Тема 11. КОНСТРУКТИВНІ ЕЛЕМЕНТИ Й СХЕМИ БУДИНКІВ. ОСНОВИ Й ФУНДАМЕНТИ

 

11.1. Будинки та споруди.

11.1.1. Конструктивні елементи й параметри будинків і споруджень.

11.1.2. Конструктивні схеми й класифікація будинків і споруджень.

11.2. Основи й фундаменти.

11.2.1. Основи під фундаменти будинків і споруд.

11.2.2. Фундаменти промислових будинків.

 

11.1. Будинки та споруди

У будівельній практиці всі будови ділять на будинки й споруди.

Будинки поділяють на промислові, цивільні й сільськогосподарські. Промисловими називають будинки, у яких розміщуються знаряддя виробництва й виконуються трудові процеси з метою одержання якої-небудь промислової продукції. До них відносять заводи, фабрики, електростанції. Цивільні будинки призначені для задоволення побутових і суспільних потреб людей. Ці будинки розділяються на житлові й суспільні. Суспільні будинки у свою чергу діляться на адміністративні, культурно-просвітні, комунальні, навчальні. Сільськогосподарські будинки (ферми, птахівники, теплиці) призначені для потреб сільського господарства.

Розподіл будинків на окремі групи є до деякої міри умовним, тому що ряд будинків може бути однаково віднесений до кожної з розглянутих груп. Залежно від кількості поверхів будинки діляться на одноповерхові й багатоповерхові. У багатоповерхових будинках розрізняють надземний, цокольний і підвальний поверхи. Надземним називається поверх, підлога якого розташована не нижче вимощення або тротуару; цокольним, – підлога якого заглиблена нижче вимощення або тротуару, але не більше ніж на половину висоти приміщення; підвальним (підвалом), – підлога якого розташована нижче вимощення або тротуару більш ніж на половину висоти приміщення.

Залежно від матеріалу зовнішніх стін будинки можна розділити на кам'яні (із природних або штучних кам'яних матеріалів) і дерев'яні.

Споруди призначені для виконання різних технічних (інженерних) функцій. До них відносяться: телевежі, радіощогли, труби й ін.

Будівельні об'єкти як будинків, так і споруд носять також загальну назву споруд.

 

11.1.1. Конструктивні елементи й параметри будинків і споруджень

Всі будинки й споруди складаються з окремих конструктивних елементів (частин). Залежно від призначення конструктивні елементи діляться на наступні види: несучі; обгороджуючі; несучі й обгороджуючі.

Несучі конструктивні елементи призначені для сприйняття навантажень, що виникають у будинках і спорудах від маси устаткування, людей, снігу або маси інших конструктивних елементів, що опираються на них. До них відносять: фундаменти, стіни, опори, покриття, перекриття. Несучі конструктивні елементи в сукупності утворюють просторову систему, що називається несучим кістяком будинку або споруди.

Обгороджуючі конструктивні елементи призначені для розподілу приміщень, а також для їх захисту від атмосферних впливів. До них відносять: зовнішні й внутрішні стіни, перекриття, підлоги, перегородки, заповнення віконних і дверних прорізів.

Несучі й обгороджуючі конструктивні елементи сполучають і несучі, і обгороджуючи функції (наприклад, стіни й покриття).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 11.1. Основні елементи будівлі

1 – фундаменти; 2 – стіни; 3 – міжповерхові перекриття; 4 – дах;
5 – сходові марші; 6 – двері; 7 – вікна.

11.1.2. Конструктивні схеми й класифікація будинків і споруд

Залежно від виду несучого кістяка розрізняють дві основні конструктивні схеми будинків і споруд – каркасну й безкаркасну.

Каркасні будинки й споруди ділять на повнокаркасні і неповнокаркасні. У повнокаркасних будинках всі навантаження передаються на каркас, тобто на систему зв'язаних між собою вертикальних колон і горизонтальних балок (ригелів). У цих будинках колони каркасу розташовують як по периметру зовнішніх стін так і усередині будинку. Повнокаркасні будинки й споруди проектують головним чином у випадках, коли мають місце значні навантаження (важке технологічне устаткування, мостові крани). Промислові будинки, як одноповерхові, так і багатоповерхові, проектують переважно з повним каркасом.

У будинках і спорудах з неповним каркасом (внутрішнім) всі виникаючі в них навантаження передаються на внутрішній каркас і зовнішні стіни. Неповний каркас частіше проектують для житлових і суспільних цивільних будинків. У будинках з повним і неповним каркасом ригелі можуть мати поздовжнє, поперечне або перехресне розташування.

У безкаркасних будинках і спорудах всі навантаження від перекриттів і даху сприймаються стінами. Несучими можуть бути стіни: зовнішні й внутрішні, поздовжні й поперечні, а також одночасно поздовжні й поперечні. Найбільш ефективною конструктивною схемою безкаркасних будинків є схема будинків із внутрішніми поперечними несучими стінами. Ця схема найпоширеніша у великопанельному домобудівництві.

