Конструкції

1. Будинки та їх елементи, основні поняття і визначення Будівлі - це наземні споруди, що мають внутрішній простір, призначений для проживання, праці, задоволення тих чи інших потреб людини і суспільства (житлові будинки, виробничі корпуси, клуби, лікарні тощо). Термін будівлю непридатний до наземних споруд, які не мають такого внутрішнього простору (мостах, естакадах транспортним, градирень тощо), а також до багатьох підземним і підводним спорудам (тунелях, греблям і т.п.). Ці споруди носять назву інженерних споруд або, для стислості, просто споруд. До них відносяться також і формально схожі на будівлі багатоярусні етажерки промислових підприємств, призначені для періодичного обслуговування технологічного устаткування, водонапірні башти та інші подібні споруди. Внутрішній простір будинків найчастіше розчленоване на окремі приміщення - частини внутрішнього об'єму будівлі, огороджені з усіх боків. Сукупність усіх таких приміщень, підлоги яких розташовані на одному рівні, утворює поверх будівлі. Окремі поверхи мають певну назву (рис. 1.1). Підвал - поверх, повністю або більшою своєю частиною заглиблений у землю (званий також підвальний поверх) (а). Напівпідвальний, або цокольний - поверх, рівень підлоги якого заглиблений від рівня тротуару або вимощення не більше ніж на половину висоти приміщення (б). Надземний - поверх (перший, другий, третій і т.п.), розташований вище рівня землі (б, в). Горищний (або горище) - поверх, розташований між дахом і перекриттям над останнім поверхом будинку (так званим горищним перекриттям) (г). Мансардний (або мансарда) - поверх, обгороджених всередині горищного простору, утвореного скатної дахом, і призначений для розміщення житлових або підсобних опалювальних приміщень, площа горизонтальної частини стелі бажано щоб займала не менш 50% площі підлоги, а висота стін до низу похилої частини стелі різна , в залежності від кута нахилу даху (зазвичай не менше 1,4-1,6 м). Технічний - поверх, призначений для розміщення інженерного обладнання і прокладання комунікацій. Може бути розташований у нижній (технічне підпілля), верхній (технічний горище) або в середній частині будинку, а також над проїздами, над першим громадським поверхом житлового будинку і т.п.; у виробничих будівлях необхідність і місця розміщення технічних поверхів встановлюються головним чином вимогами технологічного процесу. Висота технічних поверхів залежить від виду обладнання і комунікацій з урахуванням умов експлуатації, у місцях проходу обслуговуючого персоналу висота в чистоті he1, 9 м. Всі ці та інші приміщення є елементами об'ємно-планувальної структури будівлі. Матеріальну ж оболонку будинку становлять взаємопов'язані конструктивні елементи - самостійні частини або елементи будівлі, кожен з яких має своє певне призначення: стіни, фундаменти, дахи і тому подібне (Рис. 1.2). Конструктивні елементи або складаються з більш дрібних, заздалегідь виготовлених елементів - будівельних виробів, що поставляються на будівництво у готовому вигляді (збірних плит, сходинок, покрівельних виробів тощо), або зводяться на місці з будівельних матеріалів. У залежності від величини будівельні вироби бувають дрібноштучними (або просто штучними - їх можна взяти рукою, наприклад, цегла), великими і т.д. Конструктивні елементи поділяють на несучі і огороджувальні. Такий підрозділ пов'язано з призначенням цих елементів, з умовами їх роботи в структурі будівлі при сприйнятті тих чи інших сполучень навантажень і впливів, до яких схильне будівля та її елементи як в ході будівництва, так і в процесі експлуатації. Впливу за своїм характером поділяються на дві групи: силові та несилові. До силовим (або механічним) відносяться: навантаження від власної маси частин будівлі, від людей, меблів, обладнання, снігових відкладень, від тиску вітру, сейсмічні, ударні та ін Впливу несилового характеру: атмосферні опади; потоки тепла і вологи, впливи, викликані різницями температур або різницями потенціалів вологості зовнішнього і внутрішнього повітря; шум і вібрація, що йдуть ззовні або від сусідніх приміщень або викликані роботою інженерного обладнання; інфільтрація повітря через нещільність і т.п . Призначення несучих конструктивних елементів будівлі (або, як прийнято говорити, несучих конструкцій) - сприймати всі види навантажень і впливів силового характеру, які можуть виникати в будинку, і передавати їх через фундаменти на грунт. Призначення огороджуючих конструктивних елементів будівлі (або огороджувальних конструкцій) - ізолювати простір будівлі від зовнішнього середовища, розділяти це простір на окремі приміщення і захищати (огороджувати) ці приміщення і простір будівлі в цілому на всі види впливів несилового характеру. Приклади несучих конструкцій: фундаменти, стіни, колони, балки тощо; огороджувальних: перегородки, покрівлі, вікна, двері і т.п. Багато конструктивних елементи є одночасно і несучими, і огороджувальними - в них несучі та огороджувальні функції суміщені. Найбільш характерним прикладом такого поєднання функцій є зовнішні і внутрішні несучі стіни, які одночасно можуть бути і огороджувальними конструкціями, і вертикальними опорами для розміщуваних на них горизонтальних конструктивних елементів. Якщо стіни виконують тільки огороджувальні функції, їх називають ненесучими. При цьому розрізняють самонесучі стіни і навісні. До перших відносять стіни висотою в один або кілька поверхів, які спираються на фундамент і передають йому вертикальні навантаження лише від їх власної маси. Навісними називають стіни, розчленовані на окремі елементи і навішує на несучі вертикальні або горизонтальні конструкції будівлі (рис. 1.3.). Інший тип вертикальних несучих конструкцій - окремо розташовані вертикальні опори. Так називають вертикальні опори, один розмір яких (висота) значно перевищує два інших - товщину і ширину: це колони, або стійки, і стовпи. Фундаменти - підземні конструктивні елементи будинків, що сприймають усі навантаження від вищерозташованих вертикальних елементів несучого кістяка та передавальні ці навантаження на підставу. Підставою називають грунт, безпосередньо сприймає навантаження. Воно може бути природним (грунти у природному стані) і штучним (грунти з штучно зміненими властивостями за рахунок ущільнення, зміцнення і т.п.). Фундаменти можуть виконуватися у вигляді суцільних стін (стрічок) - стрічкові фундаменти і окремих стовпів - стовпчасті фундаменти. У будинках з підвалами стрічкові фундаменти є одночасно і стінами цих підземних приміщень, відчуваючи додатково до інших навантажень горизонтальний тиск грунту. Перекриття - горизонтальні конструкції, що розділяють будівлю на поверхи; одночасно виконують несучі та огороджувальні функції, тому що призначені для розміщення людей, обладнання, меблів, навантаження від яких перекриття сприймають і передають на вертикальні опори. Розрізняють перекриття: міжповерхові (розділяють суміжні поверхи), горищні (розділяють останній поверх і горище), надпідвальне, над проїздами і т.д. Ізолюючі шари і інші елементи, що входять до складу цих перекриттів, різні. Нижня поверхня перекриттів називається стелею, той же термін відноситься і до самостійних елементів, при необхідності входять до складу перекриттів або застосовуваним автономно: акустичний стеля, підвісний, декоративний і т.п.

