I. Показатели объемно-планировочных решений зданий:
1. площадь застройки– площадь в пределах внешнего периметра здания, измеренная по первому этажу.
2. жилая площадь(площадь рабочих помещений) – площадь, измеренная на уровне пола между плинтусами.
3. подсобная (вспомогательная) площадь– включает площади нежилых помещений (коридоров, санузлов, вестибюлей).
4. общая площадь– представляет собой сумму жилой площади и площади нежилых помещений, а также встроенных шкафов, балконов, лоджий, веранд, подсчитываемых с понижающими коэффициентами от 0,3 до 0,5.
5. приведенная общая площадь– рассчитывается только для жилых помещений и включает дополнительно с определенными коэффициентами площадь летних помещений (балконов, лоджий, террас).
6. поэтажная площадь коммуникационных помещений жилых зданий– это площадь внеквартирных лестничных клеток, лифтовых шахт, вестибюлей.
7. периметр наружных стен типового этажа(для промышленных зданий рассчитывают площадь наружных ограждений).
8. строительный объем надземной части зданияопределяется путем перемножения площади застройки на высоту. Измеряется от уровня пола первого этажа до верха чердачного перекрытия (или верха покрытия при бесчердачных зданиях).
II. Показатели эффективности.
Показателем эффективности- является количество площади или кубатуры здания, отнесенные к рассчитанной единице измерения.
За расчетную единицу измерения принимается:
1. для жилых домов – один заселяемый человек.
2. для учебных зданий – один учащийся.
3. для зрелищных зданий – один зритель.
4. для магазинов – одно торговое место.
5. для зданий общественного питания – одно посадочное место.
6. для промышленных зданий – количество выпускаемой продукции.
Экономичность проектного решения характеризуют следующие показатели:
1. стоимость и трудоемкость возведения здания в целом, его отдельных конструкций, а также стоимость 1м2 и 1м3 здания.
2. расход основных строительных материалов на 1м2 и 1м3 здания.
3. стоимость и трудоемкость возведения здания, приходящиеся на расчетную единицу измерения.
4. коэффициент сборности – определяется как отношение стоимости сборных конструкций и стоимости их монтажа и общей стоимости здания.
5. вес 1м3 здания.
Основные понятия технической эксплуатации здания
Реконструкция– это комплекс строительных работ, которые связаны с изменением основных технико-экономических характеристик объекта (общей площади здания, вместимости, пропускной способности, количество и качество квартир). Реконструкция также связана с изменением назначения здания в целях улучшения условий проживания, качества обслуживания, увеличения объема услуг и др. Реконструкция предполагает разработку отдельных капитальных частей зданий и монтаж новых.
Капитальный ремонт– строительные работы, которые проводят с целью восстановления работоспособности конструкций и систем инженерного оборудования, а также с целью поддержания эксплуатационных показателей объекта. Капитальный ремонт, как правило, предполагает усиление (замену) несущих конструкций и инженерного оборудования.
Текущий ремонт– комплекс строительных работ и организация технических мероприятий по устранения физического износа. Он не связан с заменой несущих конструкций и изменением эксплуатационных показателей объекта.
Модернизация– это комплекс строительных работ, направленных на устранение функционального износа. Заключается в монтаже отсутствующих или замене морально устаревших элементов здания (замена электроснабжения, пристройка лифтов, устройство ванных комнат). При этом выселения людей не проводиться.
Техническая эксплуатация (обслуживание)– комплекс работ по поддержанию исправного состояния элементов здания, а также режимов работы инженерного оборудования в заданных параметрах.
Эксплуатационные показатели здания– совокупность технических, объемно-планировочных, санитарно-гигиенических и эстетических характеристик здания, обуславливающих его эксплуатационные качества.
Нормативный срок службы– установленная нормативным документом продолжительность эксплуатации элемента здания до капитального ремонта (замены) при соблюдении правил и сроков технического обслуживания.
Эксплуатационные требования к зданиям, сооружениям и их элементам– комплекс физико-технических и функциональных требований к зданиям, сооружениям, их элементам, обеспечивающих их полноценное использование по назначению.
Неисправность элемента– состояние элемента здания, при котором не выполняется хотя бы одно из предъявляемых к нему эксплуатационных требований. Причины неисправности элемента:
1. Дефект элемента – это неисправность элемента здания, вызванная нарушением правил, норм и технических условий при его изготовлении, монтаже или ремонте. Дефект элемента может приводить к развитию повреждений.
2. Повреждения элемента – это неисправность элемента здания или его составных частей, вызванная внешним воздействием или внутренним дефектом. Повреждения могут приводить к разрушениям или обрушениям конструкций (авариям).
Наиболее уязвимыми местами конструкций и зданий является:
1. Места сопряжения материалов в конструкциях
2. Места излома конструкций
3. Места пропуска через конструкции трубопроводов и кабелей
Аварийное состояние зданияопределяется наступлением аварийного состояния хотя бы одного из несущих элементов либо предельного состояния, которое вызвало недопустимый крен фундамента. Аварийное состояние, как правило, связано с выселением людей и последующим капитальным ремонтом.
Капитальность здания– это совокупность признаков долговечности и огнестойкости зданий. Чем выше эти признаки, тем выше группа капитальности. При самых высоких показателях этих признаков здания относят к первой группе капитальности.
ПОНЯТИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ.
Здание – это объемная наземная строительная система, которая состоит из несущих и ограждающих конструкций и предполагает наличие санитарно-технического климата, пригодного для проживания или пребывания людей, а также для выполнения производственных процессов различного вида.
Сооружение– это объемная, плоскостная или линейная наземная, надземная или подземная строительная система, состоящая из несущих, в отдельных случаях и ограждающих, конструкций, и предназначенная для выполнения производственных процессов различного вида, хранения материалов, изделий, оборудования, для временного пребывания людей, перемещения людей и грузов и т.д. (трубопроводы, линии электропередач, путепроводы, аэродромы, стадионы, метро, тоннели, башни, гидротехнические и мелиоративные сооружения
Строение– это здание или сооружение, или группа зданий или сооружений, составляющее единое целое. Признаком единого целого служат наличие общей стены и фундамента, общей лестничной клетки или входа, а также единого архитектурного оформления.
Здания и сооружения должны обладать определенными эксплуатационными качествами:
1.Соответствовать функциональному назначению по размерам, планировке, инженерному оборудованию;
2.Обладать требуемой прочностью, долговечностью и надежностью;
3. Отвечать эстетическим требованиям, то есть отличаться определенными архитектурными качествами;
4. Быть экономичными при возведении, а также в эксплуатации.
Все здания и сооружения делятся на: жилые, общественные и производственные.
Здания состоят из объемно-планировочных и конструктивных элементов.
ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫМ элементом называется часть объема здания, ограниченная высотой этажа, продольным и поперечным шагом, пролетом.
Высотой этажа- считается расстояние от уровня пола до верха вышележащей перекрывающей конструкции.
Шаг– это расстояние между вертикальными несущими конструкциями (колоннами, столбами, стенами или оконными простенками), членящими здание на планировочные элементы. Обычно шаг совпадает с несущим пролетом горизонтальных конструкций. В зависимости от направления в плане здания шаг может быть продольным (по длине здания) и реже поперечным (поперек здания).
Пролет- расстояние в плане здания между разбивочными осями его несущих стен, колонн, опор в направлении, соответствующем длине основной несущей плиты перекрытия.
Тема 2
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.
В практике строительства все, что строится, называют сооружением. Однако принято различать два основных вида сооружений — здания и инженерные сооружения. В последнем часто сокращают слово инженерные, оставляя под словом сооружения понятие инженерного сооружения. Среди возводимых для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества сооружений значительную группу составляют здания. Здания, как правило, характеризуются наличием помещений, необходимых для деятельности человека. Сооружения, в которых такие помещения отсутствуют (мосты, плотины, радио-мачты) либо не относятся к основному назначению сооружений, называют инженерными.
