Экзаменационные вопросы по дисциплине

«Архитектурные конструкции одноэтажных производственных и гражданских зданий»

1. Особенности проектирования одноэтажных производственных зданий.. Одноэтажные производственные здания являются наиболее распространенным типом промышленного строительства (свыше 65% его общего объема). Учитывая это, строительство таких зданий ориентировано главным образом на массовое применение индустриальных изделий, на применение унифицированных и типизированных проектных решений. Такой же подход и к проектированию ряда гражданских зданий массовой застройки (торговых центров и т. п.).

Другие задачи стоят при проектировании крупных гражданских одноэтажных зданий — доминант в городской застройке. Их особенностью является, как правило, индивидуальность проектных решений, их оригинальность, при сохранении прочих равных показателей. При проектировании таких одноэтажных зданий акцентируется внимание прежде всего на выборе наиболее интересных и оригинальных конструкций несущего остова, особенно при применении большепролетных конструкций. В этих случаях конструктивное решение во многом предопределяет форму здания, его облик и одновременно технико-экономические показатели здания.

При проектировании одноэтажных производственных зданий желательно иметь простые формы плана. В таких случаях применяют павильонную (раздельную) застройку территории; сплошную — при блокировке всех зданий (павильонов) в одно крупное; блокировки, образующие в плане формы букв П, Ш, Т и др.

Важной особенностью производственных зданий (не только одноэтажных) является их принадлежность к отрасли. Эта принадлежность во многом диктует некий обязательный набор требований, в частности, к строительным конструкциям и материалам. Дело в том, что, согласно СНиП П-90—81 «Производственные здания промышленных предприятий», все производства разбиты на шесть категорий по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В, Г, Д, Е). В зависимости от принадлежности производства к одной из этих категорий устанавливаются допустимые степени огнестойкости конструкций здании, рекомендуемые строительные решения и т. п.

 

 

Для всех зданий, и производственных, и гражданских, обязательны также требования, предопределяемые классом здания по капитальности и т. п. (см. разд. I).

Основным материалом каркасов и несущих элементов покрытий является сборный железобетон. Монолитный железобетон применяется редко, равно как и кирпич (для стен), алюминий и др. Стальные конструкции используют обычно в виде ферм, прогонов; стальными выполняют колонны при большой высоте одноэтажного здания. Применение стали всегда требует специальных обоснований.

Алюминиевые конструкции отличаются легкостью при высокой несущей способности, поэтому имеет смысл применять их в конструкциях покрытий больших пролетов.

Деревянные конструкции эффективны особенно в производственных зданиях с агрессивной химической средой. Ограничения их применения: способность к загниванию, усушке или разбуханию, возгораемость. Из деревянных перспективнее других клееные конструкции.

Типы одноэтажных промышленных зданий. — здания, предназначенные для размещения промышленных производств, обеспечивающие необходимые эксплуатационные условия и нормальную жизнедеятельность человека, занятого в производственном процессе. Совокупность этих требований определяет соответствующий эксплуатационный режим, поддерживаемый внутри строит, оболочки здания системами воздухообмена, отопления, освещения, водо- и энергоснабжения, канализации, шумопоглощения, пылеудаления и пр. В этих же целях промышленные здания оснащаются подъемно-транспортными средствами и оборудованием, системами коммуникаций, устройствами для поддержания и крепления технологич. оборудования, машин и т. п. Комплекс указанных систем и устройств наряду с конструктивной схемой, конфигурацией, размерами и этажностью определяет строит, решение промышленного здания, характер к-рого непосредственно связан с особенностями и видом размещаемых в зданиях пром. производств. Большое различие отраслей пром-сти и видов производств обусловливает многообразие строит, решений.

Классификация ЦСУ СССР, составленная по видам пром. продукции, включает около 250 отраслей производств и их групп. Классификация пром. предприятий по общности их строит, решений и характеру обработки сырья, полуфабрикатов и изделий охватывает около 100 отраслей пром-сти, причем в каждую отрасль входит неск. десятков видов пром. производств. В связи с этим чрезвычайно велик диапазон различий в типах и видах промышленных зданий: по конфигурации и размерам в плане — от простого прямоугольника площадью неск. десятков м2 до колоссального корпуса со сложным контуром, продольными и поперечными пролетами, внутренними дворами, перепадами по высоте и т. п., площадью до неск. сотен тысяч м2\ по этажности — от простейших одноэтажных до сложных многоэтажных и комбинированных; по высоте помещений — от 3,6 м до 40 м и более; по крановому оборудованию— от зданий бескрановых и зданий с подвесными кранбалками грузоподъемностью 3—5 т до зданий крановых с расположением кранов в неск. ярусов и грузоподъемностью 500 т и более. Не менее разнообразен диапазон параметров внутренней производственной среды промышленного здания — совокупности факторов, обусловливающих течение производственного процесса: по темп-ре воздуха — от —15° до +30° и выше; по тепловыделениям — от «холодных» помещений в отапливаемых зданиях до цехов и участков с тепловыделениями более 200 ккал/м*'Час\ по влажности воздуха — от 40% до 90% и более; по содержанию пыли — от неск. пылинок (весом не более 0,001 мг, размером не более 0,3 мк) на 1 м3 воздуха до неск. кг агрессивной пыли на каждые 100 м3 объема цеха, выделяемых ежечасно; по уровню шумов — до 100 децибелл и более; по наличию вредностей — от биологически обезвреженной среды до высокой степени агрессивности с обильным выделением ядовитых газов и жидкостей; по наличию вредных вибраций, блуждающих токов, высокой степени радиации и т. п.

 

 

Разнообразна номенклатура оборудования, размещаемого в промышленных зданиях: от крупногабаритных технологич. агрегатов и тяжеловесных станков до оборудования, рабочие операции на к-ром производятся с помощью оптич. приборов.

Одной из осн. особенностей пром. производств является их постоянное совершенствование, связанное с модернизацией технологии и сменой оборудования (частичной или полной). Важнейшая тенденция развития пром. производств — все более сокращающиеся периоды модернизации, что определяет необходимость соответствия строит, решений П.з. частым обновлениям технологич. процессов. В связи с этим в последнее время получил широкое распространение универсальный тип П.з. для размещения различных производств одной или неск. отраслей пром-сти. Период, в течение к-рого не нарушается соответствие строит, части модернизированному произ-ву, наз. сроком морального износа П. з. Большое распространение пром. производств с агрессивными выделениями, разрушающе действующими на конструкции, придает важное значение вопросу устойчивости П. з. против вредных воздействий, сроку их физич. износа.

За годы Советской власти построено и введено в действие огромное число пр-тий, зданий и сооружений, к-рые, наряду с оборудованием, передаточными устройствами, транспортными средствами, инвентарем, инструментами и т. п., составляют понятие осн. пром. фондов. В среднем по всей пром-сти здания и сооружения занимают около 55% осн. пром. фондов и составляют их «пассивную» часть. Совершенствование пром. стр-ва прежде всего связано с повышением уд. веса «активной» части осн. фондов, т. е. со значительным снижением стоимости строит, части П. з. Этому в значительной мере способствуют индустриализация стр-ва, а также унификация П. з. и типизация их конструктивных элементов.