2. Дах - верхня конструкція, що відокремлює приміщення будівлі від зовнішнього середовища і захищає їх від атмосферних опадів та інших зовнішніх впливів. Складається з несучої частини (крокв) і ізолюючих (огороджувальних) частин, у тому числі - зовнішньої водонепроникної оболонки - покрівлі. Дахи влаштовують горищні та бесчердачниє. Горищні (над горищем) бувають холодними (теплозахисні функції виконує горищне перекриття) і утепленими. Утеплена або, як кажуть, тепла дах влаштовується при наявності та при відсутності горища, коли функції горищного перекриття та покрівлі поєднуються (в останньому випадку застосовуються назви: сполучена дах, суміщене покриття безчердачною перекриття). Ці терміни притаманні, в основному, житлово-цивільного будівництва. У промисловому будівництві в тому ж сенсі вживається термін покриття. У виробничих будівлях горища зазвичай не прийняті, а термін дахах найчастіше асоціюється з похилими поверхнями (скатами) дахів житлових будинків, які правильніше називати скатні даху. Перегородки - тонкі стіни - вертикальні огороджувальні конструкції, що відокремлюють в межах поверху одне приміщення від іншого. Вони спираються на міжповерхові перекриття або на підлогу перших поверхів. Сходи - похилі ступінчасті конструктивні елементи в будівлях і спорудах, призначені для вертикальних комунікацій. Часто, з метою їх захисту від вогню і задимлення, сходи відгороджують від решти приміщень вогнетривкими вертикальними стінами. Ці стіни, простір, обгороджених ними, і розташовані в ньому сходи і майданчики називають сходовою кліткою. Об'ємно-планувальний елемент будівлі, що включає сходову клітку, що примикають до неї шахти ліфтів (стіни, в яких розташований ліфт) і обслуговуючі їх майданчики, називають сходово-ліфтовим вузлом. Елементи стін і перегородок - віконні та дверні прорізи - заповнюють віконними і дверними блоками. Віконні блоки складаються з коробок і віконних плетінь; дверні - з коробок і дверних полотен. Значні за площею прорізи в стінах, заповнені огороджувальної свегопрозрачной конструкцією, називають вітражами. Всі види огороджувальних світлопрозорих поверхонь називають світлопрозорими огорожами. До конструктивних елементів будинків відноситься також ряд додаткових, багато з яких будуть розглянуті, а саме: еркери, лоджії, балкони, веранди, трибуни, ліхтарі тощо; до них відносяться також санітарно-технічні пристрої та інженерне обладнання будівель. Основні конструктивні елементи будинку - горизонтальні (перекриття, покриття), вертикальні (стіни, колони) і фундаменти. Узяті разом, вони становлять єдину просторову систему - несучий кістяк будинку, надійно забезпечує сприйняття та передачу на основани е всіх видів навантажень і механічних (силових) впливів, що виникають у процесі експлуатації будівлі.

