Архитектура гражданских и промышленных зданий. Фундаменты
Новый сервис — Строительные ка лькуляторы online
Требования предъявляемые к фундаментам :
— устойчивость, на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента;
— устойчивость к агрессивным грунтовым водам;
— стойкость к атмосферным факторам (морозостойкость; пучение грунтов при замерзании);
— соответствие по долговечности сроку службы здания;
По конструктивной схеме фундаменты разделяются на: ленточные, столбчатые или отдельно стоящие, сплошные и свайные.
Стоимость фундаментов от общей стоимости здания составляет: с бесподвальным решением 8-10%; с подвалом 12-15%, а трудоемкость составляет 10-15%
Ленточные фундаменты
Монолитные ленточные фундаменты
В простейшем случае — прямоугольные. В большинстве случаев для передачи давления на основание, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится уширять подошву фундамента.
Глубина заложения фундаментов должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который можно принять за естественное основание.
Необходимо также учитывать глубину промерзания грунта.
Нормативная глубина промерзания указана в СниПе.
При пучинистых грунтах глубину заложения фундаментов следует считать ниже на 100 мм глубины промерзания.
В непучинистых грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания.
Фундаменты из бутового камня не отвечают требованиям индустриального строительства (затруднена механизация работ, снижаются темпы строительства, особенно в зимнее время).
Применение бутобетонных и бетонных фундаментов позволяют шире использовать механизацию при их возведении.
Сборные ленточные фундаменты
Для наружных стен 400, 500, 600мм;
Высота фундаментного блока — 580 мм;
Шов для блоков — 20 мм
От одной глубины заложения монолитного ленточного фундамента к другой переходят постепенно с устройством уступов.
Отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2, причем высота уступа должна быть не больше 0,5м, а длина — не менее 1м.
На более прочных грунтах отношение высоты уступа к его длине допускается не более 1:1, а высота уступа — не более 1м.
Если здание возводится на сборных фундаментах, высоту уступа можно принимать равной высоте унифицированного блока, т.е. 0,6м; в этом случае длина уступа должна быть не менее 1,2 м.
Расстояние между осями швов — 600 мм (по высоте).
Блоки укладываются с перевязкой швов в шахматном порядке.
Длина — 1180 мм; 2380 мм (собачки) дополнительная толщина — 180 мм.
Фундаментные блоки со швами с железобетонным раствором, на железобетонных подушках высотою — 300 мм, шириною до 2.80 м.
Прерывистые фундаменты под несущие стены
Монолитные железобетонные пояса в районах с повышенной сейсмичностью.
Арматурные стержни + заливка бетоном 5-6 см.
Фрагменты монолитных участков: на углах в местах расположения коммуникаций.
Ленточные панельные фундаменты
В крупнопанельных зданиях отдельные блоки фундаментов и стен подвалов целесообразно заменять крупноразмерными элементами.
Они состоят из сквозных бескаркасных ферм (панелей и блоков или ребристых панелей — подушек).
Столбчатые фундаменты
Когда давление на грунт меньше нормативного, ленточные фундаменты целесообразно заменять столбчатыми.
Фундаментные столбы (бетонные или железобетонные) перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводятся стены.
Чтобы устранить выпирание фундаментной балки при пучении грунта, под ней устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,5 м.
Сплошные фундаменты
При слабых или неоднородных грунтах, а также при очень больших нагрузках на колонны во избежание неравномерной осадки фундаменты объединяют систему (ребристой) железобетонной плиты.
При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка, что особенно важно для каркасно-панельных и крупнопанельных зданий повышенной этажности.
Кроме того, он хорошо защищает подвалы от проникновения грунтовой воды при высоком ее уровне, когда пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.
Свайные фундаменты
Они применяются, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глубины его заложения при значительных нагрузках, а также в других случаях.
Различают сваи-стойки (опирающиеся на толщину прочного грунта), висячие сваи, которые удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающем между сваей и грунтом.
В зависимости от способа погружения в грунт применяют забивные, набивные, буронабивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.
Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.
Железобетонные сваи могут изготавливаться цельными и составными (из отдельных секций)
Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно — влажностные условия.
Набивные сваи, устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин.
Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).
Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором.