Унификация строит, решений промышленных зданий стала применяться в СССР с 1931. В этом деле накоплен большой опыт; от простейшего упорядочения многообразия размеров зданий (путем введения кратных величин пролетов и шагов колонн 3 и 6 м) перешли к сложной межотраслевой объемной унификации с упорядочением сочетаний размеров сеток колонн с определенными величинами высот и типами подъемно-транспортного оборудования. В результате такой унификации, выполненной в 1960—61, был установлен ограниченный набор размеров зданий для массового стр-ва (параметров), в частности сеток колонн многоэтажных зданий 6X6 м и 6X9 ж и высот этажей от 3,6 м до 7,2 м, кратных 0,6 и 1,2 ж, а также величин пролетов одноэтажных зданий от 12,0 до 30,0 м и более, кратных 6,0 м, шагов колонн 6,0 и 12,0 м и высот от 3,6 до 6,0 м, кратных 0,6 м, от 6,0 до 10,8 м, кратных 1,2 м, и от 10,8 до 18,0 м, кратных 1,8 м. При этом для бескрановых зданий были установлены высоты от 3,6 до 12,6 м, а для крановых — от 8,4 до 18,0 м. Величины грузоподъемности кранов — 10, 20, 30 и 50 т. Указанные параметры получили широкое распространение в проектировании П. з. во всех отраслях пром-сти. В последнее время начали применяться унифицированные типовые секции и пролеты — части зданий, представляющие собой единое целое в планировочном, технич. и конструктивном отношении. На основе унификации и применения секций возможно широкое блокирование промышленные здания (см. Секционное блокированы(), являющееся одним из наиболее эффективных средств снижения стоимости пром. стр-ва.

По своему назначению промышленные здания делятся на производственные (осн. производственный корпуса и цехи), вспомогательные (ремонт- но-механич. цехи и мастерские, кислородные и насосные станции, гаражи, депонт, п.), складские (склады сырья, материалов, изделий, ГСМ, В В и др.), энергетические (ПВЭС, ТЭЦ, котельные, электроподстанции, трансформаторные и пр.) и административно-бытовые (бытовые корпуса, проходные, газо- и горноспасательные станции, лаборатории и пр.).

При выборе типа П. з. в каждом конкретном случае учитывается ряд факторов, осн. из к-рых является соответствие характеру производственного процесса и степени его стабильности, возможность блокирования здания с др. цехами и требования унификации, типизации и экономики.

В последние годы значительно снизился объем применения однопролетных зданий, однако в ряде случаев этот тип промышленных зданий остается наиболее целесообразным в осн. для мелких, разбросанных вдоль трасс газо- и нефтепроводов насосных, компрессорных, операторных и т. п., а также на площадках пр-тий нефте- и газодобывающей пром-сти, для нек-рых цехов и служб лесозагото- вит. и лесопильной, горнодобывающей и др. отраслей пром-сти. Однопролетные здания применяются также для ряда специфических неблокируемых производств (шихтар- ников, скрапоразделочных цехов, отделений раздевания слитков, литейных дворов доменных цехов и др.). Получают широкое применение здания павильонного типа, обычно одно- и двухпролетные, отличающиеся значительной величиной пролетов (24,0—30,0 м и более) и высотой (до 18,0 м и более). Их характерная особенность — расположение технологич. оборудования на сборно-разборных этажерках и постаментах, независимых от несущих конструкций П. з. Они используются в осн. для производств с непрерывным технологич. процессом и часто сменяемым оборудованием в химич., пищевой, целлюлозно-бумажной и др. отраслях пром-сти. Промежуточное положение между одно- и многопролетными П. з. занимают нек-рые виды разнопролет- ных зданий сложной конфигурации для специфических цехов (конверторных, мартеновских, литейных и др.).

Наиболее массовым является многопролетный тип одноэтажных П. з., причем все большее распространение получают здания сплошной застройки без внутренних дворов, перепадов высот и сложных очертаний в плане. Многопролетные здания с разной шириной и высотой пролетов при их перпендикулярном расположении сооружаются в машиностроит., металлургич., химич. волокон, полимерной и др. отраслях пром-сти. Здания для машиностроит. пр-тий, как правило, имеют один или неск. сборочных пролетов, величина к-рых доходит до 60,0 м и более (авиационная пром-сть), высота до 40,0 м и более (судостроение), с многоярусным расположением кранового оборудования.

Многоэтажные промышленные здания составляют около 20—25% всего объема пром. стр-ва (производственных площадей). Они применяются в производствах с вертикальной технологич. схемой (химич. произ-ва, мельницы, склады сыпучих материалов и др.) и в произ-вах с легким оборудованием (приборостроение, радиоэлектроника, полиграфич., легкая пром-сть и др.). Интенсивный рост населения и ограниченные размеры пахотных земель привели в ряде стран к переоценке экономич. стороны стр-ва многоэтажных П. з., в результате чего его объем стал увеличиваться. Высокая стоимость гор. территорий и развитие принципов комплексного, пром. стр-ва в промузлах (см. Узел промышленный) ведут к расширению области применения многоэтажных П. з. и в отечественной практике, однако этому должны предшествовать тщательные технико-эко- номич. расчеты.

Весьма удобным для ряда производств оказалось многоэтажное П. з. с технич. этажами, в к-рых располагаются коммуникации, пром. проводки, а иногда и вспомо- гат. службы и помещения. Это позволяет освободить осн. производственные этажи от всякого рода устройств, затрудняющих обеспечение необходимого производственного режима. Применяется этот тип здания в осн. для пр-тий с точными произ-вами (приборостроение, электроника, радиотехника и т. п.). Характерная его особенность — увеличенная сетка колонн (6 X 12 м\ 6X18 м и даже 6Х 24 л«), значительная ширина корпуса и наличие гладких потолков.

Принцип использования межферменного пространства, а также цокольного этажа или помещений под рабочими площадками нашел также применение в стр-ве одноэтажных П. з. В них располагаются коммуникации, склады, вентиляционные установки (в т. ч. кондиционеры), трансформаторные, ремонтные мастерские, конторские помещения и др. Использование цокольного этажа оказалось целесообразным для нек-рых цехов с тяжелым оборудованием (цехи электролиза, сахарные заводы и др.) и привело также к появлению двухэтажного здания, весьма выгодного для целого ряда производств. На первом этаже в них обычно располагаются цехи и участки с тяжелым оборудованием, на втором — основные производства с большим числом работающих. Верхний этаж может обеспечиваться равномерным естественным освещением через световые устройства в плоском покрытии. Ширина таких зданий доходит до 72,0 м (для производств швейной, трикотажной и обувной пром-сти) и до 132,0 м (для пр-тий радиоэлектроники) .

От стр-ва фонарных зданий во мн. странах отказались. В них трудно поддерживать наиболее выгодный гигиенич. и производственный режим, в частности световой, поскольку он зависит от климатич. факторов. Развитие произ-ва экономичных, надежных и долговечных ламп дневного света будет способствовать распространению бесфонарных зданий и в нашей стране. Отказ от громоздких и малоэффективных фонарных надстроек значительно облегчится расширением применения различных светопрозрачных устройств, располагаемых в плоскости покрытия. Это позволит расширить применение П. з. с плоской кровлей, облегчить борьбу с образованием снеговых мешков на крышах зданий и повысить их долговечность. Фонарные здания наиболее приемлемы для производств с большими тепловыделениями (сталеплавильных, прокатных цехов и т. п.).

Значение фонарей как световых устройств в этих цехах ничтожно.

Наиболее распространенной конструктивной системой промышленных зданий в СССР является каркасная плоскостная (с жестко заделанными стойками и шарнирно опертым жестким диском покрытия). В последнее время начала применяться каркасно-пространственная система с покрытием из оболочек сводчатого и цилиндрич. типов, в т. ч. с применением сборных элементов. Для складов и хранилищ строят здания сводчатого типа, пролетом до 60,0 м и более, также из сборных элементов. Преимущество пространственных систем заключается в меньшем расходе материалов и возможности увеличения сеток колонн. Вместе с тем они весьма трудоемки в изготовлении, особенно в монтаже, где требуется применение сложных подмостей и опалубки. Кроме того, пространственные системы мало приспособлены для подвески кранового оборудования, коммуникаций и т. п. Кровля зданий с такими покрытиями получается сложной конфигурации, что затрудняет и удорожает устройство водоизоляционного ковра. Перспективным является применение в пром. стр-ве подвесных систем, позволяющих увеличить пролеты до 100 м и более и одновременно свести до минимума расход материала на 1 м3 здания. В отечественной практике эти системы, равно как и пневмоконструкции, широкого распространения еще не получили.

