загрузка...
загрузка...
На головну

Конструктивні системи будівель і споруд

Конструктивні схеми.

Об'ємно-планувальні рішення.

основні конструктивні елементи будівель і споруд.

Конструктивні схеми.

При проектуванні будівлі після визначення об'ємно - планувального рішення проводиться вибір конструктивної системи.

Міцність, жорсткість, стійкість будівлі залежить від його конструктивної схеми. конструктивна схема - Це взаємне розташування конструктивних елементів будівлі.

конструктивні елементи - Це самостійні частини або елементи будівлі, кожен з яких має своє певне призначення:

- Фундаменти - це підземні конструкції, що служать опорою будівлі і призначені для передачі навантажень на підставу (грунт);

- Стіни зовнішні і внутрішні - це огороджувальні та несучі конструкції, службовці огорожею приміщення від зовнішнього простору або від сусідніх помеще-ний, що сприймають навантаження від інших частин будівлі і передають її на фундаменти;

- Колони (стовпи) - це вертикальні опори, призначені для підтримки перекриттів і передають навантаження на фундаменти;

- Перекриття - це конструкції, що розділяють внутрішній простір будівлі на поверхи, а також сприймають навантаження і передають її на стіни і стовпи (колони).

Фундаменти, стіни, колони і перекриття утворюють жорстку коробку, яка називається несучий кістяк будівлі - Це конструктивна основа будівлі.

Призначення несучого кістяка складається:

- В сприйнятті навантажень, що діють на будівлю,

- В забезпеченні стійкості до зусиль від цих навантажень.

НАВАНТАЖЕННЯ.

Будь-який будинок або споруду, незалежно від його призначення, несе навантаження

і впливу.

впливу за своїм характером поділяються на дві групи:

- Силові,

- Несилові.

К силовим (Або механічним) відносяться: навантаження від власної маси частин будівлі, від людей, меблів, обладнання, снігу, від тиску вітру і т. П.

К несиловим відносяться: атмосферні опади, потоки тепла і вологи, викликані різницями температур або різницями вологості зовнішнього і внутрішнього повітря, шум і вібрація.

Навантаження ділять на дві групи: постійні і тимчасові.

постійні - Це навантаження, які діють на конструкцію протягом

всього періоду її існування - це власна вага частин, елементів будівель і

споруд, вага і тиск ґрунтів.

тимчасові - Це навантаження, величини яких можуть змінюватися в процесі експлуатації. До них відносяться:

- Корисні навантаження, т. Е. Функціонально необхідні - це навантаження від періодично перебувають у приміщеннях людей, стаціонарного або пересувного устатку-вання, тимчасових перегородок і т. П .;

- Навантаження, пов'язані з природними факторами району будівництва - снігові, вітрові, температурні, сейсмічні впливи.

Тимчасові навантаження поділяють залежно від тривалості дії на:

- тривалі - Вага стаціонарного обладнання, перегородок, навантаження на пере-криття, снігові;

- короткочасні - Навантаження від рухомого обладнання, монтажні навантаженням-ки, вітрові, температурні впливу;

- особливі - Сейсмічні, від осідань підстави, аварійні, вибуховими впливами.

За характером дії навантаження можуть бути:

- статичними - Прикладаються плавно, поступово, наприклад, від власної маси,

- динамічними - Прикладаються з прискоренням або ударно, наприклад, пориви вітру, вібрації.

За місцем докладання зусиль навантаження бувають:

- зосереджені - Коли площа прикладання навантаження невелика, наприклад, вага обладнання, при тому, що спирається балки на стіну,

- рівномірно розподілені - Коли передача навантаження по лінії або площі, наприклад, від снігового покриву.

У напрямку навантаження можуть бути:

- горизонтальними - Вітрової натиск, гальмівні сили рухомого обладнання, - вертикальними - Вага.

Основний вплив на міцність будівлі надають вертикальні навантаження, а

на його жорсткість і стійкість - горизонтальні. Значення різних навантажень вказані в 2.01.07 - 85 «Навантаження і впливи».

КОНСТРУКТИВНІ СХЕМИ.

Конструктивні елементи будівлі підрозділяють на:

- Несучі,

- Огороджувальні.

Такий підрозділ пов'язано з призначенням цих елементів, з сприйняттям навантажень і впливів, яким піддається будівлю і його елементи.

призначення несучих конструктивних елементів будівлі (або несучих конструкцій) - Сприймати всі види навантажень і впливів силового характеру, які можуть виникати в будівлі і передавати їх через фундаменти на грунт. Приклади несучих конструкцій: фундаменти, колони, балки, і т. П.

призначення огороджувальних конструктивних елементів будівлі (або огороджувальних конструкцій) - Ізолювати простір будівлі від зовнішнього середовища, розділяти цей простір на окремі приміщення і захищати ці приміщення і простір будівлі в цілому від усіх видів дій несилового характеру. Приклади огороджувальних конструкцій: перегородки, покрівлі, вікна, двері і т. П.

Багато конструктивних елементів є одночасно і несучими і огра-

ждающего, наприклад, зовнішні і внутрішні несучі стіни, які одновремен-но можуть бути і огороджувальними конструкціями та вертикальними опорами для гори-

зонтальной конструктивних елементів.

