 16, а самі марші виконують з однаковими довжинами та ухилами. Ухили евакуаційних маршів 1:2; 1:1,75, допоміжних 1:1,5. Розміри сходинок по горизонталі (проступ) і вертикалі (підступеньок) призначають з таким розрахунком (300 і 15), що їх сумма дорівнювала 450мм – довжина кроку дорослої людини при підйомі по похилій площині.

Мінімальні розміри ширини маршів: 1,2 і 1,05м – в житлових будинках; 1,35 і 1,5м – в клубах і кінотеатрах; 1,2 і 1,35м – в інших будівлях.

Мінімальна ширина сходинкової клітини (житло):

.

Висота одного марша при : .

Число підйомів в марші . Число підступеньок , тому що площини верхнього проступа і сходинкової площадки співпадають.

Довжина горизонтальної проекції марша (закладення марша):

.

Повна довжина сходинкової клітини дорівнює закладенню марша і сумі поверхової і проміжної площадок:

.

РОЗДІЛ ІІІ.

Об'ємно-планувальні та конструктивні рішення промислових будівель.

Лекція № 9.