Основы архитектуры и строительных конструкций. Учебное пособие

Мастичные кровли выполняются из горячих битумных и рези- но-битумных мастик при армировании слоями стекловолокна. В жарком климате применяются самозалечивающиеся водонаполненные кровли.

Асбестоцементные и металлические кровли выполняются при значительном уклоне из гофрированных или гладких листов.

8.5. Способы водоотвода и меры по уменьшению снегоотложений

Водоотвод (способ отведения дождевой и талой воды с кровли) подразделяется на наружный и внутренний. В свою очередь, наружный водоотвод может быть неорганизованным и организованным. Неорганизованный водоотвод выполняется путем стока воды по всему периметру кровли. Для защиты стен от стекающей воды устраивают карнизы (кирпичные со свесом 300 мм или из железобетонных плит со свесом 500 мм). Организованный водоотвод выполняется с использованием направляющих устройств (желобов и водосточных труб).

Внутренний водоотвод устраивается с помощью приемных воронок, закрепленных на кровле, стояков внутри помещения и выпусков в коллектор ливневой или общесплавной канализации.

Основной конструктивной мерой по уменьшению снегоотложений на кровле является устранение участков с аэродинамической тенью, возникающей в местах больших выступов с заветренной стороны (перепадов высот помещений, фонарей, высоких парапетов, высоких зеленых насаждений). В связи с этим фонарные и другие надстройки целесообразно располагать параллельно господствующему в зимний период направлению ветра. В таких случаях следует использовать зенитный тип фонарей.

51

9. ПОЛЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

9.1. Требования к полам

Пол промышленного здания является одним из наиболее трудоемких элементов (15 % стоимости здания), связанным с большим объемом (до 70 %) ручных работ. Конструкция и материал пола зависят от технологии производства, типа основания и методов производства работ. Полы должны обладать следующими свойствами:

-высокой механической прочностью (ударной прочностью, сопротивляемостью воздействиям транспортных средств);

-ровной нескользящей поверхностью;

-малой истираемостью и пылеватостью;

-хорошей эластичностью (защищенностью от падающих пред-

метов);

-бесшумностью;

-малым коэффициентом теплоусвоения;

-стойкостью против возгорания;

-водонепроницаемостью;

-стойкостью против химической агрессии кислот и щелочей;

-нетоксичностью;

-электроизоляцией;

-индустриальностью;

-ремонтоспособностью;

-экономичностью;

-привлекательностью (хороший вид, легкая очищаемость). Поскольку требования противоречивы, то в первую очередь

обеспечиваются основные для данного типа производства. При этом в одном здании может быть несколько типов полов.

9.2.Конструктивные элементы пола

Косновным конструктивным элементам пола относятся основание, подстилающий слой и покрытие.

Основание (нижний слой) представлено в многоэтажных зданиях междуэтажным перекрытием, а в одноэтажных – грунтом основания (без органических включений и при отсутствии пучин).

52

Подстилающий слой предназначен для передачи нагрузки на основание, имеет расчетную толщину и выполняется из бетона или сыпучих материалов (гравия, щебня, шлака).

Покрытие (верхний слой) подвергается непосредственным эксплуатационным воздействиям и выполняется бесшовным, из штучных, рулонных и листовых материалов.

Дополнительными конструктивными элементами пола являются прослойка, стяжка и гидроизоляция.

Прослойка связывает покрытие с подстилающим слоем или обеспечивает покрытие упругой постелью. При этом используются цементно-песчаный раствор, битумные мастики, песчаные прослойки для полов из металлических или бетонных плит.

Стяжка применяется для выравнивания или придания уклона нижележащему покрытию.

Гидроизоляция – слой, препятствующий проникновению в пол сточных или грунтовых вод.

9.3. Полы со сплошными покрытиями

Сплошное покрытие полов (бесшовное) может быть бетонным или полимерным.

Часто применяемые бетонные полы имеют следующие достоинства:

-высокая прочность;

-влагонепроницаемость;

-нечувствительность к органическим растворителям. Недостатками бетонных полов являются:

-нестойкость против воздействия кислот и щелочей;

-пылеватость;

-непривлекательный вид.

Для устранения недостатков применяют добавки к бетону. Мозаичное покрытие с добавкой в бетон мрамора или гранита улучшает эстетические качества. Металлические добавки (смесь из цемента и металлического порошка втирают в не затвердевшую поверхность бетона) повышают прочность.

Жаростойкие покрытия на основе глиноземистых цементов выдерживают температуру до 1700 °С и защищают полы от падения раскаленных предметов.

53

Силикатные полы на основе жидкого стекла, кроме жаростойкости (до 700 °С), обладают стойкостью против воздействия кислот.

Асфальтобетонные покрытия (на основе смеси битума) применяют в мокрых зонах здания, не подвергающихся воздействию органических растворителей, горячей воды и транспорта на гусеничном ходу.

В чистых производствах (производствах электронных приборов, медицинского оборудования и др.) используют наливные полы с полимерными покрытиями. Эти полы состоят из бетонного подстилающего слоя, гипсовой стяжки и наливного мастичного покрытия.

9.4. Полы с покрытиями из штучных, рулонных и листовых материалов

К штучным покрытиям относятся крупноразмерные комплексные плиты и мелкоразмерные блоки и плитки.

Крупноразмерные комплексные плиты обладают высокой индустриальностью, представляя собой готовые участки пола, и выполнены с основным размером 3х3 м и доборными размерами 1,5х1,5 м и 1х1 м. По контуру они имеют пазы и гребни. Бетонные плиты изготавливают из жаростойкого, мозаичного и других бетонов. Стальные плиты являются штампованными перфорированными изделиями. Мелкоразмерные блоки представлены:

-бетонными блоками, в том числе полимеропилочного состава, размером 300 х 300 и 400 х 400 мм;

-каменными блоками из гранита и базальта с размерами брусчатки 150 х 200 мм;

-клинкерными кирпичами;

-торцовыми шашками из антисептированной древесины разме-

рами 50...100 х 80...250 мм.

Для полов используются следующие плиты и плитки:

-керамические плитки размером 150 х 150 мм, обладающие высокой прочностью, водостойкостью и кислотостойкостью;

-резиновые плитки размером 300 х 300 мм;

-шлакоситалловые плиты размером 300 х 300 мм, 400 х 400 мм,

500 х 500 мм и 600 х 600 мм;

-чугунные дырчатые и стальные штампованные перфорированные плиты размером 250 х 250 мм, 300 х 300 мм.

54

Полы из рулонных и листовых материалов следующие:

-рулонные полы из линолеума (безосновного и с упрочняющей, тепло- и звукоизолирующей основами);

-листовые полы из твердых древесно-волокнистых, древес- но-стружечных, цементно-стружечных и винипластовых листов (устраиваются во вспомогательных помещениях).

55

10. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

10.1. Бетон

Бетон для железобетонных конструкций должен обладать необходимой прочностью (в том числе, прочностью сцепления с арматурой) и плотностью (непроницаемостью).

Бетоны классифицируют по ряду признаков:

1) по структуре – плотной структуры, крупнопористые и поризованные;

2) по плотности – тяжелые, облегченные, легкие и особо легкие; 3) по виду вяжущего – цементные, силикатные, на гипсовом

вяжущем, на смешанных или специальных вяжущих; 4) по виду заполнителей – плотные или пористые;

5) по зерновому составу – крупнозернистые и мелкозернистые; 6) по условиям твердения – естественного твердения, подверг-

нутые тепловой обработке при атмосферном давлении.

Марка по морозостойкости F назначается для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания. Число после буквы F соответствует количеству выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии.

Марка по водонепроницаемости W назначается для конструкций, к которым предъявляются требования непроницаемости. Число после буквы W соответствует наибольшему давлению воды в кг/см2, при котором еще не наблюдается просачивания воды через бетон.

Марка по средней плотности D назначается в тех случаях, когда к бетону, кроме конструктивных, предъявляются требования теплоизоляции. Если назначается марка D, то она должна контролироваться на производстве. Число после буквы D соответствует средней плотности бетона в кг/м3.

Марка по самонапряжению Sp назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главное значение. Обычно бетон этой марки используется для конструкций, выполненных на напрягающем (расширяющемся) цементе. Если марка Sp назначается, то она должна контролироваться на производстве. Она определяется значением предварительного напряжения в бетоне (в МПа), создаваемого за счет его расширения при наличии продольной арматуры в количестве 1 %.

56

10.2. Арматура железобетонных конструкций

Арматуру железобетонных конструкции делят (по её назначе-

нию):

-на рабочую, т. е. устанавливаемую по расчёту для восприятия действующих усилий;

-монтажную, т. е. устанавливаемую по конструктивным или технологическим соображениям;

-распределительную, применяемую в основном в плоских сетках для более равномерного распределения напряжений в железобетоне.

Кроме того, арматуру подразделяют по её профилю на гладкую и

периодическую.

По своим механическим свойствам арматурная сталь подразделяется на ряд классов. Нормами предусмотрены следующие классы арматуры:

1)стержневая горячекатаная классов A-I, A-II, Ac-II*, A-III, A-IV, A-V, A-VI (арматура класса A-I гладкая, остальных классов – периодического профиля);

2)стержневая, термомеханически и термически упрочненная,

классов Aт-IIIC, Aт-IVC, Aт-IVK, Aт-V, Aт-VC, Aт-VCK, Aт-VI, Aт-VIK (периодического профиля);

3)холоднотянутая проволока классов Bp-I (обыкновенная периодического профиля), B-II (высокопрочная гладкая), Bp-II (высокопрочная периодического профиля);

4)арматурные канаты – спиральные семипроволочные класса К-7, девятнадцатипроволочные класса К-19.

В системах водоснабжения и канализации многие железобетонные конструкции находятся под давлением жидкостей. Для таких конструкций в качестве ненапрягаемой арматуры следует использовать преимущественно горячекатаную арматурную сталь классов A-II

иA-I. Допускается также применять для этих целей горячекатаную арматурную сталь класса A-III, обыкновенную арматурную проволоку класса Bp-I.

Анкеровка арматуры в бетоне обеспечивается:

- при использовании сварных сеток и каркасов за счёт надежного соединения стержней в местах их пересечения;

57

- в случае применения отдельных стержней за счёт установки арматуры периодического профиля.

Стыки арматуры выполняют в основном на сварке. При этом в заводских условиях для арматуры классов A-I...A-V применяют контактную сварку встык. При сварке во время монтажа сборных железобетонных конструкций используют дуговую ванную сварку в инвентарных формах, а при диаметре стыкуемых стержней более 20 мм – стальные накладки, привариваемые к обоим стержням дуговой сваркой.

Стыки арматуры в теле железобетонного элемента могут выполняться внахлёстку (без сварки) – для стержневой арматуры классов A-I...A-III в тех местах, где прочность арматуры используется полностью, причём необходимо перепустить концы стержней на 20...50 диаметров. Если таким способом стыкуются не отдельные стержни, а сварные сетки, то в растянутой зоне в каждой из соединяемых сеток на длине перепуска должно быть не менее двух поперечных стержней, приваренных ко всем продольным стержням сетки.

10.3. Железобетон

Сцепление арматуры с бетоном является очень важным свойством железобетона, так как оно обеспечивает работу материалов, входящих в состав железобетона. Исследования показывают, что при выдергивании стержня из бетона касательные напряжения сцепления распределяются неравномерно. Среднее (условное) напряжение сцепления определяют как отношение усилия в стержне P к поверхности анкеровки (заделки):

где lan - длина анкеровки стержня; u - его периметр.

Железобетон, как и бетон, подвержен усадке и ползучести. Благодаря сцеплению арматура и бетон деформируются совместно, причём наличие арматуры препятствует свободному протеканию усадки и ползучести. При усадке бетона в арматуре возникает сжатие, а в бетоне – растяжение. Растягивающие напряжения в бетоне тем больше, чем больше количество арматуры. В условиях ползучести бетона под длительно действующей нагрузкой происходит перераспределение напряжений между бетоном и арматурой.

58

Ползучесть оказывает положительное влияние на работу коротких сжатых железобетонных элементов, позволяет полностью использовать прочность бетона и арматуры. В изгибаемых (а также в гибких сжатых) железобетонных элементах ползучесть вызывает увеличение прогибов. В гибких сжатых элементах за счёт этого может снизиться несущая способность.

Если бетон имеет недостаточную плотность, то при фильтрации воды (особенно мягкой) растворяется составная часть цементного камня – гидрат оксида кальция. Также коррозия бетона может возникнуть и под действием кислых газов (в сочетании с повышенной влажностью), растворов солей, кислот и т. д. Довольно агрессивны, кроме того, некоторые грунтовые воды и морская вода. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций определяется плотностью бетона и степенью агрессивности среды. Для защиты железобетонных конструкций от коррозии в зависимости от вида и степени агрессивности среды следует повышать плотность бетона и снижать его фильтрующую способность за счёт применения специальных добавок, увеличивать толщину защитного слоя.

10.4. Принципы конструирования

При конструировании железобетонных элементов, состоящих из бетона и стальной арматуры, учитываются:

-технологические особенности объекта и способ его возведения;

-требования унификации конструкций;

-экономические требования;

-требования совместной работы бетона и арматуры (защитный слой, требования к армированию, анкеровка и стыковка арматуры).

Проектирование и расчет железобетонных конструкций выполняется в соответствии со СНиП 2.03.01-84. Конструкции рассчитываются по предельному состоянию 1-й и 2-й групп.

Защитный слой (расстояние в свету от арматуры до поверхности изделия) зависит от типа конструкции, ее размеров и диаметров стержней арматуры. Защитный слой для продольной рабочей арматуры должен быть не менее диаметра стержней или не менее 15 мм (в плитах), не менее 20 мм (в балках и колоннах) и не менее 30 мм (в фундаментах). Для стержней поперечной, распределительной и кон-

59

структивной арматуры защитный слой должен быть не менее диаметра стержней этой арматуры или не менее 15 мм.

Расстояние между стержнями (канатами) арматуры должно быть не менее наибольшего диаметра самого стержня и не менее 25...50 мм.

Анкеровка арматуры выполняется путем ее запуска на расчетную длину или с помощью приварки анкерующих деталей (шайб, коротышей). Растянутые гладкие стержни должны заканчиваться крюками.

Продольную и поперечную арматуру целесообразно объединять контактной сваркой в сетки и каркасы. Соединение арматуры выполняется или внахлестку или сваркой.

10.5. Классификация бетона и арматуры

Конструктивными бетонами являются:

-тяжелые (на плотных крупных и мелких заполнителях);

-мелкозернистые (только с мелким заполнителем);

-легкие (на пористых заполнителях);

-ячеистые (без заполнителей, с порами);

-поризованные (с заполнителем и порами).

При этом наиболее часто используются тяжелые бетоны. Основными характеристиками бетона являются:

-класс по прочности (Bk, где k – временное сопротивление на сжатие, МПа);

-марка по средней плотности (Dl, где l – плотность, кг/куб. м);

-марка по морозостойкости (Fm, где m – допустимое количество циклов замерзания и оттаивания);

-марка по водопроницаемости (Wn, где n – коэффициент фильтрации, см/с).

Временное сопротивление бетона на сжатие определяется испытанием на сжатие без трения бетонного куба со стороной 150 мм, в возрасте 28 сут., полученного при средней температуре и высокой влажности.

По прочности бетоны подразделяются на несколько классов. Так, тяжелые бетоны по прочности на сжатие представлены пятнадцатью классами (ВЗ,5...В60).

60