Силовые воздействия характерные для фундаментов зданий
Обновлено: 05.05.2024
Характерные дефекты и повреждения фундаментов зданий и сооружений
Наиболее серьезными дефектами фундаментов являются их деформации. Они могут быть местными, распространенные на отдельных участках и общими по всему периметру здания или его части. В основе деформаций лежат не только неравномерные осадки, но и просчеты, допущенные при строительстве и эксплуатации. Возможно некоторое перераспределение нагрузки в связи с включением в работу перегородок, трансформацией конструктивной схемы перекрытий.
В бутовых и крупноблочных фундаментах могут быть: просадки, вертикальные и косые трещины, выщелачивание солей из цементного раствора, расслоение кладки и выпадение отдельных камней. В ж/б фундаментах, кроме того, может быть отслоение или разрушение защитного слоя, коррозия бетона и арматуры.
Повреждению и разрушению фундаментов способствуют вымывание грунта оснований, насыщение влагой прилегающего к ним грунта, появление в грунтовых водах агрессивных для материала фундамента веществ, пучение грунтов оснований, состоящих из суглинков и глин.
Фундаменты повреждаются обычно в результате недостаточной глубины заложения и площади фундамента; неоднородности несущего и подстилающего слоев основания по длине и ширине здания; некачественной кладки блоков; замачивания и промораживания основания в процессе строительства и эксплуатации; подтопления подвалов грунтовыми, поверхностными или эксплуатационными водами; дополнительных нагрузок на фундамент; а также из-за разрушения кладки фундаментов от переувлажнения и действия знакопеременных температур.
Большое значение при устройстве монолитных бетонных фундаментов имеет соблюдение температурного режима бетонирования для предотвращения замораживания бетона при низких температурах и обезвоживания бетонной смеси.
Иногда в результате осадки обратно засыпанного грунта образуется трещина между фундаментом и отмосткой, способствующая проникновению влаги к фундаментам.
При эксплуатации фундаментов необходимо одновременно следить за осадкой оснований и деформациями фундаментов. Фундаменты необходимо защищать от влияния грунтовых и поверхностных вод, для чего непременным является наличие вокруг здания технически исправных отмосток и водосбросов. Щели между отмосткой и фундаментом необходимо залить битумом или асфальтом. Важным конструктивным элементом для защиты от влаги является гидроизоляция фундаментов. В фундаментах старых зданий довольно часто отсыревают стены у цоколя, что является следствием нарушения горизонтальной гидроизоляции, прокладываемой по обрезу фундамента. Поэтому для увеличения срока нормальной эксплуатации здания следует поднять обрез фундамента в процессе строительства над поверхностью земли более чем на 150 мм.
Фундамент необходимо защищать и вертикальной гидроизоляцией. При выборе типа гидроизоляции учитывают возможность появления деформаций в фундаментах зданий, а также массу выше лежащих стен. В зданиях с подвалом предусматривают дополнительные слои гидроизоляции в кладке фундамента на уровне пола и на поверхности стен подвала, в зависимости от напора грунтовых вод.
Фундаменты увлажняются зачастую из-за повреждения водопроводных, канализационных и теплофикационных труб. Следует предотвращать действие на фундамент сильно агрессивных вод, спускаемых действующими предприятиями, складами химикатов.
Не допускается складирование материалов вблизи фундаментов существующих зданий.
Зачастую опасность для фундаментов представляют растения, прорастающие на отмостках вблизи здания. Поэтому посадка деревьев и кустарников должна проводиться на расстоянии не менее 5м от стен здания.
Характерные дефекты и повреждения стен зданий
Основное назначение стен заключается в защите помещений от влияния климатических факторов (перепад температур, солнечная радиация, осадки, ветер) и других различных воздействий (радиация, ультразвук и т.п.), а также в передаче временных и постоянных нагрузок на фундаменты. При неблагоприятном сочетании вышеуказанных факторов стены в процессе эксплуатации могут терять свое функциональное предназначение, что приводит к необходимости выполнения работ по их ремонту и усилению.
Факторы, приводящие к разрушению стен, подразделяются на две группы: силовые и влияние окружающей среды.
Силовые факторы: неравномерные осадки зданий, увеличение эксплуатационных нагрузок, разрушение мест опирания несущих конструкций, увеличение прогибов перемычек над проемами.
Влияние окружающей среды связано с чрезмерным увлажнением и промерзанием стен; агрессивным воздействием пыли и газов, выделяемых во время работы автотранспорта и предприятий; биологическим воздействием различных грибков, зелени и т.п.
Основными дефектами каменных стен являются: трещины, расслоение рядов кладки, выветривание кладки, отклонение стен от вертикали, выпучивание и просадка отдельных участков стен, разрушение наружного поверхностного слоя стенового материала, выпадение отдельных кирпичей, отсутствие и выветривание раствора швов кладки, пробитые и незаделанные отверстия отсыревание и промерзание конструкций.
