GardenWeb

К атегория: Строительство садового дома

Устойчивость сооружений дома

Конструкции здания по своему назначению подразделяются на несущие и ограждающие. Совокупность несущих конструкций, к которым относится фундамент, несущие элементы стен и перекрытий, стропильная конструкция-крыши составляют несущий остов здания, который и обеспечивает устойчивость.

Вертикальные конструкции определяют тип несущего остова, который может быть стеновой, каркасный, комбинированный.

Устойчивость массивного остова из каменных стен достигается расширением площади основания (принцип пирамиды) и облегчением конструкции кверху. Стены в плане должны обязательно пересекаться или могут не доходить друг до друга, но иметь взаимно пересекающиеся направления для противодействия боковой нагрузки от ветра, удара, землетрясения.

Устойчивость ажурного каркасного остова достигается использованием элементов жесткости (неизменяемых частей конструкции) и жесткой заделкой в основание. Эволюция строительного мастерства связана с дифференциацией функции внутри конструкции: колонны, ригели, раскосы, стойки, ребра жесткости берут на себя несущие функции; заполнение стен, окопных проемов, скаты кровель – только ограждающие.

Рис. 1. Характер действия ветровых нагрузок на остов здания: а — боковой ветер создает отрывающие усилия, которые в сумме больше прямого напора; б—ветровые нагрузки гнут и скручивают остов здания; в—нагрузки при землетрясении


Рис. 2. Простейшие приемы, обеспечивающие устойчивость сооружения; а — ограничение пролета и расширение стен книзу; б — включение каменных конструкций; выполняющих роль ядра жесткости (печная труба); в — взаимодействие продольных и поперечных стен; г — боковые раскосы в каркасных конструкциях

Рис. 3. Осадочные деформации зданий: а — осадка грунтов при их осушении корнями деревьев в сильную засуху; б — проседание и выпучивание фундамента мелкого заложения на глинистых почвах; в — оползание глинистых оснований на склонах

Фундаменты предназначены для передачи нагрузки от здания на грунт (основание). От надежной работы фундаментов в большой степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность (рис. 3, 4).

В зависимости от формы и способа опирания на грунт фундаменты бывают столбчатыми, ленточными и плитными.

Столбчатые фундаменты являются наиболее распространенными и дешевыми. Они особенно эффективны в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Силы морозного пучения действуют снизу вверх и в сторону. Чтобы не допустить деформаций, необходимо не только располагать подошву фундамента ниже уровня промерзания грунта, но и связать каркасом верхнюю и нижнюю части фундамента, чтобы не произошло разрыва. Если фундаменты возводят из камня, кирпича или мелких блоков, без внутреннего вертикального армирования, то их стены необходимо делать наклонными (расширяющимися книзу). Такой способ устройства фундамента при тщательном выравнивании их поверхностей значительно ослабляет боковое вертикальное воздействие. Уменьшить глубину промерзания грунта вокруг фундамента можно за счет утепления поверхностного слоя грунта шлаком, керамзитом, пенопластом и т. п.

Рис. 4. Некоторые простейшие виды фундаментов: а — камни-валуны, уложенные под углом сруба; б — камни, уложенные в траншею и засыпанные песком (для непучинистых грунтов); в — крупные камни-столбики, уложенные на более мелкие камни, обеспечивающие дренаж; г — фундамент на фашинах из хвороста для болотистых оснований (по мере подсыхания грунта основание возвышается)

Столбчатые фундаменты экономичны по затратам труда и расходу материалов, но трудоемки в устройстве цоколя между столбами (забирки).

Ленточные фундаменты обычно возводят при строительстве зданий с тяжелыми стенами и перекрытиями, а также при устройстве подвала или теплого подполья. Целесообразно также устройство ленточных фундаментов мелкого заложения на сухих непучинистых грунтах. В этих условиях лента фундамента становится как бы заглубленным цоколем и по расходу материалов и трудозатратам приближается к аналогичным показателям столбчатых фундаментов.

Плитные фундаменты представляют собой сплошную или решетчатую монолитную плиту под всем зданием. На пучинистых грунтах такие фундаменты имеют вместе с грунтом сезонные вертикальные перемещения и называются плавающими. Плитные фундаменты требуют относительно большого расхода бетона и металла. Верх плиты неглубокого заложения может служить полом первого этажа.

Свайные фундаменты применяют при строительстве на болотистых основаниях и мелководье, при высоком уровне грунтовых вод или при слабом основании: Постоянно погруженные сваи могут быть и деревянными, а часть фундамента на границе влажного и сухого грунта должна выполняться из негниющих материалов: обычно это каменная подушка или бетонный ростверк.

В зависимости от применяемых материалов фундаменты бывают: песчаные, щебеночные, бутовые, кирпичные, бетонные, железобетонные, а также из деревянных, железобетонных, металлических и асбестоцементных столбов и труб (см. приложение).