Якщо стіни виконують тільки огороджувальні функції, їх називають Ненесуче-ми. При цьому розрізняють самонесучі стіни і навісні.

самонесучі стіни спираються на фундамент і передають йому вертикальні

навантаження тільки від їх власної маси. навісні стіни навішують на несучі вертикальні або горизонтальні конструкції будівель.

Несучі конструкції бувають вертикальні - стіни, стійки, стовпи, колони і, що спираються на них, горизонтальні несучі елементи перекриття і покриття - прогони, ригелі, балки, кроквяні ферми, арки, настили і панелі.

Вертикальні несучі конструкції - стіни, колони, сприймають горизонтальні і вертикальні навантаження і через фундаменти передають їх на грунт. Стіна - це площинний тип вертикальної опори (коли один розмір (товщина) значно менше інших генеральних розмірів). Колона, стійка, стовп - це стрижневий тип вертикальної опори (коли один розмір (висота) значно перевищує два інших - товщину і ширину).

Для сприйняття вертикальних навантажень призначенігорізонтальние несучі елементи перекриттів (покриттів) - балки, ригелі, плити. Ці елементи передають навантаження у вигляді опорних реакцій на вертикальні опори - стіни, колони.


Мал. 3.1. Види вертикальних опор несучого кістяка:

а - несучі стіни;

б - колони;

1 - стіна;

2 - плита перекриття;

3 - навісна стіна;

4 - колона;

5 - ригель;

6 - навантаження на перекриття;

7 - тиск вітру

Ці ж перекриття сприймають горизонтальні навантаження у вигляді ізгібаю-

щих і зсувних зусиль, забезпечуючи геометричну незмінність будівлі, спільну роботу вертикальних опор, перерозподіл зусиль між ними і т. п.

Таким чином, конструктивна схема будівлі - це поєднання горизонтальних і

вертикальних (іноді і похилих) конструктивних елементів несучого кістяка будівлі, зображуване у вигляді схеми. Вона дозволяє судити про послідовність передачі навантажень і забезпеченні жорсткості і стійкості будівлі.

Всі конструктивні схеми поділяються на:

- Каркасні (рис. 3.2),

- Безкаркасні (рис. 3.3),

- Комбіновані (рис. 3.4).

В каркасною конструктивною схемоюосновними вертикальними несучими елементами служать окремі опори - колони, стовпи. Але визначальною ознакою схеми є розташування горизонтальних несучих елементів - ригелів або прогонів каркаса.

ригель - Це стрижневий горизонтальний елемент несучого кістяка будівлі (т. Е. У якого один розмір (довжина) значно перевищує два інших - висоту і ширину). Це може бути балка, ферма. Він передає навантаження від перекриття на стійки каркаса.

Каркасна конструктивна схема називається ще стоечно - балочна. На основі стоечно - балкової системи виникли ордери.

Розрізняють чотири типи конструктивних каркасних схем (рис. 3.2):

- з поперечним розташуванням ригелів,

- з поздовжнім,

-з перехресним (Просторовим) расположеніемрігелей,

- з безрігельной каркасом, коли ригелів немає і плити перекриттів спираються на колони.

Особливий випадок каркасної схеми - арочна система. Сполучення арки з кладкою стіни має полуциркульное обрис (Архівольт) або перев'язується з кладкою. Арочна система може працювати окремо від стіни. П'яти арок спираються на стовпи через антаблемент (імпост) або на колони, утворюючи арочні колонади (аркади). Кутові опори аркових систем підсилюють стовпами - підпорами (контрфорсами).

В бескаркасной конструктивною схемою основними вертикальними несучими елементами служать стіни.

безкаркасні конструктивні схеми можуть бути (рис. 3.3):

- з поздовжніми несучими стінами - розташовані вздовж довгої сторони

будівлі і паралельно їй. Таких паралельно розташованих стін може бути дві, три, чотири;

- з поперечними несучими стінами;

- з перехресними несучими стінами, т. е. і поздовжніми і поперечними.

Мал. 3.2. Каркасні конструктивні схеми:

а - З поперечним розташуванням ригелів;

б - З поздовжнім розташуванням ригелів;

в - з просторовим розташуванням

ригелів;

г - безрігельной;

комбіновані конструктивні схеми:

д - неповна поперечна;

е - Неповна поздовжня


Мал. 3.3. Безкаркасні конструктивні схеми:

 а - спродольнимі несучими стінами;

б - з поздовжніми і поперечними несучими стінами;

в - споперечнимі несучими стінами


Мал. 3.4. Комбіновані конструктивні схеми:

а - неповний каркас; б - З ядром жорсткості;

в - з каркасним кістяком в перших поверхах (/) і зі стінових в верхніх поверхах (II);

/ - Колона; 2 - несуща стіна

Комбіновані (або змішані) схеми складаються з різних сполучень стер-

жневих і площинних вертикальних елементів (стійок каркаса і стін) (рис.3.4).

Існують несучі остови, в яких вертикальні опори взагалі відсутні, а похила конструкція покриття спирається безпосередньо на фундамент - арки, трикутні рами. Такі споруди, застосовуються в будівництві складів, ангарів і

називаються шатровими.

