1.2.2 Конструктивні елементи будівель і споруд
Незалежно від призначення, об’ємно-планувальних і конструктивних рішень будівлі складаються з певного числа взаємозалежних частин (елементів). Елементи будівель за функціональним призначенням поділяють на:
– несучі, що сприймають основні навантаження, які виникають у будівлях і діють на них ззовні;
– огороджувальні, що захищають будівлі від атмосферних впливів, забезпечують у них задані температурно-вологісні режими;
– поділяючі – елементи, що поділяють будівлі на окремі приміщення; елементи, що поєднують несучі і огороджувальні функції.
До основних частин будівлі належать фундаменти, колони, стіни, перегородки, перекриття, підлоги, дахи, покриття, вікна, двері, сходи.
Фундаменти і колони
Фундаменти є підземною конструкцією, що безпосередньо стикається з ґрунтом, що слугує основою, і передає на нього навантаження від будівлі (споруди). Глибина закладення фундаменту повинна відповідати глибині залягання того шару ґрунту, що приймається за природну основу. У якості матеріалу для фундаменту найчастіше застосовують бутовий камінь, бутобетон, бетон і залізобетон. За конструктивним рішенням фундаменти поділяють на стовпчасті, стрічкові, суцільні і пальові.
Стовпчасті фундаменти являють собою систему окремих стовпів. Вони, як найбільш прості і дешеві, зводяться, якщо навантаження на колони невеликі, а ґрунт має велику несучу здатність.
Стовпчасті фундаменти зводять також під стіни будівель великої поверховості при значній глибині закладення фундаменту.
Фундаментні стовпи перекривають залізобетонними фундаментними балками, на яких зводять стіни.
Стовпчасті одиночні фундаменти влаштовують також під окремі опори будівлі. Збірні стовпчасті фундаменти під залізобетонні колони каркасних будівель можуть складатися з одного залізобетонного башмака стаканного типу (рис. 1.3, а) або із залізобетонного башмака та опорної плити (рис. 1.3, б).
-
а
|
б
|
Рисунок 1.3 – Збірні стовпчасті фундаменти
під залізобетонні колони:
а – у вигляді башмака стаканного типу;
б – у вигляді башмака стаканного типу та опорної плити
|
Такі конструктивні рішення стовпчастого фундамента забезпечують жорстке з’єднання колони з фундаментом, яке здатне передавати згинальний момент. Форма і розмір фундамента, глибина стакана визначаються розрахунком, а також глибиною закладання підошви фундаменту.
Розміри отвору в верхній частині стакана на 150 мм, а внизу на 100 мм більші за поперечний розмір колони. Це забезпечує зручність монтажу та гарне центрування колони. Глибину стакана приймають на 50 мм більшу за довжину частини колони, яка заводиться в стакан. При встановленні колони на дно стакана засипають пісок, а потім вільне місце в стакані заповнюють цементно-піщаним розчином.
Стрічкові фундаменти влаштовують під стіни будівлі або під ряд окремих опор. У першому випадку фундамент має вигляд безперервної підземної стіни (рис. 1.4), у другому – залізобетонних пересічних балок.
Рисунок 1.4 – Стрічковий фундамент:
1 – фундамент; 2 – стіна
У найпростішому випадку у вертикальному поперечному перерізі стрічковий фундамент у має форму прямокутника. У більшості випадків для передавання на основу тиску, який би не перевищував нормативного тиску на ґрунт, площу підошви фундаменту розширюють. Це можна здійснити за рахунок надання фундаменту у вертикальному поперечному перерізі форми трапеції. В той же час розширення підошви фундаменту не повинне бути занадто великим, щоб уникнути появи в ній тріщин під дією напружень розтягу і сколювання.
У будівлях з підвалами влаштовують стрічкові фундаменти, з розширенням нижче рівня підлоги підвалу, що називається подушкою. Такі фундаменти у вертикальному поперечному перерізі мають прямокутну (рис. 1.5, а) або ступінчасту форму (рис. 1.5, б).
-
-
a
|
б
|
Рисунок 1.5 – Стрічкові фундаменти з подушками:
а – прямокутний; б – ступінчастий
|
При закладанні фундаментів обов’язково враховують глибину промерзання ґрунту. За глибину промерзання ґрунту приймають глибину, на якій узимку спостерігається температура 0 оС. Закладати фундаменти слід нижче глибини промерзання.
При розташуванні підошви фундаменту нижче глибини промерзання ґрунту на підошву знизу не діють вертикальні сили морозного пучення. Діють тільки дотичні сили морозного пучення, прикладені до бічних поверхонь фундаменту. Під легкими будівлями іноді вони можуть виявитися достатніми для того, щоб виштовхнути фундамент разом з промерзлим ґрунтом. Тому для безпечної експлуатації фундаменту необхідно не тільки розташовувати підошву фундаменту нижче глибини промерзання ґрунту, але й нейтралізувати діючі на фундамент дотичні сили морозного пучення. Для цього на всю висоту фундаменту закладають арматурний каркас, що міцно з’єднує верхню і нижню частини фундаменту, а самому фундаменту у вертикальному поперечному перерізі надають форму трапеції.