По геометрическому признаку различают:
- объемные сооружения(здания всех видов и назначений),
- площадочные сооружения(спортивные площадки, поля фильтрации),
- линейные сооружения(различные дороги, линии .электропередачи, наружные трубопроводы).
Сооружения, расположенные выше планировочной отметки территории, называют надземными (к ним относятся и высотные сооружения в виде башен); на планировочной отметке - наземными (дороги, трубопроводы); расположенные ниже планировочной отметки - подземными (подвалы, хранилища), к ним относятся и глубинные сооружения (скважины, колодцы). Возможно совмещение отдельных категорий сооружений, например линейные сооружения могут быть надземными, наземными и подземными (метрополитены, трубопроводы) .
По назначению здания делят на четыре основных типа:
1.Жилые здания
2.Общественные здания
3.Промышленные здания
4.Сельскохозяйственные здания.
Жилые и общественные здания называются гражданскими
Жилые здания предназначены для постоянного или временного проживания людей (жилые дома, общежития и т.д.)
Для жилого зданияхарактерно большое количество окон, наличие балконов, относительно невысокие этажи и малая ширина самого здания. Причиной является то, что основным структурным элементом жилого здания является небольшое жилое помещение (комната). Общежития и гостиницы являются специализированными типами жилого здания.
Общественные зданияпредназначены для осуществления в них различных функциональных процессов (питание, обучение, медицинское обслуживание, интеллектуальный труд и т.п.), а также временного пребывания людей. По функциональному назначению общественные здания делят на следующие виды:
– учебные
– административные
– научные учреждения и проектные организации
– торговые
– здания общественного питания
– здания коммунально-бытового назначения
– лечебные здания и др.
В общественных зданиях основным структурным элементом является одно или несколько больших помещений (залов). Поэтому внешний вид таких зданий отличается от жилых домов. Общественные здания имеют большие окна, высокие и часто не равные по высоте этажи, имеют выделяющийся объем главного помещения.
Промышленные зданияпредназначены для осуществления в них производственных процессов различной отраслевой направленности.
Выделяют следующие виды промышленных зданий:
1. Производственные
2. Подсобные и вспомогательные
3. Энергетические
4. Складские
Основной структурный элемент этих зданий – производственный цех. Обычно он имеет значительную ширину, длину, высоту, а также большие окна. Внешний вид таких зданий всегда отличается наличием специальных технических устройств (вентиляционных труб, трубопроводов и т.д.), а также отличается предельной простотой архитектурных решений.
Сельскохозяйственные зданияслужат для обслуживания производственных процессов, связанных с сельским хозяйством. По внешнему виду эти здания близки к промышленным.
Различают следующие виды жилых зданий:
- Жилое здание коридорного типа – здание, в котором квартиры или комнаты имеют выход в общий коридор на лестничные клетки.
- Жилое здание галерейного типа – здание, в котором квартиры или комнаты имеют выход на лестницы через общую галерею.
- Жилое здание секционного типа – здание, состоящее из одной или нескольких секций.
Секция жилого здания– часть здания, квартиры которой имеют выход на одну лестничную клетку.
Блокированный жилой дом– здание квартирного типа, состоящее из двух или более квартир, каждая из которых имеет непосредственный выход наружу.
Веранда – застекленное неотапливаемое помещение, пристроенное к зданию.
Тамбур – пространство, служащее для защиты от проникновения наружного воздуха, дыма и запахов при входе в здание или помещение.
Дворовые сооружения– отдельно стоящие тепловые подстанции, электроподстанции, газораспределительные подстанции, бассейны для фонтанов, погреба, заборы.
Мезонин– надстройка, возвышающаяся над общей крышей здания, но по площади меньше нижерасположенного этажа и имеет с ним внутреннее сообщение.
Мансарда– этаж, размещенный внутри чердачного пространства с функциями жилого помещения.
Технический этаж– этаж, используемый для инженерного оборудования, коммуникаций (отопление, вентиляция, электрооборудование).
Галерея– длинное крытое помещение, в котором одна из продольных стен заменена колоннами или столбами; длинный балкон.
По расположению помещений в пространстве здания делятся на следующие виды:
1. Одноэтажные;
2. Малоэтажные (2–3 этажа);
3. Многоэтажные;
4. Высотные.
Этажность здания зависит от его назначения, экономических соображений, градостроительных требований, природных условий. Этажность здания определяется количеством наземных этажей, в том числе мансардных. Цокольный этаж входит в расчет этажности, если верх его перекрытия возвышается над уровнем тротуара не менее чем на 2 метра. Если отдельные части здания имеют разное количество этажей, то его этажность определяется по наибольшему количеству этажей в здании.
Цокольным считается этаж, пол которого заглублен не более чем на половину расстояния от пола до потолка.
Подвальный этаж– это этаж, пол которого заглублен более чем на половину этой высоты.
Эркер –это полукруглый, треугольный, прямоугольный или многогранный застекленный выступ стены. Обычно находится на втором этаже и выше и увеличивает объем и освещенность внутренних помещений.
На планировку здания влияют расположение лестничных клеток и шахт лифтов, так как в плане каждого этажа они должны занимать одно и то же место.
Современные жилые здания в плане состоят из секций, которые разделены глухими несущими стенами и включают лестнично-лифтовый узел с мусоропроводом (характерно для зданий свыше 5 этажей). В зданиях с количеством этажей более 9 лестнично-лифтовый узел планируют с двумя лестничными клетками, одна из которых является незадымляемой и проходит через балконы и лоджии.
На планировку этажей так же влияет расположение санузлов и кухонь, которые на каждом этаже должны располагаться по одной вертикали друг над другом.
Вертикальные несущие конструкции (стены и колонны) должны пересекать все этажи здания и занимать одно и тоже место в плане на каждом этаже. Только в отдельных случаях несущие стены и колонны верхних этажей могут опираться на горизонтальные несущие конструкции. Поэтому помещения с большими пролетами располагают на верхних этажах, либо выносят в одноэтажные части здания.
В зависимости от материала, из которого возведены стены, различают здания каменные, железобетонные, деревянные, причем деревянные здания по конструкции могут быть панельными, объемно-блочными, щитовыми, каркасными, брусчатыми и бревенчатыми, т.е. рубленными из бревен.
по технологии возведенияздания бывают из мелких штучных элементов (кирпичные) и из крупноразмерных элементов — крупноблочные, крупнопанельные.
по конструктивному признаку(здания каркасные и с несущими стенами) .
Каркасными называются здания, состоящие из воспринимающего нагрузку каркаса (балок или прогонов, стоек и колонн) и стен, не несущих нагрузки.
Несущими называют стены, если на них действует нагрузка от всех конструкций здания.
Капитальность зданий характеризуется классами долговечности и огнестойкости.
Долговечность зданийопределяется сроком службы основных конструктивных элементов.
По долговечности здания разделяют на четыре класса: к первому классу относят здания со сроком службы более 100 лет, ко второму — со сроком службы более 50 лет, к третьему — более 20 лет, к четвертому — до 20 лет. Класс долговечности здания обеспечивается применением материалов, имеющих необходимую морозо-, влаго- и биостойкость, стойкость против коррозии и высокой температуры.
Огнестойкость характеризуется способностьюстроительных элементов и конструкций сохранять несущую способность, а также сопротивляться распространению огня.
по огнестойкости— на пять степеней:I,II,III—каменные конструкции,IV— деревянные оштукатуренные иV— деревянные неоштукатуренные.
