Лекція 1. Загальна характеристика будівель і методів будівництва

1.1. Типи будівель і споруд

1.2. Конструктивні рішення і технологія будівництва

1.3. Оцінювання вартості і якості будівель та конструктивних елементів

1.1. Типи будівель і споруд

Означення будинку, інженерної споруди. Експлуатаційні якості будівлі. Наземна будівля, що складається із окремих взаємозв'язаних частин – несучих і огороджуючих конструкцій, призначених для перебування і проживання людей, а також для виконання різних промислових процесів (житловий дім, готель, завод та ін.) і яка має внутрішній об'єм, називається будинком.

Інженерна споруда – це будівля спеціального призначення, яку використовують для обслуговування промислових процесів, наприклад, естакади для мостових кранів, тунелі, опори, спеціальні споруди, резервуари, ємкості для збереження матеріалів тощо.

Залежно від функціонального призначення будівлі діляться на цивільні (в тому числі житлові і громадські) і промислові. До житлових відносяться квартирні будинки для постійного проживання людей, готелі, гуртожитки і будинки-інтернати. Громадські будинки призначені для соціального обслуговування населення, для розміщення адміністративних закладів і громадських організацій. До них відносяться будинки шкіл, технікумів, інститутів, магазинів, ресторанів, їдалень, кінотеатрів, клубів, а також будинки лікувально-оздоровчого призначення, адміністративні тощо.

Виробничі будинки призначені для розміщення промислових і сільськогосподарських виробництв (за одночасного забезпечення необхідними умовами для праці людей і експлуатації технологічного обладнання), наприклад, виробничі цехи заводів і фабрик, електростанції, гаражі, будівлі для утримання худоби і птахів, теплиці тощо.

Кожна будівля повинна перш за все відповідати своєму призначенню, тобто мати необхідні експлуатаційні якості, які створюють найкращі умови для побуту і праці людей та протікання виробничого процесу. Експлуатаційні якості будівель, що забезпечують їхню нормальну експлуатацію, визначаються складом приміщень, їхніми обсягами і площами, якістю внутрішнього і зовнішнього оздоблення, наявністю і рівнем інженерного устаткування приміщень.

Будівлі повинні бути міцними, жорсткими, стійкими, довговічними, відповідати санітарно-гігієнічним нормам, протипожежним і архітектурним вимогам.

Класифікації будівель. Довговічність будівель залежить від якості матеріалів і конструкцій. Підвищити довговічність матеріалів і конструкцій в разі необхідності можна за рахунок конструктивних рішень. Наприклад, в разі наявності елементів, виконаних із недостатньо стійких матеріалів, – шляхом спеціального захисту. Довговічність будівель і споруд визначається терміном служби без втрати необхідних експлуатаційних якостей. Існує три основні ступені довговічності для всіх будівель: І відповідає терміну служби понад 100 років (підвищений термін служби); II – понад 50 років (середній термін служби); III – понад 20 років (знижений термін служби).

Будівлі за вогнестійкістю поділяються на 5 ступенів залежно від межі вогнестійкості в годинах: І ступінь – 3 год., II – 2,5 год., III – 2 год., IV – 0,5 год., V – спалимі. До І, II, III ступеней вогнестійкості відносять будівлі із каменю; в будівлях І і II ступеней вогнестійкості стіни, опори, перекриття і перегородки – неспалимі, в будівлях III ступеня вогнестійкості стіни і підпори неспалимі, а перекриття і перегородки – важкоспалимі (наприклад, дерев'яні обштукатурені). До IV ступеня вогнестійкості відносять дерев'яні обштукатурені, до V – дерев'яні необштукатурені будівлі; при цьому будівлі IV-V ступенів вогнестійкості не повинні перевищувати двох поверхів.

За благоустроєм та інженерним устаткуванням будівлі розділяють на 4 ступені: І – підвищений; II – середній; III – понижений; IV – мінімальний.

За сукупністю всіх вимог до благоустрою, довговічності і вогнестійкості основних конструкцій житлові й громадські будівлі поділяють на класи за капітальністю:

І – великі житлові і громадські будівлі висотою більш за дев'ять поверхів з підвищеним благоустроєм і І ступенем довговічності і вогнестійкості;

II – громадські будівлі масового будівництва і житлові будинки до дев'яти поверхів, з середнім упорядкуванням, II ступенем довговічності і вогнестійкості;

III – громадські будівлі невеликої місткості в сільській місцевості і житлові будинки до п'яти поверхів з пониженим благоустроєм, не нижче за II ступінь довговічності і III ступінь вогнестійкості;

IV – тимчасові громадські будівлі і малоповерхові житлові будинки з мінімальним благоустроєм, III ступенем довговічності і ненормованої вогнестійкості.

Виробничі будівлі додатково класифікують за призначенням, кількістю поверхів і конструктивною схемою.