В сучасному будівництві отримали розповсюдження збірні бетонні та залізобетонні фундаменти з великих фундаментних блоків. Застосування збірних фундаментів дозволяє значно скоротити строки виконання будівельних робіт та їх трудомісткість. Збірний залізобетонний фундамент складається з двох елементів: подушки із залізобетонних блоків прямокутної або трапецеїдальної форми та вертикальної стінки з бетонних блоків, що мають форму прямокутного паралелепіпеда.
Суцільні фундаменти зводять у вигляді залізобетонної плити, що влаштовується під усією площею будівлі або споруди (рис. 1.6). Вони застосовуються, якщо маса споруди особливо велика.
Рисунок 1.6 – Суцільний фундамент
Пальові фундаменти складаються з окремих паль-стояків, що занурені в ґрунт або виготовлені в ґрунті Верхні частини паль поєднуються плитою або балкою, що називають ростверком, на якій встановлюють вертикальні несучі елементи будівлі. Пальові фундаменти застосовують при зведенні будівель на слабких мерзлих ґрунтах або при заляганні щільних ґрунтів на значній глибині.
Виконання пальових фундаментів не вимагає великих котлованів і траншей.
Палі можуть виготовлятися із залізобетону, бетону, сталі, деревини. Вибір матеріалу паль визначається гідрогеологічними умовами, особливостями споруди, яка зводиться, застосовуваним для устрою паль устаткуванням і іншими факторами.
За способом виготовлення та заглиблення в ґрунт розрізняють такі види паль: забивні, що занурюються в ґрунт в готовому вигляді, та набивні, що виготовляються безпосередньо у ґрунті.
В залежності від характеру роботи в ґрунті розрізняють два види паль: палі-стійки та висячі палі. Палі-стійки своїми кінцями спираються на міцний ґрунт і передають на нього навантаження (рис. 1.7). Вони застосовуються тоді, коли глибина залягання міцного ґрунту не перевищує довжини палі. Фундаменти на таких палях-стійках практично не дають осідання.
Рисунок 1.7 – Забивна паля-стійка:
1 – гідроізоляція; 2 – поверхня землі; 3 – ростверк;
4 – забивна паля; 5 – міцний ґрунт
При значній глибині залягання міцного ґрунту застосовують висячі палі. Несуча здатність таких паль визначається силами тертя на бічних поверхнях паль та силою опору ґрунту під вістрям палі.
На практиці добре себе зарекомендували буронабивні палі, що являють собою висвердлені в ґрунті за допомогою спеціальної бурової установки свердловини, заповнені залізобетоном. Істотною їх перевагою є можливість заміни однією набивною палею діаметром близько 1000 мм 4…6 забивних паль. Тому ростверки на буронабивних палях менші за габаритами, ніж на забивних, що дуже важливо для виробничих будівель, маючи на увазі насиченість підземного господарства цехів інженерними комунікаціями і фундаментами під устаткування. Це одночасно дає можливість закладати ростверки на невеликій глибині, котра визначається лише умовами закладення колон каркаса.
Ґрунти, що виступають в якості основ фундаментів поділяють на такі види:
– скельні, що залягають у вигляді суцільного масиву (граніти, піщаники, вапняки та ін.). Ці ґрунти водостійкі, практично нестисливі і при відсутності тріщин є найбільш міцними і надійними основами;
– напівскельні, що являють собою масиви з частинок, слабкозв’язаних між собою (мергелі, окремінілі глини, піщаники з глинисто-кременевим цементом і т.п.). Ці ґрунти менш міцні і менш надійні, ніж скельні;
– великоуламкові, що складаються з великих незцементованих між собою уламків кристалічних або осадових порід крупністю понад 2 мм. Вони являють досить міцну основу, якщо розташовані над щільними ґрунтами, їхні фізичні властивості звичайно не міняються при зволоженні;
– піщані, що містять менше 50 % частинок крупністю понад 2 мм. Залежно від вмісту частинок різної крупності ці ґрунти поділяють на гравелисті, крупні, середньої крупності, дрібні і пилуваті. Чисті піски, особливо крупні, при відсутності ґрунтових вод також є надійною основою;
– глинисті, що складаються з дуже дрібних частинок лускоподібної форми. Будівельні властивості глинистих ґрунтів істотно залежать від їхньої вологості. Суха глина має порівняно високий нормативний тиск, що різко знижується по мірі насичення її водою;
– суглинки і супіски являють собою суміш піску, глини і пилуватих частинок. Суглинки містять 10…30 % глинистих частинок, супіски 3…10 %. За своїми властивостями вони займають проміжне місце між глиною і піском. Різновиди супісків, розріджених водою, внаслідок чого вони мають велику рухливість, одержали назву пливунів.
Вибору основи майбутнього будівництва передують інженерно-геологічні дослідження. При наявності слабких ґрунтів і неможливості зведення будівлі або споруди на природній основі застосовують штучні основи, які одержують шляхом ущільнення або закріплення ґрунту, а також заміною слабкого ґрунту основи більш міцним.
Стіни і перегородки
Стіни – це вертикальні огороджувальні конструкції будівлі.