Осн. материалом, используемым в пром. стр-ве СССР, является железобетон. Из него возводится около 60—70% общего объема П. з. (по сумме производственных площадей). Однако недостатком железобетонных конструкций является их значительный вес и ограниченные возможности увеличения пролетов. В ряде производств с большими тепловыми и вредными выделениями железобетон быстро разрушается. Производство высокопрочных сталей и эффективных тонкостенных замкнутых профилей делает строит, конструкции из этого материала вполне конку- рентноспособными с железобетонными по расходу металла на 1 м3 здания. Особенно выгодным становится применение металла, в т. ч. алюминия, в ограждающих конструкциях П. з. (тонкостенный, штампованный гальванизированный стальной настил, алюминиевые стеновые панели с легким эффективным утеплителем и др.). Дальнейшее развитие металлургич. пром-сти расширит области применения металла в стр-ве. Наряду с этим будут совершенствоваться и сборные железобетонные конструкции, качество к-рых можно повысить за счет использования высокопрочных бетонов (марки 800—1000 и выше), а также высокопрочных арматурных сталей.

3. Классификация одноэтажных производственных зданий.Классификация одноэтажных производственных зданий по объемно-планировочным признакам охватывает следующие типы:

·  Однопролетные- этот тип промышленных зданий один из самых ранних. В настоящее время в соответствии с новыми особенностями производственных технологий и оборудования и при современных конструкциях он получил новое направление развития.

·  Многопролетные - этот тип зданий появился в конце XIX в., в 1880 г., с изобретением московского крана и сегодня является преобладающим типом промышленных зданий.

·  Ячейковые - клеточные (ячейковые) здания представляют собой сравнительно новый тип одноэтажных промышленных зданий. Он появился в середине 40-х годов в результате технологических потребностей и возросших конструктивных возможностей.

·  Шедовые - этот тип здания появился специально для нужд промышленности, в целях более полного использования естественного освещения при широкой сплошной застройке. В связи с этим сегодня это общепринятый символ промышленного здания.

·  Завод-моноблок – одноэтажные промышленные здания, в которых сблокированы все производственные, складские, подсобные поещения. 1. Классификации типов

Одноэтажные промышленные здания павильонного типа могут быть разделены по следующим признакам:

по способу организации внутреннего объема: 1)здания с использованием только площади пола; 2) с частичным использованием внутреннего пространства в двух уровнях; 3) с использованием полностью внутреннего пространства (этот случай рассматривается более подробно как тип "здание-оболочка");

по размеру пролета: 1) здание с небольшим пролетом (18 м) – обычные однопролетные здания; 2) со средним по величине пролетом (24-36 м) - однопролетные здания; 3) с большим пролетом (48 и более) – типичные зальные промышленные здания;

по другим особенностям: 1) в зависимости от вида транспорта – здания с мостовым краном, с подвесным краном (тельфером), с напольным транспортом (ленточный, электрокарный и др.); 2) по форме крыши (скатанная, дугообразная, горизонтальная).

Виды многопролетных ОПЗ разделяются по следующим признакам:

а) по числу пролетов – двухпролетное, трехпролетное (базиликальные) и многопролетные здания;

б) по взаимному расположению пролетов – параллельные (однородные или разнородные – чередование разнородных пролетов или группирование их) и комбинированные (параллельные и поперечные);

в) по другим особенностям – в зависимости от вида цехового транспорта (с мостовыми кранами или без них, с тельфером и др.), верхнего освещения, формы покрытия (скатная или горизонтальная крыша), наличия подвалов или полуподвалов и т.д.

Здания ячейкового типа подразделяются по следующим признакам:

форме ячеек – квадратные и прямоугольные;

системе покрытия – усовершенствованный пролетный тип (с подформенной балкой) или специальная конструкция покрытия (с квадратной сеткой колонн) (рисунок 1, 2 приложении №1).

Различают следующие виды шедовых зданий:

а) по объемно-конструктивному решению: каждый шед перекрывает собой отдельную конструктивную ячейку; группа шедов образует одну конструктивную ячейку; шедовое покрытие может быть независимым от конструктивной структуры здания; (рисунок 3, 4, 5 приложении №2)

б) по наклону остекления шедов, которое может быть вертикальным или наклонным (в допустимых пределах);

в) по конструктивной системе: здания с шарнирными или защемленными, а также одноветвевыми или двухветвевыми колоннами; балками и плоскими панелями; цилиндрическими и призматическими оболочками; с металлическими балками по форме шедов (пилообразные) и т.д.

Классификация зданий сплошной застройки (без ограждения площадок). Могут быть выделены следующие виды:

·  А – здания, допускающие въезд грузового транспорта и организацию тупикового или сквозного проезда потоков с устройством грузовых площадок или без них (рисунок №6 приложение №3);

·  Б – здания с внутренним грузовым двором, в виде открытого атриума или с раздвижной крышей (рисунок №7 приложение №3);

·  В – здания с внешними грузовыми рампами, с устройством разделенных или объединенных контрольно-пропускных пунктов – КПП (рисунок №8, 9 приложение №4).

Особен

ность производственных зданий, резко

отличающая их от жилых, — наличие

крупных общих помещений, не разго

роженных стенами и перегородками на

комнаты и иногда достигающих разме

ров нескольких гектаров. Большей ча

стью такие помещения имеют проме

жуточные опоры — ряды колонн, рас

полагаемые в определенном порядке.

Расстояние между двумя смежными

опорами в направлении, соответствую

щем расположению основной несущей

конструкции покрытия или перекры

тия (фермы, балки и т. п.), называется

пролетом. В зависимости от

числа пролетов здания подразделяют

на однопрЛолетные и многопролетные

Производственные — для обеспе-

ченяянормальных условий произв-

вбдственных_пр_оцессов, для защиты

оборудования и работающих на произ

водстве людей от атмосферных воз

действий и для обеспечения необходи

мых комфортных условий работы

трудящихся на производстве. К произ

водственным относятся основные и

вспомогательные здания прмыщлен-

ных предприятий различного назначе-

ния (таких , как черной и цветной ме

таллургии,     машиностроения, химии и т. п.), агроиндустриальных комплек-сов сельскохозяйственных зданий ...дро-изводственного назначения и т. п.

1. Подъемно-транспортное оборудование производственных зданий. Подъемно-транспортное оборудование производственных зданий.

Внутрицеховой и межцеховой транспорт. Вид внутрицехового транспорта выбирается на основе технико-экономических сравнений вариантов с учетом применения оптимальных для данного производства транспортных средств и оборудования. При этом рекомендуется предпочтение отдавать автомобильным и аккумуляторным погрузчикам, электро и автокранам, тягачам, мотоколяскам, пневматическому и гидравлическому транспорту, ленточному конвейеру, подвесным канатам. Внутрицеховой транспорт для перемещения грузов внутри произв. зд. Он делится на: по хар-ру перемещаемых грузов (сыпучие, штучные); по методу перемещения (пневматические и механический);

по направлению перемещения (вертикальный и горизонтальный);

по времени действия (периодического и непрерывного действия). К периодическому относятся: подвесной транспорт (тележки, подвесные краны); мостовые краны и напольный транспорт. К непрерывному действию: конвейеры (ленточный, пластинчатый, ковшовый). Наиболее часто встречается подвесной кран от 0,25-20тонн. Сост.: 1- легкий мост или несущая балка, 2/4-х катковый механизм передв-я и эл/таль перемещ-ся по нижней полке мостовой балки.

По кол-ву путей—одно-, двух- и многопролетный.

Мостовой кран от 5-500тонн. Сост.: 1-несущий мост, перекрывающий пролет помещ., 2-механизм передвижения по крановым путям, 3-передвигающаяся вдоль моста тележка с механизмом подъема.

