Конструкции. 9. Фундаменты зданий и сооружений. Условия назначения их габаритных размеров и типов
 Скачать 1.97 Mb.
|
9. Фундаменты зданий и сооружений. Условия назначения их габаритных размеров и типов.Фундаментом называется подземная часть здания, принимающим на себя все нагрузки строения, как постоянные, так и временные, и передающим их на грунт основания. Материалоемкость фундамента в объеме малоэтажного жилого дома составляет 10...30 %. Долговечность, надежность, прочность и устойчивость зданий во многом зависит от качества фундаментов (рисунок 2.1). Верхняя плоскость фундамента, на которой располагается надземная часть здания, называется поверхностью фундамента или обрезом. Нижняя плоскость фундамента, непосредственно соприкасающаяся с основанием – подошвой фундамента, называется цоколем. Цоколь – нижняя часть стены (или надземная часть фундамента), защищенная от механических повреждений и атмосферных воздействий отделкой из прочных и долговечных материалов. Верх цоколя обычно совпадает с уровнем пола первого этажа, а плоскость его выступает, либо западает по отношению к плоскости стены (последнее зависит от конструкции цоколя и архитектурных требований, которые предъявляются к цоколю как элементу, придающему зданию более устойчивый и законченный вид).  Высота подъема цокольной части фундамента зависит от района строительства (нормативной глубины промерзания грунта, количества осадков). Так, для южных регионов высота цоколя принимается 0,15…0,45 м. В умеренном климате – 0,45-0,6м. В холодных климатических районах, с большим количеством снега, высота цоколя проектируется от 0,9 до 1,2 м. Цоколи стен из каменной кладки выполняют из хорошо обожженного полнотелого глиняного кирпича с облицовкой естественным камнем (в перевязку с кирпичом), либо штукатуркой из цементно-песчаного раствора, либо керамическими плитками типа «кабанчик» на цементном растворе, либо офактуренными железобетонными плитками и т. д. Нередко встречаются цоколи, облицованные тонкими плитами из естественного камня (чаще всего гранита) по аналогии с облицовкой стен. По виду строительных материалов – фундаменты подразделяются на бутовые, буто-бетонные, бетонные, железобетонные. По технологии исполнения – на монолитные, сборные, сборно- монолитные. По конструктивному признаку – ленточные; столбчатые, отдельно-стоящие; сплошные ( плитные); свайные. По условиям работы – на жесткие, воспринимающие в основном сжимающие усилия и гибкие, при работе которых образуются деформации изгиба. По глубине заложения: - на фундаменты мелкого заложения, с расстоянием от планировочной отметки уровня земли до подошвы фундамента до трех метров. Такие фундаменты выполняются в траншеях или открытых котлованах. - фундаменты глубокого заложения – конструкции, с расстоянием от планировочной отметки уровня земли до подошвы фундамента более трех метров. Возводятся такие фундаменты открытым способом, методом «стена в грунте», забивкой или бурением свай. По форме фундаменты подразделяются на – ленточные (рисунок 2.3); столбчатые, отдельно-стоящие; плитные ( сплошные) и свайные. Выбор конструкции фундаментов производят с учетом характера несущего остова, геологических и гидрогеологических условий района строительства, наличия местных строительных материалов индустриальной Глубина заложения фундаментов (столбчатых, ленточных и сплошных) зависит от геологических и гидрогеологических условий участка строительства, величины нагрузок, климатических условий (нормативной глубины промерзания грунта d fn ), наличия подвала, материала фундаментов. При отсутствии подвалов и больших приямков на невспучиваемых грунтах обычно проектируют фундаменты мелкого заложения, подошва которых располагается на глубине не менее 0,5 м от спланированного уровня земли (спланированным уровнем земли называют тот уровень, который стал результатом вертикальной планировки участка). На грунтах, вспучивающихся при замерзании, глубину заложения d з подошвы фундамента наружных стен принимают ниже расчетной глубины промерзающего слоя не менее чем на 0,2 м. (для отапливаемых зданий расчетная глубина промерзания меньше нормативной, указываемой в СНиП 2.02.01-83*, на 10-30 % из-за влияния теплового режим помещений; степень влияния зависит от конструкции пола 1-го этажа). d з = d 1 + 0,2 м, где - расчетная глубина промерзания грунта, определяемая для каждого района строительства по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология ». При наличии теплого подвала глубину