В залежності від умов роботи стіни поділяють на несучі, самонесучі і ненесучі. Несучі стіни сприймають навантаження від перекриттів, дахів і разом із власною вагою передають їх фундаментам. Несучі стіни у виробничих будівлях завдяки наявності в останніх, як правило, повного каркаса застосовують досить рідко.
Самонесучі стіни спираються на фундаменти, але при цьому несуть навантаження тільки від власної ваги. Ненесучі (навісні) стіни спираються на інші елементи будівлі і сприймають навантаження тільки від власної ваги в межах одного поверху.
Стіни повинні задовольняти таким вимогам:
– бути міцними і стійкими;
– мати необхідну довговічність;
– відповідати ступеню вогнестійкості будівлі;
– мати необхідний опір теплопровідності і забезпечувати необхідний температурно-вологісний режим у приміщеннях;
– мати відповідні звукоізолюючі властивості.
За конструктивними ознаками розрізняють масивні і каркасні стіни.
Масивні стіни сприймають навантаження від покриттів і перекриттів будівель і передають його фундаменту, а також захищають приміщення від зовнішніх атмосферних впливів. Масивні стіни бувають зовнішніми і внутрішніми. Останні, крім сприйняття навантажень, слугують для поділу будівель на приміщення. Товщина масивних зовнішніх стін залежить від навантажень, що припадають на них, і кліматичних умов місця розташування будівлі. Товщину внутрішніх масивних стін визначають тільки з розрахунку на міцність. Товщина цегляних масивних стін повинна бути кратною половині довжини цегли і може дорівнювати 25, 38, 51 і 64 см.
Каркасні стіни складаються з несучих елементів (колон, ригелів, обв’язок) і стінового заповнення. У цих стінах усе навантаження сприймає на себе каркас, а стінове заповнення служить тільки для підтримки певного температурно-вологісного режиму в приміщенні.
Стіни з металевих листів дають можливість зменшити масу стіни порівняно з легкобетонними в 6...10 разів або на 250...300 кг/м² приблизно при тій же вартості. Це досягається використанням облицьовування стін тонкими сталевими або алюмінієвими листами та розташуванням між ними ефективного утеплювача, що дає змогу забезпечити в приміщеннях задані параметри мікроклімату.
Використання таких стін у промисловому будівництві регламентується перш за все встановленими обмеженнями щодо економного витрачання металу, наявністю в районі будівництва індустріальної бази, що забезпечує можливість виготовлення та доставки необхідних виробів, сприятливими техніко-економічними показниками, а також відсутністю будь-яких екстремальних умов, що зумовлюються специфікою технологічного процесу, що відбувається в будівлі.
Теплозахисну основу металевих стін становить ефективний теплоізоляційний матеріал (пінополіуретан, пінополістирол, пінопласт, базальтова вата тощо), що розташовується між зовнішньою і внутрішньою обшивками. В металевих стінах досить важко уникнути добудови монтажних з’єднань, які не ставали б теплопровідними містками. При цьому необхідно стежити за тим, щоб в цих місцях на внутрішній поверхні стін не відбувалося випадання конденсаційної вологи.
Стіни з кам’яних матеріалів ручної кладки застосовують в тих випадках, коли використання великорозмірних елементів індустріального виробництва ускладнене, а вироби для ручної кладки є продукцією підприємств місцевої промисловості. Це, хоча і збільшує трудомісткість робіт, але у багатьох випадках звільняє від необхідності здійснення перевезень на далекі відстані.
Вироби для ручної кладки – це суцільна та порожниста цегла, керамічні порожнисті блоки, легкобетонне (густиною до 1400 кг/м³) каміння, блоки з легких природних кам’яних матеріалів. Висота таких виробів звичайно не перевищує 20 см, а маса 30 кг, що визначається фізіологічними можливостями людини і умовами доцільної організації робочого місця.
При ручній кладці з дрібнорозмірних виробів, особливо з цегли, досягається значна монолітність огорожі. Тому такі стіни рекомендуються перш за все для приміщень, що герметизуються.
Стіни з кам’яних дрібноштучних матеріалів застосовують переважно як самонесучі. Несучі стіни у виробничих будівлях облаштовують досить рідко і лише в невеликих однопрогінних будівлях без мостових кранів. Використання таких стін як ненесучих недоцільне, оскільки товщина їх визначається теплозахисними потребами, а несучі її можливості використовуватися не будуть.
Конструктивне рішення зовнішніх стін визначається характером покладених на них функцій як несучого, захисного і архітектурно-художнього елементів будівлі. Останній формує її зовнішній вигляд.
При самонесучих стінах власна їх маса по всій висоті передається безпосередньо на фундамент. На фасаді будівлі в цьому випадку можуть розташовуватись лише окремі отвори, перемички яких спираються на міжвіконні простінки. При ненесучих стінах власна їх маса поярусно передається на елементи каркаса. Тому світлопрозорі огорожі в необхідних випадках можуть мати вид стрічок, що не мають несучих простінків.
Елементи ненесучих стін, що спираються безпосередньо на каркас, надійно з ним пов’язані і тому володіють підвищеною міцністю. Такі стіни більше використовуються в будівлях зі значними динамічними навантаженнями, великими перепадами температур і в інших випадках, коли є вірогідність виникнення підвищених або знакозмінних деформацій.