Дефекты в крупнопанельных зданиях, как правило, появляются в панелях наружных стен, в вертикальных и горизонтальных стыках между панелями, в примыканиях оконных и дверных коробок к стенам, наружных углах зданий, местах сопряжения перекрытий и крыш со стенами. Обычно это смещения и перекосы панелей в плоскости и из плоскости стен; протекаемость и высокая воздухопроницаемость стыков; недостаточная толщина или низкие теплотехнические свойства материалов панелей, приводящие к прмерзанию панелей зимой; коррозия закладных и накладных крепежных элементов в стыках и арматуры панелей с отделением защитных слоев на поверхностях стен; разрушение наружных увлажненных слоев панелей вследствие попеременного замораживания и оттаивания; трещины в панелях от силовых, температурных и влажностных воздействий.
Для стен с применением асбестоцементных листов характерны следующие дефекты: трещины и выколы вследствие механических воздействий; набухание или коробление в результате увлажнения и высушивания; расслоение листов и выкрашивание цементного раствора из-за попеременного замораживания и оттаивания в увлажненном состоянии.
В стенах с применением металла могут возникнуть следующие дефекты: отслоение облицовок со стороны помещений в зонах швов; элементов каркасов панелей; разрушение антикоррозионных защитных покрытий и коррозия металла на участках, подверженных систематическому увлажнению или воздействию химически агрессивных сред; механические повреждения облицовок.
Для стен с применением древесины характерны деформации, трещины, поражения насекомыми, дереворазрушающими грибами, повреждение наружной облицовки или штукатурки, просадка углов или отдельных участков стен, выпучивание стен, промерзание.
В крупноблочных и крупнопанельных зданиях наблюдаются следующие дефекты и повреждения: протекание и высокая воздухопроницаемость стыков, разрушение заделки стыков, коррозия стальных закладных деталей, обнажение или недостаточная защита арматуры, разрушение фактурного слоя, появление ржавых пятен на стенах.
Наиболее распространенной причиной ускоренного износа стен является периодическое их увлажнение в сочетании с температурными знакопеременными колебаниями. Появление на стенах увлажненных участков, плесени, моха, высолов обычно связано с отсутствием или повреждением гидроизоляции, повреждением технологических или сантехнических устройств, переувлажнением стен от мокрых производственных процессов внутри здания, нарушении температурно-влажностного режима в помещениях.
Разрушение стен выветриванием возникает в зданиях, характер производственных процессов в которых сопряжен с большой влажностью воздуха внутри помещения и в стенах, выполненных из недостаточно морозостойких материалов.
Трещины в стенах появляются вследствие неравномерной осадки или просадки основания фундаментов, температурных напряжений при большой протяженности стен, недостаточной несущей способности стен. Факторами, способствующими образованию трещин, являются: низкое качество кладки, недостаточная прочность кирпича и раствора, совместное применение в кладке разнородных по прочности и деформативности каменных материалов, использование каменных материалов не по назначению, низкое качество работ в зимнее время, отсутствие температурно-усадочных швов, агрессивное воздействие внешней среды, неравномерная осадка фундаментов в здании.
Одним из дефектов наружных стен является промерзание. Признаком промерзания является наличие пятен сырости, конденсата и плесени, выступающих на внутренних поверхностях стен при понижении температуры наружного воздуха.
К числу недопустимых дефектов и повреждений, требующих немедленного устранения, относятся: расслоившаяся кладка в простенке, отклонение кирпичной стены от вертикали на расстояние свыше ¼ ее толщины, наличие горизонтальных борозд в кладке, отслаивание стен на глубину свыше ¼ толщины стены, выпучивание стены, отсутствие анкеровки стен к колоннам, высокая гибкость стены.
Для предупреждения проникновения влаги в конструктивные элементы стен применяют влагостойкие материалы. Для увеличения влагостойкости материалов производят их гидрофобизацию. Широкое применение получила практика покрытия стен водоотталкивающими жидкостями типа ГКЖ, создающими тонкую невидимую пленку, отталкивающую воду, но хорошо пропускающую пар и воздух.
Раздел 9. Фундаменты при динамических воздействиях
Машины периодического действия делятся на три подгруппы: с равномерным вращением (электродвигатели, моторогенераторы, турбогенераторы, роторы и др.); с равномерным вращением и связанным с ним возвратно – поступательным движением (компрессоры, насосы, двигатели внутреннего сгорания, лесопильные рамы и др.); с возвратно поступательным движением, завершающимся непрерывно следующими один за другим ударами (встряхивающие и вибрационно-ударные машины).
