Стійкість споруд будинку

Стійкість споруд будинку

Конструкції будівлі за своїм призначенням поділяються на несучі і огороджувальні. Сукупність несучих конструкцій, до яких відноситься фундамент, несучі елементи стін і перекриттів, кроквяна конструкція-даху складають несучий кістяк будівлі, який і забезпечує стійкість.

Вертикальні конструкції визначають тип несучого кістяка, який може бути стіновий, каркасний, комбінований.

Стійкість масивного остова з кам`яних стін досягається розширенням площі підстави (принцип піраміди) і полегшенням конструкції догори. Стіни в плані повинні обов`язково перетинатися або можуть не доходити один до одного, але мати взаємно перетинаються напрямки для протидії бічного навантаження від вітру, удару, землетрусу.

Стійкість ажурного каркасного кістяка досягається використанням елементів жорсткості (незмінних частин конструкції) і жорсткої закладенням у фундамент. Еволюція будівельного майстерності пов`язана з диференціацією функції всередині конструкції: колони, ригелі, розкоси, стояки, ребра жорсткості беруть на себе несучі функції-заповнення стін, окопних прорізів, скати покрівель - тільки огороджувальні.

Мал. 1. Характер дії вітрових навантажень на остов будівлі: а - бічний вітер створює відривають зусилля, які в сумі більше прямого напора- б-вітрові навантаження гнуть і скручують остов будівлі-в-навантаження при землетрусі

Мал. 2. Найпростіші прийоми, що забезпечують стійкість споруди-а - обмеження прольоту і розширення стін кнізу- б - включення кам`яних конструкцій-виконують роль ядра жорсткості (пічна труба) - в - взаємодія поздовжніх і поперечних стін-г - бічні розкоси в каркасних конструкціях

Мал. 3. Осадові деформації будівель: а - осаду грунтів при їх осушення корінням дерев в сильну засуху- б - просідання і випинання фундаменту мілкого закладення на глинистих грунтах-в - оползание глинистих підстав на схилах

Фундаменти призначені для передачі навантаження від будівлі на грунт (підстава). Від надійної роботи фундаментів у великій мірі залежать експлуатаційні якості будівлі, його капітальна і довговічність (рис. 3, 4).

Залежно від форми і способу обпирання на грунт фундаменти бувають стовпчастими, стрічковими і плитковими.

Стовпчасті фундаменти є найбільш поширеними і дешевими. Вони особливо ефективні в рухливих грунтах при їх глибокому промерзанні. Сили морозного обдимання діють від низу до верху і в сторону. Щоб не допустити деформацій, необхідно не тільки мати у своєму розпорядженні підошву фундаменту нижче рівня промерзання грунту, але і зв`язати каркасом верхню і нижню частини фундаменту, щоб не відбулося розриву. Якщо фундаменти зводять з каменю, цегли або дрібних блоків, без внутрішнього вертикального армування, то їх стіни необхідно робити похилими (розширюються донизу). Такий спосіб пристрою фундаменту при ретельному вирівнюванні їх поверхонь значно послаблює бічне вертикальне вплив. Зменшити глибину промерзання грунту навколо фундаменту можна за рахунок утеплення поверхневого шару ґрунту шлаком, керамзитом, пінопластом і т. П.

Мал. 4. Деякі найпростіші види фундаментів: а - камені-валуни, покладені під кутом сруба- б - камені, укладені в траншею і засипані піском (для непучинистих грунтів) - в - великі камені-стовпчики, укладені на більш дрібні камені, що забезпечують дренаж- г - фундамент на фашина з хмизу для болотистих підстав (у міру підсихання грунту підставу височить)

Стовпчасті фундаменти економічні за витратами праці і витраті матеріалів, але трудомісткі в пристрої цоколя між стовпами (забирки).

Стрічкові фундаменти зазвичай зводять при будівництві будинків з важкими стінами і перекриттями, а також при влаштуванні підвалу або теплого підпілля. Доцільно також пристрій стрічкових фундаментів мілкого закладення на сухих непучиністих грунтах. У цих умовах стрічка фундаменту стає як би заглибленим цоколем і по витраті матеріалів і трудовитрат наближається до аналогічних показників стовпчастих фундаментів.

Плитні фундаменти являють собою суцільну або гратчасту монолітну плиту під усім будинком. На рухливих грунтах такі фундаменти мають разом з грунтом сезонні вертикальні переміщення і називаються плаваючими. Плитні фундаменти вимагають щодо великої витрати бетону і металу. Верх плити неглибокого залягання може служити підлогою першого поверху.

Пальові фундаменти застосовують при будівництві на болотистих підставах і мілководді, при високому рівні грунтових вод або при слабкій основі Постійно занурені палі можуть бути і дерев`яними, а частина фундаменту на кордоні вологого і сухого ґрунту повинна виконуватися з негниючих матеріалів: зазвичай це кам`яна подушка або бетонний ростверк.

Залежно від застосовуваних матеріалів фундаменти бувають: піщані, щебеневі, бутові, цегельні, бетонні, залізобетонні, а також з дерев`яних, залізобетонних, металевих і азбестоцементних стовпів і труб (див. Додаток).