На верхние концы свай или на специальные уширения верхних концов (оголовки) укладывают «балки или плиты — ростверки.
Они применяются сборные (железобетонные) или монолитные.
В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов «без ростверков.
В плане сваи могут состоять из одиночных свай — под опоры; лент свай — под стены с расположением в один или более рядов; кустов свай; сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения.
Защита зданий от грунтовых вод
Для защиты стен бесподвальных зданий от капиллярной влаги во всех стенах в цоколе укладывают горизонтальную гидроизоляцию из 2-х слоев толя, рубероида или слоя жирного цементного раствора состава 1:2 толщиной 20-30 мм на 150-200 мм ниже уровня пола первого этажа и на 150-200 мм выше отметки тротуара или отмостки.
Фундаменты, находящиеся в агрессивной среде (при наличии в грунтовой воде агрессивных составов), выполняют из бетона на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе, кроме случаев щелочной активности, когда можно применять цемент любых видов, кроме пуццоланового и шлакопортландцемента.
При напорах воды от 0,1 до 0,2 м для защиты подвала от проникновения воды под пол подвала укладывают слой мягкой жирной глины толщиной 250 мм и бетонную подготовку толщиной 100-200 мм.
Наружную поверхность стен изолируют штукатуркой цементным раствором с последующей обмазкой горячим битумом за 2 раза и забивкой слоем мягкой жирной глины толщиной 200-250 мм.
При напорах воды от 0,2 до 0,8 м возникает опасность всплывания пола, поэтому пол искусственно утяжеляют.
В этих случаях на грунт укладывают бетонную подушку толщиной 100-150мм, поверхность которой выравнивают цементным раствором или слоем асфальта толщиной 20-25 мм с последующей наклейкой по битумной или асфальтовой мастике гидроизоляционного ковра из 2-х или 3-х слоев рубероида, гидроизола, бризола.
Для предохранения этой части гидроизоляционного ковра от механических повреждений устраивают защитную стенку толщиной 120 мм из хорошо обожженного кирпича, выкладываемую на цементном растворе.
При больших напорах воды, когда уровень грунтовых вод превышает уровень пола подвала более чем на 0,8 м, пол устраивают в виде плоской железобетонной плиты, загруженной стенами дома, или в виде плиты с ребрами верх.
На плоскую железобетонную плиту, (а при ребристой — в промежутках между ребрами), укладывают тяжелый бетон, по которому устраивают чистый пол.
Эффективность применения того или иного типа фундаментов зависит от объема, стоимости, трудоемкости и расхода материалов
Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 32-34% по стоимости, на 40% по затрате бетона и на 80% по объему земляных работ. Такая экономия позволяет снизить затраты стали увеличиваться — 1 — 3 кг на 1 м 2 .
Источник
Архитектурно-конструктивные узлы
В первую очередь рекомендуется разрабатывать узлы, необходимые для выполнения планов и разрезов здания:
— цокольный узел, включая конструкцию фундамента и пола первого этажа;
— узел опирания перекрытия на наружную стену, включая верх оконного проема и конструкцию пола;
— карнизный узел, включая чердачное перекрытие (если оно есть).
Целесообразно также разработать узлы примыкания перекрытия к самонесущей стене, узел фундамента под внутреннюю стену, узел сопряжения лестничного марша с конструкцией перекрытия и т.п.
Архитектурно-конструктивные узлы должны быть обозначены на разрезе или планах. Место, подлежащее детализации, обводят замкнутой сплошной тонкой линией, от которой делается линия-выноска. Если узел должен быть сделан в сечении, на плане или разрезе через все элементы, изображенные на узле, проводят короткую основную сплошную линию и на ее продолжении – линию-выноску. На полке линии-выноски указывают номер узла. Если узел выполнен на другом листе, под полкой указывают номер листа с узлом.
Маркировку узла выполняют над его изображением в кружке 10-14 мм, в котором указывают его номер. Если узел обозначен на другом листе, маркировку выполняют в виде дроби, в числителе которой указывают номер узла, а в знаменателе – номер листа, на котором этот узел обозначен. Если изображение узла зеркально его обозначению на плане или разрезе, номер узла дается с индексом «н».