По степени огнестойкости строительные материалы и конструкции делятся на три группы:
1.- несгораемые, когда под воздействием огня или высокой температуры конструкции не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (кирпич, бетон, железобетон);
2. - трудносгораемые, когда под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют, или обугливаются и продолжают гореть или тлеть, или обугливаются при наличии источника зажигания, а после его удаления горение или тление прекращается (фибролит, древесина, обработанная антипиренами);
3. - сгораемые, когда конструкции под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют, или обугливаются и продолжают гореть, тлеть или обугливаться после удаления источника зажигания.
По капитальности здания разделяют на четыре класса:
I— здания и сооружения, к которым предъявляют повышенные требования, — монументальные постройки, рассчитанные на эксплуатацию в течение длительного периода (театры, музеи, административные здания, жилые дома повышенной этажности). Долговечность и огнестойкость этих зданий и сооружений должны быть не нижеIстепени;
II— жилые, общественные и другие здания с числом этажей не более девяти. Их долговечность и огнестойкость должны быть не нижеIIстепени;
III— малоэтажные дома, общественные здания, возводимые в районных центрах, сельских населенных пунктах и пр., долговечностью не нижеIIстепени, огнестойкостью не нижеIIIиIVстепеней;
IV— постройки, удовлетворяющие минимальным архитектурно-эксплуатационным требованиям. Их огнестойкость не нормируется, а долговечность — не ниже 111 степени.
Следовательно, класс — это обобщенная характеристика степени капитальности здания. Указание о классе здания приводится в паспорте проекта.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗДАНИЙ
Несмотря на значительные различия, существующие между зданиями разного назначения как во внешнем виде, так и во внутренней структуре, все они состоят из некоторого ограниченного числа основных взаимосвязанных конструктивных элементов, выполняющих вполне определенные функции (рис.1)
Основные элементы здания можно подразделить на следующие группы:
а) несущие, воспринимающие основные нагрузки, возникающие в здании;
б) ограждающие, разделяющие помещения, а также защищающие их от атмосферных воздействий и обеспечивающие сохранение в здании определенной температуры;
в) элементы, которые совмещают и несущие, и ограждающие функции.
НЕСУЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ- называют: фундаменты, колонны, перекрытия и стены, если они не подвешены к перекрытиям. Они воспринимают все виды нагрузок, возникающих в зданиях и действующих на него извне, и передают эти нагрузки на грунты оснований. Несущие конструкции образуют НЕСУЩИЙ ОСТОВ ЗДАНИЯ. Его повреждение может привести к обрушению всего сооружения.
ОГРАЖДАЮЩИМИ- называются части здания, которые защищают от внешней среды или разделяют помещения. От их прочности не зависит прочность всего здания, поэтому их можно заменять или разбирать совсем. Ограждающими конструкциями являются кровли, полы, перегородки, окна и двери.
Некоторые конструкции могут выполнять двоякую функцию. Например, несущие стены воспринимают постоянные и временные нагрузки и защищают здание от холода, солнечной радиации, ветра, дождя и снега. Внутренние ограждения – перекрытия и стены – являясь несущими, одновременно обеспечивают изоляцию помещений.
К основным элементам (или частям) здания относятся фундаменты, стены, перекрытия, отдельные опоры, крыша, перегородки, лестницы, окна, двери.
Рис.
1. Конструктивная схема двухэтажного
дома.
1 - фундамент; 2 - пол подвала; 3 - гидроизоляция; 4 - стены подвала; 5 - отмостка; 6 - наружные стены; 7 - внутренние стены; 8 - междуэтажные перекрытия; 9 - перегородки; 10 - стропила; 11 - чердачное перекрытие
Фундаменты– это подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузки от здания через подошву на грунт основания. Подошва – нижняя плоскость фундамента. В домах с подвалами фундаменты одновременно являются стенами подземных помещений.
Стеныделятся на наружные и внутренние. Наружные ограждают внутренний объем здания от внешней среды, внутренние разделяют помещения.
Стены, воспринимающие, кроме собственного веса, нагрузку и от других конструкций и передающие ее фундаментам, называют несущими.
Стены, опирающиеся на фундаменты и несущие нагрузку от собственного веса по всей высоте, но не воспринимающие нагрузки от других частей здания, носят название самонесущих.
Колонны и столбыназываются опорами или стойками. Они устанавливаются внутри здания, воспринимают нагрузки от перекрытий и стен, и передают их на фундамент.
Перекрытия разделяют здания на этажи, несут собственный вес и полезные (временные) нагрузки от людей и различных предметов, стоящих на полах. Перекрытия обеспечивают также пространственную жесткость здания, воспринимают горизонтальные усилия, например, от ветра. Бывают надподвальные, междуэтажные и чердачные перекрытия.
Крыша состоит из кровли и поддерживающей ее конструкции. Кровля это водонепроницаемое покрытие здания. Ее поддерживают специальные конструкции, которые называются СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ, или чердачное перекрытие. Тогда крыша называется совмещенной.
Лестницы являются вертикальными коммуникациями здания. Для защиты от огня и задымления лестницы часто огораживают несгораемыми стенами. Пространство внутри этих стен называют лестничными клетками. Снаружи здания иногда устанавливают запасные пожарные лестницы. Их делают в виде металлических стремянок или системы стремянок с переходными площадками в каждом этаже.
Косоуры,это железобетонные или стальные балки, располагаемые под наклоном и своими окончаниями опирающиеся на площадки. Эти конструктивные элементы служат основой для крепления ступеней лестниц
Перегородки устанавливаются на перекрытия и делят пространство в пределах этажа на помещения. Они не несут нагрузок кроме собственного веса. Поэтому их делают тонкими.
Окна и дверизаполняют проемы в стенах. Окна – прозрачные ограждающие конструкции здания. В некоторых зданиях окна полностью заменяют наружные стены. Внутренние двери служат для изоляции помещений и связи между ними.
Подземная часть зданиярасположена ниже планировочной отметки земли или отмостки (ниже 0.000). Она состоит из фундамента, стен, подвала или цокольного этажа и их перекрытия.
Отмосткойназывается узкая полоса вокруг здания с покрытием из каменных материалов, бетона или асфальтобетона. Отмостке придают небольшой поперечный уклон для отвода воды от здания. Уклон обозначается буквой.
Планировочная отметка земли– это уровень земли на границе отмостки.
Надземная часть зданиярасполагается выше перекрытия подземной части здания.
Часть здания по высоте, ограниченная полом и перекрытием или поломи покрытия, составляет ЭТАЖ. Этажи разделяются между собой перекрытиями.
В зависимости от расположения в здании этажи бывают надземные, подвальные, цокольные (полуподвальные), мансардные, технические.
Технический этажиспользуют для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Он может быть размещен в средней, нижней (техническое подполье) и верхней (технический чердак) части здания.
Чердак– это пространство между поверхностью покрытия крыши, наружными стенами и перекрытием верхнего этажа.
Лестнично-лифтовой узел– это помещение, предназначенное для размещения вертикальных коммуникаций (лестничной клетки и лифтов).
Лестнично-лифтовой холл– помещение перед входами в лифты.
Под КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМОЙздания понимается принцип размещения в пространстве его основных несущих конструкций. Конструктивную схему здания определяет его несущий остов.
Простейшей конструктивной схемой являются балка и стойка.
Балка – прямой брус, который опирается на две или большее количество опор. Если балка свободно лежит на двух опорах и перекрывает один пролет, то она называется разрезной однопролетной. Если балка лежит на нескольких опорах и перекрывает несколько пролетов, то она называется неразрезной многопролетной. Балка, жестко заделанная в опору одним концом, и со свободным вторым концом, называется консолью. Балки воспринимают только поперечные (вертикальные) нагрузки и передают их на опоры. Балки работают на изгиб.