Машины непериодического действия также делятся на три подгруппы: с неравномерным вращением или возвратно-поступательным движением (приводные электродвигатели прокатных станов, генераторы разрывных мощностей и др.); с возвратно-поступательным движением, завершающимся отдельными ударами (молоты ковочные и штамповочные, копровые устройства и др.); с давлением, вызывающим перемещения обрабатываемого материала и передающим на фундамент случайные нагрузки (мельничные установки).
9.1.2. Виды фундаментов под машины с динамическими нагрузками
1) массивные, бетонные или железобетонные для всех видов машин;
2) рамные, сборные или сборно-монолитные, представляющие собой ряд поперечных рам, которые опираются на нижнюю плиту или на ростверк и связаны поверху между собой продольными балками, либо верхнюю плиту, которая опирается на стойки, заделанные в нижнюю плиту, или на сваи-колонны;
3) стенчатые в виде поперечных или продольных стен, опирающихся на нижнюю плиту или на ростверк и связанных между собой поверху ригелями или плитой.
Сборно-монолитные и сборные фундаменты допускается устраивать главным образом для машин периодического действия, не допускается для машин с импульсными ударными нагрузками.
9.1.3. Расчёт оснований таких фундаментов.
По первой группе предельных состояний выполняется:
1) проверка среднего статистического давления под подошвой для фундаментов на естественном основании или несущей способности основания для свайных фундаментов; эта проверка производится для всех без исключения типов машин
где среднее давление на основание под подошвой фундамента от расчётных статических нагрузок (вес фундамента, грунта на его обрезах, машины и вспомогательного оборудования с коэффициентом перегрузки n=1); коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамической нагрузки и ответственность машины; коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок; расчётное сопротивление грунта.
где несущая способность грунтов основания одиночной сваи; несущая способность сваи в статических условиях, определяемая в зависимости от вида сваи и грунтовых условий; и коэффициенты условий работы грунтов основания, принимаемые в зависимости от грунтовых условий;
2) расчёт прочности отдельных элементов конструкции фундамента; расчёт производится для отдельных, подвергающихся действию динамических нагрузок элементов рамных и стенчатых фундаментов (стоек и ригелей рам, балок, плит, консольных выступов), фундаментов плитного и балочного типа, а также отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями и выемками (по СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции»).
Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний включает:
1) определение амплитуд колебаний фундаментов или отдельных их элементов; расчёт производится в соответствии со СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования» и является определяющим при проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками
где наибольшая амплитуда колебаний верхней грани фундамента, рассчитываемая для определённого типа фундамента под машины; предельно допустимая амплитуда колебаний, определяемая по СНиП 2.02.05-87;
2) определение осадок и деформаций (прогибов, крена и т.п.) фундаментов или их элементов; эти расчёты выполняются в отдельных случаях для ответственных сооружений и при наличии требований, ограничивающих перемещения и деформации фундаментов (по СНиП 2.02.01-83).
9.1.4. Расчёт на колебания.
При назначении безопасных расстояний до объектов, чувствительных к вибрациям, уровень вибраций, распространяющихся в грунте от фундаментов машин, может быть приближенно оценен по формуле:
где амплитуда вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта на поверхности в точке, расположенной на расстоянии от оси фундамента – источника волн в грунте; амплитуда свободных или вынужденных вертикальных (горизонтальных) колебаний фундамента – источника в уровне его подошвы; ( приведённый радиус подошвы фундамента – источника, м, равный ; площадь подошвы фундамента – источника).
9.1.5. Определение упругих и демпфирующих характеристик основания для расчёта фундаментов.
Основную упругую характеристику естественных оснований фундаментов машин – коэффициент упругого равномерного сжатия , кН/м 3 , определяют экспериментально. Если нет испытаний, для фундаментов с площадью подошвы А не более 200 м 2
где коэффициент, зависящий от вида грунта; модуль деформации грунта под подошвой фундамента; м 2 .
Коэффициенты упругого неравномерного сжатия , упругого равномерного сдвига , упругого неравномерного сдвига :
Коэффициенты жёсткости для естественных оснований:
при вертикальных поступательных колебаниях фундамента (при упругом равномерном сжатии)
при горизонтальных поступательных колебаниях фундамента (при упругом равномерном сдвиге)
при вращательных колебаниях относительно горизонтальной оси, проходящей через подошву фундамента (при упругом неравномерном сжатии)
при вращательных колебаниях относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента (при упругом неравномерном сдвиге)
где площадь подошвы фундамента; моменты инерции подошвы фундамента относительно горизонтальной и вертикальной осей.
Эти коэффициенты связывают напряжения и моменты действующие по подошве фундамента, с вызываемыми ими соответствующими упругими перемещениями: вертикальными , горизонтальными , поворотами и относительно главных горизонтальной и вертикальной осей инерции, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента
По мере распространения колебаний в грунте происходит их затухание, которое принято оценивать коэффициентом относительного демпфирования. Относительное демпфирование доля критического затухания колебаний.