Конструирование цокольного узла начинается с нанесения модульной разбивочной оси, линии уровня чистого пола, уровня горизонтальной гидроизоляции и уровня земли. Конструкция стены показывается в соответствии с заданием.
Уровень горизонтальной гидроизоляции, чаще всего выполняемой из двух слоев толя или рубероида на битумной мастике, в зданиях без подвала назначается ниже уровня пола первого этажа на 100-200 мм и выше уровня отмостки не менее чем на 200 мм. Горизонтальную гидроизоляцию желательно располагать на стыке фундамента и стены. Высоту цоколя (расстояние от уровня обреза фундамента до планировочной отметки земли) рекомендуется принимать не менее 500 мм.
При определении габаритов верхней части фундамента следует учитывать рекомендации, приведенные на рисунках 2.17-2.20. В двухслойных стенах фундамент устраивают под несущий внутренний слой, а в трехслойных – либо под всю стену, либо также под внутренний несущий слой. В последнем случае следует предусмотреть устройство опоры для наружного самонесущего слоя в виде консольной железобетонной плиты, защемленной в кладке несущего слоя. В зданиях с однородными стенами из ячеистобетонных блоков стена должна выступать за внешнюю грань фундамента не менее чем на 50 мм, но не более 1/3 толщины кладки.
При назначении глубины заложения фундамента (расстояние от уровня земли до подошвы) следует учитывать грунтовые условия и глубину промерзания грунта в районе строительства. При строительстве на непучинистых основаниях (например, крупный песок) глубина заложения фундамента под наружную стену в здании без подвала может приниматься минимальной (700 мм). В остальных случаях желательно глубину заложения назначать не менее глубины промерзания. Глубина заложения фундамента под внутренние стены не зависит от глубины промерзания и принимается не менее 500 мм.
Для отвода от стены дождевой и талой воды по периметру здания устраивают отмостку шириной не менее 700 мм с уклоном 3-5%. Наиболее распространенное решение отмостки – слой асфальта или цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм по основанию из щебня, гравия или крупного песка толщиной не менее 150 мм. По внешней линии отмостки рекомендуется укладывать бордюрный камень сечением 80х150 мм.
На узле также следует показать конструкцию пола первого этажа по грунту или по лагам. Некоторые варианты устройства полов даны на рисунке 2.27. При расположении подготовки под пол выше уровня горизонтальной гидроизоляции следует предусмотреть устройство вертикальной гидроизоляции с внутренней стороны стены до верха подготовки. При близком расположении к поверхности земли грунтовых вод целесообразно утраивать горизонтальную гидроизоляцию по всей площади пола. Пример выполнения цокольного узла приведен на рисунке П2.17.
Конструирование узла опирания междуэтажного перекрытия на наружную несущую стену начинается с нанесения разбивочной оси, уровня низа плиты или балки и уровня чистого пола второго этажа. Конструкция стены на узле должна быть показана подробно и в соответствии с заданием.
Перекрытие должно быть разрезано в наиболее характерном месте: многопустотный настил – по отверстию, а балочные перекрытия – по межбалочному заполнению. Величина опирания перекрытий на стену определяется в зависимости от конструкции их несущей части и материала стены в соответствии с планом несущих конструкций перекрытия.
Далее следует показать конструкцию пола, выбор которой зависит от назначения помещения (гостиная, кухня, ванная, прихожая и т.д.). Варианты полов по междуэтажным перекрытиям из плит приведены на рисунке 2.28.
На данном узле требуется показать верх оконного проема. В зданиях со стенами из мелкоразмерных элементов над проемами следует устраивать перемычки, служащие опорой для вышележащей кладки и конструкций перекрытия.
Рисунок 2.27. Полы первого этажа зданий без подвалов (гидроизоляция условно не показана)
В зданиях с кирпичными стенами чаще всего с этой целью применяют сборные железобетонные перемычки, размеры поперечного сечения которых кратны размерам кирпича и зависят от величины действующих нагрузок и размера проема. Непосредственно под опорной частью балок или плит перекрытия укладывают несущие перемычки. Перемычки, которые воспринимают нагрузки только от кладки над проемом, имеют меньшую несущую способность, а, следовательно, и меньшие габариты, и являются ненесущими. Длина перемычек определяется в зависимости от размеров перекрываемого пролета и величины опирания их на стену (для несущих перемычек – не менее 250 мм, а для ненесущих – не менее 100 мм).