Стойка– прямой брус, который используют в качестве вертикальной опоры (столб, колонна). Стойка воспринимает продольную (вертикальную) нагрузку и передает ее на фундамент. Стойка работает на сжатие и одновременно на изгиб.
В настоящее время применяются следующие конструктивные схемы зданий:
- 1. бескаркасные- со сплошными несущими стенами представляет собой коробчатую пространственную систему, состоящую из несущих железобетонных панелей или кирпичных стен и плит перекрытий. Например, многоэтажные крупнопанельные дома и кирпичные дома, в которых несущие продольные и(или) поперечные стены, а также перекрытия выполнены из железобетонных настилов.
- 2. каркасные- схема состоит из несущих вертикальных элементов (стоек, столбов, колонн), а также горизонтальных элементов (балок, ригелей). Образовавшийся каркас обладает пространственной жесткостью, то есть способностью сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям в обоих направлениях. На элементы каркаса либо навешивают панели стен и плиты перекрытий, либо производится кирпичное заполнение стен.
Каркасно-панельнаясхема включает в себя сборный железобетонный каркас, разработанный по связевой расчетной схеме. В этой схеме роль горизонтальных диафрагм жесткости выполняют диски сборных железобетонных перекрытий. Роль вертикальных диафрагм выполняют продольные пилоны, выполненные из железобетонных панелей. Пилон – мощная опора, которая поддерживает перекрытия, своды стен и арки. Каркасно-панельная система применяется в многоэтажных общественных зданиях.
- 3. из объемно-пространственных элементов- дом собирают как из кубиков. Объемно-блочные здания возводят из крупноразмерных элементов — объемных блоков, которые представляют собой готовую часть здания, например комнату, размеры объемных блоков зависят от схемы разрезки здания на блоки-комнаты. Такие дома имеют две конструк-тивные схемы: блочную и блочно-панельную. Блочные здания возводят только из объемных блоков, устанавливаемых вплотную друг к другу, в блочно-панельных — объемные блоки устанавливают на расстоянии один от другого так, что между ними образуется комната, которую перекрывают панелями. Кроме того, применяют блочно-панельные конструкции, которые состоят из объемных блоков, не имеющих фасадной части (наружные стены). Стеновые панели навесные, их монтируют вслед за установкой объемных блоков дома.
Тема 3
КАМЕННЫЕ ЗДАНИЯ.
Основными конструктивными элементами каменных зданий являются наружные и внутренние стены, столбы, перекрытия, рама каркаса и перегородки. Все это образует пространственную систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные наг-рузки, действующие на здание, и распределяет их между отдельными элементами системы в зависимости от их жесткости, от материала кладки и от жесткости соединений, харак-теризующих в целом конструктивную схему здания. Конструктивная схема должна обе-спечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на дей-ствие внешних нагрузок.
По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают две группы конструктивных схем зданий:
1) с жесткими опорами, в которых каменные наружные стены, воспринимающие верти-кальные и горизонтальные нагрузки, опираются на несмещаемые опоры. Этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок);
2) с упругими опорами, в которых из-за относительно редкого размещения устойчивых поперечных конструкций (перегородок) горизонтальные покрытия и перекрытия являются упругоподатливыми опорами для каменных стен.
Жесткая конструктивная схема характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая конструктивная схема свойственна одноэтажным промышленным зданиям.
Каменные стены зданий обеих конструктивных схем (жесткой и упругой) в зави-симости от вида воспринимаемых нагрузок разделяют на наружные и внутренние.
Под наружными понимают стены, изолирующие помещения от атмосферных воздействий, а подвнутренними— стены (перегородки), изолирующие одно помещение от другого. Перегородки воспринимают нагрузки от собственного веса в пределах этажа. Наружные стены воспринимают нагрузки от собственного веса, а также вертикальные и горизонтальные нагрузки (от ветра, кранов).
Несущий остов здания включает в себя стены (каменной кладки, монолитные или из сборных крупноразмерных элементов) и перекрытия. Каменную кладку выполняют из кирпича, легких бетонных блоков или естественных камней (известняк, песчаник, туф, ракушечник и др.), которые укладывают горизонтальными рядами на растворе с пере-вязкой (смещением) вертикальных швов. Швы заполняют известковыми, цементными и смешанными растворами.
Стандартные размеры керамического одинарного кирпича 250Х 1 20Х 65 мм. Длин-ные боковые поверхности кирпича называют ложками, короткие - тычками, отсюда соот-ветственно и ряды кирпичей называют ложковыми и тычковыми. Стены кладут в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича.
Кладка бывает сплошной (из однородного материала) и облегченной (из двух мате-риалов). Распространены двухрядная (цепная) система кладки (один тычковый, один лож-ковый ряды) и шестирядная (ложковая).
Для сплошной кладки используют пористые и пустотелые кирпичи, пустотелые бе-тонные блоки. При облегченной кладке с наружной или внутренней стороны стены или в качестве заполнения внутри стены применяют эффективные в теплотехническом отно-шении материалы (утеплители).
Перекрытия (плоские) являются одновременно несущими и ограждающими элеме-нтами зданий. Они воспринимают кроме нагрузки собственного веса полезную (време-нную) нагрузку, т. е. массу людей; предметов обстановки и оборудования помещений, передавая ее на стены или отдельные опоры.
Перекрытия должны быть прочными, жесткими, огнестойкими, долговечными, зву-ко- и теплоизолирующими, водонепроницаемыми. В малоэтажных зданиях устраивают железобетонные перекрытия по деревянным или стальным балкам, а также армосили-катные и керамические.
Железобетонные перекрытия бывают сборные (в виде плит, крупнопанельные и балочные) и монолитные (бетонируемые в опалубке).
Настилы (толщина 160 и 220 мм соответственно при пролетах до 4 м и более) опи-рают на стены и прогоны, крупные панели перекрывают целые комнаты. Их выпускают сплошными, пустотными и шатровыми. Для пролетов до 3,6 м применяют сплошные однослойные панели толщиной 140 мм, для пролетов более 3,6 м предварительно напря-женные панели толщиной 140-160 мм.
Пустотные плиты имеют ряд преимуществ: отвечают характеру работы железобето-на и имеют гладкую безреберную поверхность сверху и снизу, их толщина 220 мм.
Шатровые панели в виде лотка с ребрами вниз или вверх выпускают толщиной 140-160 мм.
Балочные перекрытия состоят из балок таврового профиля и заполнения между ними в виде настила гипсовых или легких бетонный плит.
Деревянные перекрытия - состоят из деревянных балок обычно прямоугольного се-чения и деревянных конструкций межбалочного заполнения, пола, потолка. Высота балки должна составлять 1/10-1/20 перекрываемого пролета, ширина 6-12 см, перекрываемый пролет не более 4,8 м. Звуко- и теплоизоляцию обеспечивают настилом.
ЗДАНИЯ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА.
Одно из направлений индустриализации строительства - применение монолитного железобетона, при этом по сравнению со сборными конструкциями экономится до 25% металла и до 15% цемента. В сборно-монолитных конструкциях повторяющиеся элементы монтируют сборными, сложные узлы монолитные.
Несущий остов монолитных зданий представляет собой неразрезные элементы стен, колонн, ригелей и плит перекрытий, связанных в одно целое и выполненных из легкого бетона толщиной 300-500 мм в сочетании с несущим слоем тяжелого бетона толщиной не менее 160 мм.
Главное в монолитном домостроении —это опалубка.