заложения фундамента назначают не менее 0,5 м от уровня пола подвала; при холодном подвале – равной половине расчетной глубины промерзания. У бесподвальных зданий при непучинистых грунтах минимальная глубина заложения подошв фундамента - 0,5 м. К фундаментам предъявляются, прежде всего, требования прочности и устойчивости на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы. Прочность фундаментов достигается применением соответствующих материалов (естественный камень, бетон и железобетон), а устойчивость – приданием фундаменту такой формы, чтобы равнодействующая всех учитываемых в расчете сил (чаще всего сжимающих) проходила через середину подошвы фундамента. Ленточные фундаментыЛенточные фундаменты – наиболее распространенный тип фундаментов гражданских зданий. Фундаменты выполняются в виде сплошных стен (лент) под наружные стены, внутренние несущие конструкции, стены-бранмауэры, дымоходы. В домах с подвалами ленточные фундаменты являются одновременно и стенами этих подземных помещений, испытывая дополнительно к другим нагрузкам горизонтальное давление грунта.  Он может быть монолитным и сборным. Монолитный фундамент выполняют из бутовой кладки, бутобетона и бетона. Бутовый фундамент поверху делают несколько шире стены, предусматривая с каждой ее стороны уступы по 100 мм. Уступами, с учетом угла распределения давления в материал фундаментов, происходит развитие подошвы монолитных фундаментов. Получаемые при этом соотношения между шириной уступа и его высотой исключают появление в них опасных растягивающих и скалывающих напряжений. Монолитные фундаменты широко применяются при сложной форме здания в плане. Сборные бетонные и железобетонные фундаменты из крупных блоков являются наиболее индустриальными конструкциями. Как правило, они состоят из двух элементов: подушки, собираемой из бетонных или железобетонных блоков, трапециевидной (иногда прямоугольной) формы и стенки из бетонных сплошных блоков в виде прямоугольных параллелепипедов (в малоэтажном домостроении сборные фундаменты часто состоят только из одного элемента – стенки; небольшие уширения подошвы получают путем укладки нижнего ряда из бетонных стеновых блоков большей ширины).  Блоки-подушки изготовляют шириной 800, 1000 мм (бетонные), 1200, 1400, 1600 мм (железобетонные) при толщине 300 мм; 2000, 2400, 2800 и 3200 мм при толщине 500 мм;3600, 4000 и 5200 мм (последние – под две близкорасположенные стены) при толщине 600 мм. Длина блоков-подушек – 2400 и 1200 мм (доборных) для элементов шириной меньше или равной 1600 мм, 1200 мм – для элементов шириной меньше или ной 4000 мм и 800 мм – для элементов шириной 5200 мм. Блоки стеновые изготовляют шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 600 и 300 мм (последняя – для доборных элементов) и длиной 800, 1200 и 2400 мм (размеры – номинальные). При монтаже сборных фундаментов укладку блоков-подушек по выравнивающему слою песка толщиной 100-150 мм; зазоры между блоками (от 20 до 200 мм) заполняют грунтом. Стеновые блоки устанавливают на цементно-песчаном растворе с перевязкой швов не менее чем на высоту блока. Обязательна привязка стеновых блоков в углах и пересечениях стен с закладкой в швы сварных сеток из арматуры диаметром 6-10 мм.  Конструкция столбчатых фундаментов под стены состоит из фундаментных столбов (бутовых, бутобетонных, бетонных и железобетонных), перекрываемых железобетонными фундаментными балками. Столбы располагают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен, а также вдоль стен с шагом от 2 до 6 м. Свайные фундаменты (рисунок 2.8) – конструкции, состоящие из отдельных свай, погруженных в грунт и объединенных поверху железобетонным ростверком. Ростверк – конструктивный элемент, объединяющий оголовки свай и равномерно перераспределяющий нагрузку между ними. Применяются данные фундаменты при глубоком напластовании слабых грунтов, при высоком уровне грунтовых вод или при строительстве в плотной существующей застройке (в других случаях – при соответствующих технико- экономических обоснованиях). 7. Конструктивная идея крупнопанельных и крупноблочных зданий. Разновидности сборочныхэлементов и материалы для их изготовления.   