Всі конструктивні елементи несучого кістяка будівлі об'єднані між собою в просторі в систему, яку називають конструктивною. Вона об'єднує: - спосіб розміщення несучих горизонтальних і вертикальних конструкцій в просторі,

- Їх взаємне розташування,

- Спосіб передачі зусиль і т. П.

Вибір конструктивної системи будівлі залежить від різних факторів.

Стіновий (безкаркасний) несучий кістяк - Найпоширеніший в житловому будівництві, в будівництві готелів, санаторіїв, лікарень.

Технічна і економічна доцільність такої конструктивної схеми в наступному:

- Для житла необхідні приміщення у вигляді осередків,

- Такі осередки зручно формувати стінами і перегородками із забезпеченням звукоізоляції квартир.

Каркасний несучий кістяк застосовується для будівель з великими, що не розгороджену перегородками приміщеннями. У таких будівлях функціональні процеси требу-ют наявності вільного простору великого обсягу.

Каркасний остов є основним для виробничих будівель, для багатьох типів громадських будівель і споруд. У житловому будівництві обсяг застосування каркасного кістяка обмежений.

У каркасних системах застосовуються здебільшого схеми з поперечним распо-ложением ригелів. Розташування ригелів в двох напрямках використовують для багатоповерхових каркасних будинків при будівництві в сейсмічних районах, т. К. Така схема має підвищену стійкість.

Безригельний каркас застосовується зазвичай в багатоповерхових будівлях производст-

венного призначення зі значними навантаженнями на перекриття, в багатоповерхових цивільних будівлях з оригінальними компонувальними рішеннями планів і т. д.

Комбінований несучий кістяк частіше застосовується при будівництві цивільних багатоповерхових будівель; в промисловому будівництві - рідше. Системи, в яких перші два - три поверхи каркасні, а решта безкаркасні, характерні для будівництва багатоповерхових житлових будинків на магістральних вулицях, а також готелів, санаторіїв, т. Е. Будівель, в яких функціонально використовують перші поверхи.

ЗВ'ЯЗКУ.

Конструктивна система будівлі, т. Е. Поєднання його вертикальних і горизонтальних конструктивних елементів в просторі, повинна задовольняти вимогам міцності, жорсткості і стійкості. Таким чином, головне завдання конструктивних елементів будівлі - опір всім впливам на будівлю.

стійкість будівлі - це його здатність чинити опір зусиллям, які прагнуть вивести будівлю з вихідного стану рівноваги. Наприклад, при дії вітру, рівнодіюча сил повинна знаходитися в межах підошви фундаменту (рис. 3.5).

Мал. 3.5. Схема стійкої роботи будівлі на вітрове навантаження:

W і RW - Тиск вітру;

Р - сумарна вертикальна навантаження;

R- рівнодіюча;

е - ексцентриситет

просторова жорсткість несучого кістяка будівлі - це здатність системи чинити опір деформацій або здатність зберігати геометричну незмінність форми. У будівельній механіці властивість системи змінювати свою Геоме-тріческого форму при дії навантаження називається її змінністю.

Наприклад, шарнірний чотирикутник, до якого прикладена горизонтальна сила - геометрично змінюємо (рис. 3.6).

І, навпаки, шарнірний трикутник - геометрично незмінних.

Запобігти геометричне зміна системи можна двома способами:

- Ввести діагональний стрижень;

- Замінити шарнірний вузол з'єднання стрижнів на жорсткий, здатний воспри-

розуміти вузлові моменти.

 Мал. 3.6. Геометрично змінні і незмінні

стрижневі системи:

а - змінна;

б - незмінна;

в - перетворення змінною в незмінну;

г - рамні конструкції;

1 - діагональний стрижень - зв'язок

Систему або схему, отриману першим способом, називають связевой по найменуванню діагонального стрижня 1, який називається зв'язком. другу - рамної.

Якщо система Багатопрогоновий - зі стійок і ригелів, шарнірно пов'язаних між собою, то досить створити геометричну незмінність тільки в одному прольоті, щоб вся схема стала геометрично незмінної (рис. 3.7).

 Мал. 3.7. Освіта геометрично незмінних систем:

 а - під'єднання нового вузла;

 б - модель тієї ж системи;

 в - одноповерхова геометрично незмінна система;

 г - то ж, багатоповерхова;

/ - Діагональний стрижень; 2 - новий вузол

 А - Г - варіанти ґратчастих зв'язків

Крім діагонального стрижня геометрична незмінність системи забезпечується і іншими способами:

- введенням діафрагми жорсткості (Стіна, плити перекриття, покриття),

- введенням ядер жорсткості (Кілька об'єднаних між собою стін, наприклад, стіни сходових клітин, ліфтових шахт - вони в будь-якому випадку повинні мати стіни).

Таким чином, існують два способи забезпечення жорсткості плоских систем - по рамної і по связевой схемами. Комбінуючи ними в просторі, Можна отримати три варіанти просторових конструктивних схем будівлі:

- Рамну,

- Рамно - в'язевий,

- В'язевий.