Опалубки могут быть крупнощитовыми и мелкощитовыми, также они разнятся по способу извлечения из застывшего монолита. В частности, опалубки бывают вертикально и горизонтально извлекаемые, тоннельные, скользящие и другие. Кроме того, бывают одноразовые опалубки, сделанные из древесно-стружечных, теплоизоляционных или дру-гих материалов, которые застывают вместе с бетоном, и остаются в монолитных стенах.
На заре монолитного строительства опалубка была, как правило, одноразовой. Ее сколачивали из необструганных досок, заливали в опалубку бетонный раствор, а затем доски отрывали от застывшей монолитной стены. Позже процесс немного усовершенст-вовали: стали сколачивать дощатые щиты, которых хватало на несколько раз. Теперь на рынке в широком ассортименте представлены различные типы опалубок, в том числе, многофункциональные конструкции.
Опалубку, предназначенную для строительства монолитных зданий, выпускают различной формы, из металла или пластика. Любая опалубочная конструкция сос-тоит из особо жесткого каркаса и палубы. Форма палубы обуславливает форму моно-литной конструкции. Пластиковая опалубка имеет ряд преимуществ. Одним из главных достоинств пластика является его легкий вес, и то, что одни и те же конст-руктивные элементы опалубки годятся для заливки стен, колонн, межэтажных перекры-тий, балок и других несущих опор и конструкций здания.
Не менее распространена металлическая опалубка. В частности опалубочные щиты изготавливают из алюминиевого профиля и стальных комплектующих. Металлические щиты нередко обшивают многослойной влагостойкой фанерой, а места соединения с каркасом обрабатывают герметиком. По оценкам экспертов, наладить производство металлической опалубки проще, чем пластиковой, поэтому она широко представлена на отечественном рынке. Несмотря на высокие прочност-ные свойства металлической опалубки и другие преимущества, в среднем, она стоит дешевле пластиковой.
Несъемная опалубка – ее сооружают из теплоизоляционных материалов. Принцип возве-дения подобных строений в целом такой же, как и при строительстве «обычных» монолит-ных домов, но есть свои особенности. К плюсом можно отнести скорость строительства объекта: ведь опалубку не надо снимать, также не требуются временные и материальные затраты на теплоизоляцию здания. Кроме того, снижаются затраты на фундамент, поско-льку теплоизоляционный каркас имеет небольшой вес. Однако у «теплоизоляционно-монолитных» зданий имеются недостатки. «Легкое» здание с относительно слабым фун-даментом не способно выдерживать больших нагрузок, а значит, речь не идет о строи-тельстве серийных многоквартирных домов.
Отдельные модули опалубки можно соединять в различные формы таким образом, чтобы внутри «конструктора» оставались узкие полости. В них устанавливают арматуру и заливают бетонный раствор. А когда бетон просыхает, опалубку снимают с готовых моно-литных стен, после чего опалубку устанавливают для сооружения следующей стены или перекрытия.
Для того чтобы конструкция соответствовала строительным нормам, «заливные» стены и перекрытия необходимо надежно состыковать между собой. Для этой цели при сооружении стены длинные прутья арматуры выводят за границы опалубки: арматура получается длинней, чем подготовленный к заливке участок стены. В результате из гото-вого монолита торчат длинные металлические прутья. Их основания аккуратно «обора-чивают» специальными закладками, например, сделанными из ПВХ, чтобы при заливке бетоном следующего участка вокруг прутьев оставалась полость. В дальнейшем это даст возможность соединить вертикальную арматуру с горизонтальной — той, которая будет уложена «с запасом» в монолитные межэтажные перекрытия. Разумеется, конструкция опалубки продумана таким образом, чтобы горизонтальные монолитные плиты ровно ло-жились на капитальные стены здания, с учетом нагрузки, скрупулезно просчитанной на стадии проектирования. В опалубку укладывают каркас, сделанный из арматуры. В местах пересечения горизонтально уложенной арматуры с вертикальной, прутья прочно соеди-няют между собой, после чего стыки заливают бетоном. Специалисты считают, что в монолитном строительстве арматуру нецелесообразно сваривать, поскольку химический состав сваренного металла плохо реагирует с жидким бетонным раствором. Поэтому пру-тья арматуры нередко связывают между собой прочной проволокой, хотя возможны и другие способы соединения вертикальной и горизонтальной арматуры. Вбудущих стенах, прежде чем заливать опалубку бетоном, необходимо передусмотреть проемы для окон и дверей. Для этой цели, как правило, сколачивают прямоугольники из досок, которые по размерам соответствуют проектной форме дверей и окон. Доски необходимо плотно под-гонять «под опалубку», чтобы бетон не «просачивался» под давлением в оконные и двер-ные проемы. Однако некоторые модели опалубки оснащены специальными многоразо-выми вставками для этих целей, которые устанавливают в местах, предусмотренных про-ектом, а затем, когда бетон затвердеет, снимают. Когда опалубка установлена, арматура заложена, к стройке подъезжает миксер. При помощи рукавов, бетононасос закачивает раствор на достаточную высоту, которая по оценкам экспертов может достигать 40 мет-ров. Полость внутри опалубки заполняют бетонным раствором - сверху вниз. При этом необходимо следить, чтобы в растворе не было комков. Поверхность опалубки предва-рительно обрабатывают специальной смазкой, что бы ее легко было снимать после того, как бетон застынет. Бетонный раствор «не любит» когда в него попадает снег — это влияет на качество бетона. А вот морозная погода не мешает создавать надежные моно-литные конструкции. Для этой цели, например, в опалубку закладывают не только арма-туру, но и нагревательный кабель. Когда бетон залит в опалубку, кабель на некоторое время включают. Благодаря оптимальной температуре, вода в бетонном растворе не заме-рзает, и процесс затвердевания проходит в оптимальном режиме. Кабель потом отклю-чают. Он застывает внутри бетона, и становится частью монолитной конструкции.
ДЕРЕВЯННЫЕ ЗДАНИЯ.
Несущий остов деревянных малоэтажных зданий может быть бревенчатым, брусчатым, каркасным, щитовым, панельным.
Приемы возведения брусчатых домовте же, что и бревенчатых рубленых. Конст-руктивная основа бревенчатых домов - стены из горизонтально уложенных бревен диа-метром 180-260 мм, связанных по углам врубками. Каждый ряд называется венцом). Врубки делают с остатком (в обло)) и без остатка (в лапу)). Проемы для окон и дверей обрамляют коробками из двух косяков, вершника и порога. С наружной и внутренней сторон оконные и дверные проемы имеют наличники). Брусчатые стены собирают из брусьев сечением 150Х150 или 180Х180 мм. Венцы соединяют на нагелях диаметром 30 мм. Свободная длина стен в бревенчатых и брусчатых домах не должна превышать 6,5 м в соответствии с длиной выпускаемой древесины. После осадки через 1,5 года стены вновь конопатят и обшивают досками. Перекрытия укладывают по деревянным балкам с череп-ными брусками. Опирание балок на стены делают врубкой.
Стены каркасных зданийсостоят из стоек прямоугольного сечения, нижней и верх-ней обвязок и горизонтальных дверных и оконных ригелей. Шаг стоек 600-1200 мм. В углах здания делают раскосы жесткости. Под каркасный дом обычно устраивают ленточ-ный фундамент из-за небольшой жесткости основных конструкций. На верхнюю обвязку опираются балки перекрытия. На двухэтажном доме после скрепления на балках устанав-ливают каркас второго этажа. С внутренней стороны каркаса укладывают пароизоляцию в виде слоя рулонного материала, затем устанавливают гипсокартонные листы или делают обшивку из досок. С наружной стороны каркаса устраивают ветрозащитный (противо-инфильтрационный) слой: картон, фанеру и др., затем обшивку из досок толщиной 16-22 мм.