Коэффициенты относительного демпфирования: для установившихся (гармонических) и случайных колебаний
для неустановившихся (импульсных) колебаний
где к.о.д. при горизонтальных колебаниях; к.о.д. при вертикальных колебаниях; к.о.д. для вращательных колебаний относительно горизонтальной и вертикальной осей; среднее статическое давление на основание под подошвой фундамента от расчётных статических нагрузок при коэффициенте перегрузки, равном 1.
9.1.6. Расчёт фундамента на вынужденные колебания.
Вынужденные вертикальные колебания фундамента описываются дифференциальным уравнением
а вынужденные горизонтально-вращательные колебания фундамента – системой дифференциальных уравнений:
где масса установки (фундамента, машины, грунта на обрезах фундамента); момент инерции массы установки относительно оси вращения; коэффициенты демпфирования основания для вертикальных, горизонтальных и вращательных колебаний; коэффициенты жёсткости основания при упругом равномерном сжатии, равномерном сдвиге и неравномерном сжатии; соответственно вертикальные и горизонтальные смещения центра тяжести установки и угол поворота фундамента; расстояние от общего центра тяжести установки до подошвы фундамента; вертикальная и горизонтальная составляющие возмущающих сил и момент от возмущающих сил; угловая частота вращения машины.
9.1.7. Способы уменьшения амплитуд колебаний фундаментов.
Учитывая, что ограничение амплитуды колебаний ограничивает при данной частоте скорость и ускорение колебаний, при проектировании фундаментов стремятся в основном к уменьшению амплитуды. В связи с этим при вертикальных колебаниях стараются увеличить которое зависит от площади подошвы . При вертикальной возмущающей силе делают фундаменты с максимальной площадью подошвы и с минимальной массой. При горизонтальной возмущающей силе и моменте стремятся применять фундаменты малой высоты – распластанные.
9.2. Фундаменты в сейсмических районах.
9.2.1. Определение сейсмических нагрузок на фундаменты.
1) Основания сооружений, возводимых в районах с сейсмичностью 7,8,9 баллов должны проектироваться с учётом требований СНиП по проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах. Если меньше 7 баллов – без учёта сейсмичности.
2) Проектирование оснований с учётом сейсмических воздействий должно выполняться на основе расчёта по несущей способности на особое сочетание нагрузок.
Предварительные размеры фундаментов допускается определять расчётом основания по деформациям на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмического воздействия).
3) Целью расчёта несущей способности оснований при особом сочетании нагрузок является обеспечение их прочности для скальных грунтов и устойчивости для нескальных грунтов, а также недопущения сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Деформации основания при особом сочетании нагрузок с учётом сейсмических воздействий расчёту не подлежат.
9.2.2. Расчёт фундаментов и оснований на сейсмические воздействия.
Расчёт оснований по несущей способности выполняется на действие вертикальной составляющей внецентренной нагрузки, передаваемой фундаментом
где вертикальная составляющая расчётной внецентренной нагрузки в особом сочетании; вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях; сейсмический коэффициент условий работы; коэффициент надёжности по назначению сооружения.
Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается при расчёте фундамента на сдвиг по подошве. Проверка на сдвиг по подошве производится с учётом трения подошвы фундамента о грунт, но с учётом сейсмического коэффициента условий работы
При расчёте несущей способности нескальных оснований, испытывающих сейсмические колебания, ординаты эпюры предельного давления по краям подошвы фундамента определяются по формуле:
где коэффициенты формы; коэффициенты несущей способности, зависящие от расчётного значения угла внутреннего трения; и соответственно расчётные значения удельного веса грунта, находящегося выше и ниже подошвы фундамента (с учётом взвешивающего действия подземных вод); глубина заложения фундаментов; коэффициент, принимаемый равным 0,1; 0,2; 0,4 при сейсмичности площадок строительства 7,8 и 9 баллов соответственно.
Эксцентриситеты расчётной нагрузки и эпюры предельного давления определяются по формулам
где вертикальная составляющая расчётной нагрузки и момент, приведённые к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок. В зависимости от соотношения между величинами и вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания принимается:
где и размеры подошвы фундамента.
На подпорные стенки и стены подвальных помещений учитывают раздельно инерционное сейсмическое давление грунта и давление, вызванное изменением напряжённого состояния среды при прохождении в ней сейсмических волн.
Активное и пассивное давление грунта на подпорные стенки с учётом сейсмического воздействия
где коэффициент сейсмичности, принимаемый равным 0,025; 0,05; 0,1 соответственно при 7,8 и 9 баллах; угол внутреннего трения грунта при расчёте по устойчивости; соответственно активное и пассивное давления грунта при статическом состоянии.