В в'язевих конструктивних системах жорсткість і стійкість будівлі забезпечуються поперечними і поздовжніми зв'язками. Як зв'язків можуть бути:

- Торцеві стіни, стіни сходових клітин або ліфтів;

-решетчатие зв'язку, або діафрагми жорсткості, що вставляються між колонами.

Зв'язки встановлюються через 30 м, але не більше 48 м і в поздовжньому і в поперечному напрямках.

В рамних конструктивних системах жорсткість будівлі забезпечується поперечним-ними і поздовжніми рамами за рахунок незмінності жорстких вузлів, утворених перетином стійок і ригелів рам. Рамна схемапредставляет собою систему плоских рам: одно- і багатопрогонових; одно- та багатоповерхових, розташованих в двох взаємно перпендикулярних (або під іншим кутом) напрямках - систему стійок і ригелів, з'єднаних жорсткими вузлами.

У третьому напрямку - горизонтальному - перекриття зазвичай розглядалися

ються як жорсткі діафрагми.

Рамно - связевая схемавирішується у вигляді системи плоских рам і ґратчастих зв'язків або стін (діафрагм) жорсткості. Плоскі рами зручніше встановлювати поперек будівлі.

Приклад дії навантаження на систему:

1. Безкаркасне:

Взаємодія поперечних і поздовжніх стін і міжповерхових перекриттів, що утворюють просторову систему будівлі, при впливі горизонтального навантаження відбувається наступним чином.

Горизонтальна навантаження від дії вітру на зовнішні стіни, передається через горизонтальні діафрагми міжповерхових перекриттів на поперечні стіни. Поперечні стіни є в цьому випадку в'язевий діафрагмами. І далі - наван-ЗКА передається на фундамент.

2. Каркасну:

Схема передачі навантаження відноситься і до конструктивної схемою з повним каркасу

сом по связевой системі. В цьому випадку колони каркасу сприймають тільки вертикальне навантаження, а горизонтальне навантаження повністю передається на вертикальні зв'язкові діафрагми. При такій передачі навантаження колони каркаса можуть мати

порівняно невелике перетин, наприклад 40x40 см.

Елементи зв'язків і діафрагм жорсткості встановлюються по висоті будівлі строго один над одним з метою забезпечення рівномірної просторової роботи системи.

ГРАНИЧНІ СТАНИ.

Міцність і стійкість будівлі забезпечується міцністю, жорсткістю і стійкістю його елементів. Т. е. Своїми розмірами, матеріалом конструкції будівлі повинні відповідати чинним на нього навантажень.

З метою визначити найбільш економічні розміри несучих елементів будівлі або споруди і гарантувати безпеку експлуатації проводиться розрахунок будів-вельних конструкцій. Зазвичай розрахунок містить:

- Визначення навантажень, що діють на будівлю - називається «збір навантажень»;

- Визначення внутрішніх зусиль, що виникають в елементах конструкції від діючих на неї навантажень;

- Підбір або перевірку розмірів перетинів елементів конструкції. Часто розміри перетинів конструкції призначаються до того, як буде зроблений детальний розрахунок на міцність, жорсткість і стійкість. Для конструктора попереднє призначення розмірів перетинів необхідно для зразкового визначення навантаження від власної ваги конструкцій. Для архітектора це необхідно при зображенні об'ємно - планувального рішення будівлі або споруди на ескізному (т. Е. Попередньому) кресленні. На ньому потрібно показати розміри конструкцій, їх частин та перетинів;

- Визначення деформацій, т. Е. Змін форми елемента конструкції,

- Перевірку можливості утворення тріщин в конструкції.

Розрахунок будівельних конструкцій проводиться за граничними станами, Т. Е. Таких станів, при наявності яких нормальна експлуатація конструкцій неможлива.

граничними називаються такі стани для будівлі, споруди, окремих конструкцій, при яких вони перестають задовольняти заданим експлуатаційним вимогам. Граничні стану конструкцій (будівель) поділяються на дві групи:

- Перша група - втрата несучої здатності або непридатності до експлуатації

ції. Т. е. При цьому стані в конструкції настав небезпечне напружено - деформований стан. У найгіршому випадку - вона з цих причин зруйнувалася;

- Друга група - непридатність до нормальної експлуатації. нормальною називається експлуатація будівлі або його конструкції відповідно до передбачених в нормах або завданнях на проектування технологічними або побутовими умовами. Можливі випадки, коли конструкція не втратила несучої здатності, т. Е. Задовольняє вимогам першої групи граничних станів, але її деформації (наприклад, прогини або тріщини) такі, що порушують технологічний процес або нормальні умови перебування людей в приміщенні.

До граничними станами першої групи відносяться:

- Загальна втрата стійкості форми (рис. 3.8, а, 6);

- Втрата стійкості положення (рис. 3.8, в, г);

- Крихке, в'язке чи іншого характеру руйнування (рис. 3.8, д);

- Руйнування під спільним впливом силових факторів і несприятливих впливів зовнішнього середовища і ін.