Щитовые деревянные дома- одноэтажные сборные из готовых стеновых каркасных и бескаркасных щитов различных типов (глухих и с оконными и дверными проемами для наружных и внутренних стен). В соответствии с шириной листовых и плитных теплоизо-ляционных и облицовочных материалов планировочный модуль 600 мм. Ширина стено-вых щитов 1200 мм, высоту щита делают на этаж. Стеновые щиты устанавливают на ниж-нюю обвязку, укрепленную на ленточном фундаменте. Балки перекрытия устанавливают по верхней обвязке. Стены и стойки привязывают к координационным осям по центру конструкции. По верхним граням балок устраивают пол: при расстоянии до 800 мм между балками - непосредственно по балкам, свыше 800 мм - пол настилают по лагам – дополни-тельным балкам под половые доски. Площадь сечения лаг 60Х80 мм. Толщина половых досок 40 мм. В чердачном перекрытии взамен звукоизоляционной засыпки укладывают теплоизоляционные материалы, а по балкам - ходовые доски. При пропуске через перек-рытия дымохода или лестницы применяют поперечные балки. Все деревянные элементы перекрытий выполняют из хвойных пород (сосна, ель, лиственница).
Недостатки деревянных перекрытий - сгораемость, подверженность загниванию, использование ручного труда.
Тема 4
КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ.
Каркасными сооружают, как правило, общественные и административные здания. В последние годы строят также и каркасные многоэтажные жилые дома. В зданиях с полным каркасом несущий остов состоит из колони и ригелей, выполняемых в виде балок для опирания конструкций перекрытий. Скрепленные между собой колонны и ригели образуют несущие рамы, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки здания. Наружные стены в зданиях этого типа выполняются навесными или самонесущими. Навесные ненесущие стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса. Самонесущие наружные стены опираются непосредственно на фундаменты или на фундаментные балки, устанавливаемые по столбчатым фундаментам. Самонесущие стены прикрепляются к колоннам каркаса. Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается: совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически неизменяемую систему; установкой между колоннами стенок жесткости / или стальных вертикальных связей; сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса; укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок.
Одноэтажные каркасные здания бывают многопролетные с пролетами одинаковой или разной ширины и высоты или однопролетные. Покрытия делают плоские или скат-ные, с бесфонарными или фонарными надстройками.
Основные элементы каркаса: колонны, балки покрытий или стропильные фермы, которые образуют плоские поперечные рамы. Рамы устанавливают на расстоянии 6 или 12 м друг от друга. Эти элементы каркаса бывают стальными и железобетонными. На рамы опирают продольные элементы каркаса: подкрановые балки , по которым прокладывают пути для мостовых кранов, ригели стенового каркаса (фахверка), используемого для крепления оконных переплетов и стеновых ограждающих панелей в случае вертикальной разрезки их; железобетонные панели покрытий или стальные прогоны кровли, по которым укладывают листы профилированной стали или панели из асбестоцементных листов и других материалов; фонари , назначение которых — обеспечить естественную аэрацию и освещение зданий.
Основные несущие конструктивные элементы зданий аналогичны элементам общественных зданий и выполняют те же функции.
Элементами каркаса зданий с несущими наружными кирпичными стенами могут служить отдельные опоры (кирпичные столбы, деревянные и железобетонные; стальные колонны). Минимальное сечение несущего кирпичного столба 510Х380 мм, при незначительной нагрузке-380Х 380 мм. При высоте более 5 м кладку кирпичных столбов армируют. При больших нагрузках применяют железобетонные колонны, которые вместе с горизонтальными балками (прогонами) образуют различные схемы каркасов зданий.
ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ.
В железобетонных и каменных конструкциях значительной протяженности появляются опасные собственные напряжения от усадки и температурных воздействий, а также вследствие неравномерной осадки фундаментов. Примером могут служить наружные стены зданий, которые при сезонном перепаде температуры периодически получают нарастающие деформации растяжения или сжатия. Вследствие этого стены здания могут разорваться на две и более частей в зависимости от протяженности здания. Дополнительные напряжения в конструкциях от неравномерной осадки опор возникают при размещении фундаментов зданий на разнородных грунтах или при неодинаковых давлениях фундаментов на основания.
В целях уменьшения собственных напряжений от перепада температуры, усадки бетона и осадки опор железобетонные и каменные конструкции зданий разделяют по длине и ширине на отдельные части (деформационные блоки) при помощи деформационных швов.
Деформационный шов— предназначен для уменьшения нагрузок на элементы конструкций в местах возможных деформаций, возникающих при колебании температуры воздуха, сейсмических явлений, неравномерной осадки грунта и других воздействий, способных вызвать опасные собственные нагрузки, которые снижают несущую способность конструкций. Представляет собой своего рода разрез в конструкции здания, разделяющий сооружение на отдельные блоки и, тем самым, придающий сооружению некоторую степень упругости. С целью герметизации заполняется упругим изоляционным материалом.
В зависимости от назначения применяют следующие деформационные швы: температурные, осадочные, антисейсмические и усадочные.
Температурные швыделят здание на отсеки от уровня земли до кровли включительно, не затрагивая фундамента, который, находясь ниже уровня земли, испытывает температурные колебания в меньшей степени и, следовательно, не подвергается существенным деформациям. Расстояние между температурными швами принимают в зависимости от материала стен и расчетной зимней температуры района строительства.
Отдельные части здания могут быть разной этажности. В этом случае грунты основания, расположенные непосредственно под различными частями здания, будут воспринимать разные нагрузки. Неравномерная деформация грунта может привести к появлению трещин в стенах и других конструкциях здания. Другой причиной неравномерной осадки грунтов основания сооружения могут быть различия в составе и структуре основания в пределах площади застройки здания. Тогда в зданиях значительной протяженности даже при одинаковой этажности могут появиться осадочные трещины. Во избежание появления опасных деформаций в зданиях устраивают осадочные швы. Эти швы, в отличие от температурных, разрезают здания по всей их высоте, включая фундаменты.
Если в одном здании необходимо использовать деформационные швы разных видов, их по возможности совмещают в виде так называемых температурно-осадочных швов.
Антисейсмические швыприменяются в зданиях, строящихся в районах, подверженных землетрясениям. Они разрезают здание на отсеки, которые в конструктивном отношении должны представлять собой самостоятельные устойчивые объёмы. По линиям антисейсмических швов располагают двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в систему несущего остова соответствующего отсека.
Усадочные швы делают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объёме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают.
Для организации и гидроизоляции деформационных швов используют различные материалы:
— герметики
— замазки
— гидрошпонки
Суммарная ширина деформационных швов зависит от размеров деформационных блоков здания и возможных колебаний температуры. Расчеты показывают, что при возведении зданий в условиях средней температуры их деформационные блоки можно разделять швами шириной 0,5 см; они могут даже соприкасаться вплотную, так как вследствие усадки бетона швы сами раскроются и образуют зазор, достаточный для удлинения продольных конструкций блоков при повышении температуры. Если же сооружения возводят при сравнительно низкой температуре, то ширину шва обычно принимают 2...3 см. Здания или сооружения, прямоугольные в плане, обычно разделяют швами на равные части. В зданиях с пристройками деформационные швы удобно располагать во входящих углах; при разной этажности — в сопряжении низкой части с высокой (рис. 148), а при примыкании новых зданий или сооружений к старым — в местах примыкания. В сейсмических районах деформационные швы используют и как антисейсмические. Деформационные швы в каркасных зданиях чаще всего образуют установкой сдвоенных колонн и парных балок (рис. 149, а). Такие швы являются наиболее дорогими и рекомендуются для зданий повышенной этажности при тяжелых или динамических нагрузках. В панельных зданиях швы выполняют постановкой парных поперечных стен. При опирании балок перекрытия на стены целесообразно деформационный шов устраивать с помощью скользящей опоры (рис. 149,6).