В залежності від якісних показників будинки різних конструктивних схем поділяють на ступені або класи. До найважливіших якісних показників відносять: вогнестійкість, довговічність, капітальність. За вогнестійкістю будинки діляться на п'ять ступенів: I, II, III, IV, V. До I, ІІ й III ступенів відносяться кам'яні будинки, до IV – дерев'яні оштукатурені, до V – дерев'яні неоштукатурені. За довговічністю обгороджуючи конструкцій будинки поділяються на три ступені: I, ІІ і III. До І ступеня відносять будинки з терміном служби не менше 100 років, до II – з терміном служби не менше 50 років, до III – з терміном служби не менше 20 років. По капітальності будинки ділять на чотири класи: I, II, III і IV. До I класу відносять будинки, до яких пред'являються підвищені вимоги, а до IV – будинки, що задовольняють мінімальні вимоги. Капітальність будинків визначається виходячи із сукупності вимог до вогнестійкості, довговічності основних конструктивних елементів, а також експлуатаційних якостей будинку (внутрішня обробка, технічне встаткування, планування).

 

 

 

11.2. Основи й фундаменти

Міцність і стійкість будь-якого будинку або споруди насамперед залежить від надійності основи й фундаментів.

Основою називають ґрунт, що сприймає тиски від будинки або споруди, що зводиться. Основи діляться на два види: природні й штучні. Вони повинні бути міцними, стійкими, нерозмивними, морозостійкими, не утворювати спучувань і осідань, мати невелику й рівномірну стискальність.

Фундаментом називають підземну частину будинку або споруди, що сприймає від них все навантаження й передавальну її на основу. За формою в плані фундаменти діляться на стрічкові, стовпчасті, суцільні й пальові. Стрічкові фундаменти виконують у вигляді безперервних стін, стовпчасті – у вигляді системи окремо стоячих стовпів і суцільні – у вигляді суцільної плити прямокутного або ребристого перетину під весь будинок.

Пальові фундаменти можуть поєднуватися зверху суцільною плитою або балками, що називаються ростверками.

Стрічкові й стовпчасті фундаменти можуть мати прямокутну або східчасту форму. Нижня площина фундаменту, що опирається на основу, називається підошвою фундаменту, верхня площина – обрізом, ступені – уступами. Відстань від спланованої поверхні землі до рівня підошви називається глибиною закладення фундаменту.

По роду матеріалу фундаменти бувають залізобетонні, бетонні, бутові, бутобетонні, цегельні й дерев'яні (у вигляді паль). Під всі відповідальні будинки й споруди, як правило, улаштовують залізобетонні фундаменти. За характером роботи під навантаженням фундаменти поділяють на тверді (сприймаючі лише стискаючі напруги) і гнучкі (сприймаючі ще, розтягуючі і сколюючі напруження). За способом виробництва (виготовлення) фундаменти ділять на збірні й монолітні.

Фундаменти всіх видів повинні мати достатню міцність, стійкість, довговічність, бути індустріальними й економічними.

 

11.2.1. Основи під фундаменти будинків і споруд

Природними основами служать ґрунти, здатні у своєму природному стані витримувати навантаження від будинку або споруди, що зводиться. До них відносять скельні, уламкові, піщані, глинисті, суглинні, супіщані й лесові ґрунти.

Скельні ґрунти – це кам'яні породи, що залягають звичайно у вигляді суцільного масиву. До них відносять: вапняк, піщаник, граніт. Скельні ґрунти є найбільш надійними основами, тому що більшою мірою відповідають всім пропонованим до них вимогам. Ці ґрунти мають найбільшу міцність, є практично нестисливими, володіють достатньою водостійкістю. Скельні ґрунти є зв'язними ґрунтами.

Несуча здатність ґрунтів характеризується величиною нормативного тиску на ґрунт, виражена в кН/см2. Величина нормативного тиску різних ґрунтів зазначена в будівельних нормах і правилах.

Штучні основи влаштовують шляхом зміцнення слабких ґрунтів різними способами. До слабких ґрунтів відносяться ґрунти з органічними домішками й насипні ґрунти.

Ґрунти з органічними домішками включають: рослинний ґрунт, мул, торф, болотний ґрунт. Насипні ґрунти утворюються штучно при засипанні ярів, ставків, місць сміттєзвалищ. Перераховані ґрунти неоднорідні за своїм складом, пухкі, мають значну й нерівномірну стискальність. Тому як основи їх використовують тільки після зміцнення ущільненням, цементацією, силікатизацією, бітумізацією або термічним способом.