Мал. 3.8. Граничні стани першої групи:

а), б) втрата загальної стійкості;

в), г) втрата стійкості положення;

д) крихке, в'язке чи іншого характеру руйнування

     
 
 
 


До граничними станами другої групи відносяться:

- Стану, що утруднюють нормальну експлуатацію конструкцій (будівель);

- Стану, що знижують довговічність конструкцій і будівель через появу неприпустимих переміщень - прогинів, осад, кутів повороту, коливань і тріщин.

Наприклад, підкранова балка, залишаючись міцною і надійною в роботі, може прогнутися більше, ніж встановлено нормами. Внаслідок цього мостовому крану з вантажем доводиться як би виїжджати з «ями», що утворилася внаслідок прогину балки, що створює додаткові навантаження на його вузли і погіршує умови його нормальної експлуатації.

Інший приклад: при прогині дерев'яних оштукатурених поверхонь (стелі) більше ніж на 1/300 довжини прольоту починає відпадати штукатурка. Міцність балки при цьому може бути не вичерпана, але порушуються нормальні побутові умови і може виникнути небезпека для здоров'я і життя людей.

До таких же наслідків може привести надмірне розкриття тріщин, які допустимі в залізобетонних і кам'яних конструкціях, але обмежуються нормами.

Розрахунок будівельних конструкцій за граничними станами має на меті не допустити жодного з них протягом всього терміну служби будівлі.

Для цього визначають величини зусиль, напружень, деформацій, переміщень, розкриття тріщин, що виникають в конструкціях під дією навантажень, і порівнюють їх з граничними значеннями, встановленими нормами проектування. Граничний стан не наступить, якщо перераховані величини зусиль, напружень, деформацій, переміщень, розкриття тріщин не перевищують значень, встановлених нормами.

Для визначення в конструкції зусиль, напружень, деформацій, переміщень від діючого навантаження складаються рівняння рівноваги з статики. При цьому конструкції і їх сполуки розглядаються у вигляді схем, т. Е. Умовно.

Конструкція може мати вигляд стрижня (колона, балка), пластини (стіна, плита перекриття). При розгляді такого елемента в плоскій системі він називається жорстким диском, В просторовій системі - жорстким блоком. Жорстким називається по-тому, що за умовою рівноваги елемент повинен бути нерухомий, т. Е. Зберігати за-

це положення.

Підстава (земля), на яке спирається система, теж є диском в площину

кістки і блоком в просторі.

Кожен жорсткий диск в площині має три ступені свободи, т. Е. Його положення в площині визначається трьома координатами:

- Двома прогресивними переміщеннями у напрямку осей х і у,

- Поворотом в площині х у.

Диск - елемент може вільно переміщатися в будь-якому з цих напрямків. Т. е. ступінь свободи - Це можливість переміщатися в площині або просторі.

Кожен жорсткий блок просторової системи має шістьма ступенями свободи:

- Трьома поступальними переміщеннями в напрямку осей х, у і z,

- Трьома поворотами навколо цих осей.

При з'єднанні елементів системи - балок, колон, фундаментів, стін, плит -

між собою утворюється зв'язок. Зв'язок може бути виконана на болтах, на зварюванні, монолітним бетоном.

Якщо ми вводимо зв'язок - інакше перешкода, то обмежуємо свободу переміщення елемента. Кожна зв'язок забирає одну ступінь свободи.

Реакція зв'язку обратна напрямку дії навантаження - це компенсація або опір дії навантаження або внутрішня сила. Навантаження - це зовнішня сила.

Щоб зберегти рівновагу і стійкість конструкції сума всіх сил повинна дорівнювати 0 (нулю). Т. е. ? х = 0, ? y = 0, ? z = 0.

Якщо число рівнянь рівноваги дорівнює числу зв'язків системи, то зусилля в цих зв'язках можна однозначно визначити з цих рівнянь. Буде рівняння з одним невідомим. При цьому система називається статично визначної. Наприклад, табурет на трьох ніжках - це статично визначена система, т. К. Має три опорні зв'язку і три рівняння рівноваги сил.

Якщо система має зв'язків більше, ніж рівнянь рівноваги, вона називається статично невизначеної. Тому, що в одному з рівнянь буде два невідомих і потрібно вводити нові умови рівноваги. Наприклад, табурет з чотирма ніжками. Одна ніжка - це зайва зв'язок. Якщо її прибрати, табурет залишиться стійким до верти-

кальной навантаженні.

Статично визначні системи мають переваги в тому, що їх легко мож

але розрахувати і визначити зусилля в елементах. При цьому вона є геометрично незмінної, т. Е. Здатна зберігати свою форму і рівновагу. Але у такої системи є недолік: якщо один з елементів системи зруйнуватися, вона перетворитися в геометрично змінну, т. Е. Втратить стійкість.

Наприклад, той же табурет на трьох ніжках: якщо одна ніжка зламається, на табуреті неможливо буде всидіти. Якщо ж зламається одна з чотирьох ніжок у табурета, то система збереже свою стійкість. Таким чином, перевага статично невизначеної системи і полягає в наявності запасних зв'язків.

Крістофер Рен (Англія, 1632 - один тисячі сімсот двадцять три) - математик, архітектор - приклад статично визначених систем. За умовлянням замовника поставив додаткову колону, але схитрував і не довів її до балки. Т. е. Вона не несла ніякого навантаження і стояла тільки про людське око.