За призначенням промислові будинки поділяються на основні, підсобні, енергетичні, складські і допоміжні. Вони можуть бути одно- і багатоповерховими, що визначається технологічним процесом і розміщенням устаткування. З точки зору ступеня пожежобезпеки виробництв такі будівлі поділяють на п'ять категорій в залежності від використовуваних матеріалів: А – із застосуванням вибухонебезпечних і летючих речовин, Б – горючих рідин; В – спалимих твердих речовин;
Г– неспалимих речовин, але гарячої обробки (зварювальні і ковальські цехи); Д – неспалимих матеріалів (цехи холодної обробки матеріалів).

За конструктивною схемою виробничі будівлі найчастіше бувають каркасними, з неповним каркасом або несучими стінами. Сама забудова може бути павільйонною (у вигляді окремих будівель) або суцільною, зі зблокованих в одну будівлю корпусів.

Сума вимог до капітальності, довговічності і вогнестійкості виробничих будівель зведена до чотирьох класів капітальності:

І клас – І ступінь довговічності, II ступінь вогнестійкості, із терміном служби 100 років;

II клас – II ступінь довговічності, III ступінь вогнестійкості (кам'яні), із терміном служби 50-100 років;

III клас – III ступінь довговічності, не нормовані за вогнестійкістю, із терміном служби 20-50 років;

IV клас – IV ступінь довговічності, не нормовані за вогнестійкістю, із терміном служби до 20 років.

Єдина модульна система ЄМС. Конкретні вимоги до будівель і споруд різного призначення, які визначають клас будівель або споруд, викладені у відповідних розділах будівельних норм та правил (СНіП), що відносяться до проектування конкретних об'єктів. Зокрема, наприклад, залізничні та автодорожні тунелі відносяться до І класу, резервуари для води, водонапірні башти – до II класу, а насосні станції, бойлерні, опори ліній електропередачі відносяться до І, II і III класів. Спеціально розроблені типові проекти дозволяють багаторазово здійснювати будівництво виробництв, будівель і споруд. У них передбачається уніфікація, під якою розуміють встановлення доцільної однотипності об'ємно-планувальних і конструктивних рішень будівель і споруд, конструкцій, деталей, устаткування з метою скорочення числа типорозмірів і досягнення взаємозаміни деталей.

Типізація елементів збірних конструкцій і уніфікація основних конструктивних схем будівель і споруд в значній мірі забезпечує індустріалізацію збірного будівництва. Основою типізації і уніфікації є єдина модульна система (ЄМС), яка виходить з градації основних габаритних розмірів будівель на базі єдиного модуля, рівного 100 мм, позначеного буквою М, або ж із збільшеного модуля, кратного М. Для одноповерхових промислових будівель передбачена уніфікація прольотів, які прийняті кратними збільшеному модулю 60 М, тобто кратними 6 метрам, а саме 12; 18; 24; 30 і 36 м при кроці 6 або 12м. 3більшений модуль, рівний 6М (0,6м), прийнятий для висоти від рівня підлоги до низу покрівлі (від 3,6м до 18м) (рис. 1.1).

Багатоповерхові промислові будівлі проектують на основі уніфікованої сітки колон 6×6; 6×12; 12×12 м при висоті поверху, кратному збільшеному модулі 12М (1,2м) (рис. 1.2). Для багатоповерхових цивільних будівель сітка колон несучих стін приймається на основі збільшеного модуля 2М (0,2м) розміром від 2,8 до 6,8 м, а висота поверхів – на основі збільшеного модуля ЗМ (0,3м), тобто 2,7; 3,3; 3,6м. Уніфіковані навантаження на перекриття приймають кратними 500 Н/м² (рис. 1.3). Визначення взаємного розташування елементів будівлі (споруди) і прив'язка будівлі (споруди) до будівельної координаційної сітки виконуються за допомогою модульних розбивочних осей його несучих конструкцій і відмітки висот найбільш характерних рівней. Для окремих елементів конструкцій, санітарно-технічних та інших установок застосовують розмірну прив'язку до ближніх розбивочних осей будівлі (споруди). Відмітку рівня поверху або конструкції відраховують від умовної нульової відмітки, причому за цю відмітку в будівлях, як правило, приймають рівень підлоги першого поверху.

Рис. 1.1. Конструктивні схеми уніфікованих одноповерхових промислових будівель за прольотів 9 ... 18м; а - схема будівлі з кран-балками або монорельсом; б - схема будівлі з мостовими кранами.

1 - стовпчасті фундаменти;

2 - збірні залізобетонні колони;

3 - підкранові балки;

4 - несучі елементи покриття (балки);

5 - панелі покриття;

6 - консолі колон

Рис. 1.2. Елементи багатоповерхових промислових будівель:

1 - стовпчастий фундамент; 2 - віконний проріз; З - стінові панелі;
4 - ригелі; 5 - покрівля; 6 - сходи; 7 - перекриття; 8 - колони

Рис. 1.3. Елементи багатоповерхових цивільних будівель:

1 - фундамент; 2 - дверний проріз; 3 - віконний проріз; 4 - стінові панелі; 5 - покрівля; 6 - сходи; 7 - перекриття; 8 - перегородки

У цивільних будівлях прив'язки конструктивних елементів до модульних розбивочних осей такі: для зовнішніх стін внутрішня грань елемента розміщується на відстані b=1,2м або кратному М, де b - номі-нальна товщина стіни; для внутрішніх стін і колон геометрична вісь стінки (колони) співпадає з модульною розбивочною віссю.