Ущільнення ґрунтів роблять трамбувальними плитами, пневматичними трамбуваннями, котками, вібраторами (поверхневе ущільнення), а також шляхом улаштування так званих ґрунтових палів (глибинне ущільнення). Цей спосіб застосовують при недостатньо щільних ґрунтах, у тому числі насипних.

Цементація ґрунтів полягає у нагнітанні в них за допомогою спеціальних труб рідкого цементного розчину або цементного молока, які після затвердіння надають їм каменеподібного стану. Цементацію застосовують для зміцнення слабких піщаних ґрунтів, крім дрібнозернистих і пилуватих.

Силікатизація ґрунтів полягає у нагнітанні в них силікатних розчинів, у результаті хімічної реакції яких відбувається скам'яніння ґрунту. Як силікатні розчини звичайно використовують рідке скло й хлористий кальцій. Спосіб силікатизації застосовують для закріплення слабких піщаних ґрунтів, пливунів, лесу.

Бітумізація полягає у нагнітанні в ґрунт розігрітого бітуму. Цей спосіб застосовують для закріплення грубозернистих піщаних ґрунтів, уламкових і тріщинуватих скельних.

Термічний спосіб полягає в тому, що здійснюють різними способами нагрівання ґрунту до спікання, у результаті чого слабкий ґрунт перетворюється в каменеподібний. Цей спосіб використовують для зміцнення лесових просадних ґрунтів.

Штучні основи збільшують вартість будівництва будинків і споруд, тому їх улаштовують у необхідних випадках з обов'язковим техніко-економічним обґрунтуванням.

 

11.2.2. Фундаменти промислових будинків

Фундаменти збірних залізобетонних колон. Під збірні залізобетонні колони застосовують залізобетонні збірні або монолітні фундаменти типу склянки. Збірні фундаменти можуть складатися з одного залізобетонного блоку (черевика) склянкового типу або із залізобетонного блоку-склянки й однієї або декількох опорних плит під ним.

Монолітні залізобетонні фундаменти мають симетричну східчасту форму із двома або трьома прямокутними щаблями й підколонником у якому розміщена склянка для колони.

У будинках з підвалами фундаменти розташовують нижче підлоги підвалу за рахунок збільшення висоти підколонника. Фундаменти влаштовують із бетону марок 150 і 200. Армують фундаменти звареною сіткою. При наявності слабких ґрунтів під фундаментами влаштовують підготовку товщиною 100 мм із бетону.

Фундаменти сталевих колон. Під сталеві колони, як правило, улаштовують залізобетонні монолітні фундаменти.

Підколонники роблять суцільними (без склянок) і постачають анкерними болтами для закріплення черевика колони. Верх підколонника розташовують із таким розрахунком, щоб черевик сталевої колони й верхні кінці анкерних болтів були покриті підлогою.

Сталеві колони встановлюють на фундаментах, у яких заздалегідь зашпаровують анкерні болти для кріплення колон. Проектне положення колон у плані забезпечується правильним розташуванням анкерних болтів на фундаментах, а точність установки по висоті – ретельною підготовкою опорних поверхонь фундаментів.

Фундаменти під стіни. Під стіни будинків і споруд улаштовують стрічкові, стовпчасті або пальові фундаменти.

Стрічкові фундаменти, як правило, улаштовують під несучі або самонесучі цегельні й блокові стіни. Вони можуть бути збірними або монолітними. Найпоширеніші збірні стрічкові фундаменти. Ці фундаменти влаштовуються із залізобетонних і бетонних блоків або укрупнених елементів. Найбільш широке поширення мають блокові фундаменти.

Стовпчасті фундаменти під стіни влаштовують при міцних основах і невеликих навантаженнях на них. Під несучими стінами опори фундаментів розташовують у кутах, у місцях примикання й перетинання стін, а також у проміжках на відстані не більш ніж через 3-6 м. При цьому окремо стоячі опори зв'язують між собою залізобетонними фундаментними балками, що сприймають навантаження від стін. Під фундаментними балками для попередження деформацій, пов'язаних із здиманням і осіданням основи, улаштовують жужільне або піщане підсипання товщиною 0,5 – 0,6 м.

Пальові фундаменти влаштовують на слабких ґрунтах, що залягають на значну глибину. Залежно від різних ознак палі поділяють на різні види. За матеріалом палі бувають залізобетонними, бетонними, сталевими й дерев'яними. Залізобетонні палі у свою чергу ділять на збірні й монолітні. Найпоширеніші збірні палі. Їх виготовляють двох видів: суцільні – квадратного перетину в плані й трубчасті – циліндричні. Бетонні палі, як правило, виготовляють монолітними, з різними діаметрами й глибиною закладення. Сталеві палі виконують зі  швелерів, труб. Внаслідок дефіцитності металу й нестійкості до корозії сталеві палі застосовують рідко. Дерев'яні палі виготовляють із хвойних порід лісу.