Реакція на дію навантаження в конструкції неоднакова на всій її довжині. Зміна величини зусилля в конструкції простіше зобразити графічно. Таке зображені ження називається епюр.

На епюрі моментів видно, яка зона конструкції працює на стиск, яка - на розтягнення. Верхня частина перетину балки працює на стиск, нижня - на розтягнення.

Після визначення зусиль, що виникають в конструкції під дією навантажень, проводиться підбір необхідних розмірів перетину, щоб забезпечити роботу констру-

кции в заданих нормами межах міцності, стійкості і жорсткості.

Зусилля від навантажень розподіляються в конструкції нерівномірно. Тому доцільно змінювати розміри перетинів конструкції по довжині в залежності від величини навантаження. У тих випадках, коли різниця величин навантажень в різних перетинах конструкції велика, так і роблять. Наприклад, перетин залізобетонної балки в прольоті, де вона працює на розтяг, може бути більше, ніж на опорі.

Але, як правило, розміри перетину призначаються з розрахунку максимального зусилля. Або, якщо розміри перетину вже задані, а на сприйняття навантаження вони не працюють, т. Е. Розміри перетину недостатні для виконання умов міцності, жорсткості або стійкості, то застосовують посилення конструкції, наприклад, армування.

Призначення розмірів перетинів конструкцій виконується за каталогом індустріальних виробів, якщо виріб збірне, або індивідуально, якщо виріб монолітне.

основні конструктивні елементи будівель і споруд.

конструктивні елементи будівлі - це самостійні частини будівлі, кожна з яких має своє певне призначення.

НАМАЛЮВАТИ ЕЛЕМЕНТИ НА РОЗРІЗІ.

фундаменти - Це підземні конструктивні елементи будівель, сприймаю-щие все навантаження від вище розташованих вертикальних елементів несучого кістяка і передають ці навантаження на підставу.

підставою називається грунт, який сприймає навантаження від конструкцій.

стіни - Це вертикальні площинні огороджувальні та несучі елементи будівлі, що сприймають навантаження від інших частин будівлі і передають її на фундамен-ти.

колони - Це вертикальні стоечні несучі елементи, призначені для підтримки перекриттів і передають навантаження на фундаменти;

перекриття - Це горизонтальні огороджувальні та несучі конструкції, що розділяють внутрішній простір будівлі на поверхи, а також сприймають навантаження і передають її на стіни і стовпи (колони).

Нижня поверхня перекриттів називається стелею. Це може бути самостійна конструкція - підвісна стеля, акустичний, декоративний і т. П.

покриття - Це перекриття останнього поверху будівлі, складається з несучих конструктивних елементів, що сприймають навантаження від власної ваги конструкції, снігового покриву, вітру та огороджуючих елементів.

дах - Верхня конструкція, що відокремлює приміщення будівлі від зовнішнього середовища і захищає їх від атмосферних опадів та інших зовнішніх впливів, втрати тепла через покриття. Складається з несучої частини (Крокв) і ізолюючих (огороджувальних) частин, в тому числі - зовнішньої водонепроникної оболонки - покрівлі.

покрівлею називається верхня частина покриття, безпосередньо ізолює будівлю від атмосферних опадів.

перегородки - Вертикальні огороджувальні конструкції, що відокремлюють одне приміщення від іншого. Вони спираються на міжповерхові перекриття або на підлогу перших поверхів.

сходи - Похилі ступінчасті конструктивні елементи, призначені для вертикальних комунікацій в будівлях і спорудах.

Елементи стін і перегородок - віконні і дверні прорізи - заповнюють віконними і дверними блоками.

До конструктивних елементів будівель відносяться додаткові конструкції - еркери, лоджії, балкони, веранди, трибуни, ліхтарі і т. П. А також санітарно - технічні пристрої і інженерне обладнання будівель: системи опалення, водопостачання, каналізації, вентиляції, кондиціонування.

Конструктивні елементи можуть бути:
 - Готовими будівельними виробами, виконаними в заводських умовах і поставляються на будівництво в готовому вигляді - збірні плити перекриття, збірні стінові панелі, сходові марші, майданчики, щаблі, покрівельні вироби і т. П .;

- Споруджуються на місці з будівельних матеріалів - монолітні конструк-ції.

Сучасні будівлі зводять в основному зі збірних залізобетонних конструкцій: монтують з типових виробів і деталей, які виготовляють на заводах залізобетонних виробів. Перелік випускаються заводами будівельних конструкцій

і елементів є в будівельних каталогах.

Залежно від величини будівельні вироби бувають:

- Мелкоелементние (або просто штучними - їх можна взяти рукою, наприклад цегла), наприклад, ступінь сходів;

- Крупноелементних, наприклад, цілісний сходовий марш, який включає похилий елемент і ступені, стінна панель;

- Повнозбірне, наприклад, сходовий марш суміщений з майданчиками, санітарно - технічна кабіна.

Конструктивні елементи будівлі можна розділити на підземні і надзем-

ні конструкції.