Дополнительные горизонтальные нормальные и касательные напряжения, возникающие в грунте при прохождении сейсмических волн
где удельный вес грунта; скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн в грунте, определяемые экспериментально; преобладающий период сейсмических колебаний (обычно принимают с).
Сейсмические нагрузки прикладываемые к подпорной стенке как инерционные
где вес элемента сооружения, отнесённый к точке ; коэффициент, учитывающий допустимые повреждения зданий и сооружений; коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений; – коэффициент демпфирования; коэффициент, зависящий от расчётной сейсмичности; коэффициент, соответствующий i-му тону собственных колебаний здания или сооружения; коэффициент, зависящий от формы деформации сооружения при его собственных колебаниях по i -му тону и от расстояния нагрузки до обреза фундамента.
9.2.3. Конструктивные особенности фундаментов.
Во избежание нарушения частоты собственных колебаний однородных конструкций фундаменты отдельного сооружения или отсека здания закладывают на одну и ту же глубину.
Для исключения подвижки здания по обрезу фундаментов гидроизоляцию стен выполняют из слоя цементного раствора. Применение битумной гидроизоляции не допускается.
Целесообразно колонны каркасных зданий располагать на сплошных фундаментных плитах, перекрёстных ленточных фундаментах или соединять фундамент и свайные ростверки вставками, которые исключают подвижку фундаментов относительно друг друга.
В сборных ленточных фундаментах под стены по их обрезу устраивают армированный пояс, работающий на растяжение.
В свайных фундаментах нижние концы свай опирают на плотные грунты. Непрерывный ростверк располагают на одной и той же глубине в каждом отдельном отсеке. Подпорные стенки не рекомендуется делать большой высоты.
Неблагоприятные грунты основания: пески рыхлые насыщенные водой, слабые пылевато-глинистые грунты в текучем и текучепластичном состоянии.
Основные конструктивные элементы зданий, их назначение. Силовые и несиловые воздействия на здания.
Архитектура одно из самых и значительных по своему воздействию на человека видов искусств; это искусство строить жилые, общественные, производственные здания и их комплексы, селения и города. Главной задачей архитектуры является создание человеком организованного пространства – среды обитания для жизни и труда. Þ архитектура представляет собой сложное комплексное явление, органически связанное с определённым общественным укладом, его экономикой, техникой, искусством и другими культурными ценностями. Архитектура призвана воплотить и образно передать для конкретно-исторических условий осознанную заботу по созданию необходимых благоприятных условий для жизни и развития общества вцелом. Также архитектура выступает как один из значительных видов искусств. Развитие арх-ры в большей степени зависит от климата страны, быта населяющего её народа, местных строительных ресурсов, местных традиций художественного творчества.
Зарождение арх-ры относят к доисторическим временам первобытно-общинного строя, когда люди защищаясь от сил природы, начали устраивать из дерева, камня простейшие шалаши, землянки. В период овладения металлическими орудиями труда человек начинает создавать постоянные жилища преимущественно общинного типа. Появляются строения, возведённые по настилу из жерди, брёвен, а также на сваях. Затем, с течением времени широкое распространение получили поселения – крепости, обнесённые стенами из камней, а также городища-поселения, окружённые бревенчатыми ограждениями и валами. Подлинного расцвета арх-ра достигла в рабовладельческом обществе. В этот период создаются выдающиеся памятники арх-ры, поражающие высоким уровнем строительного искусства и совершенством художественных форм, которые оказали огромное влияние на зодчество последующих эпох. Отличительной особенностью советской арх-ры является целесообразность планировки, простота форм, соответствие внешнего облика здания и сооружения его назначению. На протяжении многих веков творчество художников, в том числе и зодчих, было связано с религиозными представлениями человека, общим культурным уровнем и организацией духовной красоты.
Архитектура- материально организационная среда, предназнач. для обеспечения жизнедеятельности чел-а в быту, работе, отдыхе.
Общие сведения о зданиях и сооружениях. Требования, предъявляемые к зданиям – функциональной целесообразности, технической целесообразности, архитектурно-конструктивной выразительности, экономичности и пр.
ЗДАНИЯМИназыв. наземные строения, предназначенные для проживания, производства, культурно-бытовых и др. целей (школы, больницы).
СООРУЖЕНИЯМИ назыв. строения специального назначения (мосты, тоннели, башни)
Все здания в зависимости от их назначения делятся на:
· Гражданские (жилые – постоянные, временные и кратковременного проживания; общественные – учреждения, предприятия)
· Промышленные здания и сооружения (промышленные предприятия и их комплексы)
· Сельскохоз-ые здания и сооружения служат для различных отраслей с/х производства; как правило возводят в производственной зоне посёлков, удобно связанной с селитебной зоной, где располагают жилые дома и предприятия культурно-бытового обслуживания.