Мостовой кран передает нагрузки на грунт непосредственно, а подвесные устройства, кран-балки, подвесные конвейеры передают нагрузки на грунт через конструкцию перекрытия. Мостовые краны применяются преимущественно в одноэтажных пролётных зданиях.

Управление из подвешенной к мосту кабины или с пола.

Спец.-е мост. краны — литейные, консольно-поворотные, колодцевые и др. (в завис. от типа груза, массы и т.д.)

Напольный транспорт—вагонетки, эл/кары, конвейеры, а/мобильные краны, погрузчики. В крупных зд.— козловые краны (по рельсам внутр. помещения) экономический эффект—уменьшаются расходы на элементы каркаса.

Принципы унификации проектных решений .— самостоятельная объемная часть здания в виде одного или неск. одинаковых параллельных пролетов, рассчитанная на размещение в ней различных пром. произ-в и имеющая единое конструктивное решение. УТС образуются из ячеек здания, ограниченных по ширине размером одного пролета, а по длине — размером одного шага колонн. Осн. строит, параметры унифицированной типовой секции для зданий той или иной отрасли пром-сти принимаются с учетом требований произ-в на основе унифицированных габаритных схем и номенклатуры сборных конструкций заводского изготовления. УТС предназначены для компоновки из них зданий с размерами в плане, определяемыми на основе требований технологич. процессов, условий специализации, кооперирования и блокирования произ-в и др. условий р-на (площадки) стр-ва.

Проектирование пром. объектов и комплексов с применением УТС позволяет широко осуществлять блокировку цехов и проводить межотраслевую унификацию объемно-планировочных и конструктивных решений пром. зданий по предприятию и пром. р-ну в целом (см. Блокированное производственное здание, Секционное блокирование производственных зданий).

В зависимости от характера блокировки унифицированные типовые секции разделяются на несколько типов:

I тип — многопролетные секции с пролетами 18, 24 или 30 м, блокируемые как по длине, так и по ширине (для зданий сплошной застройки); II тип — одно- и многопролетные секции с пролетами 12, 18, 24 или 30 м, блокируемые только по длине (для зданий, ширина к-рых не может быть больше ширины секции); III тип — одно- и многопролетные секции с пролетами 24 или 30 м, блокируемые по длине и пристраиваемые к многопролетным секциям типа I (для зданий с поперечными или повышенными продольными пролетами).

Унифицированные типовые секции могут иметь отраслевое и межотраслевое применение. Секции I типа имеют преим. межотраслевое применение. Они характеризуются крупными сетками колонн и соответствующими высотами, что позволяет размещать в каждой УТС ряд различных произ-в и проводить модернизацию технологич. процессов без реконструкции зданий. Секции II типа с сеткой колонн 24X12 м и 30X12 м в осн. применяются для компоновки павильонных зданий пр-тий химич. пром-сти, а с сеткой колонн 12X6 м — для зданий легкой и пищевой пром-сти и предприятий хоз.-бытового обслуживания населения. Секции III типа предназначены гл. обр. для павильонных зданий пр-тий химич. пром-сти, а также для крановых (поперечных или повышенных продольных) пролетов зданий пр-тий машиностроительной пром-сти.

Номенклатура применяемых типов УТС устанавливается при проектировании пром. комплексов. В одном пром. р-не или на одной строит, площадке целесообразно использовать миним. число типов УТС, так как при этом достигаются оптимальные условия для общеплощадочной или районной межотраслевой унификации, сокращение номенклатуры применяемых конструкций, повышение производительности заводов сборных конструкций, сокращение сроков стр-ва зданий и т. п. Поэтому при соответствующих технико-экономич. обоснованиях могут быть допущены тины секций, не предусмотренные для пр-тия проектируемой отрасли пром-сти, но имеющие преимущественное применение в конкретном пром. р-не. Архитектурно-строит. решение секций может иметь большое число вариантов в зависимости от климатич. условий р-на стр-ва, производственного режима, положения секции в здании относительно наружных стен, профиля покрытия и наличия на нем фонарных надстроек или др. устройств и т. д.

Проектная документация строит, части УТС включает каталоги УТС для зданий соответствующей отрасли пром-сти и архитектурно- строит. и монтажные рабочие чертежи. Кроме того, в состав проектной документации входят типовые чертежи изделий и конструкций заводского изготовления и чертежи типовых монтажных и архитектурно-строит. деталей (см. Типовые детали). Для нек-рых отраслей пром-сти проектная документация разработана во всех частях — строит., технологич., электротехнич. и др. (напр., секции для зданий пр-тий пищевой пром-сти).

Проектная документация УТС разработана с учетом использования метода плоскостного макетирования чертежей из соответствующих заготовок различных видов. Вырезая необходимые части из чертежей- заготовок и компонуя их, составляют макеты чертежей строит, планов и разрезов, монтажных планов колонн, подкрановых балок и связей по колоннам и т. п. Проектирование на основе УТС сокращает количество заново составляемых архитектурно- строит. чертежей и способствует повышению качества проектных решений. Проектирование зданий на основе УТС способствует повышению технич. уровня пром. строительства и рациональной застройке пром. районов.

Привязка элементов конструкций к координационным осям. 4.7Правила привязки конструктивных элементов зданий к модульным координационным осям

Разработка плана цеха начинается с вычерчивания продольных и поперечных модульных осей, определяющих основные параметры здания о пролеты и шаг колонн. Устанавливается необходимость устройств деформационных швов (температурных, осадочных) и назначается их положение. Деформационные швы устраивают в местах примыкания взаимно перпендикулярных

Рис. 1. Привязка колонн и стен к разбивочным осям:

а - крайних колонн и стен к продольной оси; б - торцевых колонн и стен к поперечной оси; в - колонн поперечного температурного шва; г - колонн взаимно перпендикулярных пролетов пролетов, в местах перепада высот пролётов, а так же через 60...72 м в железобетонном каркасе и через 180-230 м - в стальном.

К модульным осям необходимо привязать основные конструктивные элементы -колонны, стены, рамы ворот.

Под привязкой понимают расстояние от модульной оси до грани или геометрической оси конструктивного элемента.

В одноэтажных производственных зданиях следующие правила привязок:

·колонны крайних рядов к продольным осям имеют "нулевую привязку", т.е. наружные грани совмещаются с продольной осью в зданиях:

1.без мостовых кранов с железобетонным каркасом при любой высоте, со стальным и смешанным каркасом при высоте до низа несущих конструкций покрытия не более 9,6 м;

2.с мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т при шаге колон 6 м и высоте не более 14,4 м в железобетонном каркасе, и высоте не боле 9.6 м в стальном и смешанном каркасах;

·наружные грани колонн крайних рядов смещаются с продольны осей на 250 мм наружу в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т при шаге колонн 6 м и высоте более 14,4 м в железобетонно каркасе, и высоте более 9,6 м в стальном и смешанном каркасах, а так при шаге колонн 12 м (для пропуска фахверковых колонн):

1. средние колонны имеют "осевую привязку", те. их геометрические оси совмещаются с продольными;

2. колонны крайних и средних рядов к поперечным модульным осям имеют "осевую привязку", кроме торцовых и в температурных швах;

3. геометрические оси торцовых колонн смещаются с поперечной модульной оси на 500 мм внутрь, что дает возможность размещения колон торцового фахверка;

4. поперечные температурные швы в зданиях устраивают на двух колоннах, при этом ось температурного шва совмещается с модульной, геометрические оси колонн имеют смещение с модульной оси на 500 внутрь температурного блока;

5. примыкание двух взаимно перпендикулярных пролетов одинаковой высоты устраивается на двух колоннах со вставкой С=500 или 1000 мм;

перепад высот между пролетами одного направления или взаимно перпендикулярного устраивается на двух колоннах со вставкой С, величина которой принимается в зависимости от привязки колонн к модульным осям и толщины наружной стены в верхней части повышенного пролета по табл. 1.

Рис. 2. Привязка колонн к разбивочным осям в местах перепада высот: а - пролетов одного направления; б - взаимно перпендикулярных пролетов.