Для стін з дрібнорозмірних елементів (цегла, легкобетонне каміння) типовою є самонесуча система. Стіни з використанням крупних панелей з легких або керамзитових бетонів, багатошарових панелей можуть бути як самонесучими, так і ненесучими. Стіни полегшених будівель, збудовані з полегшених матеріалів (сталеві, алюмінієві, азбестоцементні листи), роблять ненесучими.
Найважливішою якістю зовнішніх стін є їх теплозахисна здатність. Вона оцінюється перш за все нормованим температурним перепадом між температурою внутрішнього повітря та температурою внутрішньої поверхні зовнішньої стіни для холодної пори року і допустимою величиною амплітуди коливання температури внутрішньої поверхні стіни, для жаркого періоду часу. Оцінюється також повітропроникність зовнішніх стін, здатна вплинути на ефективність теплозахисту. Задані якості досягаються підбором матеріалу, що характеризується необхідними теплозахисними якостями, теплотехнічним розрахунком параметрів одно- або багатошарових перешкод і герметизацією стикових з’єднань.
При знаходженні стін в умовах середовища слабкої, середньої і сильної агресивності задля підвищення їх довговічності вживають заходів щодо захисту конструктивних елементів стіни від дій агресивного середовища або ослабленню її впливу на конструкцію. Так, при зведенні стін з пінобетону або листових матеріалів, що недостатньо стійкі до фізико-механічних дій, цоколь та інші частини стіни, що піддаються частому змочуванню при випаданні атмосферних опадів, а також за наявності небезпеки механічних пошкоджень, будуються зазвичай з цегли, керамзитобетону або інших більш довговічних за цих умов матеріалів.
У виробничих будівлях, в яких за умов агресивності середовища є небезпека корозії металевих кріпильних елементів, останні повинні мати надійний антикорозійний захист, стійкий до цього виду дій, і мати постійний доступ для огляду. При досить агресивних середовищах перевага у багатьох випадках надається самонесучим стінам, біля яких є лише гнучкі металеві зв’язки з каркасом, а власна маса передається через простінки безпосередньо на фундамент.
Залежно від встановленого для будівлі ступеня вогнестійкості мінімальна межа вогнестійкості стіни повинна складати для самонесучих стін 15…75 хвилин, для зовнішніх ненесучих та перегородок – 15…30 хвилин.
Перегородки всередині будівлі служать тільки для поділу приміщень і звукоізоляції. Вони не несуть навантаження (крім власної ваги) і зводяться на несучих елементах перекриттів. Товщина перегородок визначається з умов надійної звукоізоляції приміщень.
У виробничих будівлях використовують розділові і огороджувальні перегородки. Розділові перегородки призначені для повного розділення приміщень. Огороджувальні перегородки мають невелику висоту та призначені для виділення ділянок виробництва, на які доступ людей повинен бути обмежений.
У одноповерхових виробничих будівлях розділові перегородки доходять до нижньої площини покриття. Тому вони мають велику висоту, що спричиняє необхідність їх кріплення вгорі до елементів каркаса. Це визначає доцільність розташування подовжніх перегородок безпосередньо біля подовжнього ряду колон, а поперечних – по осі ригелів рам. Таке розташування дозволяє уникнути перетинів ригелів перегородками і кріпити останні безпосередньо до несучих елементів будівлі.
Огороджувальні перегородки, що мають висоту зазвичай не більше 2,4 м, роблять консольними збірно-розбірної конструкції, що допускає їх переміщення.
Перегородки часто виготовляють з профільованого оцинкованого сталевого листа, прикріпленого до каркаса. Їх застосовують в будівлях при неагресивному середовищі та вологості повітря усередині приміщення не більше 65 %. Такі перегородки роблять як розділовими, так і огороджувальними. Конструкція перегородок складається із стійок, ригелів і обшивки зі сталевого листа. Внизу перегородки кріплять до підлоги, вгорі – до конструкції покриття.
Нижню частину зовнішньої стіни будівлі або споруди, що лежить безпосередньо на фундаменті, називають цоколь.
Цоколь повинен володіти особливими експлуатаційними якостями: конструктивними – захищати стіну від зволоження й механічних ушкоджень; естетичними – створювати зорове враження міцної і надійної бази будівлі. Матеріалами для цоколя можуть служити природний камінь, бетонні блоки, якісна цегла. Недооцінка матеріалу для цоколя, відсутність у ньому гідроізоляційного шару може призвести до швидкого руйнування будівлі, надає їй неприємного зовнішнього вигляду.
Перекриття і підлоги
Перекриття – конструктивна частина споруди, яка розділяє її на поверхи.
Залежно від призначення перекриття поділяють на міжповерхові, горищні і надпідвальні (цокольні).
Міжповерхові перекриття призначені для сприйняття навантажень від обладнання, сировини і продуктів її переробки, персоналу і т.д.
Основне призначення горищних перекриттів полягає в захисті будівель від високих (низьких) температур і створенні нормальних умов роботи в приміщеннях.
Перекриття повинні також забезпечувати належну звуко- і теплоізоляцію. До перекриттів у приміщеннях з мокрим режимом виробництва висувають ще і гідроізоляційні вимоги.
Несучими конструкціями перекриттів служать балки, на які кладуть настил із залізобетонних плит.
Підлоги влаштовують як на різного роду перекриттях, так і по ґрунту. Підлоги роблять суцільними, зі штучних і рулонних матеріалів, з дерева.
Вибір матеріалу підлоги і її конструкція залежать в основному від характеру виробничого процесу в даному приміщенні. У виробничих будівлях підлога повинна бути міцною, стійкою до стирання, негорючою, водостійкою, водонепроникною, зручною для пересування людей і легко очищуватися при прибиранні приміщень. У ряді випадків до підлоги пред’являються вимоги хімічної стійкості і термостійкості.
Серед підлог загального призначення масове використання мають бетонні, цементно-піщані і асфальтобетонні покриття. Товщина бетонних і цементно-піщаних покриттів залежно від інтенсивності механічних дій, класу бетону та марки розчину складає 20...30 мм, асфальтобетонних – 25...50 мм. У цехах, що мають надлишкове тепло та силові дії, застосовують покриття з жаротривкого бетону, клінкерної цегли, а також шлакоситалових плит і з кам’яного литва, які укладаються на різних розчинах і мастиках, підібраних залежно від характеру рідинних дій.
Використання підлоги зі сталевих і чавунних плит обмежується звичайно цехами з важкими навантаженнями (ливарними, ковальсько-пресовими тощо), а також місцями інтенсивного руху транспорту. Для забезпечення стоку рідин підлозі надається уклон 1…7 %.
За своєю структурою підлоги можуть бути одношарові та багатошарові. Останні містять покриття, підстильний шар, прошарок, стяжку, гідро-, тепло- і звукоізоляційний шар. Покриття є визначальним для підлоги, її називають, власне, за його видом.
У виробничому цеху на окремих ділянках можуть протікати різні технологічні процеси, тому і конструкція підлоги може бути різною. Так, можуть бути виділені ділянки, де є постійні робочі місця і існує небезпека протікання розплавленого металу, місця, призначені для руху транспорту на пневматичному або гусеничному ходу тощо. У проектній документації конструкція підлоги на цих ділянках повинна знайти чітке відображення.
Дахи і покриття
Дах – верхнє покриття споруди, яке захищає її від дії зовнішнього середовища.
Покриття будівлі – верхнє огородження будівлі для захисту приміщень від зовнішніх кліматичних факторів і дій.
Відповідно до функціонального призначення дахи і покриття складаються з огороджувальної і несучої частин. Несучі частини дахів і покриттів повинні мати необхідну міцність і стійкість.
Дахи будівель поділяють на горищні і безгорищні. Горищні дахи захищають будівлю тільки від атмосферних опадів, а теплоізоляція приміщення забезпечується горищним перекриттям.
За формою розрізняють дахи односхилі, двосхилі, чотирисхилі, шатрові, склепінчасті та ін. Односхилі дахи прості за будовою і спираються на стіни різної висоти. Двосхилі дахи найчастіше зустрічаються в будівлях значної довжини і малої ширини. У промислових і допоміжних будівлях звичайно влаштовують дахи одно- або двосхилі і, як правило, безгорищні, у яких поєднані елементи даху і горищного покриття.
У промислових будівлях покриття виконують плоскими (з похилом не більше 3 %) і скатними, котрі поділяються на положисті (з похилом до 15 %) і круті (з похилом більше 15 %).
Вибір типу конструкції покриття вимагає значної уваги, оскільки прогони їх в масовому будівництві складають 12…24 м, а в деяких галузях промисловості (металургія, авіаційна промисловість, суднобудування) значно більше.
Несучі елементи покриття облаштовують площинними і просторовими.
За матеріалом конструкції покриття поділяють на залізобетонні, металеві, дерев'яні й комбіновані.
Кроквяні конструкції піддаються діям, спричиненим як захисними елементами покриття, так і засобами внутрішньоцехового транспорту, що підвішені до них і технологічного устаткування, що спираються на них. Це визначає різноманіття їх форм і конструктивних рішень.
Кроквяні залізобетонні конструкції виготовляють у вигляді балок і ферм. Кожна з них має свої переваги та недоліки.
Залізобетонні балки зазвичай менш трудомісткі при виготовленні, мають меншу висоту в середині прогону, проте матеріалу на них витрачається більше, ніж на ферми того ж прогону. Об’єм міжбалочного простору тут менший, проте використовувати його для розміщення інженерних комунікацій складніше через обмеження величини отворів, що влаштовані у стінці балок. Найбільше балки використовують для перекриття прогонів 18 м. Є економічні рішення і для перекриття прогонів 24 м.
Кроквяні ферми виготовляють сегментного типу, рідше з трикутними гратами, а частіше безрозкісні. Останні простіші у виготовленні, проте вимагають дещо більшої витрати бетону. За необхідності добудови покриття з малим похилом, що становить для прогонів 18 м − 3,3 %, а для прогону 24 м – 5 %, у верхніх вузлах безроскісних ферм облаштовують стовпчики. Надання покриттю малого похилу забезпечує кращу можливість механізації покрівельних робіт і створює велику надійність покрівлі в експлуатації. Проте через необхідність збільшення висоти зовнішніх стін, а звідси і об’єму будівлі, покрівлі з малим похилом стають особливо доцільними в багатопрогінних будівлях.