Конструктивные элементы здания: фундаменты; стены (наружные, внутренние(несущие, ненесущие, самонесущие) ); перекрытия (междуэтажные, , надподвальные ); крыша; перегородки; лестницы; окна; двери(внутренние, наружные); балконы, лоджии, эркеры; конструкции связанные с инженерным оборудованием здания и санитарно-технические устройства(отоплением, вентиляцией, водопроводом, канализацией и т.п.)
ТРЕБОВАНИЯ К ЗДАНИЯМ:
· Соответствие функциональному назначению
· Соответствие техническим требованиям прочность,долговечность, устойчивость
· Соответствие эстетическим требованиям
· Соответствие экономическим требованиям.
Основные конструктивные элементы зданий, их назначение. Силовые и несиловые воздействия на здания.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗДАНИЙ:
ФУНДАМЕНТЫ–нижняя часть здания, воспринимающая все нагрузки от здания и передающая их на грунт, являющийся основанием. Делятся на::
· По конструктивной схеме: ленточные, столбчатые, сплошные, свайные.
· По материалам: бутовые, бутобетонные, бетонные, ж/б, обожжённый кирпич, деревянные сваи.
· По технологии возведения: сборные, монолитные, мелкого заложения, глубокого заложения.
· По ха-ру работы под действием нагрузки: жёсткие (бут., бетон.), гибкие (ж/б)
СТЕНЫ – ограждающие конструкции здания: По месторасп-ию в зданиях: наружные, внутренние. По материалу: каменные, бетонные, деревянные, металлические и т.п. По технологии возведения: штучные, сборные. По конструкции: однослойные, слоистые. По ха-ру работы: несущие –несут свой собственный вес по всей высоте здания, воспринимают нагрузки от перекрытий, нах-ся на этажах оборудования, людей и передают эти нагрузки на фундамент; самонесущие – несут свой собственный вес по всей высоте здания и передают эту нагрузку на фундамент, а нагрузку от перекрытий несёт каркас; ненесущие (навесные) – несут свой собственный вес в пределах этажа и передают эту нагрузку на каркас. Элементы стен: карниз, парапет, цоколь, простенки (оконные, дверные), вентиляционные и дымовые каналы.
ПЕРЕКРЫТИЯ – горизонтальные конструкции, раздел-ие внутреннее пространство здания на этажи и предназнач. для восприятия и передачи на стены нагрузки; обеспечивают жёсткость зданию. Делятся на: междуэтажные, чердачные, надподвальные; перекрытия по деревянным балкам, ж/б балки перекрытия, перекрытия по металлическим балкам, перекрытия в виде настилов из многопустотных плит
ПЕРЕГОРОДКИ – разделяют внутреннее пространство здания, создают дополнительную нагрузку.
КРЫША – верхняя часть здания, защищающая помещения от атмосферных воздействий; верхняя водонепроницаемая часть – КРОВЛЯ (волнистые асбестовые листы, плоские асбестовые плитки, глиняная черепица, мягкие рулонные материалы и др.). Наиболее часто применяют двухскатные и четырёхскатные (вальмовые) крыши.
ОКНА – для естественного освещения и проветривания здания; S – 1/8 площади пола. ДВЕРИ (внутренние, наружные); состоят из дверных коробок и открывающихся дверных полотен. ЛЕСТНИЦЫ (основные элементы: косоуры, подкосоурные балки, лестничные площадки, ступени и ограждения). БАЛКОНЫ, ЛОДЖИИ(не выступают за габариты здания), ЭРКЕРЫ(ограждённая наружными стенами часть помещения, выступающая за внешнюю плоскость здания). КОНСТРУКЦИИ, СВЯЗАННЫЕ С ИНЖ-ЫМ И САНИТАРНО-ТЕХНИЧ. УСТРОЙСТВАМИ (отопление, вентиляция, водопровод, канализация, мусоропровод, газоснабжение и др.)
СИЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗДАНИЯ: постоянные (от собственного веса элементов здания, от давления грунта на его подземные элементы); временные – длительные (от веса стационарного оборудования, от веса длительного хранения грузов); кратковременные (от веса подвального оборудования, от веса людей, мебели, снега, от действия ветра); особые (сейсмические воздействия, воздействия в результате аварий оборудования).
НЕСИЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗДАНИЯ: температурные воздействия, вызывающие изменения линейных размеров материалов и конструкций; воздействия атмосферной и грунтовой влаги, вызывающие изменения физико-технич. свойств материалов; действия движения воздуха, вызывающие изменения влажностного и теплового режимов; действие лучистой энергии солнца (инсоляция); действие агрессивных хим.примесей, содержащихся в воздухе, которые в присутствии влаги могут привести к разрушению материалов конструкции (коррозия); биологические воздействия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми; воздействие звуковой энергии (шума от различных источников, нах-ся вне или внутри здания, нарушающие нормальный акустический режим помещения или здания).