Виділені три типи будівель – цивільні (житлові і громадські), промислові і спеціальні інженерні споруди.

1.2. Конструктивні рішення і технологія будівництва

Конструктивні елементи будівлі. Кожна будівля (споруда) складається з окремих взаємозв'язаних структурних частин (конструктивних елементів).

До них відносяться фундаменти, стіни, окремі опори, перекриття, дахи (покриття), сходи, перегородки, вікна, двері (див. рис. 1.1 – 1.3).

Фундамент – це конструктивна частина будівлі (споруди), розміщена нижче поверхні землі, що призначається для передачі і розподілення навантажень від будівлі на його основу, тобто ґрунт.

Стіни призначені для відгородження приміщення від зовнішнього середовища (зовнішні стіни) або для розподілу між собою окремих приміщень (внутрішні стіни).

До окремих опор відносять стовпи або колони, які сприймають навантаження від перекриття і покриття або підтримують зовнішні стіни.

Перекриття – горизонтальні несучі елементи конструкції, які розділяють будівлю (споруду) за висотою на поверхи (яруси) і сприймають навантаження від власної ваги, ваги людей, технологічного обладнання тощо. Одночасно перекриття забезпечують загальну просторову незмінність будівлі. Перекриття в будівлі бувають надпідвальні (між підвалом і першим поверхом), горищні (між верхнім поверхом і горищем) і міжповерхові (між поверхами).

Покриття – це верхнє огородження будівлі (споруди) для захисту приміщень від зовнішніх кліматичних факторів і впливів, які сприймають навантаження від власної ваги, снігу, вітру. За наявності простору (прохідного або напівпрохідного) між перекриттям верхнього поверху та покриттям його називають горищем. Верхню водонепроникну частину покриття, яка безпосередньо захищає будівлю від проникнення атмосферних опадів, називають дахом.

Сходи – це елемент будівлі (споруди), який служить для сполучення між поверхами (ярусами). За вимогами протипожежної охорони сходи, як правило, розміщують в окремих приміщеннях – сходових клітках.

Сходи складаються із сходових маршів, міжповерхових та поверхових площадок, косоурів, окремих східців.

Перегородка – тонка внутрішня стіна, яка опирається без посередньо на перекриття або на бетону підготовку на 1-му поверсі і призначена для розділення на окремі приміщення внутрішнього простору будівлі.

Вікна і ліхтарі верхнього світла призначені для природного освітлення приміщень та їхнього провітрювання, а двері – для сполучення між приміщеннями або виходу з будівлі.

Серед конструктивних елементів будівлі (споруди) можуть бути виділені несучі конструкції, які сприймають навантаження і впливи і забезпечують міцність, жорсткість і стійкість будівель і споруд. Це – плити покриття і перекриття, зовнішні і внутрішні стіни, окремі опори, балки і ригелі, фундаменти. Сукупність несучих елементів колон і ригелів утворює просторову систему – несучий кістяк будівлі, його каркас. Крім несучих, існують огороджуючі конструкції – зовнішні і внутрішні стіни, перекриття і підлоги, перегородки, покриття, покрівлі. Огороджуючі конструкції будівлі призначені для ізоляції внутрішніх об'ємів будівлі від зовнішнього середовища або між собою. Вони повинні бути стійкими проти атмосферних та інших зовнішніх впливів, мати достатні тепло- і звукоізоляційні властивості. Деякі конструкції, наприклад, стіни, перекриття, покриття будівель, днища ємкостей виконують одночасно функції несучих і огороджуючих.

Технологія будівництва. Під час вибору конструктивного рішення будівлі або споруди особливу увагу приділяють застосуванню індустріальних типових елементів масового виробництва. Застосування уніфікованих типових виробів дозволяє максимально механізувати і автоматизувати процес їхнього виробництва, що значно здешевлює конструкції, спрощує і прискорює процес монтажу на будівельному майданчику, а також дає можливість швидко і ефективно відремонтувати їх в процесі капітальних і поточних ремонтів. Зниження витрат матеріалів і маси конструкції досягається також вибором найбільш раціональної в статичному відношенні схеми і встановленням розрахунковим шляхом або за конструктивними міркуваннями мінімально допустимих розмірів поперечних перерізів елементів конструкцій.

Техніко-економічне обґрунтування вибору типу будівельних конструкцій являє собою важливий етап під час проектування будівель і споруд і у подальшому істотно відбивається на їхніх експлуатаційних якостях.

Основні переваги і недоліки конструкцій з різних матеріалів можна оцінити за такими показниками як вага, вогнестійкість, довговічність, експлуатаційні витрати.

