Часть 3. Части зданий

Для обеспечения современного строительства индустриальными деталями и изделиями постоянно совершенствуются их конструкции. Детали и изделия максимально укрупняются, уменьшается их вес и стоимость. Многие конструктивные элементы, применявшиеся еще 20 - 30 лет тому, изжили себя, уступив место более совершенным, обеспечивающим индустриальные методы возведения зданий.

В настоящем пособии рассматриваются в основном части зданий, применяющихся в современном строительстве и лишь частично упоминаются устаревшие конструкции.

Основания зданий

Основаниями служат грунты, т.е. геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Различают естественные и искусственные основания.

Грунты, способные воспринять нагрузку от зданий и сооружений без специальной обработки, называются естественными основаниями.

Грунты, способные воспринять эту нагрузку только после укрепления (усиления), называются искусственными основаниями.

В качестве естественных оснований применяются крупнообломочные, песчаные, глинистые и скальные грунты. Несущая способность естественных оснований колеблется от 0,1 до 1,0 МПа.

Лессовидные грунты также могут служить естественным основанием, если обеспечены мероприятия, устраняющие возможность их смачивания водой. Такие грунты, обладая высокой несущей способностью в сухом состоянии, при смачивании водой из-за пористой структуры, быстро разрушаются и дают большие и неравномерные осадки. По этой причине их называют макропористыми или просадочными.

Искусственными основаниями являются уплотненные при помощи трамбовок или специальных машин грунты (цементированные, силикатизированные, обожженные грунты).

Цементация заключается в нагнетании в поры грунта через скважины цементно-песчаного раствора. Затвердевший раствор цементирует частицы грунта, тем самым, повышая его несущую способность. Этот способ применяется для упрочнения крупнозернистых грунтов и трещиноватых горных пород.

Силикатизация осуществляется путем нагнетания в грунт через трубы жидкого стекла и хлористого кальция. Инъекция делается на глубину 15-20 м., а радиус распространения силикатизации достигает 1 м.

Обжиг грунта ведут нагретым до 600-800°C воздухом, подаваемым в толщу грунта под давлением через трубы. Термический способ упрочнения грунта применяют для устранения просадочных свойств лессовидных грунтов на глубину 10-15 м.

Искусственные основания в отдельных случаях выполняются в виде подушки из уплотненного крупного или среднезернистого песка, тщательно уплотненного слоями.

Глубина заложения.

Подошва фундамента должна заглубляться до пласта с достаточной несущей способностью и ненарушенной структурой. На глубину заложения фундамента влияет глубина промерзания грунта, если основанием здания являются глинистые грунты (глина, суглинки) или водонасыщенные мелкозернистые пески. Такие грунты изменяются в объеме при замерзании и оттаивании, что может вызвать неравномерную осадку и опасные трещины в здании. Поэтому нормы проектирования требуют заглубления подошвы фундаментов на таких грунтах ниже глубины промерзания на 15-20 см. Глубина промерзания грунтов приведена ниже.

На не изменяющихся при замерзании грунтах фундаменты закладывают независимо от глубины промерзания грунта, но не менее 0,5 м. Фундаменты капитальных зданий редко закладывают на глубину меньше 1 м.

Таблица 3.1 – Глубина промерзания грунтов

Продолжение таблицы 3.1

Фундаменты

По конструкции фундаменты подразделяются на: ленточные, столбчатые, сплошные, свайные. Размеры подошвы фундамента должны обеспечивать передачу на грунт давления, не превышающего величины его нормативного сопротивления.

Ленточные фундаменты располагаются по всей длине наружных и внутренних несущих и самонесущих стен, а в отдельных случаях и под рядами колонн. Ширина фундамента по верхней плоскости (обрезу) обычно соответствует или несколько превышает толщину опирающейся на него стены. В зависимости от установленной расчетом ширины подошвы профилю ленточного фундамента придают простейшую прямоугольную или ступенчатую форму (рисунок 3.1). Для возведения ленточного фундамента применяют: бетонные и железобетонные фундаментные блоки, монолитный бетон и железобетон, бутобетон и бутовый камень. Наибольшее распространение получили сборные бетонные и железобетонные фундаментные блоки (рисунок 3.1 в-д). Их преимущества в индустриальности, меньшей трудоемкости при возведении. Железобетонные блоки-подушки укладываются непосредственно на выровненную поверхность грунта основания или на песчаную подготовку толщиной 150-200 мм.

Столбчатые фундаменты устраивают как под стены, так и под отдельно стоящие кирпичные столбы, колонны. Столбчатые фундаменты под стены выполняются в виде отдельно стоящих столбов, расстояние между которыми принимается равным 2,5-3,0 м. Пролеты между столбами перекрываются железобетонными фундаментными балками.

Столбчатые фундаменты выполняют бутовыми, бетонными и железобетонными. Под железобетонные колонны применяют сборные железобетонные фундаменты стаканного типа. Такой фундамент в верхней части имеет гнездо (стакан), куда устанавливается сборная колонна зданий (рисунок 3.2). Для опирания фундаментных балок поддерживающих стену, в верхней части фундаментов делаются бетонные сборные или монолитные приливы.

Сплошные фундаменты устраивают под многоэтажные каркасные здания, при очень больших нагрузках на колонны, для защиты подвала от большого давления грунтовых вод. Они представляют собой сплошную ребристую или безбалочную железобетонную плиту под все здание (рисунок 3.3).

а) ленточный фундамент из естественного камня;

б) ленточный ступенчатый фундамент при больших нагрузках на основания;

в) ленточный сборный фундамент из крупных бетонных блоков;

г) ленточный сборный фундамент из крупных бетонных блоков и железобетонных блоков-подушек;

д) ленточный сборный фундамент из облегченных бетонных блоков.

Рисунок 3.1 – Конструкции ленточных фундаментов

а) фундаментная балка опирается на обрез фундамента;

б) фундаментная балка опирается на консоль колонны;

в) фундаментная балка и фундамент стаканного типа в аксонометрии.

Рисунок 3.2 – Опирание стен на столбчатые фундаменты

Рисунок 3.3 – Конструкция сплошного фундамента под здание