2.3.4. Підземна частина будівлі
Навантаження від споруди сприймається підґрунтям – масивом ґрунту, що розташований під фундаментом. Підґрунтя можуть бути природними та штучними, тобто з укріпленням ґрунтів.
За матеріалом, з якого їх виготовляють, розрізняють фундаменти бутові, бутобетоні, бетонні, або залізобетонні; за конструктивними типами – стрічкові, стовпчасті, суцільні та палеві.
Верхню площину фундаменту, на яку спираються стіни чи опори, називають поверхнею (обрізом) фундаменту; нижню площину, що доторкається до підґрунтя, - підошвою фундаменту. Відстань він найнижчого рівню поверхні землі до підошви називають глибиною закладення фундаменту. Вона повинна бути не менша за 0,5 м, враховуючи від рівні природного ґрунту.
Рис.2.10. Конструктивні типи фундаментів:
а – збірний стрічковий переривчастий з крупних блоків, б – стовбчастий під цегловий стовп, в – суцільна безбалочна залізобетонна плита, г – палевий зі палями - стійками
Найбільш розповсюджені збірні стрічкові бетонні та залізобетонні фундаменти з крупних фундаментних залізобетонних блоків, що розташовують під стінами споруд. Залізобетонні блоки (подушки) встановлюють на утрамбований піщану заготовку. На них споруджують вертикальну стіну з блоків.
Стовпчасті фундаменти встановлюють під несучі стіни при найбільших навантаженнях на них.
Суцільні фундаменти з монолітних залізобетонних ребристих чи безбалочних плит встановлюють під всією площею споруди, коли ґрунти слабкі, а навантаження на фундамент значне.
Палеві фундаменти поділяють на пали - стійки, які проходять слабкий ґрунт до спирання на стійкий ґрунт. Пали роблять з деревини, залізобетону, бетону, сталі або комбіновані.
За обрізом фундаменту влаштовують ізоляційні шари, часто з двох шарів руберойду, що скріплені бітумною мастикою, для перешкоджання зволоження стін. Гідроізоляційний шар розміщують вище відмітки тротуару на 150 – 250 мм. Стіни та підлогу підвалів також ізолюють від поверхневих вод.
2.3.5. Несучий остов споруди
Кам’яні малоповерхові будинки. Несучий остов включає в себе стіни (кам’яної кладки, монолітні або із збірних великорозмірних елементів) та перекриття. Кам’яну кладку виконують з цегли, легких бетонних блоків або природного каміння, яке складають горизонтальними рядками на розчині з перев’язкою (зміщенням) швів.
Шви заповнюють вапняними, цементними та мішаними розчинами.
Стандартні розміри керамічної ординарної цеглини 250×120×65 мм. Довгі бокові поверхні цегли називають ложками, короткі – тичками, звідси відповідно й рядки цегли відповідно називають ложковими та тичковими. Стіни кладуть у 1; 1,5; 2; 2,5 та 3 цеглини.
Кладка може бути суцільною (з однорідного матеріалу) й полегшеною (з двох матеріалів). Розповсюджені двохрядкова (ланцюгова) система кладки (один тичковий, один ложковий рядок) та шостирядкова (ложкова).
Для суцільної кладки використовують пористі та пустотілі цеглини, пустотілі бетонні блоки. При полегшеній кладці з зовнішнього та внутрішнього боку стіни або у ролі наповнювача всередині стіни використовують ефективні теплоізоляційні матеріали.
Елементи каркаса споруд з несучими зовнішніми цегляними стінами можуть слугувати окремі опори (цегляні стовпи, дерев’яні та залізобетонні; сталеві колони). Мінімальний переріз несучого цегляного стовпа 510×380 мм. При висоті більшій за 5 м. кладку цегляних стовпів армують. При великих навантаженнях використовують залізобетонні колони, які разом з горизонтальними балками (прогонами) створюють різні схеми каркасів будівель.
Перекриття (пласкі) є одночасно несучими та огороджуючими елементами будівель. Вони сприймають крім власної ваги корисне (тимчасове) навантаження, тобто масу людей, меблі та устаткування приміщень, передаючи його на стіни або окремі опори.
Перекриття повинні бути міцними, жорсткими, вогнестійкими, довговічними, звуко- та теплоізолюючими, водонепроникними. У малоповерхових будинках встановлюють залізобетонні перекриття з дерев’яними та сталевими балками, а також армосилікатні та керамічні.
Залізобетонні перекриття можуть бути збірні ( у вигляді пліт, крупнопанельні та балочні) та монолітні ( що бетонують у опалубку).
Настилання (товщиною 160 та 220 мм відповідно при прольотах до 4 м і більше) спирають на стіни та прогони, крупні панелі перекривають цілі кімнати. Їх випускають суцільними, пустотними та шатровими. Для прольотів до 3,6 м використовують суцільні одношарові панелі товщиною 140 мм, для прольотів більших за 3,6 м – передчасно напружені панелі товщиною 140 – 160 мм.
Пустотні плити мають ряд переваг: відповідають характеру роботи залізобетону та мають гладку без реберну поверхню зверху та знизу, їх товщина 220 мм. Шатрові панелі у вигляді лотка з ребрами вниз та вгору випускають товщиною 14 – 16 мм.
Балочні перекриття складаються з балок таврового профілю та заповнення між ними у вигляді настилання гіпсових або легких бетонних плит.
Дерев’яні перекриття складаються з дерев’яних балок звичайно прямокутного перерізу та дерев’яних конструкцій міжбалкового наповнення, підлоги, стелі. Висота балки повинна складати 1/10 – 1/20 прольоту що перекривають, ширина 6-12 см, прольот що перекривають не більший за 4,8 м. Звуко- та теплоізоляцію забезпечують настиланням.
Дерев’яні будинки. Несучий остов дерев’яних малоповерхових споруд може бути колодним, брусковим, каркасним, щитовим, панельним. Протягом багатьох століть найбільш розповсюдженим типом житла на Русі був колодний зруб, але він матеріаломісткий та потребує використання ручної праці, тому зараз частіше будують споруди інших типів.
Способи зведення брускових будинків такі самі, що й колодних рублених. Конструктивна основа колодних будівель – стіни з горизонтально складених колод діаметром 180-260 мм, пов’язаних у кутах врубами. Кожний ряд називають вінцем. Вруб роблять з залишком ( в обло) та без залишку ( в лапу). Отвори для вікон та дверей обрамляють коробками з двох косяків, вершника та порога. З зовнішнього та внутрішнього боків віконні та дверні отвори мають наличники.
Брускові стіни збирають з брусків перерізом 150×150 або 180×180 мм. Вінці з’єднують на нагелях діаметром 30 мм. Вільна довжина стін у колодних та брускових будинках не повинна перевищувати 6,5 м у відповідності з довжиною деревини що випускається. Після посадки через 1,5 роки стіни знову конопатять та обшивають дошками. Перекриття складають по дерев’яним балкам з черепними брусами. Спирання балок на стіни роблять врубкою.
Стіни каркасних споруд складаються зі стійок прямокутного перерізу, нижньої та верхньої обв’язок та горизонтальних дверних та віконних ригелів. Крок стойок 600-1200 мм. У кутах споруди роблять розкоси жорсткості. Під каркасний будинок звичайно зводять стрічковий фундамент через невелику жорсткість основних конструкцій. На верхню обв’язку спираються балки перекриття. На двохповерховому будинку після скріплення на балках встановлюється каркас другого поверху. В якості утеплювача зовнішніх стінок, який розміщують між стійками каркасу, використовують мінераловатні мати, комишитові, соломітові, фібролітові плити, пористі деревоволокнисті плити. З внутрішнього боку каркаса встановлюють пароізоляцію у вигляді шару рулонного матеріалу, потім встановлюють гіпсокартонні листи або роблять обшивання з деревини. З зовнішнього боку каркаса встановлюють вітрозахисний шар: картон, фанеру тощо, потім обшивку з дошки товщиною 16-22 мм.
Щіткові дерев’яні будинки – одноповерхові збірні з готових стінових каркасних та без каркасних щитків різних типів. У відповідності з шириною листових та плиткових теплоізоляційних матеріалів планувальний модуль 600 мм. Ширина стінних щитків 1200 мм, висоту щітка роблять на поверх.
Стінові щітки встановлюють на нижню обв’язку, укріпленою на стрічковому фундаменті. Балки перекриття встановлюють за верхньою обв’язкою. Стіни та стойки прив’язують до координаційних осей по центру конструкції. За верхніми гранями балок роблять підлогу: при відстані 800 мм між балками – безпосередньо за балками, більше 800 мм – підлогу настилають по лагами – додатковим балкам під дошки підлоги. Площа перерізу лаг 60×80 мм. Товщина дощок підлоги 40 мм.
У перекритті горища замість звукоізоляційної засипки встановлюють теплоізоляційні матеріали, а по балкам – ходові дошки. При пропусканні через перекриття димоходу або сходів використовують поперечні балки. Усі дерев’яні елементи перекриттів виробляють з хвойних порід (сосна, ялинка).
Недоліки дерев’яних перекриттів – горючість, використовування річної праці.
Розроблені рішення крупно панельних дерев’яних споруд зі стіновими панелями та панелями перекриттів розміром з кімнату з повною заводською готовністю елементів, до самого оздоблення приміщення.
Кам’яні багатоповерхові будинки. Стіни зводять з пустотілої цегли, крупних бетонних блоків і пиляного природного каменю (туф, вапняк, черепашник). В будинках з неповним каркасом до 9 поверхів застосовують кам’яні стовпи, вище 9 – залізобетонні колони. Міжповерхові перекриття виконують з залізобетонних багатопустотних та ребристих плит.
Існують два види крупнопанельних будинків – каркасні і безкаркасні. В будинках до 30 поверхів більш економічна безкаркасна система. Каркас виготовляють з двохповерхових колон 400 х 400мм у перерізі, ригелів та пустотних настилів.
Одношарові зовнішні стіни стінові панелі виготовляють з армованого легкого або пористого бетону товщиною 180 – 340мм з декоративно оздобленими зовнішніми поверхнями (пофарбованими, вкриті мармуровою крихтою, облицьованими керамічними або скляними плитками). В двохшарових панелях внутрішній шар з важкого бетону. В трьохшарових панелях між двома шарами бетону прокладають шар утеплювача. Стінові панелі внутрішніх стін виготовляють з важкого бетону товщиною 90 – 140ммз гладкими поверхнями під фарбування або наклеювання шпалер.
Стики між панелями ретельно обробляють. Для перекриття застосовують залізобетонні збірні плити. Одним з напрямків індустріалізації будівництва - застосування монолітного залізобетону при цьому економиться до 25% металу й до 15% цементу.
Будинки з об’ємних блоків (блок-кімната, блок на ширину будинку, блок-квартира) проектуються за трьома конструктивними схемами (блочній, панельно-блочній, каркасно-блочній).
Каркасно-блочна схема характерна чітким розділенням конструкцій на несучі і огороджувальні. Несучі функції виконує каркас або ядро жорсткості у вигляді сердечника вежоподібних будинків з залізобетону або металу. Об’ємні елементи закріпляють до ядра жорсткості, підвішують, забезпечуючи можливість утворення поверхів - терас.