В монолитных железобетонных конструкциях деформационные швы устраивают путем свободного опирания конца балки одной части зданий на консоль балки другой части здания (рис. 149, в); в консольных деформационных швах соприкасающиеся части необходимо выполнять строго горизонтальными, так как в противном случае вследствие заклинивания шва можно повредить как консоль, так и лежащую на ней часть балки. Особенно опасен обратный уклон опорной поверхности консоли. Осадочные швы (при примыкании новых зданий к старым, в местах сопряжения высоких частей здания с низкими, при возведении зданий на неоднородных и просадочных грунтах) устраивают посредством парных колонн, опирающихся на независимые фундаменты, или устанавливают в промежутке между двумя частями здания (с самостоятельными фундаментами) свободно опертые плиты-вкладыши или балочные конструкции. Последнее решение чаще всего применяют при сборных конструкциях.
Деформационные швыиспользуют и для соединения деформационных зазоров в мостовых конструкциях. Деформационные швы представляют собой очень важный элемент объекта, причем выбор типа конструкции зависит от величины деформаций и величины непосредственной нагрузки транспорта и требуемого комфорта проезда в течение эксплуатации, а также от условий содержания.
Деформационные швы разделяют на: водонепроницаемые, и водопроницаемые которые пропускают воду с проезжей части дороги в водосборные устройства (вставленные в конструкцию моста или установленные в зазор для дилатации из-под деформационного шва).
Деформационные швы могут быть, в случае надобности, предусмотрены для установки под косым углом в отношении к направлению движения.
Тема 5
ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ НА ДОРОГАХ.
К инженерным сооружениям на дороге относятся все здания и сооружения, предназначенные для ее нормальной эксплуатации. Этими сооружениями могут быть павильон автобусной остановки, мост, водопропускная труба, автозаправки. При этом разнообразии все эти сооружения можно разделить на необходимо функциональные и сопутствующие.
К необходимыминженерным сооружениям относятся такие, без которых нормальное функционирование дороги невозможно:
- трубы;
- мосты;
- путепроводы, эстакады;
- виадуки;
- подпорные стены
К сопутствующимможно отнести такие, без которых возможна эксплуатация дороги, но при этом уменьшается комфорт для транспорта и пешеходов, возникают трудности при эксплуатации транспорта и т.д.:
- автобусные павильоны;
- бензозаправки;
- отели
Простейшими инженерными сооружениями на дорогах являются водопропускные трубы различной формы. Через эти трубы осуществляется пропуск небольших постоянных или временных водных потоков. При этом, обеспечивая водопонижение с одной стороны насыпи, поверхность земли не заливается водой и не обводняет насыпь.
Трубыустраивают всегда в понижениях рельефа и сквозь тело насыпи.
Трубы обознач. столбиками, устанавливают по оси трубы с двух сторон.
Мостыпредназначены для пропуска пешеходов, автомобильного транспорта над водной преградой. Мост должен при этом обеспечивать пропуск под ним речного, морского транспорта, ледохода, корчехода и лесосплава, высоких уровней воды.
Очень близки по своим характеристикам к мостам так называемые сухопутные мосты – путепроводы, эстакады и виадуки.
Путепроводы – это сухопутный мост, предназначенный для пропуска пешеходов и транспорта над транспортной коммуникацией. Устраивают с целью безопасного пересечения автомобильной дорогой этой коммуникации (ж/д, автодорога).
Поскольку назначение путепровода – это развязка транспорта в различных уровнях, их устраивают с минимальной длиной, поэтому угол пересечения близок к 90, один или два пролета – над коммуникацией, остальные части – в виде насыпи.
Транспортные эстакады, в отличие от путепроводов, имеют своей целью вывести проезжую часть дороги над поверхностью земли:
- ввод или вывод транспортных потоков в крупные города;
- устройство дорог на территориях, занятых промышленными предприятиями, памятниками культуры.
Эстакада –это дорога по поверхности моста. Это обычно длинное сооружение, извилистое, многопролетное, чаще всего из железобетона.
В путепроводах и эстакадах обеспечивают, как правило, только одну высоту под пролетным строением, чтобы пропустить транспорт и прочее.
Виадук– делают при пересечении автомобильной и железной дорог очень глубоких понижений. Возникает проблема: что выгоднее – или сделать высокую насыпь, или перекрыть виадуком.
ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ
Подпорная стена- это конструкционное сооружение, удерживающее от обрушения и сползания находящийся за ней массив грунта на уклонах местности (откосах, склонах, выпуклостях и впадинах поверхности участка).
Основное назначение- укрепить грунт на откосах, склонах и предупредить обрушение и сползание грунта (образование оползней), которые часто наблюдаются на участках, расположенных по берегам рек, озер, прудов, на склонах, вдоль дорог. Это явление особенно опасно при соседстве с оврагами, так как их неукрепленные склоны сползают практически постоянно даже от небольшого дождя или талых вод. При уклоне более 8% без подпорных стен практически не обойтись.
а – общий вид подпорной стенки; б – разрез подпорной стенки, где:1 – фундамент; 2 – тело; 3 – дренажное отверстие; 4 – дренажная труба; 5 – гравий.
Независимо от того, какой цели служит подпорная стенка, она состоит из основных частей:
Фундамент – подземная часть стенки;
Тело – надземная (видимая) часть несущей конструкции;
Дренаж и водоотвод, необходимые для повышения прочности подпорной стенки.
Фундамент, дренаж и водоотвод выполняют только технические функции. А тело, кроме технических функций, может решать еще и эстетические задачи.
Глубина фундамента зависит от трех факторов: уровень промерзания почвы в самые суровые зимы в Ваших широтах (фундамент должен быть сантиметров на 10 глубже этого уровня); высота готовой стенки (например, для подпорной стены высотой в 1 метр фундамент должен быть не менее 30 см глубиной) и состав почвы (на рыхлых почвах фундамент нужно закладывать глубже). Ширина же фундамента должна быть на 20-30 см больше, чем ширина самой стены.
Силы действующие на укрепляющую подпорную стенку (общие понятия).
На подпорную стенку постоянно действуют следующие основные нагрузки:
А - собственный вес стенки (вертикальные силы);
Б - нагрузки на стенку от находящихся на ней грузов (вертикальные силы);
В - давление грунта засыпки на стенку и ее фундамент (вертикальные силы);
Г - давление грунта засыпки за стенкой (горизонтальные силы);
Д - силы трения или сцепления с грунтом (горизонтальные силы),
Силы, действующие на стенку.
Силы, возникающие от нагрузок А, Б, В, Д обеспечивают устойчивость стенки.
А вот сила Г пытается сдвинуть (создать скольжение по основанию) или опрокинуть стенку.
Опрокидывание стены. 1 - положение до начала перемещения стены, 2 - положение после перемещения стены. А – точка опрокидывания стены.
Сдвиг стены.1 - положение до начала перемещения стены, 2 - положение после перемещения стены. 3 - направление перемещения стены.
Также при неравномерной осадке грунта, вымывании насыпного грунта при недостатках дренажной системы, неоднородной плотности грунта засыпки, действие сил Б и В могут привести к навалу стенки на грунт (это явление характерно для высоких стенок).
Навал высокой стены на грунт. 1 - положение до начала перемещения стены, 2 - положение после перемещения стены.
Также необходимо помнить, что на стенку еще действуют такие переодические силы:
-ветровые (при высоте стенки более 2м);
-сейсмические (в сейсмоопасных районах);
-вибрационные (например, при интенсивном движении тяжелого колесного транспорта по рядом проходящей улице. При расположении участка недалеко от железной дороги);
-паводковые и ливневые потоки воды;
- морозное вспучивание грунта и т.д.