Необхідної несучої здатності ферм, залежної від маси технологічного устаткування, що спирається на неї, типу та конструктивної схеми покриття, географічного району будівництва, досягають ухваленням потрібного відсотка армування і класу бетону. Основний варіант ферм розроблений для покриттів з плитами шириною 3 м. На особливо навантажених ділянках покриття допускається використання плит шириною 1,5 м. Це спричиняє вигин панелі верхнього пояса ферми, укладеної між її вузлами, що повинно враховуватися при розрахунку армування. Додання верхньому поясу ферми криволінійного контуру полегшує рішення задачі, оскільки нецентрове розміщення кривої тиску викликатиме момент згину зворотного знаку.
Кроквяні балки та ферми розташовують з кроком 6 і 12 м. Крок 6 м переважає у кроквяних конструкціях, до яких підвішуються засоби внутрішньоцехового транспорту (монорейки, підвісні крани), оскільки при більшому кроці істотно обважнюють шляхи кранів. При сітці колон 18×6 або 24×6 м кроквяні конструкції встановлюють безпосередньо на колони. Якщо за умов технологічного процесу крок колон середніх рядів повинен бути великим, наприклад, 12 м, то по колонах встановлюють підкроквяні конструкції, а кроквяні конструкції ставлять вже на них по осі колони і по середині підкрокв. Висота колон, на які встановлюють підкроквяні конструкції, буде на 600 мм меншою, тобто на висоту опорної частини підкрокв.
Залізобетонні плити, що слугують основою для крівлі, укладають по поперечних кроквяних конструкціях; вони мають чотири типові розміри. При кроці кроквяних конструкцій 6 м використовуються плити 3×6 і 1,5×6 м, а при кроці 12 м – 12×6 і 1,5×12 м. Переважно застосовують плити шириною 3 м, що відповідає відстані між вузлами ферм. Плити шириною 1,5 м використовують переважно в тих випадках, коли для сприйняття навантаження, що виникає від відкладення снігу, несуча здатність плит шириною 3 м є недостатньою. При заміні її двома плитами шириною 1,5 м до роботи долучаються чотири ребра і за витратами бетону таке рішення є економнішим.
У зв’язку з упровадженням в практику сільськогосподарського будівництва кроквяних конструкцій з прогонами 15 і 21 м виникла необхідність використовувати плити шириною 1,5 м.
Довгими настилами, що працюють «на прогін», перекривають прогони 18 і 24 м. Спираються вони на балки або ферми, що йдуть по колонах уздовж будівлі. Прогони балок або ферм визначаються кроком колон і складають 6 або 12 м. Номінальна ширина плит 3 м. Найбільш детально розроблені плити КЖС, П-подібні та коробчасті прогоном 18 м. Плити П-подібні та коробчасті мають висоту на опорі 600 мм і використовуються для малопохилих покрівель. Плити КЖС мають на опорі висоту 145 мм. Ухил покрівлі при цих плитах змінний, що ускладнює механізацію покрівельних робіт, а через малу висоту опорної частини прокладання комунікацій в межах покриття ускладнена.
Конструкція покриття визначається його профілем, заданими теплозахисними якостями, матеріалами, що використовуються як несуча його основа та покрівля, а також способом відведення атмосферних вод.
На практиці знаходять використання плоскі покрівлі (похил до 2,5 %), малопохилі (нахил 2,5...10 %), зі змінним похилом і сильнопохилі.
При добудові будівництв найпоширеніших малонахилених покрівель використовують різні види рулонних і мастикових матеріалів, що укладаються в 2-4 шари залежно від нахилу. Робота з добудови покрівлі з цих матеріалів найкраще піддається механізації, ці покрівлі довговічні, легко піддаються ремонту.
Змінний похил покрівлі виникає у випадках, коли несучі елементи покриття мають криволінійний контур. До них відносяться сегментні ферми (без вирівнювальних стовпчиків), арки, оболонки тощо. У цих випадках при добудові покрівлі застосовують еластичні матеріали, що здатні відтворювати кривизну покриття. Проте при змінному похилі важче механізувати роботи, і виникає необхідність змінювати марку мастик, застосовуючи менш теплостійкі на ділянках малого похилу, що сприяє самозахисту покрівлі в літній період, і більш теплостійкі на ділянках з сильним похилом, що зменшує небезпеку сповзання покрівлі в жаркий період року.
Сильнопохилі покрівлі застосовують зазвичай у будівлях, що мають двосхиле покриття з неорганізованим стоком дощових вод і вільним сповзанням снігу.
За умовами теплозахисту покриття поділяють на теплі та холодні. При теплих покриттях перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою зовнішньої поверхні покриття повинен бути не нижчим встановлених санітарними вимогами (7…8°С). Холодні покриття типові для неопалювальних будівель, а також для цехів, покриття яких нагріваються до високих температур, що викликають танення снігу, що потрапляє на них. Матеріалом для таких покриттів може бути азбестоцемент, сталевий лист.