Зниження ваги конструкції досягають зменшенням ваги самих матеріалів за збереження показників міцності. Так, показник, який визначає відношення міцності на стиск до середньої густини, найбільшим буде для сталі; для дерева цей показник нижче в середньому в 1,2–1,5 рази, для залізобетону – в 2-3 рази, для кам'яної кладки – в 6-8 разів.

Найбільш вогнестійкими є залізобетонні та кам'яні конструкції. Дерев'яні конструкції не стійкі до підвищених температур і дуже швидко загораються, металеві – не вогнестійкі, при підвищенні температури вони втрачають несучу здатність.

Найбільш довговічними є залізобетонні та кам'яні конструкції. Металеві і дерев'яні конструкції при відповідних заходах проти корозії та гниття теж набувають довговічності на багато десятиріч. До наших днів збереглося чимало сталевих і дерев'яних конструкцій, збудованих у минулому сторіччі, які знаходились у сприятливих умовах.

Важливим показником будівельних конструкцій є індустріальність, можливість максимально механізувати та автоматизувати процес заводського виготовлення конструкцій або їхніх частин під час проведення капітальних ремонтів і реконструкцій, найбільш індустріальними є металеві та збірні залізобетонні конструкції. До індустріальних відносяться також дерев'яні конструкції заводського виготовлення та великоблочні кам'яні конструкції.

За експлуатаційними витратами, як правило, найбільш вигідними є залізобетонні та кам'яні конструкції. Для продовження терміну служби сталевих і дерев'яних конструкцій необхідне періодичне фарбування проти корозії, потрібне антисептування та протипожежний захист.

Вибір матеріалу для конструктивних елементів будівель і споруд проводять за вимогами, які пред'являють до споруд з урахуванням умов експлуатації, довговічності, вогнетривкості. Він має передбачити високу технологічність у процесі будування, ремонту і реконструкції. Якщо цим вимогам відповідають будівельні конструкції, то вибір проводиться з міркувань техніко-економічної доцільності у конкретних умовах будівництва й експлуатації.

Збірні залізобетонні конструкції у сучасному будівництві є найбільш поширеними, їхні основні переваги: висока індустріальність і можливість широкого застосування дешевих місцевих будівельних матеріалів.

Такі конструкції використовують: в житлово-цивільних будівлях (великопанельні і об'ємноблочні багатоповерхові житлові будинки, каркасно-панельні громадські будинки, елементи перекриттів, покриття, сходи, фундаменти тощо); у виробничих будинках (кроквяні балки прольотом до 18м, ферми прольотом 18 і 24м, підкранові балки прольотом 6 і 12м, плити покриття і перекриття, колони висотою до 18м, каркаси багатоповерхових будинків з сіткою колон 6×6, 6×9 і 6×12 м, стінові панелі, фундаментні балки, фундаменти, палі та ін.); в сільськогосподарських будинках (колони, рами, балки, плити, арки, стінові панелі, лотки, стійки виноградників тощо); інженерних спорудах (автодорожні і залізничні мости, шляхопроводи, тунелі, труби, підпорні стіни, резервуари, елеватори, опори ліній електромереж тощо); в енергетичних, гідротехнічних і морських спорудах (будівлі теплових, атомних і гідроелектростанцій, причалів, берегозміцнювальних будов тощо).

Монолітні залізобетонні конструкції, порівняно зі збірними, мають ряд позитивних якостей: відсутність стиків, нерозрізненість конструкцій, більш висока жорсткість і монолітність, що знижує витрати матеріалів, збільшує довговічність і міцність. З урахуванням економічної доцільності монолітні конструкції застосовують у таких випадках: при можливості використання багаторазово обертальної переставної або ковзної опалубки; при будівництві, ремонті та реконструкції об'єктів, в яких застосування уніфікованих збірних елементів неможливе, коли бетонування на місці не знижує темпів спорудження, ремонту або реконструкції і не перешкоджає одночасному виконанню інших робіт.

В останні роки монолітні залізобетонні конструкції набувають все більшого розвитку, їх успішно застосовують на будівництві і при ремонті житлових і громадських будівель, промислових та інженерних споруд. Часто доцільно застосовувати збірно-монолітні залізобетонні конструкції, які практично не потребують опалубки (її роль грають збірні частини конструкції) і відрізняються простотою і малою металомісткістю.

Металеві конструкції завдяки високим механічним характери-тикам сталі та показникам надійності, зв'язаної з однорідністю структури матеріалу, застосовують у відповідальних спорудах за підвищення навантажень. За високої коштовності металу металеві конструкції застосовують лише в тих випадках, коли вони економічно вигідніші ніж залізобетонні або дерев'яні. Так, металеві конструкції застосовують:

– в одноповерхових виробничих будівлях (будівельні конструкції при прольотах 30м і більше, якщо колони висотою більше ніж 14,4м, а також меншої висоти при вантажності мостових кранів 50т і більше, при кроці колон більше ніж 12 м тощо);

– в одноповерхових будівлях різного призначення (легкі ґратчасті несучі конструкції або структури при кроці колон не менше ніж 18 × 18 м); у багатоповерхових будівлях (металеві каркаси висотних будинків, при високому тривалому нормативному навантаженні при сітці колон 6×6,6×9і6×12м тощо);

– в інженерних спорудах (кранові естакади висотою більше ніж 13м і кранах вантажністю 50 т і більше, мости довжиною прольотів більш ніж 60 м, водонапірні, теле- і радіобашти тощо).