1. колонны торцового фахверка к поперечной модульной оси имеют нулевую привязку; колонны продольного фахверка к модульным ос имеют такую же привязку, как колонны каркаса;

2. привязка стен к модульным осям определяется привязкой основных колонн каркаса. Между стеной и колонной предусматривается зазор 30 мм, необходимый по условиям их крепления.

Таблица 1

Вставка С в местах перепада высот между пролетами

Привязка колоннВставка С толщине стеныпри параллельных пролетахпри взаимно перпендикулярных пролетах 160 200 240 300 300 5000 и 002503003504005006000 и 250250500550600650750850250 и 250-75080085090010001100

7Виды грунтов оснований под фундаменты производственных зданий.От того, какое основание находится под фундаментом, зависит, насколько прочным и долговечным будет ваш дом. Основанием называют массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от всего здания. Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в основании напряженное состояние и деформирует его. Прочность и устойчивость любого здания зависит, прежде всего, от надежности основания.

Грунтовые основания бывают естественными и искусственными.

Грунты, находящиеся в условиях природного залегания, называют естественным основанием, а предварительно укрепленные различными способами (силикатизации, цементации, смолизации, битуминизации и др.) слабые грунты — искусственным основанием.

В связи с этим проектированию и строительству зданий и сооружений предшествуют инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания. Они заключаются в определении типов грунтов оснований, их прочности и деформативных характеристик, Уровня грунтовых вод, их химического состава для Установления степени агрессивности по отношению к материалу фундаментов.

Критериями для характеристики основания служат: – его несущая способность, плотность и равномерность геологического строения, обеспечивающие допустимые деформации основания и нормативную величину его осадки под зданием (в зависимости от назначения здания ее величина ограничивается в пределах от 80 до 150 мм); – устойчивость к воздействию грунтовых вод; – неподверженность «пучению» — увеличению в объеме при переходе в лед воды в порах и прослойках грунта; – неподверженность грунтов основания оползням. Грунты представляют собой горные породы минеральных частиц зернистой и чешуйчатой структуры, пространство между которыми образуют поры. Различают следующие виды грунтов: скальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые, насыпные.

Скальные грунты залегают сплошными массивами и являются наиболее прочным естественным основанием. Однако они залегают на значительной глубине под слоями нескольких пород и поэтому редко служат непосредственным основанием фундаментов жилых и сельскохозяйственных зданий. К скальным грунтам относят граниты, кварциты, известняки и др.

Крупнообломочные грунты содержат более 50% по весу кристаллических или осадочных пород крупностью частиц более 2 мм. В структуре этого вида грунтов щебень, галька, гравий, дресва находятся в связном состоянии.

Крупнообломочные грунты мало-сжимаемы, дают небольшие и, как правило, равномерные осадки и не пучинисты. По своим природным качествам они служат хорошим основанием.

Песчаные грунты содержат менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм, сыпучие и в сухом состоянии не обладают свойством пластичности. Пески в зависимости от размеров зерен могут быть крупные, средние, мелкие и пылеватые. С увеличением содержания пылева-тых и глинистых частиц прочность песчаного грунта уменьшается. Равномерно залегаемые пески значительной мощности представляют хорошее основание — не пучинистое и обладающее быстропрекращающимися равномерными осадками.

Глинистые грунты состоят из мелких чешуйчатых связанных между собой частиц. Они различаются по количеству глинистых частиц: суглинки содержат глинистых частиц от 10 до 30%, а супеси — от 3 до 10%. Следовательно, глинистые грунты, содержащие глинистых частиц меньше 30%, относятся к суглинкам или супесям и, по существу, являются промежуточными видами между песком и глиной. При замерзании влажные глинистые грунты вспучиваются, а при оттаивании дают просадку. В результате подъема пучинистых грунтов зимой и опускания весной в здании появляются трещины и нередко создается опасность дальнейшей эксплуатации строения.

Верхний слой почвы на участке — это растительный грунт, содержащий перегной и корни растений. Толщина его может составлять от 10 до 100 см, и под основание фундамента он не годится. Поэтому, начиная строительство, этот грунт нужно срезать и перенести в огород или сад.

Под растительным слоем чаще всего встречаются песчаные или глинистые грунты. Если на вашем участке грунт состоит из песка вперемешку с мелким камнем, так называемым гравелистым песком, песка крупной или средней зернистости, считайте, вам повезло. Эти пески используются в качестве основания вне зависимости от влажности, уровня грунтовых вод или глубины промерзания. Глубина заложения фундамента в любой климатической зоне может не превышать 70 см, а делать его можно из крупнозернистого песка, который укладывается слоями по 10-15 см с проливкой каждого слоя водой. За 20-30 см до планировочной отметки на песок укладывают гравий, щебень или кирпичный бой на цементно-песчаном растворе слоем не менее 10-15 см.

Если же в основании фундамента находится мелкий или пылеватый песок или же глинистый грунт, придется обязательно учитывать при выборе конструкции фундамента его насыщенность водой, горизонт почвенной влаги и глубину промерзания грунта. Дело в том, что очень влажные глины, суглинки, супеси, а также мелкие пылеватые пески относятся к категории тяжелых пучинистых грунтов, т.е. способных резко менять объем и деформироваться, вспучиваться при минусовой температуре, а силы, которые действуют при этом на фундамент, достигают 6-10 т на м2.

Кстати, характерной ошибкой застройщиков является убежденность, что, чем глубже заложен фундамент, тем он надежнее. Это не так. Даже если силы и не будут действовать на подошву фундамента, расположённую ниже зоны промерзания грунта, то напряжения в этой зоне могут оказаться столь значительны, что способны вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом или оторвать его верхнюю часть от нижней. Как избежать этих неприятностей, разговор впереди, однако фундаменты на пучинистых грунтах должны выполняться из водостойких материалов и такой конструкции, чтобы противостоять деформации грунта. Например, столбчатые фундаменты из железобетона.

Фундаменты под небольшие домики обычно делают из кирпича, бутового камня (известняк, песчаники и т. п.), бетона на кирпичном или каменном щебне, цементно-грунтовых смесей и блоков из них.

Насыпные грунты состоят из разнообразных пород, а часто и из бытовых отходов. Они не однородны по составу и структуре, обладают большими и неравномерными осадками, вследствие чего пригодность их в качестве оснований ограничена.

В случаях, когда данные исследований грунтов выявят недостаточную их пригодность для оснований в естественном состоянии, производят их уплотнение, цементацию, силикатизацию, битуминизацию и т. п.

Уплотнение бывает поверхностное и глубинное. При поверхностном грунты трамбуют механическими трамбовками, катками или поверхностными вибраторами. Глубинное уплотнение грунтов производят при помощи глубинных вибраторов или грунтовых свай.

Процесс цементации заключается в нагнетании по трубам в грунт жидкого цементного раствора, который после твердения образует камневидный массив (тип бетона). Цементация эффективна для уплотнения крупных и средних песков.

Метод силикатизации аналогичен цементации, только вместо цементного раствора в грунт нагнетается в зависимости от характера грунта жидкое стекло и хлористый кальций, жидкое стекло и фосфорная кислота. Силикатизация применяется для уплотнения мелких песков, плывунов и просадочных грунтов. Битуминизация применяется для закрепления крупнозернистых и обломочных пород. Разогретый битум или холодная битумная эмульсия по трубам нагнетается в грунт. Битуминизация часто применяется для предупреждения фильтрации грунтовых вод.

Грунт, который служит основанием для фундамента дома, должен иметь достаточную несущую способность, малую и равномерную сжимаемость, трудно размываться, не подвергаться выветриванию, обладать достаточной мощностью.