На сухих и маловлажных (непучинистых) грунтах используют все перечисленные выше типы фундаментов. При строительстве зданий на пучинистых грунтах (влагонасыщенные глины, суглинки, супеси) фундаменты следует устраивать из бетона и железобетона.

Стены по назначению бывают наружными и внутренними. Прочность и устойчивость стен зависят от вида нагрузок, качества материалов, системы связи стен с другими конструкциями, от условий возведения и эксплуатации здания. По восприятию нагрузок стены могут быть несущими и ненесущими. В зависимости от применяемых материалов жесткость и устойчивость стен достигаются различными приемами.

Деревянные рубленые конструкции стен обладают жесткостью благодаря совместной работе бревен, соединенных врубками и шипами. Венцы собирают в клеть, стороны которой работают вместе.

Монолитные стены из глинобетона и саманные стены армируют деревянными брусьями. Жесткость конструкции обеспечивается толщиной стен и качеством уложенного бетона.

Каменные стены из известняка, булыжного камня, песчаника, ракушечника, туфа собирают на растворе, подгоняя индивидуально « камни один к другому. С наружных сторон стены укладывают более крупные камни, а в середину более мелкие. Пространственная жесткость достигается расширением стен книзу, а при длинных и высоких пряслах их усиливают контрфорсами.

Рис. 5. Плоская крыша глинобитной хижины (Африка)

Стропила опираются не на слабые стены, а на деревянные стойки. Поверх укладывается накат из веток и жердей, который засыпают глиной и грунтом

Кирпичные стены и стены из мелких блоков укладывают с перевязкой, а в углах здания и в ответственных узлах — с армированием сеткой или проволокой. Пространственная жесткость конструкции обеспечивается взаимной работой пересекающихся стен (наружных и внутренних, поперечных и продольных). На участках стен без перевязок устраивают пилястры (плоские вертикальные выступы прямоугольного сечения).

Для более экономного использования кирпича, уменьшения массы стены и размеров фундамента стены делают облегченной конструкции (с засыпкой между наружными и внутренними рядами кладки шлака или заполнением пространства внутри стены легким бетоном). Устойчивость облегченных стен обеспечивается перевязкой внутренних и наружных рядов кладки, их армированием и передачей нагрузки от крыши и перекрытия на несущую часть конструкции (рис. 5).

Деревянные каркасные конструкции стен представляют собой пространственную решетку, состоящую из нижней и верхней обвязок стоек, подкосов и балок, соединенных в жесткую систему. Неизменяемость конструкции обеспечивается треугольниками жесткости, образованными подкосами в сочетании с вертикальными и горизонтальными элементами каркаса.

Соединения элементов каркаса выполняют на гвоздях, болтах, скобах, врубках. По стойкам каркаса набивают Косую дощатую обшивку (наклонное направление обшивки повышает жесткость в продольном направлении).

В каркасно-щитовых зданиях боковая нагрузка, воспринимается обвязками и раскосами щитов.

Перекрытия соединяют противоположные стены, обеспечивают жесткость всей постройки в горизонтальной плоскости. Перекрытия устраивают балочными или безбалочными.

В балочных перекрытиях нагрузку от людей и мебели воспринимают деревянные, металлические балки, укладываемые на несущие стены. На балки укладывают настил из досок или мелких плит.

Перекрытия из плит бывают сборные и монолитные. Плитные перекрытия представляют собой горизонтальный диск жесткости, эффективность работы которого зависит of Правильной заделки в несущие стены.

Крыши здания могут быть плоскими, скатными и сводчатыми.

Плоская крыша самая простая в исполнении. Положив несколько балок на несущие стены или отдельные опоры, мы получаем основание для кровли. Элементы этой конструкции работают только на сжатие или изгиб и не создают бокового распора, что значительно упрощает постройку и выбор материала.

Рис. 6. Конструкция стропильной

Несущие балки скатных крыш называют стропилами. Стропила выполняют наклонными (положенными на параллельные стены различной высоты) и висячими (имеющими конструкцию с затяжкой, позволяющей обойтись без промежуточных опор). Недостатком наклонных стропил является значительная толщина балок, составляющая около 1/2 пролета. Висячие стропила или стропильные фермы более экономны по расходу материалов (рис. 6). Устойчивость скатных крыш обеспечивается боковыми раскосами вдоль конька кровли, подкосами и затяжками в плоскости самих стропил.

Арочные и сводчатые конструкции из камня и кирпичей передают на стены горизонтальный распор. Для компенсации этого распора увеличивают толщину стен и фундаментов вдоль свода или устраивают затяжки на уровне основания свода. Если не компенсировать боковой распор, то конструкция свода рухнет внутрь, а стены — наружу. В параболической арке боковой распор возникает только в основании, как правило не очень значительный, так что достаточно обычных фундаментов.

Устойчивость несущего остова зависит от пространственной жесткости всей постройки, надежности основания и узлов, долго вечности материалов.

По материалам сайта: http://gardenweb.ru