Силовые и несиловые воздействия
Внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами, которые можно разделить на два вида: силовые (нагрузки) и несиловые (воздействия окружающей среды).
1 – постоянные и временные вертикальные силовые воздействия; 2 – ветер; 3 – особые силовые воздействия (сейсмические или др.); 4 – вибрации; 5 – боковое давление грунта; 6 – давление грунта (отпор); 7 – грунтовая влага;8 – шум; 9 – солнечная радиация; 10 – атмосферные осадки; 11 – состояние атмосферы (переменная температура и влажность, наличие химических примесей)
К силовым воздействиям относятся различные виды нагрузок:
• постоянные – от собственной массы элементов здания, от давления грунта на его подземные элементы;
• временные длительного действия – от массы стационарного оборудования, длительно хранящихся грузов, собственной массы перегородок, которые могут перемещаться при реконструкции;
• кратковременные – от массы подвижного оборудования, людей, мебели, снега, от действия ветра на здание;
• особые – от сейсмических воздействий, воздействий в результате аварии оборудования.
К несиловым воздействиям относятся:
• температурные воздействия, влияющие на тепловой режим помещений, а также приводящие к температурным деформациям, которые уже являются силовыми воздействиями;
• воздействия атмосферной и грунтовой влаги, а также воздействия паров влаги в воздухе помещения, вызывающие изменения свойств материалов, из которых выполнены конструкции здания;
• движение воздуха, вызывающее его проникновение внутрь конструкции и помещения, изменяющее их влажностный и тепловой режим;
• воздействие прямой солнечной радиации, вызывающее изменение физико-технических свойств поверхностных слоев материала конструкций, а также теплового и светового режима помещений;
• воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе, которые в смеси с дождевой или грунтовой водой образуют кислоты, разрушающие материалы (коррозия);
• биологические воздействия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций и к ухудшению внутренней среды помещений;
• воздействие звуковой энергии (шума) от источников внутри и вне здания, нарушающей нормальный акустический режим в помещении.
В соответствии с перечисленными нагрузками и воздействиями к зданиям и их конструкциям предъявляются следующие требования.
1. Прочность – способность воспринимать нагрузки без разрушения.
2. Устойчивость– способность конструкции сохранять равновесие при внешних и внутренних нагрузках.
3. Жесткость – способность конструкций нести нагрузку с минимальными, заранее заданными нормами деформациями.
4. Долговечность – способность здания и его конструкций выполнять свои функции и сохранять свои качества в течение предельного срока эксплуатации, на который они рассчитаны. Долговечность зависит от следующих факторов:
• ползучести материалов, т.е. процесса малых непрерывных деформаций, протекающих в материалах в условиях длительного воздействия нагрузок;
• морозостойкости материалов, т.е. способности влажного материала противостоять попеременному замораживанию и оттаиванию;
• влагостойкости материалов, т.е. их способности противостоять разрушающему действию влаги (размягчению, набуханию, короблению, расслоению, растрескиванию);
• коррозионной стойкости, т.е. способности материалов сопротивляться разрушению, вызванному химическими и электрохимическими процессами;
• биостойкости, т.е. способности органических материалов противостоять разрушающему действию насекомых и микроорганизмов.
Долговечность определяется предельным сроком службы зданий. По этому признаку здания и сооружения разделяют на четыре степени:
1–я – более 100 лет (основные конструкции, фундаменты, наружные стены и т.п. выполнены из материалов, обладающих высокой стойкостью против перечисленных видов воздействий);
2–я – от 50 до 100 лет;
3–я – от 20 до 50 лет (конструкции не обладают достаточной стойкостью, например дома с деревянными наружными стенами);
4–я – до 20 лет (временные здания и сооружения).
Срок службы зависит также от условий, в которых находятся здание и сто конструкции, а также от качества их эксплуатации.
Важнейшим требованием к зданиям и сооружениям является требование пожарной безопасности. По степени возгораемости строительные материалы делятся на три группы:
• несгораемые (не горят, не тлеют и не обугливаются под воздействием огня или высокой температуры);
• трудносгораемые (под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня или высокой температуры горение и тление прекращаются). Обычно они защищаются снаружи несгораемыми материалами;
• сгораемые (под воздействием открытого огня или высокой температуры горят, тлеют или обугливаются и после удаления источника огня или температуры продолжают гореть или тлеть).
Предел огнестойкости конструкций зданий определяется длительностью (в минутах) сопротивления действию огня до потери прочности или устойчивости, либо до образования сквозных трещин, либо до повышения температуры на поверхности конструкции со стороны, противоположной огню, в среднем более 140°С.
