Лекция 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Все элементы промышленных зданий подразделяются на несущие и ограждающие. Несущие элементы воспринимают нагрузки. К ним относятся фундаменты, колонны, балки, фермы, плиты и др. Ограждающие элементы предназначены для защиты от атмосферных воздействий и обеспечения необходимого температурно-влажностного режима внутри помещений. К ограждающим конструкциям относятся наружные « внутренние стены, верхняя часть покрытий, окна, двери, фонари, полы и др.
При проектировании любого объекта необходимо учитывать конкретное основание, на котором будет размещаться здание.
2.1. Основания
Основания бывают естественные, когда грунты используются в качестве основания в условиях естественного залегания, и искусственные, когда грунты не обладают необходимой несущей способностью и требуют предварительного усиления.
Естественным основанием называется слой грунта, лежащий под подошвой фундамента и воспринимающий на себя массу здания или сооружения со всеми действующими на него внешними нагрузками.
Основания здания и сооружения проектируют по данным инженерно-геологических и гидрологических исследований грунтов. По номенклатуре грунтов, принятой в СНиПе, различают следующие основные виды грунтов оснований; скальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые.
К скальным грунтам относятся изверженные, метаморфические и осадочные породы, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Скальные грунты практически несжимаемы и являются наиболее прочным основанием.
Крупнообломочные грунты — несцементированные, содержат более 50% обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм. Эти грунты слабо сжимаемы и могут служить надежным основанием.
Песчаные — это сыпучие в сухом состоянии грунты из-за отсутствия сцепления между отдельными зернами. Поэтому лески имеют хорошую водопроницаемость и не выпучиваются при замерзании. Песчаные грунты в зависимости от содержания частиц различной крупности подразделяются на гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые. Крупнозернистые песчаники малосжимаемы и служат достаточно прочным основанием для зданий и сооружений.
Глинистые грунты представляют собой химически разложившиеся и механически разрушенные горные породы, состоящие из очень мелких частиц (меньше 0,005 мм) и крепко сцепленные между собой. Глинистые породы водонепроницаемы, поэтому поры их всегда насыщены водой (до 20%). Эта вода при замерзании увеличивает объем глинистого грунта, вызывая его пучение. Основания в виде сухих глин могут нести значительные нагрузки от сооружений; расчетное же сопротивление оснований из пластичных и особенно из разжиженных глин значительно уменьшается. Разновидностью песчаных и глинистых грунтов являются суглинки и супеси.
При выборе строительной площадки, а также при реконструкции зданий и сооружений, на территории которых грунты закислованы и защелочены, обязательно определяют степень агрессивности грунтовых вод.
Искусственное основание устраивают различными способами: металлическим уплотнением, закреплением грунта, заменой слабых грунтов более прочным или делают свайные основания.
Уплотняют слабый грунт втрамбовыванием в него щебня или гравия же трамбовочными плитами, падающими с высоты. Большие площадки слабых грунтов уплотняют катками. Уплотняют грунт также вибрированием (поверхностными вибраторами).
Несущую способность и химическую стойкость грунтов можно рысить путем силикатизации, цементации, битумизации и методом «электроосмос». Закрепление -грунтов при этих способах производят им нагнетания в них различных растворов по трубам, предварительно забитым в грунт. По мере нагнетания растворов трубы извлекают грунта. В качестве растворов применяют жидкое стекло в смеси с фосфорной кислотой, цементный раствор 1:1 (цемент М400:песок), цементное молоко или холодные битумные эмульсии. При устройстве оснований малоэтажных зданий применяют песчаные подушки, т. е. слой слабого грунта заменяют более прочным, состоящим из крупного или среднезернистого песка с расчетным сопротивлением 2,0—2,5 кг/см2. Песчаную подушку укладывают слоя-15—20 см, каждый слой уплотняют трамбовкой или вибрированием с поливкой водой.
По способу опускания в грунт сваи разделяются на забивные и набивные. Забивные сваи (деревянные и железобетонные) погружают в грунт в готовом виде при помощи механических копров и вибропогружателей. Набивные сваи (бетонные, железобетонные) изготовляют непосредственно в грунте.