Варианты размещения перемычек в несущих и самонесущих однородных кирпичных стенах, а также таблица для определения их сечений приведены на рисунке 2.29.
Рисунок 2.28. Полы по плитам междуэтажных перекрытий
Рисунок 2.29. Устройство проемов в каменных стенах с применением сборных железобетонных перемычек
а – в наружной самонесущей кирпичной стене; б – в наружной несущей кирпичной стене; в – сечение и основные размеры сборных железобетонных перемычек
Разрабатывая узел над оконным проемом, следует учитывать, что в слоистых стенах не рекомендуется укладывать железобетонные перемычки по всей толщине стены, т.к. железобетон в этом случае будет являться мостиком холода и способствовать появлению конденсата на внутренней поверхности стены над окном. В качестве перемычки под слоем эффективного утеплителя можно использовать обработанную антисептиком доску (брусок) либо специальные фасонные изделия из малотеплопроводного материала или тонколистового металла (рисунок 2.30).
Опирание многопустотных плит перекрытия осуществляется через растворный шов толщиной около 20 мм непосредственно на перемычки либо на нечетное количество рядов кирпича над ними.
При балочных конструкциях перекрытия имеет место точечная передача усилий на кладку. В связи с этим во избежание разрушения кладки, особенно при значительном уровне нагрузок, балки целесообразно опирать либо непосредственно на сборные железобетонные перемычки, либо на железобетонные распределительные подушки, позволяющие снизить уровень напряжений в кладке.
Рисунок 2.30. Устройство проемов в неоднородных стенах
В зданиях со стенами из ячеистобетонных блоков рекомендуется использовать перемычки из ячеистого бетона (рисунок 2.31). При ширине проемов, не превышающих 2 м, можно применять армированные брусковые или арочные перемычки. Если требуется перекрывать больший пролет, необходимо предусмотреть устройство сборно-монолитных перемычек с использованием U-образных лотковых блоков.
Рисунок 2.31. Перемычки из ячеистого бетона
а – армированные брусковые; б – U-образные лотковые блоки; в – сборно-монолитная перемычка с использованием U-образных лотковых блоков; г – арочные перемычки
Пример выполнения узла сопряжения наружной стены с перекрытием приведен на рисунке П2.18.
Конструирование карнизного узла следует начинать с нанесения соответствующей оси и уровня низа несущих конструкций чердачного перекрытия. Далее следует показать конструкцию стены, опирание на несущую стену или примыкание к самонесущей стене несущих конструкций чердачного перекрытия. При этом следует учесть, что наличие холодного чердака требует обязательного устройства в конструкции перекрытия пароизоляционного и теплоизоляционного слоев. Пароизоляцию выполняют из гидроизоляционных рулонных или мастичных материалов на пути движения теплого воздуха перед утеплителем.
Передача усилий от несущих конструкций покрытия на стену осуществляется через мауэрлат, который рекомендуется располагать выше чердачного перекрытия не менее чем на 400 мм. Чтобы избежать загнивания мауэрлата его следует антисептировать и отделять от каменной кладки двумя слоями гидроизоляционного материала (толь).
Стропильные ноги либо врубают в мауэрлат, либо осуществляют передачу усилий через специальные упорные бруски. Горизонтальные распорные усилия, передаваемые от стропильных ног на мауэрлат, должны быть переданы на стены. В кирпичных стенах с толщиной несущего слоя не менее 510 мм мауэрлат можно располагать у внутренней грани стены, т.к. его горизонтальному смещению препятствует кладка у внешней грани стены. В слоистых стенах с несущим слоем менее 510 мм чтобы избежать смещения мауэрлата и обеспечить передачу усилий распора на стену крепление мауэрлата следует осуществлять с помощью анкерных болтов, заложенных в кладку. Варианты опирания наслонных стропил на наружные кирпичные стены приведены на рисунке 2.32.
Для организации выноса карниза используют кобылки, выполняемые из досок 50х100мм, которые прибивают к стропильным ногам. Вынос карниза должен быть не меньше 500 мм при организованном водоотводе и не меньше 600 мм при неорганизованном водоотводе.