В останні роки спостерігається розширення обсягів використання металевих будівельних конструкцій. Так, у зв'язку з великим дефіцитом дерева в Україні металеві елементи застосовуються в конструкціях коробок дверей і вікон, оздоблень тощо. Збільшується також випуск будівельних конструкцій із алюмінієвих сплавів, які застосовуються завдяки особливим якостям (стійкість проти корозії, міцність, невелика вага, привабливий зовнішній вигляд).

Дерев'яні несучі й огороджувальні конструкції, переважно клеєні, знайшли використання в промислових будівлях з агресивним середовищем по відношенню до залізобетонних і металевих конструкцій (наприклад, на підприємствах добування і переробки кам'яних солей, калійних добрив), а також в збірно-розбірних будинках різного призначення під час заводського виготовлення.

Природні кам'яні матеріали набули широкого використання в районах добування природного каменю (вапняк-ракушняк, бутовий камінь тощо), особливо на півдні України, в Закарпатті та інших районах. Широко використовують в будівництві штучні кам'яні матеріали – цеглу, керамічні і силікатні блоки. Кам'яні конструкції в основному застосовують як стінові огорожі, підпірні стіни, стовпи тощо.

Під час проектування будівель, зокрема, під час вибору їхньої несучої конструктивної схеми досліджують всі фактори, які характеризують процес будівництва і подальшу експлуатацію об'єкта: призначення і розміри будівлі в плані і за висотою, можливості виробничої бази, кліматичні, гідрологічні та інші (в тому числі і довговічність) фактори, а також можливості модернізації при зміні технологічного процесу.

Ефективна експлуатація будівель і споруд, тобто постійний кваліфікований догляд за ними, періодична оцінка їхнього технічного стану (діагностика дефектів і ушкоджень) та упередження початку розвитку ушкоджень, своєчасних ремонтів можливі тільки при добрих знаннях конструктивних елементів споруди, особливостей їхньої роботи з урахуванням якостей матеріалів. Тому робітникам експлуатаційної служби необхідно ретельно вивчити проект будівлі або споруди. В ході будівництва необхідно контролювати якість виконання робіт, вивчити одержані від будівельників виконавчі креслення, акти на приховані роботи та інструкцію з експлуатації будівлі. На кожну будівлю повинен бути паспорт технічного стану, журнал з експлуатації будівлі (споруди) та інші документи (технологічна карта, графік обстеження), необхідні в процесі експлуатації будівель і споруд.

Конструктивні особливості житлових будівель дореволюційного і довоєнного періодів. Традиційні будівельні матеріали, які широко використовувалися в житловому будівництві другої половини XIX і початку XX століття, – цегла, дерево і метал. Вони відрізняються один від одного міцнісними характеристиками, термінами експлуатації і не відповідають основним вимогам сучасного будівництва: застосуванням конструктивних елементів будівель з наближеними термінами експлуатації.

Основну масу забудови цього періоду будівництва складають кам'яні багатоповерхові будівлі з дерев'яним перекриттям, які в теперішній час є об'єктами модернізації.

Дореволюційне житлове будівництво відзначається зведенням будівель з масивними цегляними стінами товщиною 660–1480мм, з кроком віконних отворів 1750–2500мм. Надлишкова товщина стін викликалася відсутністю в той час теорії розрахунку кам'яних конструкцій. Товщина стін за поверхами приймалася стосовно розробленим практичним правилам, відповідно до яких товщина стін кожних двох поверхів зверху вниз, починаючи з третього поверху зверху, збільшувалася на 1/2 цегли. Обрізи стін виконувались, як правило, в середині будівлі. Несуча здатність стін при цьому використовувалася на 30-50%. Фундаменти під стіни виготовлялись в основному із рваного каменю, який відрізняється великою довговічністю і міцністю. Товщина їх визначалася, виходячи з діючих практичних вимог, на 70–100мм більше товщини стіни в кожну сторону. Фундаменти під цегляні стовпи і металеві колони в більшості випадків виконувались з перепаленої цегли – залізняка. На рис. 1.4 показано зміну товщини зовнішніх стін, які виконували протягом другої половини XIX ст. і в перші десятиріччя XX століття до розвитку індустріального збірного будівництва.

При високоміцних стінах і фундаментах з нормальними термінами експлуатації 150 років будівлі даного періоду будівництва мають великопрольотні дерев'яні перекриття по дерев'яних і металевих балках. В більшості будівель розвантажуючим фактором для балок перекриття є суцільні дерев'яні перегородки з дощок товщиною 60–80мм, закріплених в пазах верхніх і нижніх горизонтальних обв'язочних брусів. Обв'язочні бруси прикріплені до стін стальними анкерами. Загальна товщина дощатих несучих перегородок 140–160мм. На відміну від самонесучих розвантажуючі перегородки розміщені за поверхами строго по одній вертикалі.

Перекриття в будівлях, споруджених до 1900 р., – великопрольотні дерев'яні по дерев'яних балках. Прольот між стінами досягав 12–13 м. Для перекриття застосовували довгомірний корабельний ліс. Заповнення між балками виконували з щитів перерізом в половину діаметра 180, 200мм. Зверху накату виконували глиняну замазку товщиною 20мм, роль звукоізоляції виконувало будівельне сміття товщиною 80–120мм. По балках вкладали лаги кроком 700-800мм і настилали підлогу паркетну або дощану. Сходові марші головних маршових кліток виконували з природного каменю по металевим косоурам.

Відсутність між зовнішніми стінами проміжних опор приводила до улаштування висячої системи крокв, що складається з крокв, які опираються на зовнішні стіни і на конструкцію центральної висячої системи з стійками і стяжками.

В кінці XIX і початку XX століття в будівництві широко застосовується прокатний метал, який використовувався в перекриттях замість дефіцитної довгомірної деревини, що привело до необхідності улаштування чугунних і сталевих колон, а пізніше – до виконання внутрішньої поздовжньої стіни. Прольот сталевих балок досягав 7-8м, – крок 1000-1200мм. Сталеві балки використовували як однопрольотні, так і багатопрольотні.

Рис. 1.4. Зміна товщини зовнішніх цегляних стін:

а - верхня (1) та нижня (2) межі товщини стін в період 1860-1940 рр.;

б - характерні схеми зовнішніх стін різних періодів

В цегляних стінах опорну частину балок старанно анкерували, для чого в стіни на кожному рівні перекриття встановлювали зв'язки із смугової або квадратної сталі. Таке анкерування забезпечувало надійний зв'язок стін будівель з диском перекриття. Застосування металу в перекриттях дозволило виконувати монолітні залізобетонні перекриття в місцях розташування кухонь і санвузлів. Введення проміжних опор між зовнішніми стінами сприяло улаштуванню спрощеної дерев'яної нахиленої системи крокв.

Гострий дефіцит в комфортабельному житлі, нестача будівельних матеріалів в 20-х і на початку 30-х рр. XX століття в значній мірі відбилися на характеристиках міцності основних конструктивних елементів будівель і, особливо, на стінах. Вони на той час виконувались із менш міцних матеріалів. Для стін широко застосовували полегшену цегляну кладку на теплому шлаковому розчині і шлакові блоки з низькими міцнісними характеристиками і нормативними строками експлуатації 100-125 років. Товщина зовнішніх стін була доведена до 440-550 мм, а крок віконних отворів – до 2500-4500 мм. Перекриття в таких будівлях в основному виконували дерев'яними по дерев'яних балках. Конструкція перекриття – полегшена дошка на ребро з кроком 750-1100 мм, прольотами від 3,5 до 4,5 м, підшиття на стелі з дощок товщиною 20-30 мм, засипка із шлаку
20-30 мм і дощата підлога, викладена безпосередньо по балковому перекриттю. Така конструкція перекриття має підвищену хиткість, яка створює незручності для мешканців.

В середині 30-х років почалося більш якісне будівництво житлових споруд, які відрізняються добротними міцними стінами із цегли на вапняно-цементному розчині товщиною 550-770 мм, в перекриттях застосовували прокатний метал, самі перекриття виконували як залізобетонними, так і дерев'яними. Таким чином, власна висота перекриття, яка досягала на початку періоду міської забудови 450-500 мм, в середині XX століття зменшена до 250-300 мм шляхом полегшення матеріалів, а головне – науково обґрунтованого обліку їхніх властивостей і роботи конструкцій.

Для України найбільш характерна двопрольотна конструктивна схема житлових будинків старої забудови.

Так, питома вага житлових будівель:

– однопрольотної конструктивної схеми з несучими поздовжніми стінами складає 6,5%;

– двопрольотної схеми з несучими поздовжніми стінами – 50%;

– трьохпрольотної з несучими поздовжніми стінами – 10,5%;

– багатопрольотної з несучими поперечними стінами – 12,9%;

– змішаної – 20,1 %.

У повнозбірних житлових будинках, зведених з початку масового індустріального житлового будівництва, питома вага яких в житловому фонді України постійно росте, переважно використовують дві конструктивні схеми: каркасно-панельну і панельну.

1.3. Оцінювання вартості і якості будівель та конструктивних елементів

Вибір оптимальних конструктивних рішень будівель потребує визначення на стадії проектування вартості, трудомісткості та інших показників, які характеризують економічну ефективність конструкцій.