Конструктивні елементи будівлі, що знаходяться нижче «нульової» позначки, відносяться до підземної частини будівлі. Підземна частина будівлі складається з:

- Стін підвалу або технічного поверху, на які спираються конструкції перекриття «нульового» циклу,

- Фундаменту,

- Природного або штучного підстави, куди через конструкції фундаменту передається тиск від ваги будівлі або споруди.

Основи. МАЛЮВАТИ НА РОЗРІЗІ.

Геологічні породи верхнього шару земної кори, які використовуються в будів-вельних цілях, називаються грунтами. Грунт - Це скупчення частинок (зерен) різної величини, між якими знаходяться пори (порожнечі).

Грунти, що сприймають навантаження від будівлі або споруди, називаються підставою. Підстава, здатне сприйняти навантаження від будівлі або споруди без зміцнення або посилення грунтів, т. Е. Грунт знаходиться в природному стані, називається природним підставою. Підстава, здатне сприйняти навантаження від будівлі або споруди лише після зміцнення або посилення грунтів, т. Е. Грунт з штучно зміненими властивостями, називається штучною основою.

грунти природних підстав будівель і споруд поділяються залежно від походження, складу, фізико-механічних показників на скаль-

Цінні та нескельні.

скельні ґрунти - Це вулканічні або вивержені породи, осадові по-

пологи з жорсткою зв'язком між зернами мінералів - спаяні і зцементовані. Такі грунти залягають у вигляді суцільного масиву. До скельним грунтів відносяться: граніт, базальт, піщаник, вапняк. Під навантаженням від будівлі вони не стискаються і служать найбільш міцними основами будівель і споруд.

До скелястим породам відносяться гіпси, ангідриту, глинисті сланці, деякі види пісковиків. Але вони водорозчинні і размягчаеми в воді.

нескельні грунти - Це великоуламкові, піщані і глинисті.

Крупноуламкові грунти - це незцементовані скельні грунти, які містять більше 50% за вагою уламків порід. Такі грунти слабо стискаються під навантаженням і можуть бути міцною основою для будівель і споруд. Залежно від крупності зерен розрізняються: щебеністие або гравійні грунти, у яких частки більше 10 мм і дресвяние з частинками від 2 до 10 мм.

Піщані грунти складаються переважно з частинок (зерен) розміром від 0,05 до 2 мм. Залежно від крупності частинок піски поділяються на: гравелисті, великі, середньої крупності, дрібні і пилуваті. Залежно від щільності складення або пористості піщані ґрунти бувають: щільні, середньої щільності і пухкі. Залежно від ступеня вологості або ступеня заповнення обсягу пір водою розрізняють піщані ґрунти: маловологі, вологі і насичені водою.

Зволоження піщаних грунтів знижує їх несучу здатність, при цьому зниження тим більше, чим менше розміри частинок грунту. Ці грунти в водонасиченому стані стають текучими, і тому їх називають пливунами. Піщані грунти з гравелістих, великих і середньої крупності пісків малосжімаеми і при достатній потужності шару служать міцним і стійким підставою будівель і споруд.

Глинисті грунти - з переважним вмістом глинозему - відносять до зв'язковим грунтам, так як частинки їх скріплені силами внутрішнього зчеплення. Вони складаються з плоских частинок розміром менше 0,005 мм і товщиною менше 0,001 мм, а також піску і рослинних залишків. Залежно від кількості містяться в грунті глинистих частинок і піску розрізняють: супеси, суглинки

і глини.

глинисті грунти пластичні, Т. Е. Здатні при добавці води переходити з

твердого стану в пластичне, а при подальшому зволоженні - в текучий стану

ня. У сухому і маловлажних стані вони служать хорошим підставою для будівель і споруд. Але в розрідженому стані їх несуча здатність знижується.

насипні ґрунти - Це штучні насипи, які утворюються при засинаючи-ке ярів, ставків, узбереж річок, на місцях звалищ, відходів виробництва і т. П. Засипка проводиться:

- Грунтом,

- Порожній породою, шлаками,

- Сміттям.

Такі грунти неоднорідні за структурою і складом, по стисливості. При використанні їх в якості основи необхідно ущільнення. Насипу з піщаних грунтів Самоущільнюючий через 2-3 роки, а з глинистих - через 5-7 років.

При будівництві має значення наявність ґрунтових вод і їх рівень від поверхні землі.

Грунтові води утворюються в результаті проникнення в грунт атмосферних опадів. Вода утримується в грунті зазвичай в результаті наявності глини. Рівень грунтових вод залежить від дощів, танення снігів, зміни рівня води в що знаходяться поблизу водоймах. Коли він високий, можливе розмивання грунтів і осідання будівлі. Крім того, якщо грунтові води високо, можливе підтоплення підвалу будинку або його спливання разом з будинком. При високому рівні ґрунтових вод вживають заходів захисту підстави: дренаж, водозниження.

Грунти підстави в межах стиснутої товщі:

- Можуть бути слабкі і не володіти необхідною несучою здатністю,

- Від впливу навантажень від будівлі і споруди в них можуть виникнути нерівномірні опади. Наприклад, це насипні ґрунти, торф'янисті, пухкі піщані і суглинні грунти.