Если вы хотите построить под домом погреб или гараж для машины, то необходимо вырыть не только траншеи под фундамент. В первую очередь нужно вырыть котлован на месте, где будет стоять дом. Перед началом производства землеройных работ нужно произвести геодезическую разбивку участка с закреплением осей створными знаками, которые устанавливаются со смещением на 2 м от внешней бровки будущего котлована. Приемы разбивки и способы закрепления на местности очертаний сооружений разнообразны и зависят от вида земляного сооружения, способа производства работ и других условий.

Так, разбивка котлованов и траншей под фундаменты производится одновременно с разбивкой самого дома или пристройки. Для этого сначала на местности (в соответствии с проектом) разбивают главные оси здания, ориентируя их относительно сторон света либо смежных существующих зданий или сооружений. Положение главных осей закрепляют на местности путем установки столбов и натягивания проволоки. На некотором расстоянии от осевых столбов на случай их повреждения при производстве работ желательно установить контрольные знаки закрепления осевых линий.

Разбивка котлована заключается в разметке осей стен возводимого строения. Для этого устанавливают обноски на высоте 0,4-0,6 м от земли параллельно основным осям, образующим внешний контур здания, на расстоянии, обеспечивающем неизменность ее положения в процессе строительства. После этого измеряют расстояния от главной оси до осей стен и закрепляют новые оси с помощью проволоки, натянутой на обноску. От осей стен выносят бровки котлована и делают пометки на тех же обносках.

Разбивку котлованов перед рытьем производят по отвесу с натянутых проволок, отмечая границы котлованов колышками.

Глубина фундаментов зависит от многих факторов: глубины промерзания грунтов, нормативного давления на основание и расчетных нагрузок, структуры грунта, уровня грунтовых вод, характера напластований отдельных видов грунтов, объемно-планировочного решения здания. Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от промерзания грунтов и принимается не менее 0,5 м от уровня поверхности земли или пола подвала (на основании расчета на выдавливание грунтов глубина заложения принимается в соответствии с расчетами, но не менее 0,5 м).

Решающее значение имеет глубина промерзания грунтов, так как некоторые из них, способные удерживать в порах воду, при промерзании вспучиваются, т. е. увеличиваются в объеме, что ведет к повреждению основания и фундаментов зданий.

Глубину заложения фундаментов принимают следующей: на пучинистых грунтах — не менее расчетной глубины промерзания грунтов; на условно непучинистых грунтах (крупнообломочных с пылева-то-глинистым заполнением, мелких и пылеватых песках и всех видах глинистых грунтов твердой консистенции) при нормальной глубине промерзания до 1м — не менее 0,5 м, до 1,5 — не менее 0,75, от 1,5 до 2,5 м — не менее 1 м; на непучинистых грунтах (крупнообломочных, а также песках гравелистых, крупных и средней крупности) независимо от глубины промерзания — не менее 0,5 м.

Во всех случаях заложения фундамента выше уровня промерзания грунта следует обеспечить отвод поверхностных и атмосферных вод, чтобы защитить основание от увлажнения. Это достигается тщательной забивкой грунтом пазух траншей, правильной планировкой участка, обеспечивающей сток атмосферных вод от стен здания, устройством по периметру наружных стен здания отмостки.

Однако если грунтовые воды зимой не поднимаются ближе чем на 2 м к границе промерзания грунта, для мелких и пылеватых песков, а также глинистых грунтов твердой консистенции (при раскатывании в ладонях комок такого грунта рассыпается на более мелкие) глубину закладки фундамента можно выбирать вне зависимости от глубины промерзания. Во всех иных случаях эти величины должны как минимум совпадать. Минимальное же заглубление фундамента должно составлять: для песчаных грунтов — 0,5 м, для глинистых — 0,7 м.

При разбивке траншей устанавливают поперечные обноски, на которых закрепляют ось траншеи и указывают отметки дна траншеи.

На этом этапе строительства вас могут подстерегать неприятные неожиданности и возникать связанные с ними проблемы, которые придется решать в рабочем порядке. Это могут быть выход грунтовых вод, пустоты, валуны, подземные коммуникации.

При разработке котлованов и траншей следует заблаговременно исключать обрушение откосов земляного сооружения. Угол естественного откоса грунта зависит от физических свойств и характеризуется силой сцепления, давлением вышележащих слоев, углом внутреннего трения и другими свойствами, при которых грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Величину угла естественного откоса необходимо знать при устройстве крутизны откосов выемок и насыпей. Для различных грунтов в зависимости от глубины выемки допускается следующая крутизна откосов (отношение высоты откоса к его заложению).

Если на строительной площадке имеется срезка земли (выемка) и подсыпка (насыпь), то необходимо вести работы так, чтобы земля из выемки пошла бы на насыпь, если это позволяет качество грунта. Растительный грунт должен быть удален из-под сооружений и зданий, применять его в насыпи также не допускается (кроме отсыпки зон зеленых насаждений). До начала земляных работ должны быть выполнены все работы по отводу воды с площадки, по понижению грунтовых вод, если они могут затопить траншеи и котлованы, или обеспечены надежные средства для водоотлива.

8Искусственные основания под фундаменты.Естественные и искусственные основания

Прочность и устойчивость зданий и сооружений в значительной мере зависят от правильного выбора оснований и конструктивного решения фундаментов. Для проектирования оснований и фундаментов необходимо знать геологическое строение и несущую способность слоя грунта, принятого в качестве основания, глубину его промерзания и режим грунтовых вод.

Основанием называют толщу грунта или скальных пород, расположенных под фундаментом и воспринимающих нагрузку от здания или сооружения.

Если основанием служат грунты в условиях естественного залегания, то их называют естественными основаниями, а грунты, предварительно уплотненные и укрепленные теми или иными способами, — искусственно улучшенными основаниями сооружений.

Правильный выбор прочного, надежного и экономичного основания возможен в результате всестороннего изучения геологических и гидрогеологических условий места строительства. С этой целью на строительной площадке проводят инженерно-геологические изыскания — определяют общее геологическое и гидрогеологическое строение района строительства и детальное расположение и мощность пластов грунта, их физические и механические свойства, а также положение уровня грунтовых вод на участках, предназначенных для отдельных зданий и сооружений.

Исследования должны обосновать выбор основания будущего здания или сооружения и определить величину расчетного давления.

В качестве естественных и искусственно улучшенных оснований могут служить различные виды грунтов: пески, супеси, суглинки, глины, лессы, мергель, гравий, щебень, скальные породы.

Естественные основания. Все грунты, используемые в качестве естественных оснований, должны иметь необходимую прочность, небольшую и равномерную сжимаемость (деформативность), хорошо сопротивляться действию грунтовых вод, не подвергаться пучению при промерзании, иметь достаточную мощность слоя и обладать неподвижностью.

Грунты оснований под действием нагрузки от здания или сооружения деформируются. Деформацию основания, не сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют осадкой, а значительное оседание отдельных пластов грунта с выпиранием грунта из-под подошвы фундамента — просадкой.

Надежным основанием для сооружений являются скальные породы и крупнообломочные грунты, обладающие высокой несущей способностью и малой деформативностью.

Песчаные грунты ввиду малой сжимаемости песка и большой скорости его уплотнения под нагрузкой служат также надежным естественным основанием. При этом чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем меньше осадка под нагрузкой и выше несущая способность.

Глинистые грунты являются связными породами. Они обладают пластичностью, большей пористостью и сжимаемостью, уменьшаются в объеме при высыхании и увеличиваются при увлажнении. Глина сильно поглощает воду и при насыщении становится водонепроницаемой; при замерзании она пучится. Сухая глина обладает большой прочностью и является хорошим основанием; несущая способность пластической и разжиженной глины резко снижается. Суглинки и супеси, относящиеся к глинистым грунтам, представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц.

Значительное распространение имеют лессовые грунты, которые относятся к группе пылеватых суглинков. Лессовые грунты, обладающие в природном состоянии видимыми порами (макропорами), размеры которых значительно превосходят размеры частиц, составляющих скелет грунта, называют макропористыми грунтами. Эти грунты, содержащие растворимые в воде известь, гипс и другие соли, при увлажнении теряют связность, быстро намокают и при этом уплотняются, образуя просадки. Такие грунты называют проса- дочными. При строительстве на таких грунтах предусматривают специальные меры по их укреплению и защите от увлажнения.

Искусственные основания устраивают тогда, когда грунт обладает слабой несущей способностью и не может быть использован в качестве естественного основания, Такие основания создают путем уплотнения, закрепления, замены слабого грунта грунтом с большей несущей способностью или путем передачи нагрузки на заглубленные слои грунта при помощи специальных инженерных устройств (сваи, опускные колодцы и др.). Искусственное улучшение свойств слабого грунта достигается путем поверхностного или глубинного уплотнения. Поверхностное уплотнение грунта осуществляют катками (на глубину 15—20 см), пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами (на глубину до 1,5—2 м) и другими механическими способами.

Глубинное уплотнение слабых грунтов выполняют при помощи грунтовых или песчаных свай, образуемых путем пробивания скважин и заполнения их песком или грунтовым материалом с уплотнением.

Простейшим видом грунтовых искусственных оснований являются песчаные подушки. Слой слабого грунта под будущим фундаментом удаляют и вместо него насыпают песок (с тщательным уплотнением). Подушки можно устраивать также из материала большой несущей способности: гравия, щебня или смеси грунта с гравием или щебнем.

К более сложным способам искусственного улучшения свойств грунтов относят закрепление их различными вяжущими материалами, нагнетаемыми под давлением через инъекторы: цементным молоком (цементация), раствором жидкого стекла и отвердителя (силикатизация), горячим битумом или холодной битумной мастикой (битумизация). Вяжущие материалы после отвердения связывают частицы грунта в прочный камневидный монолит.

Цементации подвергают грунты, представляющие собой крупные и среднезернистые пески; силикатизацию грунта применяют при упрочнении пылеватых песков и лессовых грунтов. Битумизация обломочных грунтов способствует их упрочнению и предотвращению фильтрации грунтовых вод. Лессовидные просадочные грунты и пористые суглинки (неводонасыщенные) можно закреплять термическим способом — обжигом на глубину до 15 м раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 15—20 см.

Упрочнение слабых грунтов при создании искусственных оснований способствует увеличению их несущей способности до заданной величины.

Несущая способность основания определяется нагрузкой, при которой осадка (сжимаемость) грунта по величине и равномерности соответствует нормам. Нагрузка — расчетное давление на основание — выражается в МПа. Осадка основания зависит не только от нагрузки и степени сжимаемости, но и от формы и размеров подошвы фундамента.

Прочность и устойчивость зданий и сооружений в значительной мере зависят от правильного выбора оснований и конструктивного решения фундаментов. Для проектирования оснований и Фундаментов необходимо знать геологическое строение и несущую способность слоя грунта, принятого в качестве основания, глубину его промерзания и режим грунтовых вод. Основанием называют толщину грунта или скальных пород, расположенных под фундаментом и воспринимающих нагрузку от здания или сооружения. Если основанием служат грунты в условиях естественного залегания, то их называют естественными основаниями сооружений.

Правильный выбор прочного, надлежащего и экономичного основания возможен в результате всестороннего изучения геологических и гидрогеологических условий места строительства. С этой целью на строительной площадке проводят инженерно-геологические изыскания — определяют общее геологическое и гидрогеологическое строение района строительства, детальное расположение и мощность грунта, их физические и механические свойства, а также уровень грунтовых вод на участках, предназначенных для отдельных зданий и сооружений. Исследования должны обосновывать выбор основания будущего здания или сооружения и определить величину расчетного давления. В качестве естественных и искуст-венных оснований могут служить различные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лёсс, мергель, гравий, щебень, скальные породы.

Все грунты, используемые в качестве естественных оснований, должны иметь необходимую прочность, небольшую и равномерную сжимаемость (деформативность), должны хорошо сопротивляться действию грунтовых вод, не подвергаться пучению и промерзанию, иметь достаточную прочность слоя и обладать неподвижностью. Грунты оснований под действием нагрузки от здания или сооружения деформируются.

Деформация основания, не сопровождающаяся коренным изменением сложения грунта, называется осадкой, а значительное оседание отдельных пластов грунта с выпиранием грунта из-под подошвы фундамента — просадкой. Наиболее надежным основанием сооружений являются скальные породы, крупнообломочные грунты, обладающие высокой несущей способностью и малой деформативностью.

Песчаные грунты ввиду малой ожимаемости песка и большой скорости его уплотнения под нагрузкой служат также надежным естественным основанием. При этом чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем меньше осадка под нагрузкой и выше несущая способность.

Глинистые грунты являются связными породами. Они обладают пластичностью, большой пористостью и сжимаемостью, уменьшаются в объеме пр высыхании и увеличиваются при увлажнении. Глина сильно поглощает воду и при насыщении становится водопроницаемой, а при замерзании она пучится. Сухая глина обладает большой прочностью и является хорошим основанием. Несущая способность пластической и разжиженной глины резко снижается. Суглинки и супеси, относящиеся к глинистым грунтам, представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц.

Значительное распространение имеют лессовые грунты, обладающие в природном состоянии видимыми порами (макропорами), размеры которых значительно превосходят размеры частиц, составляющих скелет грунта. Эти грунты, содержащие растворимые в воде известь, гипс и другие соли, при увлажнении теряют связность, быстро намокают и при этом уплотняются, образуя просадки, поэтому они называются просадочными. При строительстве на таких грунтах предусматривают специальные меры по их укреплению и защите от увлажнения.

Искусственные основания устраивают тогда, когда грунт обладает слабой несущей способностью и не может быть использован в качестве естественного основания.

Такие основания создают путем уплотнения, закрепления, замены слабого грунта грунтом большей несущей способности или путем передачи нагрузки на заглубленные слои грунта с помощью специальных инженерных устройств (сваи, опускные колодцы). Искусственное улучшение свойств слабого грунта достигается путем поверхностного или глубинного уплотнения. Поверхностное уплотнение грунта осуществляется катками (на глубину 15— 20 см), пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами (на глубину до 1,5—2 м) и другими механическими способами. Глубинное уплотнение слабых грунтов выполняют с помощью грунтовых или песчаных свай, образуемых путем пробивания скважин и заполнения их песком или грунтовым материалом с уплотнением.

Простейшим видом грунтовых искусственных оснований являются песчаные подушки. Слой слабого грунта под будущим фундаментом удаляют и вместо него насыпают песок с тщательным уплотнением. Подушки можно устраивать также из материала большой несущей способности: гравия, щебня или смеси грунта с гравием или щебнем.

К более сложным способам искусственного уплотнения грунтов относят закрепление их различными вяжущими материалами, нагнетаемыми под давлением через инъекторы: цементным молоком (цементация), раствором жидкого стекла и отвердителя (силикатизация), горячим битумом или холодной битумной мастикой (битумизация). Вяжущие материалы после отвердения связывают частицы грунта в прочный камневидный монолит. Цементации подвергают грунты, представляющие собой крупные и сред-незернистые пески; силикатизацию грунта применяют при упрочении пылеватых песков и лессовых грунтов. Битумизация обломочных грунтов способствует их упрочению и предотвращению фильтрации грунтовых вод.

Лессовидные просадочные грунты и пористые суглинки (нево-Донасыщенные) можно закреплять термическим способом — обжигом на глубину до 15 м раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 15—20 см.

Упрочение слабых грунтов при создании искусственных оснований способствует увеличению их несущей способности до заданной величины. Несущая способность основания определяется нагрузку при которой осадка (сжимаемость) грунта по величине и равномерности соответствует нормам.

Осадка основания зависит не только от нагрузки и степени сжимаемости, но и от формы и размеров подошв фундамента.