Общие сведения о фундаментах
Работа фундаментов протекает в сложных условиях, Они подвергаются влиянию разнообразных внешних воздействий, как силовых, так и несиловых. Такие силовые воздействия, как нагрузки от массы здания и грунта, отпор грунта, силы пучения, сейсмические удары, вибрация, вызывают появление различного вида сжимающих, сдвигающих и изгибающих напряжений, результатом которых могут быть недопустимые деформации и разрушения.
Несиловые воздействия: переменные температура и влажность, избыточное увлажнение, воздействие химических веществ, деятельность насекомых, грибков и бактерий — могут привести как к появлению напряжений и. разрушений в фундаментах, так и к нарушению эксплуатационного режима помещений зданий.
Чтобы противостоять различного рода воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, фундаменты должны отвечать ряду требований. Основные из них; прочность, долговечность, устойчивость на опрокидывание и на скольжение, стойкость воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии. Наряду с эксплуатационными фундаменты должны удовлетворять экономическим требованиям минимума затрат труда, средств и времени на возведение, что может быть достигнуто при индустриальных методах строительства. Разнообразие материалов и конструктивных решений зданий, климатических и грунтовых условий определил множество различных видов фундаментов, используемых в современном строительстве.
Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон. Деревянные фундаменты как правило, используют лишь для временных деревянных зданий. В условиях переменной влажности древесина быстро загнивает, поэтому для продления срока службы деревянные фундаменты следует антисептировать — обрабатывать химическими веществами, препятствующими гнилостным процессам
В современных условиях все реже применяют фундаменты из бута. В этих фундаментах бутовый камень R = 200—300 кгс/см 2 укладывают на растворе R = 30 кгс/см 2 , что позволяет получить кладку, прочность на сжатие которой составляет 18—24 кгс/см 2 . Устройство таких фундаментов трудоемко, ограничено теплым сезоном и требует труда квалифицированных каменщиков. Несколько проще устройство бутобетонных фундаментов. Их возводят в опалубке, включая в бетон 25—35 % бута. Прочность бутобетонных фундаментов достигает R=50—90 кгс/см 2 . Затраты на возведение меньше, чем на бутовые, необходимость в квалифицированных каменщиках отпадает.
Массовое распространение в современном строительстве получили бетонные и железобетонные фундаменты, особенно сборные. Бетонные и железобетонные сборные фундаменты позволяют круглогодичное ведение работ с широким применением индустриальных методов изготовления и монтажа элементов. Бетон и железобетон в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для фундаментов: морозостойкости, механической прочности, стойкости к агрессивным водам, биостойкости и т. д.
По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, отдельностоящие, сплошные и свайные.
Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой заглубленные в грунт ленты — стенки из бутовой кладки, бутобетона, бетона или железобетона.
Отдельностоящие фундаменты представляют собой отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны.
Сплошные фундаменты могут быть плитные и коробчатые, в один или несколько этажей. Сплошные фундаменты применяют для зданий с большими нагрузками или при слабых и неоднородных основаниях.
Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, так как их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
Выбор того или иного типа фундаментов зависит от применяемого материала, конструктивного решения здания, характера и величины нагрузок, вида основания, местных условий.
По методу возведения фундаменты могут быть индустриальные и неиндустриальные, В массовом строительстве используют индустриальные фундаменты — бетонные и железобетонные сборные, позволяющие ведение работ без ограничения сезона и сокращающие трудозатраты на строительной площадке.
По величине заглубления в грунт фундаменты различают мелкого (менее 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Большинство гражданских зданий имеет фундаменты мелкого заложения.
По характеру работы конструкции фундаменты могут быть жесткие, работающие только на сжатие, и гибкие, конструкции которых рассчитаны на восприятие растягивающих усилий. К первому виду относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать растягивающие усилия. Применение железобетонных фундаментов позволяет резко снизите затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.
Важнейшим параметром, от которого зависит форма и объем фундаментов, является глубина его заложения, т. е. расстояние подошвы фундамента от дневной поверхности.
Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов: назначения здания; его объемно-планировочного и конструктивного решения; величины и характера нагрузок; качества основания; окружающей застройки; рельефа; принятых конструкций фундаментов и методов производства работ по их возведению. Однако, в первую очередь, заглубление будет определять качество грунтов основания, уровень грунтовых вод и промерзание грунта.
Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены —0,7 м, под внутренние—0,5 м.
Литература:
Абрамов С. К., Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве, М., 1960; Ануфриев В. Е., Городские и гидротехнические сооружения, М., 1957; Костяков А. Н., Основы мелиораций, 6 изд., М., 1960.Энциклопедия современной техники строительство. Издательство «Советская энциклопедия». под ред. В. А. Кучеренко, Москва 1964 г.
от: ruv1, -
Читайте также: