5.2 Общие сведения об инженерных конструкциях, зданиях и сооружениях

Инженерными называют конструкции сооружений и зданий, и их отдельных элементов, размеры которых определяются расчетами на прочность, надежность, устойчивость, выносливость, по трещиностойкости и деформациям. Эти конструкции предназначены для восприятия различных нагрузок и воздействий.

Здание – это строительная система, состоящая из несущих и ограждающих конструкций, или совмещающих эти функции (одновременно несущих и ограждающих) конструкций, которые образуют замкнутый объем для проживания или пребывания людей, либо для выполнения различных производственных процессов. Здания подразделяются, на гражданские (жилые и общественные) и производственные. К жилым зданиям относятся квартирные дома, общежития, гостиницы. Общественные здания предназначены для социального и бытового обслуживания населения, размещения учебных заведений, общественных организаций, административных учреждений и т. д. Производственные здания служат для размещения промышленных и сельскохозяйственных предприятий, к ним относятся цехи заводов и фабрик, животноводческие постройки, птицефабрики, теплицы, силосные корпуса элеваторов, зернохранилищ и др.

Инженерными сооружениями называют постройки, предназначенные для выполнения каких-либо технических задач (мосты, тоннели, трубопроводы, резервуары, бункера и т.п.).

В состав здания или сооружения входят следующие отдельные части: фундамент, каркас, покрытие (крыша), стены, перегородоки, перекрытия, лестницы, окна, двери и другие. В частях зданий и сооружений выделяют конструктивные элементы — колонны, фундаменты, перегородки, плиты, балки, фермы, лестничные марши, оконные или дверные блоки.

Элементы, воспринимающие силовые и температурные воздействия и передающие их через фундаменты на грунт, называют несущими конструкциями. Те элементы зданий, которые защищают внутренние помещения от воздействий внешней среды или отделяют одно помещение от другого, называют ограждающими конструкциями. Иногда в некоторых типах зданий конструкция может выполнять сразу две функции: несущую и ограждающую (например, внешние стены и перекрытия крупнопанельных зданий) .

К промышленным и гражданским зданиям предъявляются определенные требования. В частности, они должны быть прочными, жесткими и устойчивыми под воздействием силовых и климатических факторов, долговечность, огнестойкость, необходимая теплоизоляция, возведение индустриальными методами, экономичность, архитектурная выразительность, внутреннее благоустройство.

Долговечность определяется неизменяемостью физико-механических свойств и других эксплуатационных качеств конструкций в течение заданного срока службы. По долговечности здания делят на три категории: первая — не менее 100 лет; вторая — не менее 50 лет; третья — не менее 20 лет. Для временных сооружений срок службы установлен до 20 лет.

По огнестойкости здания подразделяют на пять категорий. Каждая категория характеризуется пределом огнестойкости (продолжительность сопротивления конструкции действию огня в часах без потери несущей способности или до образования в ней сквозных трещин). Например, каменные здания относятся к I, II и III степеням огнестойкости, а деревянные — к IV и V.

В зависимости от требований к долговечности и огнестойкости, а также по эксплуатационным качествам конструкций здания подразделяют на три класса, причем к I классу относятся здания с повышенными требованиями (театры, дворцы, музеи, гидроэлектростанции и атомные электростанции, большие мосты и другие уникальные сооружения).

Технические решения строительных конструкций должны быть экономичными, что достигается правильным выбором строительных материалов при наиболее полном использовании их прочности, соблюдением требований “Технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов”, рассмотрением нескольких вариантов решений с выявлением технико-экономических показателей по расходу материалов, трудоемкости возведения, стоимости и срокам строительства.

Важным фактором экономичности зданий является индустри-альность возведения и монтажа, которая обеспечивается изготовлением унифицированных типовых конструкций в заводских условиях с последующей их установкой и сборкой на строительной площадке.

В настоящее время в качестве материалов для строительных конструкций используют металл (сталь и алюминиевые сплавы), бетон, железобетон, камень, дерево, прорезиненные ткани и пластмассы.

Из названных строительных материалов металл, бетон и железобетон (особенно сборный – унифицированные элементы) очень широко применяются в гидротехническом строительстве при возведении гидротехнических сооружений (водозаборных, водоподпорных, водопропускных, плотин, шлюзов и мн. др.).