Существует две основные разновидности конструктивных решений стеновых панелей: панели однослойные и многослойные. Панели двух- и трехслойные, виброкирпичные, панели с применением пластических масс являются разновидностями двух указанных основных групп. При подсчете числа слоев для определения типа панели наружные и внутренние фактурные слои в число слоев не включают, но в теплотехнических расчетах их учитывают. Однослойные панели в сравнении с многослойными требуют меньше металла, менее трудоемки в изготовлении, обеспечивают лучший теплотехнический режим в помещении (в таких стенах меньше мостиков холода), достаточно прочны. Обладая относительно большой толщиной, они успешно используются в несущих стенах. Из многослойных панелей лучшей является трехслойная (две тонкие железобетонные скорлупы с эффективным утеплением между ними). В двухслойной панели (одна скорлупа и слой утеплителя) опасность накопления влаги в утеплителе, не изолированном железобетонной плитой, больше, чем в трехслойной. Стены из крупных блоков. Крупноблочными называют здания, стены которых возводятся из крупных камней (блоков) массой от 0,1 до2 т. Другие стеновые конструкции – перекрытия – выполняют также их крупных элементов – плит. Малоэтажные крупноблочные здания проектируются на основе двух конструктивно-статических схем: с продольными и поперечными несущими стенами. Соответственно схемами крупноблочные стены выполняются несущими (внутренние и наружные) и самонесущими (наружные). Основным недостатком применения крупных блоков является ограниченность архитектурных решений, поскольку разнообразие формообразования требует увеличения номенклатуры стеновых (и не только) изделий, что, в свой очередь, снижает экономический эффект их применения. Кроме того, крупноблочные стены нуждаются в дополнительной внутренней и наружной отделках. Конструктивные схемы зданий со стенами из крупных блоков: - с продольными стенами до 5 этажей, - с поперечными (поперечно-продольными) – высотные. Наружные стены членятся по высоте на 2, 3 и 4 ряда. Толщина крупных блоков применяется кратной 50 мм и обычно бывает у наружных блоков – 400, 500 ,450 у внутренних – 300, 350, 400 мм. Ответственными местами в стенах из крупных блоков являются вертикальные и горизонтальные стыки. Их правильное устройство обеспечивает воздухонепроницаемость стен и предотвращает затекание воды в стенах , а во внутренних стенах обеспечивает хорошую звукоизоляцию. Конструкции крупнопанельных зданий Основные конструкции крупнопанельного здания состоят из ленточных или столбчатых сборных фундаментов, элементов каркаса, цокольных панелей, панелей наружных и внутренних стен, перекрытий, покрытий, крыши, сборных крупноразмерных элементов лестниц, карнизов и др. (рис. 164). Сборные элементы крупнопанельных зданий соединяют сваркой стальных деталей (закладных деталей). Подавляющее большинство сварных соединений крупнопанельного здания находится в швах (стыках) панелей стен, перекрытий, покрытий и др. Панели представляют собой качественный заводской элемент, а стык панелей является элементом построечным. Если к тому же в конструктивном решении шва есть недостатки, то и стальное сварное соединение панелей оказывается в дальнейшем в худших условиях, чем основные заводские части здания. Швы крупнопанельных зданий должны быть объектом внимания как проектировщиков, так и производственников и эксплуатационников. Из-за жесткости конструкции крупнопанельные здания очень чувствительны к неравномерным осадкам фундаментов. Такая осадка прежде всего сказывается на состоянии шва между панелями, где находится жесткий сварной узел. Поэтому фундаменты и все конструкции подвала (или подполья) крупнопанельного здания должны выполнять с особой тщательностью. Сварные соединения, в том числе и соединения, находящиеся в швах наружных стен, замоноличивают. Стальные закладные детали сборных заводских элементов и дополнительные стальные детали, с помощью которых осуществляется сварное соединение (накладки, скобы), должны быть защищены от коррозии специальными покрытиями. Бетон высоких марок, находящийся в нормальных влажностных условиях, надежно защищает сталь от коррозии только при определенной толщине и в стыках крупнопанельных зданий не применяется. Наиболее крупными и тяжелыми сборными элементами надземной части крупнопанельного здания являются стеновые панели, панели и плиты перекрытий и лестничные марши. Размеры и вес стеновых панелей зависят от назначения и конструктивной схемы здания, материала панелей и местных физико-климатических условий района строительства, а также принятой системы разрезки фасада. Основным вариантом разрезки фасада крупнопанельной стены является однорядная разрезка с панелями на одну, две и реже— на три комнаты (рис. 165). Изредка встречаются крупнопанельные здания с двухрядной и смешанной разрезкой фасадов. При всех вариантах, кроме случая с двухрядной разрезкой, крупнопанельные стены монтируют без перевязки вертикальных швов. Так как наиболее уязвимым местом крупнопанельного здания является шов наружной стены, то чем меньше швов на фасаде, тем выше эксплуатационные качества здания. img-405 Рис. 165. Разрезка панельных стен: а — вертикальная мелкопанельная; б, в — однорядная крупнопанельная; г — двухрядная; д — разрезка фасада каркасного здания; 1 — проемы; 2 — швы панельных стен; 3 — подоконная вставка; 4 — самонесущая двухэтажная простеночная панель Толщина наружных стеновых панелей колеблется от 16 до 40 см, а внутренних — от 12 до 20 см. В зависимости от принятой конструктивной схемы здания и роли различных стеновых панелей последние подразделяются на несущие, самонесущие или навесные. Существует две основные разновидности конструктивных решений стеновых панелей: панели однослойные и многослойные. Панели двух- и трехслойные, виброкирпичные, панели с применением пластических масс являются разновидностями двух указанных основных групп. При подсчете числа слоев для определения типа панели наружные и внутренние фактурные слои в число слоев не включают, но в теплотехнических расчетах их учитывают. Однослойные панели в сравнении с многослойными требуют меньше металла, менее трудоемки в изготовлении, обеспечивают лучший теплотехнический режим в помещении (в таких стенах меньше мостиков холода), достаточно прочны. Обладая относительно большой толщиной, они успешно используются в несущих стенах. Из многослойных панелей лучшей является трехслойная (две тонкие железобетонные скорлупы с эффективным утеплением между ними). В двухслойной панели (одна скорлупа и слой утеплителя) опасность накопления влаги в утеплителе, не изолированном железобетонной плитой, больше, чем в трехслойной. Крупные панели выполняют из различных материалов. Однослойные панели могут быть выполнены из керамзитобетона, пенобетона, в виде однослойной внутренней железобетонной или виброкирпичной панели и т. д. Многослойные панели состоят из одного или нескольких слоев конструктивного материала, образующего панель (железобетон, армированный виброкирпичный слой, листы алюминия, жесткий пластик, асбестоцементные листы), и слоя жесткого или гибкого утеплителя в виде легкого керамзитобетона, пенобетона, газобетона, различных легких теплоизоляционных плит, матов и легких пористых пластмасс. Панели с применением пластических масс пока являются экспериментальными. Основные принципы решений одно-, двух- и трехслойных наружных стеновых панелей показаны на рис. 166. Железобетонные и виброкирпичные панели внутренних несущих стен показаны на рис. 167. Виброкирпичные панели очень трудоемки в изготовлении и в течение последних лет не применяются. Горизонтальные конструкции крупнопанельных зданий (перекрытия, покрытия, балконы и т. д.) выполняют из сборных плит заводского изготовления (пустотных или сплошных). Более индустриальными являются крупноразмерные плиты, употребляемые для перекрытий и покрытий размером на комнату. Такие плиты могут быть гладкими (толщиной 10 и 14 см), ребристыми или тонкими кессонными. В последнем случае перекрытие крупнопанельного здания состоит из двух разобщенных плит: потолочная—ребрами вверх и плита пола—ребрами вниз; такая конструкция обладает хорошей звукоизоляцией. Все горизонтальные элементы соединяют с несущими вертикальными элементами сваркой закладных деталей; места таких соединений замоноличиваются. Для санитарно-технических и других коммуникаций внутри крупнопанельных зданий проектируют специальные панели или блоки, составляющие стены лестничных клеток и примыкающих к ним кухонь и санузлов. В этих панелях или блоках располагают газоходы и вентиляционные каналы. Желательно, чтобы такой элемент с вертикальными каналами не был стеной жилой комнаты, так как каналы большой протяженности по вертикали не только не снижают звукопроводности стены, а наоборот, резонируют и усиливают передачу звука. Лестницы крупнопанельных зданий выполняют только из крупноразмерных элементов (цельный марш и площадка или марш-панель). Наружная отделка крупнопанельного здания чаще всего представляет собой побелку по готовому заводскому водостойкому и морозостойкому наружному слою панели. Следует отметить, что в воздухе современных индустриальных городов много примесей, поэтому известковая окраска не эффективна и не долговечна. Для окраски фасадов следует применять более стойкие красители. |