У цьому випадку їх штучно зміцнюють або застосовують фундаменти, передають навантаження на нижні міцні грунти (пальові фундаменти).

штучні підстави бувають двох видів:

- Ущільнену основу,

- Укріплене підставу.

Ущільнення підстави може бути поверхневим і глибинним.

поверхневе ущільнення отримують при поверхневому трамбуванні грунту важкими трамбівками, що піднімаються краном на висоту 3-4 м і сбрасиваеми-

ми на ущільнювану поверхню.

глибинне ущільнення виробляють «ґрунтовими палями» - забиванням сердечника у вигляді дерев'яної конічної палі. Сердечником ущільнюють грунт, а після вилучення сердечника утворилася свердловину заповнюють грунтом, грунтобетонних або сухим піском.

При слабких грунтах їх часто замінюють піщаними подушками. Пісок укладають шарами товщиною 150-200 мм і ущільнюють трамбівками або поверхневими вібраторами з поливанням водою.

зміцнення підстави виробляють цементацией, хімічним закріпленням або силікатизацією грунтів.

цементація грунтів - це нагнітання в грунт через забиті в нього труби цементного або цементно - глинистого розчину. Цементація застосовується для зміцнення гравелістих, крупно-і середньозернисті пісків, для закладення тріщин і порожнин в скельних грунтах.

силікатизація - Це введення через труби в грунт розчинів рідкого скла і хлористого кальцію. Застосовується для зміцнення піщаних пилуватих, пливунів і макропористий грунтів. Ін'єкція робиться на глибину 15-20 м і більше, а радіус поширення силікатизації досягає 1 м.

Підстави будівель і споруд вибирають на основі інженерно - геологічних, гідрогеологічних досліджень. Ці дослідження проводяться геологами. У них містяться дані про геологічну будову даної місцевості, фізико-механічні характеристики шарів грунту, рівень грунтових вод (рис. 3.9).

Від правильності вибору майданчика під будівництво і проведення досліджень її ґрунтових умов залежить вартість влаштування основи будівлі і забезпечення його стійкості в процесі експлуатації.

 
 


Мал. 3.9. геологічний профіль

1 - свердловина,

2 - рівень грунтових вод

Робота грунту під навантаженнямпроходить наступним чином.

МАЛЮВАТИ.

Під дією навантаження від фундаментів в грунтах підстави виникає тиск. Величина цього тиску залежить від власної ваги грунту і від ваги будівлі. Тиск від власної ваги грунту залежить від об'ємного ваги грунту і від глибини закладення фундаменту.

Під фундаментом грунт ущільнюється. В межах стиснутої товщі грунту під тиском діючої навантаження і в результаті зменшення обсягу пустот і переме-щення частинок грунту виникають деформації підстави.

Деформації підстави викликають осідання фундаменту, а значить і будівлі. Невеликі опади, якщо вони рівномірно по периметру будівлі, не роблять руйную-ного впливу на будівлі. Небезпечні для будівель нерівномірні опади.

При таких опадах конструкції, що складаються з жорстко пов'язаних між собою елементів, можуть деформуватися і надалі руйнуватися.

Осадку фундаментів можуть викликати макропористі грунти, наприклад, гли-ті. У природному стані вони мають пори, розміри яких перевищують розміри частинок грунту. При зволоженні ці ґрунти через вміст в них розчинних у воді вапна, гіпсу та інших солей втрачають зв'язність, швидко намокають і ущільнюються, утворюючи просадки. Їх називають просадними грунтами.

Осідання підстав не припустимі. Встановлено граничні величини осідання основ будівель, наприклад:

- Для будівель з цегляними стінами - 8 - 10 см;

- Для каркасних будинків - 10 см.

Для забезпечення міцності, стійкості та придатності до експлуатації будівель і споруд, що зводяться на просідаючих грунтах, необхідні заходи щодо

укріплення ґрунтів підстави і захисту їх від зволоження.

Причиною деформації і руйнування будівлі може стати грунтова вода.

При замерзанні в зимовий час розширення води в порах грунтів основи

викликає збільшення обсягу грунту, або «Пученіє». Сили пучения бувають настільки великі, що вони піднімають фундаменти і можуть стати причиною деформації фундаментів і будівлі. Навесні при відтаванні грунт осідає.

Якщо будівля малоповерхове, воно має відносно малу масу. За кілька років будинок може піднятися над рівнем землі на десятки сантиметрів. При цьому різні ділянки будови зазвичай піднімаються на різну величину, що призводить до перекосу вікон, дверей, до розлому стін.

Тому глибина закладення фундаментів від рівня землі повинна бути не менше глибини зимового промерзання + 0,2 м. Глибина промерзання грунту по районам Росії вказана в СНиП. Для Москви та Московської області вона становить 1,2 м від поверхні землі.

Фундаменти.

фундаментом називається підземна частина будівлі, яка сприймає всі навантаження, що виникають в надземних частинах, і передавальний ці навантаження на підставу.

 Мал. 3.10. Впливу на фундаменти:

Об'ємно-планувальні рішення будівель і споруд. «-- попередня | наступна --» несилові впливу
загрузка...
© om.net.ua