2. Фунда́мент — підземна частина будівлі, що служить опорою всіх конструкцій споруди. Фундаменти бувають безперервними — по периметру всіх стін або переривистими — у вигляді окремих стовпів і залізобетонних подушок, проміжки між якими засипають ґрунтом. Основні типи фундаменту:

Стрічкові фундаменти Мають однакову форму поперечного перетину по всьому периметру стін будівлі (зокрема під всіма його внутрішніми несучими стінами). Їх споруджують з готових збірних бетонних та залізобетонних виробів, з монолітного бетону та залізобетону або їх комбінації - збірно-монолітні. І зводять, як правило, під важкими будівлями.

Стовпчасті фундаменти Являють собою систему стовпів, розташованих по кутах і в місцях перетину стін, а також під важкими і несучими простінками, балками та іншими місцями зосередженого навантаження будівлі. Для виготовлення стовпчастих фундаментів використовуються цегла, залізобетонні, металеві і азбестоцементні стовпи і труби. Їх застосовують при будівництві легких дерев'яних будинків без підвалів.

Плитні фундаменти Споруджуються під усією площею будинку. Представляють собою суцільний залізобетонний блок, виконаний з монолітного залізобетону, або зі збірних перехресних залізобетонних стовпів з жорсткою обробкою стикових з'єднань. Плитні фундаменти застосовують на майданчиках зі слабкими ґрунтами і, якщо є необхідність надійного захисту основи від проникнення води (плиту використовують як гідроізоляцію).