Залежно від конструкції настилу опори для покриття розділяють на так звані «традиційні» та легкі. В першому випадку їх настилом слугують залізобетонні плити, що укладаються безпосередньо по ригелях рам, в другому – профільований настил, що укладається по прогонах, укладених на ригелі рам. Вибір матеріалу утеплювача звичайно пов’язаний з матеріалом несучого шару покриття. При залізобетонних настилах використовують легкі бетони, мінераловатні та скловолокнисті матеріали, фіброліт. При легких покриттях доцільне використання ефективнішого утеплювача – пінополістиролу, пінополіуретану і інших полімерних матеріалів, що мають малу густину.
При добудові покриття важливо уникнути небезпеку зволоження утеплювача та пов’язане з цим зниження його теплозахисних властивостей. Зволоження може бути результатом попадання в нього атмосферних опадів у період здійснення будівельно-монтажних робіт і конденсації в ньому водяної пари, що проникає з приміщення під час експлуатації. Захист утеплювача від атмосферних опадів може досягатися наклеюванням на нього в заводських умовах гідроізоляційного шару, захист від зволоження конденсаційною вологою – добудовою пароізоляційного шару.
Довговічність покрівлі значно залежить від належного вибору матеріалу, що вирівнює стяжку і накладається по теплоізоляційному шару. Особливо небезпечно, коли поверхня останнього недостатньо рівна або не має потрібної міцності. Найпоширеніші цементно-піщані стяжки марки М50…М100 завтовшки 10…25 мм. Якщо укладання стяжки здійснюється в осінньо-зимовий період, то її виконують з асфальтобетону завтовшки 15 мм.
Монолітна стяжка задля уникнення пошкодження покрівельного килима температурними деформаціями, що виникають в ньому, поділяється швами на ділянки розміром не більше ніж 6×6 м при цементно-піщаному розчині і 4×4 м при піщаному асфальтобетонному.
Рулонні та мастикові покрівлі оберігаються від руйнування сонячною радіацією і різкого перепаду температур укладанням захисних шарів з дрібного гравію світлих тонів, втопленого в мастику.
Велика маса традиційних залізобетонних утеплених покриттів, що досягає 350…400 кг/м2, зумовлює підвищену матеріаломісткість всіх елементів каркаса. Це спричиняє необхідність пошуку шляхів зниження його матеріаломісткості, трудомісткості та вартості. Роботи ці здійснюються у двох напрямах. У першому випадку прагнуть знайти економніше рішення настилів покриття за рахунок виготовлення його багатопустотним за безперервною технологією. У другому випадку прагнуть створити змішане рішення, замінивши залізобетонний настил профільованим сталевим листом або азбестоцементними панелями.
Вибір конструкції підлоги визначають перш за все її виглядом та інтенсивністю силових і несилових дій, яким вона піддається під час експлуатації будівлі, а також специфікою вимог, зумовлених технологічним процесом, що відбувається в приміщенні.
До силових дій відносять механічну, зокрема ходьбу людей, рух безрейкового транспорту, удари від падіння твердих предметів, спуск важких вантажів і устаткування, зосереджені і розподілені навантаження на підлогу. За інтенсивністю силові дії поділяють на слабкі, середні та значні.
До несилових дій відносять вплив, що здійснюється на підлогу різними рідинами – водою, розчинами кислот, лугів, органічних речовин, мінеральними маслами і емульсіями, а також теплові дії, які приймають з умовною градацією 50; 100; 500; 800 і 1400°С.
Залежно від особливостей технологічного процесу до підлог висувають специфічні вимоги щодо обмеження відділення пилу в результаті зносу, іскроутворення, електропровідності, необхідності спеціальної обробки поверхні тощо.
Вікна і світлові ліхтарі
Вікна влаштовують для забезпечення належної освітленості природним світлом і вентиляції приміщень.
Як огороджувальні конструкції вікна повинні задовольняти теплотехнічні і звукоізоляційні вимоги. Розміри віконних прорізів і їх кількість визначаються необхідною освітленістю приміщень. У промислових будівлях число віконних прорізів і їхні розміри залежать від ширини будівлі і визначаються необхідною освітленістю в середніх прогонах. Розміри віконних прорізів за шириною бувають 200, 300, 400 і 600 см, за висотою – 240, 360, 480 і 600 см. Відстань від підлоги до низу віконного прорізу повинна бути 80…100 см.
Віконні рами виготовляють з деревини, металу, пластмас та залізобетону.
Світлові ліхтарі представляють собою спеціальні різні за формою надбудови (рис. 1.6), що розташовуються на покриттях виробничих будівель, для збільшення природного освітлення всередині виробничих приміщень або утворення аерації – організованої керованої вентиляції.
За своїм призначенням ліхтарі бувають світлові, світлоаераційні і аераційні. Світлові ліхтарі використовуються для освітлення приміщень природним світлом. Світлоаераційні – для освітлення і організації природної вентиляції (аерації) приміщень. Аераційні – лише для природної вентиляції.