Повышение устройчивости подпорных стенок.
При проектировании стенки, наряду с ее прочностными характеристиками, необходимо максимально обеспечить ее устойчивость.
Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании принимают ряд конструктивных мероприятий:
заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки (для уменьшения давления засыпного грунта, см. вариант «а»);
Влияние наклона задней грани стены на величину давления засыпного грунта на нее
увеличивают шероховатость задней грани стенки, что также помогает уменьшить давление грунта засыпки на нее. Для этого грань делают неровной. В бетонных и железобетонных стенках смещают горизонтальные соседние доски опалубки на 5-10 см относительно друг друга. Делают небольшие сколы бетона. В кирпичных и каменных стенах делают выступы кладочного материала; устраивают обязательный дренаж стенки; закладывают в засыпаемый грунт легкие пустотелые элементы. Это уменьшает удельный вес засыпаемой массы и вследствие этого и боковое давление на подпорную стенку;
с лицевой стороны стенки устраивается выступ - консоль. Это уменьшает вероятность опрокидывания стенки;
Консольная подпорная стенка.
- применяют разгрузочную площадку в стенке. Площадка позволяют включить вес грунта над ней (дополнительные вертикальные силы) в работу, что повышает устойчивость стенки, уменьшает давление грунта на ее нижнюю часть.
Подпорная стенка с разгрузочной площадкой. 1-стенка, 2-разгрузочная площадка
Перечисленные мероприятия являются универсальными и могут быть применены к любым видам укрепительных подпорных стен
Подпорные стенки можно разделить на следующие виды.
По способу возведения:
А. Монолитные. Изготавливаются в виде отдельных звеньев на заводах железобетонных изделий, а затем транспортируют к месту возведения. Они имеют уголковый профиль и бывают консольными или контрфорсными. Также монолитные стенки отливаются из армированного бетона, бутобетона на месте в заданную форму (опалубку);
Б. Сборные. Выкладываются из различного строительного материала (камня, кирпича, дерева и т.д.) на месте строительства.
Стены уголкового профиля: а-консольная; б-контрфорсная
По глубине заложения:
А. Глубокого заложения(глубина заложения больше ширины стенки в полтора и более раза);
Б. Неглубокого заложения.
По высоте:
А. Низкие(высота не превышает 1м.)
Б. Средние(высота от 1м. до 2м.)
В. Высокие( высота превышает 2м.)
Средние и высокие стенки целесообразно рассчитывать, а не принимать размеры, исходя исключительно из конструктивных соображений.
По конструктивному решению достижения устойчивости (по массивности):
А. Массивные подпорные стенки. Устойчивость на сдвиг и опрокидывание достигается собственно массой стенки (бетон, бутовая или кирпичная кладка). Массивные подпорные стены более материалоемкие и трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т. д.). Как правило, массивные подпорные стены имеют одинаковые размеры по высоте и ширине;
Б. Полумассивные. Устойчивость подпорной стенки обеспечивается комплексно: массой стенки и грунта лежащего на фундаментной плите. Такие стены обычно представляют собой конструкцию из армированного бетона;
В. Тонкоэлементные. Обычно состоят из связанных друг с другом железобетонных плит. Устойчивость стен этого типа обеспечивается в основном массой грунта над фундаментной плитой и лишь в небольшой степени собственным весом;
Г. Тонкие. Их устойчивость обеспечивается защемлением основания в грунте.
Рис. а - массивная неармированная; б – полумассивная армированная;
в - тонкоэлементная; г – тонкая.
По расположению:
А. Отдельно стоящие;
Б. Связанные с примыкающими сооружениями
По материалу изготовления:
железобетонные;
бетонные;
бутобетонные;
из природного камня;
кирпичные;
деревянные или металлические
анкерные и шпунтовые и т.д.
Конструкция анкерных и шпунтовых стен
Подпорные стены в виде шпунта и другие типы тонких стен работают совместно с окружающим их грунтом. Простейшая шпунтовая подпорная стена состоит из одного ряда шпунтин, забитых в грунт на глубину не менее 4 м. Поверху такая стена снабжается мнолитным оголовком. Шпунтовые подпорные стенки находят применение при высоте засыпки обычно не более 4-5 м. С целью облегчения работы шпунтовых стен на гори-зонтальное воздействие грунта их закрепляют анкерами в окружающем грунте или в другой конструкции. Анкеры могут быть закреплены в козловых опорах, устраиваемых в засыпке, в специальной анкерной плите, за фундаменты рядом расположенных зданий и сооружений. В период эксплуатации стены грунт засыпки под действием собственного веса и временной нагрузки может оседать, что приводит к провисанию и смещению анкерных тяг, а также создает в стене нежелательные усилия. В связи с этим тяги иногда поддерживают специально забитыми сваями.
Шпунтовые стены высотой до 10-15 м устраивают с двумя ярусами анкеров. При этом нижняя часть подпорной стены выполнена из забитого шпунта, а верхняя - из сборных железобетонных панелей. Для уменьшения горизонтального давления, передаваемого от грунта на шпунтовые стены, помимо анкеров, применяют и другие конструктивные элементы. В частности, в засыпке может быть предусмотрена разгрузочная плита, расположенная на сваях или опертая на шпунт по аналогии с решением, применяемым в массивных подпорных стенах. Давление грунта на стену может быть уменьшено улучшением свойств самого грунта или его армированием. Армирование грунта может осуществляться гибкими (например, полосами стеклоткани) или жесткими элементами (железобетонными плитами, рамами или коробками).
Анкерные подпорные стены могут быть не только шпунтовыми, но и другой конструкции. Так, например, подпорная стена в виде ребристых сборных железобетонных блоков, установленных на буровые сваи, в случае сложных грунтовых условий может быть закреплена оттяжками с грунтовыми анкерами по концам. Подпорная стена может не иметь жесткого сопряжения между вертикальными и фундаментными плитами, если она заанкеривается в грунте засыпки.
ТОННЕЛЬ
Тонне́ль— горизонтальное или наклонное подземное сооружение, одно из измерений которого (длина) значительно превосходит по размерам два других (ширину и высоту).
Тоннель может быть пешеходным и/или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (деривационные тоннели гидроэлектростанций, канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т. п. Существуют также так называемые экологические тоннели. Они прокладываются под автомобильными или железными дорогами и служат для того, чтобы звери могли безопасно перемещаться.
Основная часть метро также проложена в виде тоннелей. Чтобы избежать пересечений, линии метро прокладывают на различной глубине (уровне).
Тоннели строят для преодоления природных препятствий (напр., тоннели под гора-ми), для сокращения пути (тоннель через гору вместо дороги вокруг), для сокращения времени движения (тоннель вместо паромной переправы). Тоннели под водными прегра-дами часто строят вместо мостов там, где мосты могли бы помешать проходу судов. Так-же тоннели строят во избежание пересечения разных транспортных потоков на одном уровне (подземные переходы, тоннели вместо железнодорожных переездов, тоннели как часть автомобильных развязок и тому подобное).
Для строительства тоннеля необходима выработка — искусственная пустота в земной коре. В устойчивых породах выработку обычно оставляют без закрепления, в неустойчи-вых — сооружают временную крепь, основными элементами которой являются рошпаны; а затем, обделку. Обделка является важнейшим элементом тоннеля, воспринимающая дав-ление окружающих горных пород и обеспечивающая гидроизоляцию тоннеля. Участки тоннеля, находящиеся возле его выходов, называются порталами. Порталы придают архитектурный вид входам в тоннель на фоне окружающего ландшафта.
В зависимости от того, в какой породе располагается тоннель, выбирают ту или иную технологию строительства: