9. Конструктивные типы фундаментов. Жесткие и гибкие фундаменты.

Фундаменты.

Фундаменты являются несущим элементом здания и предназначаются для восприятия всех нагрузок от здания и равномерной передачи их на основу. От прочности, стойкости и долговечности фундаментов, во многом зависят эксплуатационные свойства здания. За родом материала фундаменты могут быть бутовыми (кладка из камня на растворе), бутобетонными, бетонными и железобетонными. Бетонные и железобетонные фундаменты могут быть монолитными и сборными из элементов заводского изготовления. За характером работы под нагрузкой фундаменты разделяют на жесткие, которые могут воспринимать только сжимающие напряжения (бутовые и бетонные), гибкие, способные оказывать сопротивление против растягивающих усилий (железобетонные). Верхняя плоскость фундамента называется обрезом: плоскость, которая опирается на основу - подошвой фундамента. Расстояние от поверхности земли до уровня подошвы называется глубиной закладка фундамента. В зависимости от типа зданий, под которые устанавливают фундаменты, и их конструктивных особенностей: они бывают ленточные, столбчатые, сплошные. Ленточные фундаменты применяют в бескаркасных зданиях, располагая по всей длине внешних и внутренних стен. Они могут быть монолитными или из сборных элементов. Столбчатые фундаменты располагают под опорами, которые стоят отдельно (колонны, стояки, столбы), в каркасных зданиях. Столбчатые фундаменты под колонны выполняют монолитными или сборными. Столбчатые монолитные железобетонные фундаменты могут быть стаканного или пенькового типа. Они состоят из подколонника, ступенчатой плиточной части и бетонных столбиков для установления фундаментных балок. Под железобетонные колонны делают фундаменты стаканного типа. Стаканы фундаментов для установления из двух витков железобетонных колонн могут быть раздельными или объединенными. В фундаментах под стальные колонны подколонник делают сплошным (без стаканов), он имеет анкерные болты, которые устанавливаются во время бетонирования фундамента. Столбчатые сборные железобетонные фундаменты применяют в каркасных зданиях и в промышленных зданиях с небольшими нагрузками. Сборный фундамент состоит из плиточной части и подколонника, которые соединяют детали сваркой с последующим бетонированием. После соединения составных частей фундамент работает как сплошная конструкция. Для поднятия элементов фундамента у них устанавливают монтажные петли.

Сплошные фундаменты являют собой монолитную железобетонную плиту под всей площадью здания, их применяют в том случае, когда почвы не достаточно крепки в основе, а нагрузки от здания очень большие.

Свайные фундаменты являют собой отдельные стояки, углубляющие в почву для передачи нагрузки от здания на надежную основу, их применяют при слабых почвах, которые залегают на значительной глубине. За характером работы в почве это могут быть пали-стояки и сваи висячие, а по способу углубления в почву - забивные и набивные. По верху свай устраивают ростверк в виде железобетонной плиты для опоры элементов здания.

Защита арматурной стали и бетона от коррозии играет большую роль в долговечности конструкции. Снижение механической прочности железобетонной конструкции чаще всего происходит не от механических нагрузок, а от воздействия кислот, щелочей, высокой относительной влажности, периодического замораживания и оттаивания грунта, контактирующего с подземной частью фундамента. Подземная (почвенная) коррозия — это разрушение материалов в грунтах. Она распространяется на металл, бетон и другие конструктивные элементы заглубленной части здания.

В строительстве для закладных деталей и арматурной стали используются низкоуглеродистые стали, которые подвержены коррозийному разрушению. При низкой агрессивной способности среды металлические конструкции железобетона защищают специальными покрытиями, исключающими доступ влаги к металлу. Наиболее распространенным видом защиты в индивидуальном строительстве является лакокрасочное покрытие.

9-10. Конструктивные типы фундаментов. Жесткие и гибкие фундаменты.

Конструктивный тип фундаментов зависит от особенностей конструктивной схемы здания, с одной стороны, и требований грунтовых условий, с другой.

Ленточные фундаменты представляют собой непрерывные ленты (подземные стены) под несущими стенами или каркасом наземной части здания.

Столбчатые - отдельно стоящие в виде стаканов или столбов. Отдельно стоящие столбы, с уложенными по ним фундаментными балками, применяют довольно часто при строительстве малоэтажных жилых домов. Фундаменты «стаканного» типа предназначаются для зданий каркасной конструктивной системы.

Плитные фундаменты представляют плиту под всем сооружением. Применяются при строительстве многоэтажных зданий, на неравномерно сжимаемых грунтах.

Коробчатые фундаменты проектируют для высотных зданий с тяжелыми нагрузками, приходящимися на его подземную часть. Они могут выполняться как в монолитном, так и сборно-монолитном вариантах.

Свайные фундаменты применяются при строительстве на слабых основаниях, при приходящихся на них значительных нагрузок и в индустриальном строительстве с целью снижения сроков строительства и трудозатрат.

Основная роль фундаментных конструкций заключается в восприятии и передаче воздействий от здания на основание. За характером работы под нагрузкой фундаменты разделяют на жесткие, которые могут воспринимать только сжимающие напряжения (бутовые и бетонные), гибкие, способные оказывать сопротивление против растягивающих усилий (железобетонные).К силовым статическим нагрузкам относят собственную массу конструкций здания и воспринимаемая им полезная нагрузка, «боковое» давление грунта, его упругий отпор и неравномерная деформация основания.

Кроме того фундамент испытывает ряд динамических воздействий: ветровые, сейсмические и вибрационные. К не силовым воздействиям относятся — переменные температура и влажность; агрессивные воздействия химических примесей в составе грунтовых вод. Поэтому при проектировании зданий и сооружений принимается ряд мер, обеспечивающих оптимальный режим эксплуатации конструкций нулевого цикла.

Например, воздействия сил пучения устраняют правильным выбором глубины заложения фундаментов; миграция грунтовой влаги через конструкцию может быть исключена или прервана при помощи устройства гидроизоляции; воздействие неравномерных осадок грунтов основания - их заменой или укреплением; горизонтальные подвижки и вибрации - отсыпкой вертикальных пазух по внешнему контуру фундаментов амортизиционными материалами (керамзитовый гравий, песок, шлак...).Исходя из выше перечисленных нагрузок и воздействий, фундаментные конструкции должны обеспечивать — прочность, устойчивость, долговечность, а также экономичность и индустриальность при их возведении. Материал фундаментных конструкций, размеры сечения, форма, конструктивный тип и глубина заложения должны удовлетворять предъявляемым требованиям. Материалом фундаментов служит естественный или искусственный камень. Наибольшее распространение получили бетонные и железобетонные (сборные и монолитные) конструкции. Глубина заложения фундаментов зависит: от конструктивных особенностей здания (наличие или отсутствие подвалов, разводки инженерных коммуникаций и др.); от глубины заложения фундаментов смежных зданий; от величины и характера нагрузок на основание; от геологических и гидрогеологических условий участка (виды грунтов, их несущая способность, наличие грунтовых вод, их отметки и колебания уровня); от климатических особенностей района строительства (глубина промерзания грунта).

11. Классификация конструкций наружных стен по характеру статической работы.

Наружные стены - наиболее сложная конструкция здания. Они подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям. Несущие наружные стены воспринимают нагрузку от собственной массы и временные нагрузки от опертых на стены перекрытий и крыш, воздействия от ветра, неравномерных деформаций основания, сейсмики и др. С внешней стороны наружные стены подвержены действию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажности наружного воздуха, уличного шума, а с внутренней - воздействию теплового потока и потока водяного пара. Наружная стена должна отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, обеспечивать благоприятный температурно-влажностный режим ограждаемых помещений, обладать декоративными качествами, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий. В наружных стенах обычно располагаются проемы бокового освещения помещений и проемы в открытые летние помещения балконов и лоджий, поэтому в комплекс конструкции стены включают створное светопрозрачное заполнение проемов и конструкции открытых помещений.

Конструкции наружных стен классифицируют по признакам:

- статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;

- материалу и технологии возведения стены, определяемым строительной системой здания;

- конструктивному решению - в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают несущие, самонесущие и ненесущие наружные стены.

Несущие стены помимо вертикальной нагрузки от собственной массы воспринимают нагрузки от всех опирающихся на стены конструкций (крыш, перекрытий, балконов, эркеров, парапетов и пр.) и передают ее через фундаменты на основание.

Самонесущие стены воспринимают нагрузку только от собственной массы, включая нагрузку от балконов, эркеров, парапетов и других элементов самой стены, и передают ее на фундаменты непосредственно или через цокольные панели, рандбалки, ростверк или др. конструкции. Ненесущие конструкции стен поэтажно опирают на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, внутренние стены, каркас).В зданиях с ненесущими наружными стенами из листовых материалов иногда применяют навесные конструкции имеющие специальные элементы навески на внутренние конструкции зданий. Несущие стены воспринимают наряду с вертикальными нагрузками и горизонтальные воздействия, являясь вертикальными элементами жесткости сооружений. В зданиях с ненесущими наружными стенами функции вертикальных элементов жесткости выполняют каркас, внутренние стены, диафрагмы или стволы жесткости.

Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высоту самонесущих стен ограничивают в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности ее материала, конструкции, характера взаимосвязи с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Основной характеристикой конструктивного решения наружной стены является ее слоистость. Традиционной для стен любой строительной системы является однослойная конструкция: из кирпича -сплошная кладка, из дерева - рубленная стена из бревен или брусьев, в бетонном домостроении - однослойная стена из легких или ячеистых бетонов автоклавного твердения. Для несущих слоистых конструкций наружных стен - здания малой и средней этажности. Область рационального применения однослойных наружных стен резко ограничивается территориями с жарким климатом, а также индивидуальным малоэтажным строительством. Одновременно с радикальными пересмотром конструкций наружных стен и конструктивных систем зданий происходит резкое расширение видов строительных систем зданий. Наряду с традиционной бескаркасной системой домов с кирпичными стенами и наиболее индустриальной панельной, широко внедряются сборно-монолитные и монолитные системы различных модификаций, влияющие на конструирование ненесущих стен нового поколения, срочно внедряемых в строительство многоэтажных капитальных зданий с индустриальной технологией возведения.

12. Особенности конструктивных решений сборных и сборно-монолитных наружных стен. С точки зрения расхода материалов наибольший расход бетона и соответственно меньший расход арматуры требуется для возведения зданий стеновой конструктивной системы, а наименьший расход бетона и соответственно наибольший расход арматуры — для зданий каркасной системы. Здания каркасно-стеновой конструктивной системы по расходу бетона и арматуры занимают промежуточное положение. Монолитные здания могут иметь регулярную и нерегулярную конструктивную систему. Регулярная система в большей степени отвечает конструктивным требованиям и в меньшей степени — архитектурным; нерегулярная система, напротив, в большей степени отвечает архитектурным требованиям и в меньшей степени — конструктивным. С технологической точки зрения регулярная конструктивная система обладает преимуществами по сравнению с нерегулярной, так как требует более простых опалубочных форм. Монолитные здания обладают наиболее высокими архитектурными и конструктивными показателями. Формообразующие возможности монолитного бетона позволяют создавать здания любой конфигурации и внутренней планировки, обеспечивая наиболее современные функциональные и архитектурные требования. Кроме того, монолитный железобетон обладает целым рядом полезных конструктивных качеств, позволяет создавать различные конструктивные системы зданий (каркасные, стеновые и каркасно-стеновые) и различные по формам, размерам и функциональному назначению отдельные несущие элементы зданий. Применение монолитного железобетона обеспечивает высокую прочность, жесткость и долговечность зданий благодаря жестким монолитным сопряжениям отдельных элементов несущей конструктивной системы. Для монолитных зданий повышенной этажности, все более широко применяемых в современном строительстве, наиболее целесообразно использование каркасно-стеновой конструктивной системы, наиболее полно отвечающей как архитектурным требованиям, обеспечивая свободную планировку внутренних помещений, так и конструктивным требованиям, обеспечивая жесткость и устойчивость зданий. Эта конструктивная система состоит из вертикальных несущих элементов в виде колонн и стен, располагаемых в плане как регулярно (с одинаковым шагом), так и нерегулярно, и из горизонтальных несущих элементов в виде плоских (безбалочных) и ребристых (балочных) перекрытий. Широкие формообразующие возможности монолитного железобетона зачастую вызывают определенные проблемы при проектировании монолитных зданий, решение которых затруднено в связи с отсутствием полных систематизированных указаний в нормативных документах и может приводить либо к излишнему расходу материальных средств, либо к недостаточной надежности. Что касается зданий сборно-монолитных конструктивных систем, то они по своим архитектурным, конструктивным и технологическим показателям находятся в промежуточном положении между сборными и монолитными конструкциями, сочетая как положительные стороны, так и недостатки. Сборно-монолитные конструкции позволяют расширить архитектурные возможности при проектировании зданий и повысить их конструктивные показатели по сравнению со сборными в результате увеличения жесткости и монолитности сопряжений отдельных элементов и соответственно увеличения жесткости и устойчивости здания в целом. Одновременно применение сборно-монолитных конструкций позволяет повысить технологичность выполнения конструкций благодаря использованию сборных элементов в качестве остающейся опалубки. Здания перечисленных конструктивных систем имеют как свои положительные стороны, так и недостатки. Поэтому выбор конструктивной системы должен определяться оптимальным сочетанием основных показателей, в зависимости от требований, предъявляемых к зданию, возможностей строительства и условий возведения здания. Монолитные здания по архитектурным, конструктивным и технологическим показателям целесообразно выполнять рамно-связевой конструктивной системы с плоскими перекрытиями. Монолитные многоэтажные здания каркасно-стеновой нерегулярной конструктивной системы с плоскими перекрытиями имеют существенные особенности как с точки зрения расчета и конструирования здания в целом, так и отдельных его элементов, а также с точки зрения технологии возведения. Однако эти особенности еще недостаточно и не в полной мере учитываются в практике проектирования и строитель