9Типы фундаментов промышленных зданий.По способу устройства фундаменты бывают сборные и монолитные. Под колонны каркаса предусматривают отдельные фундаменты с подколонниками стаканного типа (рис.13.4), а стены опирают на фундаментные балки (рис.13.5). В зависимости от величины нагрузки на колонны, ее сечения и глубины закладки фундаментов применяют несколько типоразмеров фундаментов: высота фундаментных блоков 1,5 и от 1,8 до 4,2 м с градацией через 0,6 м; размеры подошвы блоков в плане от 1,5х1,5 м и более с модулем 0,3 м; размеры подколонника в плане от 0,9х0,9 до 1,2х7,2 м с модулем 0,3 м. Глубина стакана принята 0,8; 0,9; 0,95 и 1,25 м, а высота ступеней - 0,3 и 0,45 м. Сборные фундаменты могут состоять из одного блока (подколонника со стаканом) или быть составными из подколонника и опорной фундаментной плиты. Устройство сборных фундаментов по расходу бетона, стоимости и трудозатратам экономичнее монолитных. В целях уменьшения массы и снижения расхода стали применяют сборные ребристые или пустотелые фундаменты (рис.13.4).Рис.13.4 – Типы фундаментов промышленных зданий: а - монолитный; б - сборный составной; в - свайный; г - сборный ребристый; д - сборный пустотелый; е - с подколонником пенькового типа; 1 - ростверк; 2 - свая Фундаменты с подколонниками пенькового типа устраивают под железобетонные колонны большого сечения или под стальные колонны (рис.13.4,е). Пенек, являющийся элементом колонны, устраивают во время работ нулевого цикла. Пенек с фундаментом и колонну с пеньком соединяют сваркой выпусков арматуры и бетоном, которые нагнетаемы в швы. Свайные фундаменты делают в случае залегания у поверхности земли слабых грунтов и наличия грунтовых вод (рис.13.4,в). Головные части свай связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, который одновременно является и подколонником. Для сокращения типоразмеров колонн верх фундаментов независимо от глубины заложения подошвы рекомендуется располагать на отметке 0,15 м, т.е. на 15 см ниже от отметки чистого пола цеха. Их устанавливают на подливку из цементного раствора толщиной 20 мм. Навесные панели стен допускается опирать на слой набетонки, передавая их массу непосредственно на подколонники. По фундаментным балкам укладывают 1-2 слоя гидроизоляционного материала, а чтобы предотвратить деформацию балок вследствие возможного вздымания грунтов, снизу и по бокам предусматривают подсыпку из шлака, крупнозернистого песка или кирпичного щебня. Несущие стены в зданиях бескаркасных или с неполным каркасом опирают на ленточные фундаменты, которые рекомендуется делать из сборных элементов. Принципы их устройства аналогичные гражданским зданиям. Это дает возможность вести монтаж колонн при засыпанных котлованах после устройства подготовки под полы и прокладывание подземных коммуникаций, т.е. после работ нулевого цикла. Колоны с фундаментами соединяют разными способами. Наиболее распространено жесткое крепление с помощью бетона. Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки, укладываемые между подколонниками фундаментов на специальные железобетонные столбики или на консоли колонн. Фундаментные балки защищают пол от продувания в случае просадки отмостки. Железобетонные фундаментные балки (рис.13.5,а) при шаге колонн 6 м в зависимости от размеров подколонников и способов опирания имеют длину от 5,95 до 4,3 м, сечение – тавровое и трапециевидное. Высоту балок под самонесущие стены из кирпича, мелких блоков и панелей берут 450 мм, а под навесные панели – 300 мм. Если шаг колонн 12 м, применяют в основном балки трапециевидного сечения высотой 400 и 600 мм и длиной 11,95-10,2 м. Балки монтируют так, чтобы их верх был на 30 мм ниже уровня пола.Рис.13.5 – Детали фундаментов крайнего ряда колонн: а – типы фундаментных балок; б, в – детали; 1 – песок; 2 – щебеночная подготовка; 3 – асфальтовое или бетонное покрытие (отмостка); 4 – гидроизоляция; 5 – колонна; 6 – шлак или крупнозернистый песок; 7 – железобетонные столбики; 8 – фундаментная балка

10 Ленточные и столбчатые фундаменты производственных зданий. Главная задача для любого типа фундамента - это передача нагрузки, которую создает сооружение, на грунт. Тип фундамента подбирают в зависимости от веса строения в целом, несущей способности грунта и глубины промерзания почвы в данном регионе.

Самыми распространенными типами фундаментов являются столбчатые и ленточные фундаменты. Оба эти типа могут быть возведены из сборного или монолитного бетона, железобетона, бутобетона или кирпича. Ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты возводятся под тяжеловесные здания с каменными, кирпичными или бетонными стенами. Этот тип фундамента закладывается по всему периметру будущего здания и требует большого объема земляных работ и существенного расхода стройматериалов. При возведении монолитного фундамента применяется опалубка, устанавливаемая непосредственно в вырытый котлован. Если предполагается использовать железобетонный тип фундамента, то перед тем как залить бетон в опалубку, устанавливают сваренные металлоконструкции (армирование), это позволяет увеличить прочность бетона на сгиб и растяжение. Бетон заливается равномерно по всему периметру слоями, которые уплотняются.

Сборные фундаменты блочного типа – это укладываемые на раствор бетонные или железобетонные блоки, стянутые между собой толстой проволокой. Этот тип фундамента надежен, но имеет большую стоимость.

Кирпичные фундаменты уступают монолитным фундаментам по скорости возведения и долговечности. Возводят их из рядового красного влагостойкого кирпича. Состав растворов подбирают, ориентируясь на расчетную нагрузку и тип грунта.

Бутовые фундаменты – это фундаменты, возводимые из бутового камня, который плотно стыкуется между собой на растворе. К положительным свойствам этого фундамента следует отнести надежность, прочность и долговечность. Однако, это самый дорогостоящий тип фундамента, требующий как финансовых, так и временных затрат. Применение такого фундамента оправдано, пожалуй, только на влажных грунтах, поскольку бутовый камень совершенно не пропускает влагу. Бутобетонные фундаменты – фундаменты, возводимые из смеси раствора и бутового камня мелкого и среднего размера. При строительстве такого фундамента используется опалубка. Кладка заключается в укладке слоя камня, его утрамбовке и последующей проливке слоя связующим бетоном. Столбчатые фундаменты.

7. Столбчатые фундаменты используются при строительстве зданий с легкими стенами: каркасными или деревянными. Существуют общие правила, которые необходимо учитывать при возведении столбчатых фундаментов: • столбы устанавливаются под все углы строения, под пересечение наружных и внутренних стен, под пересечения внутренних стен между собой; • основываясь на расчетах нагрузки на фундамент, столбы устанавливают на расстоянии от 1,1 до 2,5 м по всему периметру; • между столбами необходима укладка цоколя, который в свою очередь опирается на перемычку; Перемычка при возведении столбчатых фундаментов предусматривается для крепления столбов между собой и для основания под цоколь. Цокольная кладка между столбами нужна для изоляции подполья от воздействия внешней среды (ветра, сырости, снега). Наличие цокольной кладки непосредственно влияет на микроклимат в помещении дома температуру и влажность. Стоимость фундаментов. Стоимость фундаментов различных типов зависит от степени сложности и надежности и составляет порядка 70% стоимости строительства всего дома. Самым затратным, но и самым долговечным и надежным следует признать ленточный бетонный монолит. Для деревянного дома размерами 5х6 м и глубиной закладки фундамента 1,5 м примерная стоимость с учетом материалов составит 4,500 – 5,000$.

11 Основы проектирования фундаментов.

12 Сборные и монолитные конструкции фундаментов.Чтобы дом был прочным и долговечным, нужно правильно выбрать конструкцию фундамента и определить, на какую глубину его закладывать. Конструкция фундамента зависит прежде всего от типа грунта, глубины его зимнего промерзания, уровня грунтовых вод.