Рисунок 2.32. Опирание элементов наслонных стропил на наружные стены
На карнизном узле следует показать кровлю в соответствии с заданием. На рисунках 2.33 – 2.37 приведена информация, необходимая для проектирования кровли.
По стропильным ногам и кобылкам для крепления кровельного материала устраивают обрешетку (основание под кровлю). В качестве обрешетки используют бруски сечением не менее 50х50 мм или доски толщиной не менее 32мм.
Рисунок 2.33. Кровля из волнистых асбестоцементных или безасбестовых листов
а – сечение и основные размеры; б – Крепление к обрешетке сечением 50х50 (для асбестоцементных листов) или 32х100 (для ондулина); в – укладка листов вдоль ската
Рисунок 2.34. Кровля из металлочерепицы
а, б – поперечное и продольное сечения металлочерепицы Монтеррей;
в – крепление листов между собой и к обрешетке; г – укладка листов вдоль ската
Рисунок 2.35. Кровля из кровельной стали
а – одинарный лежачий фальц; б – одинарный стоячий фальц; в – крепление листов клямерами к обрешетке; г – укладка листов кровельной стали вдоль ската
Рисунок 2.36. Кровля из цементно-песчаной черепицы
а – черепица «франкфуртского» профиля; б — укладка черепицы вдоль ската
Рисунок 2.37. Кровля из гибкой черепицы
а – рядовая черепица; б – схема укладки и крепления черепицы; в – устройство кровли из гибкой черепицы
Сечение элементов обрешетки зависит от применяемого кровельного материала, шага стропильных ног и величины действующей нагрузки. Шаг обрешетки определяется, главным образом, материалом кровли. Например, для кровли из оцинкованной кровельной стали рекомендуется устраивать сплошной либо разреженный дощатый настил, при этом расстояние между элементами обрешетки в свету не должно превышать 200 мм. При использовании рулонных кровельных материалов или гибкой черепицы следует предусматривать обрешетку в виде сплошного настила из досок, древесно-стружечных плит или других материалов, образующих достаточно ровную и жесткую поверхность.
Примеры выполнения карнизного узла приведены на рисунке П2.19.
Литература
1. . Архитектура гражданских и промышленных зданий: учебник для вузов в 5 т. /М.:Стройиздат, 1976-1983. Т. 2: Основы проектирования / Л.Б. Великовский , Н.Ф. Гуляницкий, В.М. Ильинский и др.; под ред. В.М. Предтеченского. 1976. 215с.
2. Архитектура гражданских и промышленных зданий: учебник для вузов в 5 т. /М.:Стройиздат, 1976-1983. Т. 3 Жилые здания / Л.Б. Великовский , А.С. Ильяшев, Т.Г. Маклакова и др.; под ред. К.К. Шевцова. 1983. 239с.
3. Корзун С.И. Архитектура (основы архитектурно-конструктивного проектирования): учебно-методическое пособие/ С.И. Корзун. – Мн.:БНТУ, 2008. 407 с.
4. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М. Конструкции гражданских зданий. М.: АСВ, 2002. 272 с.
5. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М., Шарапенко В.Г. Проектирование жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат, 1998.
6. Архитектурные конструкции: учебное пособие: в 3 кн. / М.: «Архитектура-С», 2006. Книга 1: Архитектурные конструкции малоэтажных жилых зданий / Ю.А. Дыховичный, З.А. Казбек-Казиев, А.Б. Марцинчик и др.; под ред. Ю.А. Дыховичного, З.А. Казбек-Казиева. 2006. 248с.
7. Шерешевский И.А. Конструирование гражданских зданий. М.: «Архитектура-С», 2005. 176с.
8. Конструктивные элементы, узлы и детали: учебно-методическое пособие / Н.В. Барановская, Н.М. Фомичева, Т.С. Журавская и др. Мн.: БГПА, 1998. 35 с.
9. Жуков Д.Д. Архитектурные конструкции малоэтажных гражданских зданий: учебно-методическое пособие. Мн.: БГПА, 1998. 23 с.
10. СНБ 3.02.04-03. Жилые здания.
11. ГОСТ 21.501-93 СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей.
12. ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.
13. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.
Источник