Пальові фундаменти Складаються з паль, занурених у фундамент будівлі або споруди. За способом виготовлення розрізняють палі забивні, занурювані в грунт в готовому вигляді, і набивні, виготовлені безпосередньо в грунті. Такі фундаменти використовують там, де верхній шар грунту не може витримати велику вагу. Для пальових фундаментів використовують готові короткі забивні залізобетонні палі або набивні палі, що виготовляються шляхом заповнення бетонною сумішшю виробленої (пробуреної) в ґрунті свердловини.

3. Класифікація стін

Стіни можуть бути поділені за такими основними ознаками: За характером статичної роботи: а) несучі - такі, що спираються на фундамент і сприймають навантаження від власної ваги, вітру, перекриттів та покриття (даху); б) самонесучі - такі, що сприймають навантаження від власної ваги стін усіх поверхів та вітру; в) ненесучі (навісні) - такі, що спираються на інші конструкції будівлі поповерхово або навішені на каркас і навантажені тільки власною вагою та вітром. Використовуються тільки в каркасних будівлях. За матеріалом: а) кам’яні (із штучного й природного каменю); б) дерев’яні; в) ґрунтові (з глиносирцевих матеріалів - саман і т.п.); г) із полімерних матеріалів (пластмас); д) сталеві. За конструкцією і способом зведення: а) із дрібноштучних елементів (цегли, керамічних каменів, легкобетонних каменів, природного каменю); б) із великих блоків (бетонних, цегляних, природних порід); в) великопанельні; г) монолітні (легкий бетон, глинобитні та ін.). За конструктивними ознаками (за структурою): а) однорідні (одношарові) або шаруваті; б) суцільні чи порожнисті. Проектуючи свою майбутню будівлю або збираючись орендувати житло чи снять офис приділіть увагу, окрім місця положення об'єкта, характеристик площі та поверховості, також на стіни, оскільки саме вони впливають на тепловитрати та властивості мікроклімату.

Вимоги, які ставляться до стін

Конструкції стін зазнають впливу складного комплексу зовнішніх і внутрішніх дій. Характером впливів, яких зазнають стіни, зумовлені вимоги до них: - міцність та стійкість; - довговічність; - теплотехнічні характеристики (теплоізоляція, теплостійкість, повітронепроникність); - звукоізоляція; - відповідність ступеню вогнестійкості будівлі; - економічність та індустріальність; - архітектурно-художні вимоги. При проектуванні конструкцій теплоефективних зовнішніх стін цивільних будинків необхідно виконувати вимоги нормативних документів: ДБН В.2.2-15 «Житлові будинки. Основні положення», ДБН В.2.2-9 «Громадські будинки та споруди. Основні положення», СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования», ДБН В.2.6-31 «Теплова ізоляція будівель», ДБН В.1.1-7 «Пожежна безпека об’єктів будівництва», ДБН В.1.2-2 «Навантаження і впливи. Норми проектування», СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» й інших діючих нормативних документів. Вогнестійкість будинків, які проектуються з теплоефективними огороджувальними конструкціями, а також межа вогнестійкості конструктивних елементів будинків та межа розповсюдження полум’я по них повинні відповідати вимогам ДБН В.1.1-7

4. Зведення стрічкового фундаменту для каркасного будинку, виправдано в основному, у трьох випадках: будинок ну дуже великий, планується обкладати будинок ззовні цеглою або забудовник просто великий перестрахувальник. У всіх інших випадках, раціональніше використовувати стрічково-стовпчастий фундамент.

Стрічковий фундамент може бути, як повністю заглибленим у землю, так і мати надземну частину. Для каркасних будинків застосуємо тільки другий варіант, тому що контакт деревини каркаса з землею, не допустимий. І в цілому, питанню гідроізоляції фундаментів для дерев'яних будинків будь-яких конструкцій, повинна приділятися велика увага.

Стрічкові фундаменти виготовляються з фундаментних блоків, цегли, заливанням рідкого бетону або комбінацій цих рішень. Як варіант, в траншею під фундамент укладаються бетонні фундаментні блоки і з'єднуються розчином. Наземна частина фундаменту (цоколь) формується з цегли.

Найнадійнішим, вважається монолітний залізобетонний стрічковий фундамент. Для його влаштування, викопується траншея по периметру несучих стін. Глибина траншеї повинна трохи, але перевищувати глибину промерзання грунту. Звичайно, для кожного регіону, вона своя. Дно траншеї вирівнюється. Бажано використовувати стрічкові фундаменти не з прямокутним перерізом, а з розширенням внизу. Для реалізації такої конструкції - краще застосувати бетонні блоки зі спеціальною розширеної підошвою. По всій площі дна траншеї влаштовують щільну піщану подушку. Стіни траншеї, в більшості випадків, гідроізолюють або відразу встановлюєть знімну опалубку, загальну для підземної і надземної частини фундаменту. Не варто забувати про повітряні продухи в надземній частині фундаментної стрічки. Вони необхідні для врівноваження температури і вологості в різних контурах фундаменту. До цього моменту треба поставитися серйозно, оскільки сильний перепад цих параметрів по різні сторони фундаменту, може призвести до його ослаблення аж до руйнування. Потім, фундамент заливається бетоном, і обов'язково армується. Якщо фундамент потребує багато бетону, іноді, варто замовити міксер і залити все разом, попередньо встановивши армований каркас, ніж мучатьсь з міні-бетономішалкою.

Після заливки, фундамент вимагає регулярного поливання, для рівномірного проходження хімічних реакцій і застигання бетону. Коли фундамент повністю застигне, можна знімати опалубку, гідроізолювати поверхню стрічки і приступати до монтування каркасу.

Стрічковий фундамент являє собою безперервну або переривчасту стрічку під несучими стінами. Збірні стрічкові фундаменти рекомендується проектувати із застосуванням типових плит за ГОСТ 13580-85 або ГОСТ 13579-78 *. Монолітні ж фундаменти відрізняються простотою монтажу. Технологічний процес обмежується створенням опалубки (можливе застосування як знімною, так і незнімної опалубки), в яку власне й укладається суміш. Як видно, при цьому не потрібна якась бо важка техніка (за винятком екскаватора, потрібного для створення ложа фундаменту) За СНиП монолітні фундаменти класифікуються на стрічкові, стовпчастих і суцільні. Основними параметрами будь-якого типу фундаменту є глибина залягання, товщина фундаменту і ширина підошви. Товщину фундаменту можна приймати рівною або меншою товщини спирається стіни. Однак у будь-якому випадку звис не повинен перевищувати 130 мм. Зокрема, стрічкові фундаменти застосовують, коли грунт під будівлею має малу несучу здатність, і необхідно розподілити вагу будівлі на велику площу. Стрічковий фундамент поверхневого заглиблення найбільш дешевий, проте поступається в надійності фундаментів глибокого закладення. Також при проектуванні фундаменту необхідно враховувати промерзання грунту взимку, що викликає зсув грунтів не тільки у вертикальному а й у горизонтальному напрямку. Стовпчасті ж фундаменти застосовуються рідше, і тільки в тих випадках, коли застосування стрічкових економічно неефективно або неможливо з будь-яких технологічних причин. Суцільні фундаменти у вигляді залізобетонної плити влаштовують під всією площею будівлі. Застосовують їх, якщо неприпустима осаду будівлі або якщо грунти мають дуже низьку несучу здатність. Як правило, товщина плит не перевищує 600 мм. Такий тип фундаменту дуже трудомісткий, у зв'язку, з чим застосування його дуже обмежено. При будівництві приватних котеджів, а тим дерев'яних, як правило, використовуються монолітні стовпчасті фундаменти, так як такий фундамент за своєю несучої здатності практично ідеально підходить для малоповерхового будівництва. Застосування цього типу опорного фундаменту не тільки дозволяє заощадити гроші і час, а й також не обмежувати себе в об'ємно-планувальне рішення самого котеджу