На сухих і маловлажних (непучинистих) грунтах використовують всі перераховані вище типи фундаментів. При будівництві будівель на пучинистих грунтах (вологонасичення глини, суглинки, супіски) фундаменти слід влаштовувати з бетону та залізобетону.

Стіни за призначенням бувають зовнішніми і внутрішніми. Міцність і стійкість стін залежать від виду навантажень, якості матеріалів, системи зв`язку стін з іншими конструкціями, від умов зведення та експлуатації будівлі. За сприйняттю навантажень стіни можуть бути несучими і ненесучі. Залежно від застосовуваних матеріалів жорсткість і стійкість стін досягаються різними прийомами.

Дерев`яні рубані конструкції стін мають жорсткістю завдяки спільній роботі колод, з`єднаних врубками і шипами. Вінці збирають в кліть, сторони якої працюють разом.

Монолітні стіни з глінобетона і саманні стіни армують дерев`яними брусами. Жорсткість конструкції забезпечується товщиною стін і якістю покладеного бетону.

Кам`яні стіни з вапняку, брукового каменю, пісковика, черепашнику, туфу збирають на розчині, підганяючи індивідуально «камені один до іншого. З зовнішніх сторін стіни укладають більші камені, а в середину дрібніші. Просторова жорсткість досягається розширенням стін донизу, а при довгих і високих прясла їх підсилюють контрфорсами.

Мал. 5. Плоский дах глинобитній хатини (Африка)

Крокви спираються не на слабкі стіни, а на дерев`яні стійки. Поверх укладається накат з гілок і жердин, який засипають глиною і грунтом

Цегляні стіни і стіни з дрібних блоків укладають з перев`язкою, а в кутах будинку і в відповідальних вузлах - з армуванням сіткою або дротом. Просторова жорсткість конструкції забезпечується взаємної роботою пересічних стін (зовнішніх і внутрішніх, поперечних і поздовжніх). На ділянках стін без перев`язок влаштовують пілястри (плоскі вертикальні виступи прямокутного перетину).

Для більш економного використання цегли, зменшення маси стіни і розмірів фундаменту стіни роблять полегшеної конструкції (з засипанням між зовнішніми і внутрішніми рядами кладки шлаку або заповненням простору всередині стіни легким бетоном). Стійкість полегшених стін забезпечується перев`язкою внутрішніх і зовнішніх рядів кладки, їх армуванням і передачею навантаження від даху і перекриття на несучу частина конструкції (рис. 5).

Дерев`яні каркасні конструкції стін являють собою просторову решітку, що складається з нижньої і верхньої обв`язок стійок, підкосів і балок, з`єднаних в жорстку систему. Незмінюваність конструкції забезпечується трикутниками жорсткості, освіченими підкосами в поєднанні з вертикальними і горизонтальними елементами каркаса.

З`єднання елементів каркаса виконують на цвяхах, болтах, скобах, врубках. За стійок каркаса набивають Косу дощату обшивку (похиле напрям обшивки підвищує жорсткість в поздовжньому напрямку).

У каркасно-щитових будинках бічна навантаження, сприймається обвязками і розкосами щитів.

Перекриття з`єднують протилежні стіни, забезпечують жорсткість всієї споруди в горизонтальній площині. Перекриття влаштовують балочними або безбалковими.

У балкових перекриттях навантаження від людей і меблів сприймають дерев`яні, металеві балки, що укладаються на несучі стіни. На балки укладають настил з дощок або дрібних плит.

Перекриття з плит бувають збірні і монолітні. Плитні перекриття представляють собою горизонтальний диск жорсткості, ефективність роботи якого залежить of Правильною закладення в несучі стіни.

Даху будівлі можуть бути плоскими, скатними і склепінчастими.

Плоский дах найпростіша у виконанні. Поклавши кілька балок на несучі стіни або окремі опори, ми отримуємо підстава для покрівлі. Елементи цієї конструкції працюють тільки на стиск або вигин і не створюють бічного розпору, що значно спрощує будівництво і вибір матеріалу.

Мал. 6. Конструкція кроквяної

Несучі балки для похилих дахів називають кроквами. Крокви виконують похилими (покладеними на паралельні стіни різної висоти) і висячими (мають конструкцію з затягуванням, що дозволяє обійтися без проміжних опор). Недоліком похилих крокв є значна товщина балок, що становить близько 1/2 прольоту. Висячі крокви або кроквяні ферми більш економні по витраті матеріалів (рис. 6). Стійкість скатних дахів забезпечується бічними розкосами уздовж коника покрівлі, підкосами і затяжками в площині самих крокв.

Арочні і склепінчасті конструкції з каменю і цегли передають на стіни горизонтальний розпір. Для компенсації цього распора збільшують товщину стін і фундаментів уздовж зводу або влаштовують затяжки на рівні основи склепіння. Якщо не компенсувати бічний розпір, то конструкція склепіння впаде всередину, а стіни - назовні. У параболічної арки бічний розпір виникає лише на підставі, як правило, не дуже значний, так що досить звичайних фундаментів.

Стійкість несучого кістяка залежить від просторової жорсткості всієї споруди, надійності підстави і вузлів, довго вічності матеріалів.