а
|
б
|
в
|
Рисунок 1.6 – Світлові ліхтарі:
а – прямокутний; б – трикутний; в – шедовий
|
Ефективність ліхтарів досягається їх належним розташуванням, формою, розміром, прозорістю світлопропускного матеріалу. Ліхтарі повинні забезпечувати необхідну освітленість приміщення (залежно від виду роботи), необхідні теплотехнічні якості, захист приміщень від шкідливої дії сонячної радіації, художню виразність, зручність обслуговування, економічну ефективність.
Світлові та світлоаераційні ліхтарі найчастіше мають прямокутну форму або форму зенітних куполів.
При прогонах шириною 18 м прямокутні ліхтарі облаштовують шириною 6 м з одним ярусом засклених рам. При прогонах більшої ширини ліхтарі можуть мати ширину 12 м і один або два яруси засклених рам. Аерація приміщень досягається за рахунок устрою в таких ліхтарях рам, що відкриваються.
Ліхтар складається з несучої конструкції (каркаса), огородження, до складу якого входять засклені рами або жалюзійні ґратки, та покриття. Каркас ліхтаря виконують зі сталі, залізобетону, дерева. Для засклення рам ліхтарів використовують звичайне або армоване скло. Щоб скло було здатним витримувати навантаження від вітру, косого дощу, граду, а при похилому заскленні і власної ваги, його товщину беруть такою: при вертикальному заскленні – 3...4 мм, при похилому – 4... 5 мм.
Для запобігання нещасних випадків при використанні неармованого скла для засклення рам ліхтарів у площині несучих елементів покриття встановлюють спеціальні захисні сталеві сітки. Доступ на дах прямокутних ліхтарів досягається установкою по торцях ліхтарів спеціальних драбин.
Двері
Двері призначені для входу в будівлю, сполучення між приміщеннями, а також для евакуації людей при виникненні якої-небудь небезпеки (аварії, пожежі і т.п.).
Двері поділяють на зовнішні і внутрішні, подвійні і одинарні. За числом дверних стулок двері бувають однопільними, полуторними і двопільними. За способом відкривання можна виділити: двері, що відкриваються в один або обидва боки; двері, що обертаються (турнікети); двері складані, відкочувальні і піднімальні (шторні).
Двері виготовляють з деревини, металу, скла. Кількість дверей і їхні розміри визначають для кожного приміщення залежно від необхідної пропускної здатності та розмірів обладнання. Як правило, розміри дверей за висотою повинні бути 240 см, за шириною – 100, 150 і 200 см.
У виробничих і складських будівлях часто обладнують ворота для проїзду транспортних засобів, забезпечення механізації вантажно-розвантажувальних робіт і т.д.
Сходи і ліфти
Сходи в багатоповерхових будівлях служать для сполучення між поверхами, із приміщеннями, дахами будівель і споруд, обслуговування обладнання.
За призначенням сходи поділяють на основні (головні) та допоміжні (горищні, підвальні, запасні службові, пожежні, аварійні, вхідні). За розташуванням у будівлі розрізняють сходи:
– внутрішні закриті (у сходових клітках);
– внутрішні відкриті (у вестибюлях, холах, а також деякі види допоміжних);
– внутрішньоквартирні, призначені для з’єднання житлових приміщень у межах однієї квартири при розташуванні її в двох-трьох рівнях;
– зовнішні.
За матеріалом сходи поділяють на залізобетонні, бетонні, металеві, дерев’яні, з природних каменів,. Із залізобетону і бетону виготовляють усі основні сходи цивільних і виробничих будівель, з металу – аварійні, технологічні, пожежні, з деревини –внутрішньо-квартирні сходи.
За способами виготовлення сходи бувають збірними й монолітними.
Сходи складаються з маршів і площадок (рис. 1.7). Залежно від числа маршів сходи бувають одно-, дво-, три-, і чотиримаршовими. Число маршів у сходах залежить від висоти поверху, кута нахилу і числа сходинок у марші. Найчастіше застосовують дво- і тримаршові сходи з кутом нахилу маршів 18…300.
Рисунок 1.7 – Збірні залізобетонні сходи:
а – дрібноелементі на косоурах; б – великоелементні;
1 – східці; 2 – косоури; 3 – балки; 4 – плити;
5 – марші; 6 – площадки
Марші, що розташовані між поверхами, називаються міжповерховими; марші для виходу на горище – горищними, для спуску в підвал – підвальними.
У сходових східців вертикальний елемент називають присхідцем, а горизонтальний – проступом. Усі східці сходового маршу повинні мати однакову форму, крім верхнього й нижнього, які називаються фризовими і призначаються для переходу конструкції до сходової площадки.
У сучасних будівлях сходи переважно монтують із збірного залізобетону у вигляді великоелементних суцільних сходових маршів і площадок (рис. 1.7).
Матеріал сходів і стін, що огороджують сходові клітки, повинен вибиратися у відповідності зі ступенем вогнестійкості будівлі. Залежно від ступеня вогнестійкості будівлі і її поверховості визначається також гранична відстань між сходовими клітками.
Ліфти, що використовуються у виробничих процесах як транспортні засоби, розміщують у строго визначених місцях, обумовлених технологічною схемою. Якщо такого жорсткого зв’язку не потрібно, ліфти розташовують суміжно зі сходовими клітками.
|