Розрахунки економічної ефективності виконують на основі стандартної міжгалузевої методики, а також інструктивних документів.

Основними критеріями під час вибору найбільш економічного проектно-конструктивного рішення є мінімум приведених витрат, які складають суму поточних витрат і питомих одноразових витрат (капітальних вкладень), приведених до річної розмірності.

Приведені витрати на одиницю продукції

, (1.1)

де С - собівартість одиниці продукції (наприклад, собівартість будівельних конструкцій в ділі, тобто встановлених в проектне положення);

К - питоме капітальне вкладення у виробничі фонди (в базу будівельної індустрії);

Е_н - нормативний коефіцієнт ефективності капітальних вкладень.

Собівартість одиниці продукції містить в собі витрати минулої праці (амортизаційних відрахувань основних фондів, матеріалів) і витрати на оплату знову вкладеної праці. Проте оцінку проектних рішень тільки за цим показником виконувати не можна, тому що в зіставлюваних варіантах можливі різні капітальні вкладення та інші витрати.

Питомі капітальні вкладення – це одноразові затрати, які припадають на 1 м² виробничої площі промислового будинку або на 1м² житлової площі тощо.

Коефіцієнт ефективності капітальних вкладень є величиною, зворотною до терміну окупності вкладень. Його значення під час визначення ефективності нової техніки (зокрема, нових будівельних конструкцій) приймають рівним 0,15, а за підрахунком економічної ефективності в будівництві в решті випадків (наприклад, під час порівняння відомих варіантів конструктивних рішень) – 0,12. За Е_н = 0,15 термін окупності капітальних вкладень складає біля 6 – 7 років, а за
Е_н = 0,12 він дорівнює 8,3 роки.

Під час зіставлення економічної ефективності варіантів проектно-конструктивних рішень, кожен з яких забезпечує однакову довговічність будівлі та їхню експлуатаційну якість, а також однакову тривалість будівництва, приведені затрати для всіх варіантів визначають за формулою (1.1).

В тих випадках, коли в зіставлюваних варіантах рішень використовують різні матеріали або вироби, які впливають на експлуатаційні якості будівель і споруд та потребують додаткових капіталовкладень у виробництво будівельних матеріалів і виробів, розрахунок нових приведених затрат такий:

, (1.2)

де К' - спряжені капітальні вкладення у виробництво будівельних матеріалів і виробів для порівнюваних варіантів;

М - експлуатаційні середньорічні затрати;

Т - розрахунковий термін часу, протягом якого враховують експлуатаційні затрати, рік (за відсутності спеціальних даних приймають рівним нормативному терміну окупності капітальних вкладень, тобто 1/Е_н).

Щорічні експлуатаційні витрати за конструктивними елементами визначаються за формулою:

, (1.3)

де А_р - амортизаційні відчислення на реновацію (відновлення) конструктивного елемента;

А_кр - амортизаційні відчислення на капітальний ремонт конструктивного елемента;

Р_пр - витрати на поточний ремонт конструктивного елемента (Р_пр = 0,5А_кр);

Р_с - витрати на утримання конструктивного елемента;

, (1.4)

де t_k - нормативний (розрахунковий) термін служби конструктивного елемента, роки;

S_k - кошторисна вартість конструкції у ділі;

, (1.5)

де Т_буд - нормативний (розрахунковий) термін служби будівлі після проведення реконструкції або капітального ремонту, роки;

q - коефіцієнт підвищення кошторисної вартості (дорівнює 1,15);

n - число повних замін конструктивного елемента за період часу, який визначають за формулою:

(1.6)

Під час вибору варіантів конструктивних рішень для техніко-економічного порівнювання потрібно використовувати досвід проектування кращих зразків аналогічних будівель і споруд, альбоми типових конструкцій, які містять найбільш економічні рішення для проведення капітальних ремонтів бажано використовувати каталоги економічних виробів і будівельних конструкцій. Вибір найбільш економічної будівельної конструкції в остаточному підсумку не може бути виконаний у відриві від загального проектного рішення і споруди, оскільки економічні показники всієї споруди в цілому залежать від взаємозв'язаного набору всіх конструкцій (перекриття, колон, фундаментів, стінової огорожі), їхніх габаритів, експлуатаційних витрат, зв'язаних з опалюванням і вентиляцією приміщень та інших факторів. Але якщо поставлена задача порівнювати тільки економічну ефективність запроектовуваних будівельних конструкцій, то приведені затрати визначають за формулою (1.2).

У ряді випадків, наприклад, під час оцінювання порівнюваної економічної ефективності конструкцій і виробів з певного матеріалу, призначених для експлуатації в заданих умовах і додержуванні інших умов, які забезпечують порівнянність розглянутих варіантів як в процесі будівництва, так і в процесі ремонту і реконструкції, є можливість обмежитись порівнянням тільки розрахункової собівартості конструкції в ділі, а в деяких випадках – лише витрати матеріалів.

Вибір типу конструкцій в конкретних умовах визначається низкою факторів:

– експлуатаційними умовами;

– архітектурними вимогами;

– наявністю виробничої бази;

– техніко-економічними міркуваннями тощо.

Експлуатаційні умови можуть робити вплив не тільки на вибір того або іншого типу конструкцій, але й на доцільність застосування деяких матеріалів. Наприклад, дерев'яні конструкції не використовують у спорудах, де може бути їх систематичне зволоження, в цехах гарячого виробництва, в приміщеннях з виділенням іскор і вогню, у багатопрольотних покриттях з внутрішнім водостоком, в багатоповерхових будівлях.

Для виявлення найбільш вигідного рішення конструкцій необхідно при проектуванні нових споруд і плануванні ремонтів або реконструкції розглядати декілька можливих варіантів і порівняти їх між собою за такими техніко-економічними показниками:

– маса конструкції загальна (т);

– витрати металу (кг) на 1 м² площі виробничих або цивільних будівель, або на 1 м³ місткості резервуарів;

– трудомісткість виготовлення;

– трудомісткість монтажу; вартість.

Під час визначення вартості та питомої ваги елементів будівлі або споруди, що експлуатується, з урахуванням їхньої якості використовують відповідні збірки укрупнених показників вартості будівель для переоцінки основних фондів. Для кожного виду будівель в збірках е таблиці, складені з урахуванням різної поверховості та конструктивних рішень.

Для визначення відновленої вартості будівлі розглядають різні конструктивні рішення. При цьому встановлюють або визначають вигляд внутрішнього або зовнішнього опорядження будівлі, враховують види інженерного обладнання, висоту поверхів, величину виробничих площ або площ квартир.

До простого внутрішнього опорядження відносять штукатурку стін і стель, клейове фарбування і склеювання звичайними шпалерами, фарбування олійними фарбами панелі в санвузлах і кухнях, дощаті підлоги у кімнатах, коридорах і кухнях, цементні або асфальтові підлоги в санітарних приміщеннях і на сходових площадках.

Опорядженням вищої якості вважається штукатурка та фарбування підвищеної якості, панелі з керамічної плитки, паркетні підлоги у приміщеннях звичайного режиму, підлоги з керамічної плитки в санітарних вузлах та на сходах.

Види інженерного обладнання враховують за відповідними оцінювальними таблицями, а висоту приміщень і площу квартир беруть з урахуванням поправочних коефіцієнтів.

Вартість будівель, які мають цегляні або бетонні склепіння, зараз визначають за оцінювальними таблицями для аналогічних будівель із залізобетонними перекриттями, що, звичайно, є недостатньо точним. Внаслідок великої капітальності склепінь це може привести до заниження вартості старих капітальних будівель.

Недостатньо повно враховується наявна в кращих старовинних будівлях висока якість будівельних і особливо опоряджувальних робіт. Наприклад, зовнішня штукатурка багатьох будівель, збудованих до революції, до цього часу добре збереглась. Дарма, що діючі нормативні документи регламентують обмежений термін служби зовнішньої штукатурки (30 років, а для особливо якісної – 50 років), під час оцінювання її, як і інших елементів старовинних будівель, слід виходити з дійсного технічного стану конструкцій, враховуючи їхню довговічність.

Підвищення розмірів стін і перегородок старовинних будівель (див. рис. 1.4) порівняно з сучасними збільшило термін служби конструктивних елементів та їхню вартість. Ці обставини мають бути враховані при оцінюванні будівель старовинної забудови при складанні висновків про їхні справжні якості. При переоцінюванні таких будівель рекомендується вводити приблизно такі коефіцієнти: для стін – 1,3; для перекрить – 1,2; для інших внутрішніх конструкцій – 1,2.

Контрольні запитання:

1.       Дайте визначення будинку.

2.       Що називають інженерною спорудою?

3.       Чим характеризуються експлуатаційні якості будівлі.

4.       Як поділяють будівлі залежно від функціонального призначення?

5.       Для чого призначені виробничі будинки?

6.       Класифікації будівель.

7.       Дайте характеристику п'яти ступенів вогнестійкості.

8. Як поділяють будівлі за благоустроєм та інженерним устаткуванням?

9.       За призначенням промислові будинки поділяються на ...

10. Охарактеризуйте класи капітальності.

11. Що таке єдина модульна система та чим вона характеризується?

12.  Дайте визначення конструктивним елементам будівлі.

13.  Що називають фундаментом?

14.  Види фундаментів. Основні вимоги, які виносяться до фундаментів.

15.  Що таке стіни та чим вони відрізняються від перегородок?

16.  Класифікація стін за різними класифікаційними ознаками.

17.  Що таке цоколь? Види цоколю.

18.  Що ви розумієте під технологією будівництва?

19.  Дайте характеристику конструктивним особливостям житлових будівель дореволюційного і довоєнного періодів.

20.  Перерахуйте та дайте характеристику основним критеріям,якими керуються під час вибору найбільш економічного проектно-конструктивного рішення.