ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Строительными конструкциями принято называть отдельные относительно самостоятельные элементы зданий и сооружений, требующие для изготовления соответствующих чертежей и расчётов. К строительным конструкциям относят фундаменты, колонны, балки, фермы, плиты, панели, арки и т.п.

Методы расчёта и конструирования строительных конструкций, а также графическое оформление чертежей строительных конструкций в большой степени зависят от материала, из которого они изготовлены. В строительной практике применяются следующие материалы: бетон, железобетон, металл, дерево, камень и другие.

Здания и сооружения делятся на каркасные и бескаркасные. Каркас здания является основной несущей конструкцией в каркасных зданиях. Он состоит из системы, связанных между собой вертикальных колонн и горизонтальных балок (прогонов или ригелей), воспринимающих внешние нагрузки и воздействия и передающих их основанию с помощью фундаментов колонн. На рис. 3 показана конструктивная схема каркасного многоэтажного здания.

1 – фундаментный ж.б. блок;

2 – ж.б. колонна;

3 – ригель между- этажного перекрытия;

4 – ж.б. плита перекрытия;

5 – ж.б. плита покрытия;

6 – фундаментная балка;

7 – отмостка;

8 – стеновая панель

Рис. 3. Многоэтажное каркасное здание

Фундамент – это та часть здания (сооружения), которая находится в земле и на которую опираются стены и колонны. Фундамент служит для передачи и распределения нагрузки от здания на грунт.

Стены – вертикальные части, ограждающие помещение от внешних температурных и атмосферных воздействий (наружные стены) и внутри здания (внутренние стены).

Перекрытия – конструкции, разделяющие здание по высоте на этажи: нижние (над подвалом), подвальные, междуэтажные и чердачные.

Крыша – верхняя часть здания, защищающая его внутреннее пространство от атмосферного воздействия. Верхняя водонепроницаемая оболочка крыши называется кровлей.

Перегородки – вертикальные ненесущие элементы, разделяющие внутреннее пространство на отдельные помещения.

Окна служат для естественного освещения и проветривания помещений.

Двери служат для сообщения между помещениями.

Каркас одноэтажного здания чаще всего состоит из поперечных рам (рис. 4), образованных колоннами и несущими конструкциями покрытия (фермы, арки, балки и др.). Материалом для изготовления элементов каркаса может служить железобетон, сталь, древесина и др. материалы.

1 – фундаментный блок;

2 – ж.б. колонна;

3 – ж.б. ферма покрытия;

4 – плита покрытия;

5 – подкрановая балка;

6 – фундаментная балка;

7 – отмостка;

8 – стеновая панель

Рис. 4. Одноэтажное каркасное здание

Фермы представляют собой сквозные (решетчатые) конструкции, изготовленные из отдельных стержней, соединяемых в узлах в геометрически неизменяемые системы. Фермы могут иметь различное очертание (рис. 4). Состоит ферма из поясов (верхнего и нижнего) и решетки (раскосы и стойки).

Подкрановые балки служат для укладки по ним рельсовых путей под мостовые краны и являются продольными элементами каркаса, увеличивающие его пространственную жесткость (рис. 4).

Фундаментальные балки служат в каркасных зданиях для передачи нагрузки от наружных и внутренних стен на фундаменты колонн (рис. 4).

Для освещения рабочих мест, удалённых от окон, а также для естественной вентиляции (аэрации) помещений в промышленных зданиях устраивают фонари – надстройки над отверстиями в покрытии. Фонари в зависимости от назначения бывают световые, предназначенные только для освещения, аэрационные – для естественной вентиляции и светоаэрационные, выполняющие обе эти функции.

Подвесные потолки применяют обычно в зданиях спортивно-зрелищного назначения. Применение их вызывается необходимостью улучшить интерьер или вынести межферменное пространство из отапливаемого объёма здания. Крепление подвесных потолков производят к несущим элементам, покрытиям (фермам, балкам, вантам и др.).

Для выполнения графической работы предлагаются (по индивидуальным заданиям) узлы каркаса одноэтажного или многоэтажного здания.

3. ЧЕРТЕЖИ УЗЛОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Узлом строительной конструкции называется та часть, где стыкуются несколько деталей. В строительной механике узел – место плавного перераспределения допустимых усилий, действующих в сочлененных элементах конструкции.

Задачей графического оформления узла строительных конструкций является проекционное изображение стыка конструктивных элементов по их геометрическим размерам с простановкой метрических величин, необходимых для сборки данного узла, указание типов крепления деталей.

Изображению любого узла строительной конструкции всегда предшествует геометрическая схема данной конструкции. На геометрической схеме кружком обозначается разрабатываемый узел.

Геометрические конструкции обычно изображают в масштабе 1:100, 1:200, 1:400 и 1:500. На них проставляют размеры, как отдельных элементов, так и всей конструкции в целом.

Оформление чертежей узлов строительных конструкций подчиняется тем же правилам, что и чертежей зданий и сооружений. В зависимости от вида основного используемого материала конструкции делятся на металлические, железобетонные, деревянные и каменные. В последнее время стали широко применяться и конструкции из пластмасс.

В настоящем задании выполняются узлы строительных конструкций первых трёх типов, так как эти материалы наиболее распространены в строительстве.

3.1. УЗЛЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Дерево, благодаря лёгкой обрабатываемости, малой теплопроводности, небольшому объёмному весу и другим свойствам, получило широкое распространение в строительстве.

Узлы деревянных конструкций выполняется из брёвен или пиломатериалов. К пиломатериалам относятся доски, бруски, брусья. Отдельные части конструкций соединяются между собой с помощью клея, шпонок, болтов и гвоздей.

Для изображения крепежных элементов деревянных конструкций на чертежах установлены условные графические обозначения (ГОСТ 21.107-78), часть которых приведена в таблице 2 (Приложение).

На чертежах соединений из круглых элементов имеются некоторые особенности. На рис. 5 изображена часть бревна с различными врубками, с помощью которых это бревно должно быть соединено с другими.

Рис. 5. Бревно с врубками

Принято по мере возможности избегать в чертежах линий невидимого контура, поэтому надо вычертить столько видов бревна, сколько понадобится, чтобы любая врубка, по меньшей мере, на двух видах была изображена как видимая.

В приведённом примере дано два вида – спереди и сверху.

Врубка, изображаемая на виде спереди дугой окружности, представляет собой пересечение двух цилиндров. Следующая за ней врубка состоит из двух плоских участков; так как плоскости наклонены к оси цилиндра, то сечения цилиндрической поверхности представляют собой эллипсы. Дуги этих эллипсов изображаются на виде сверху также эллипсами.

Боковая врубка ограничена тремя плоскостями, причём две плоскости перпендикулярны оси цилиндра, а одна - параллельна ей. На виде спереди врубка изображается прямоугольником.

При указании размеров врубок на бревне принято для каждой группы врубок проводить свою цепочку размеров. Начальный размер цепочки указывает расстояние от торца бревна или оси симметрии конструкции до начала врубки. Ширина врубки не указывается, так как этот размер не только не нужен для выполнения изделия, но может привести к недоразумениям (вспомним, что бревно не цилиндр и только условно может рассматриваться как тело вращения, поэтому, в зависимости от формы бревна, ширина врубки может оказаться различной при одной и той же глубине). Проставляются только те размеры, которые могут быть измерены в натуре (не проставляются радиусы, указывающие форму второго, отсутствующего на чертеже, элемента соединения).

На рис. 6 показано соединение двух брёвен лобовой врубкой.

Рис. 6. Соединение лобовой врубкой

Так как брёвна имеют различный диаметр, то, несмотря на одинаковые размеры сочленений по глубине, эллипсы, расположенные на меньшем бревне, не совпадают с эллипсами, расположенными на большем.

Рассмотрим последовательно выполнение чертежа опорного узла деревянной фермы (рис. 7).

Элемент верхнего пояса фермы упирается частью своего торцевого сечения в гнездо, выбранное в элементе нижнего пояса фермы. Подобное соединение называется лобовой врубкой с одним зубом. В практике архитектурно-строительного проектирования при изображении сложных пространственных конструкций и отдельных узлов ортогональные проекции часто дополняются его наглядными аксонометрическими изображениями.

Геометрическая схема фермы (1:100)

Рис. 7. Опорный узел фермы

Для одного и того же объекта можно построить различные аксонометрические изображения (ГОСТ 2.317-69*). Аксонометрические проекции). Лучшими будут те изображения, которые обеспечивают хорошую наглядность и простоту построения. Одной из наиболее распространённых аксонометрических проекций является прямоугольная изометрия (рис. 8).

Рис. 8. Прямоугольная изометрическая проекция

Для окружности диаметром d, расположенной в плоскостях ZOX, ZOY, ZOX: большая ось эллипса (1-2)=1.22 d, малая ось (3-4)=0.71 d.

На рис. 9 рассмотрен первый этап построения прямоугольной изометрии опорного узла фермы.

Поместим наш узел в систему координат XYZ, совмещая геометрическую ось нижнего пояса (сечение 100×150) с осью X, а точку пересечения геометрических осей элементов фермы с началом координат.

Рис. 9. Построение осей элементов фермы в аксонометрии

Для построения геометрической оси верхнего пояса фермы необходимо построить в аксонометрии треугольник с катетами:

а) половина пролёта фермы (в масштабе);

б) высота фермы.

Построив аксонометрическую проекцию осей элементов фермы, можно достроить аксонометрические проекции и самих элементов, откладывая размеры их параллельно аксонометрическим осям X, Y и Z.

Чтобы построить аксонометрическую проекцию данного опорного узла (рис. 11) необходимо знать не только направление осей верхнего пояса, но и правильно отложить ширину и высоту бруса, являющегося верхним поясом фермы.

Например, для построения точки С, принадлежащей элементу верхнего пояса (рис. 10), необходимо:

1) отложить от начала координат вдоль оси Y отрезок (0-А)=100/2=50 мм (в масштабе), т.е. половину ширины сечения верхнего пояса;

2) отложить параллельно оси X отрезок (А-В)=(225-120/2)=165, т.е. разность абсцисс для точек А и В (Х_АВ). 120/2=60 мм – расстояние от границы конструкции опорного узла до начала координат (ось проходит через середину мауэрлата, который имеет размер по оси Х=120 мм);

3) из точки В необходимо «подняться» на высоту (В-С)=(150/2-60)=15 мм, т.е. отложить высоту точки С (Z_ВС) над координатной плоскостью XOY.

Рис. 10. Пример построения точек в системе координат x-z

Рис.11. Аксонометрия опорного узла фермы.

Точка D расположена на перпендикуляре, проведенном из точки С к оси симметрии верхнего пояса (в ортогональной проекции). Размеры углов в аксонометрических проекциях не сохраняются. Чтобы построить аксонометрическую проекцию точки D необходимо:

1) измерить на чертеже расстояние от точки С до точки D по оси Х;

2) из точки С провести прямую, параллельную оси Х и отложить данный отрезок (Х_СЕ) на этой прямой, получив при этом точку Е;

3) от точки Е «подняться» над координатной плоскостью XOY на высоту (Z_DE), измеренную на чертеже.

Необходимо помнить, что обрыв элементов конструкции изображается в аксонометрической проекции следующим образом:

1. Прямоугольный брус.

Крепежные элементы (гвозди, болты) показываются в ортогональных и аксонометрической проекции условными обозначениями (Приложение 1, табл. 2).