Общественные здания

Все нагрузки, действующие на здание, в том числе и собственный вес здания, через фундаменты передаются на грунт. Грунт, непосредственно воспринимающий эти нагрузки, называется основанием. Надежность и прочность основания являются важнейшими условиями для нормальной эксплуатации здания.

Грунт, способный в своём природном состоянии выдержать нагрузку от возведённого здания, называется естественным основанием.

Искусственное основание – искусственно уплотнённый или упрочнённый грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью.

Вследствие давления, передаваемого зданием на основание, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих усилий грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации, называемые осадкой грунта, вызывают осадку фундаментов.

Неравномерные деформации грунта, происходящие в результате уплотнения и, как правило, существенного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, собственной массы грунта и других факторов (замачивания просадочного грунта, подтаивания линз льда в грунте и т.д.), называют просадками. Они могут вызвать повороты фундаментов вплоть до разрушения. Просадки оснований недопустимы.

Для того чтобы осадки не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, а также не повлияли на условия эксплуатации зданий, установлены предельные величины деформации основания и напряжений в грунте, возникающих под подошвой фундаментов. Допустимые величины осадок в зависимости от вида здания составляют от 80 до 150 мм.

Грунт, работающий как основание здания, должен удовлетворять следующим требованиям: обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью (слабые, непрочные грунты или сильно сжимаемые вызывают большие и неравномерные осадки здания, приводящие к его повреждению и разрушению); не подвергаться пучению, т.е. увеличению объёма при замерзании влаги, находящейся в его порах (выбирают глубину заложения фундамента, которая зависит от глубины промерзания грунта в районе строительства); не размываться и не растворяться грунтовыми водами (образуется пористость основания, которая снижает его несущую способность); не допускать просадок (возникает при недостаточной мощности слоя грунта основания, если под ним расположен слабый грунт); не допускать оползней (возникают при наклонном расположении пластов грунта); не должны обладать ползучестью – длительными незатухающими деформациями под нагрузкой.

Фундаменты.

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим её на основание. Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными.

Верхняя плоскость фундамента, над которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента, или обрезом, а нижняя его плоскость, соприкасающаяся с основанием, - подошвой фундамента. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называют глубиной заложения фундамента. Назначение здания, наличие в нём подвалов, глубина промерзания, уровень грунтовых вод – всё это влияет на глубину заложения фундамента. Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого, пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта. В непучинистых грунтах (крупнообломочных, песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5 м от уровня спланированной земли.

Глубина заложения фундамента под внутренние стены и столбы отапливаемых зданий принимается независимо от глубины промерзания грунта, её назначают не менее 0,5 м. Необходимо, чтобы фундаменты внутренних и наружных стен опирались на однородный грунт во избежание неоднородных осадок.

Фундаменты классифицируют:

· по конструктивным схемам – ленточные, располагаемые непрерывно лентой под несущими стенами здания; столбчатые в виде отдельных опор под колоннами; сплошные в форме массивной плиты под зданием; свайные в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт.

· по материалу – из природного камня; бутобетона; бетона; железобетона;

· по характеру работой под нагрузкой – жёсткие, работающие на сжатие (бутовые, бетонные, бутобетонные); гибкие, работающие на сжатие и изгиб (железобетонные);

· по глубине заложения –мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения.

Ленточные фундаменты.

Ленточные фундаменты устраивают под несущими стенами бескаркасных зданий. По способу устройства фундаменты бывают монолитные и сборные. Монолитные фундаменты выполняют:

· из бутового камня рваной формы или бутовой плиты; их укладывают на сложном или на цементном растворе с перевязкой (несовпадением) вертикальных швов. Ширина бутовых фундаментов должна быть не менее 0,6 м для кладки из рваного бута, не менее 0,5 м – из бутовой плиты. Наименьшая ширина фундаментов принята по условиям перевязки швов. Переход от уширенной части фундамента к узкой выполняют уступами шириной 150 – 250 мм и высотой не менее двух рядов кладки. Такие фундаменты требуют значительных затрат ручного труда, однако там, где природный камень является местным материалом, их возведение экономически целесообразно

· бутобетонными из бетона класса по прочности на сжатие В5 с включением в его толщу отдельных кусков бутового камня. Наименьшая ширина фундамента 350 мм. Уширение фундаментов ведут уступами шириной 150 – 250 мм и высотой 300 мм. Их возводят в щитовой опалубке или в траншеях (при плотных грунтах). По сравнению с фундаментами из бутового камня они менее трудоёмки;

бетонными в опалубке из монолитного бетона классов В7,5 – В30. Устройство таких фундаментов требует повышенного расхода цемента.

В данном здании запроектирован сборный ленточный фундамент, в связи с тем, что более эффективными являются бетонные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготовления, состоящие из блоков – подушек и фундаментных блоков.

Сборные ленточные фундаменты состоят из плит-подушек, укладываемых в основание фундаментов и стеновых блоков, которые являются стенами подземной части здания. Фундаментные подушки укладываются непосредственно на выровненное основание или на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100 – 150 мм. Под подошвой фундамента нельзя оставлять насыпной или разрыхленный грунт. Он удаляется и вместо него насыпается щебень или песок. Углубления в основании более 10 см заполняются бетонной смесью.

Блоки укладывают на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщину которых принимают равной 20 мм. Вертикальные колодцы, образующиеся торцами блоков, заполняют раствором. Продольные и поперечные стены ленточных фундаментов в местах сопряжения должны иметь перевязку, в горизонтальные швы закладывают арматурные сетки из стали диаметром 6–10 мм.

Блоки – подушки изготавливают толщиной 300 и 400 мм, шириной от 800 – 2800 мм, а блоки – стенки шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 300, 600 мм, длиной от 800 до 2400 мм Плиты-подушки под наружные стены имеют ширину 1400 мм, а под внутренние - 800 мм. При проектировании размеры фундаментных плит-подушек приняты согласно ГОСТ 13580-85. Плиты-подушки укладываются с разрывами. В местах сопряжения продольных и поперечных стен плиты подушки укладываются впритык и места сопряжения между ними заделываются бетонной смесью. Поверх уложенных плит-подушек устраивается горизонтальная гидроизоляция и по ней сверху цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм, в которую укладывают арматурную сетку, что ведет к более равномерному распределению нагрузки от вышележащих блоков и конструкций. Диаметр стержней сетки - 6 мм. Шаг - 30 см. По завершении устройства цементной стяжки котлован засыпается до верха смонтированных железобетонных фундаментных подушек.

Затем укладываются бетонные фундаментные блоки с перевязкой швов в три ряда, поверх которых устраивается горизонтальный гидроизоляционный слой из двух слоев рубероида на мастике. Назначение гидроизоляционного слоя - исключение миграции капиллярной грунтовой и атмосферной влаги вверх по стене. Ширина фундаментных блоков под наружные стены равна 600 мм, под внутренни-400мм.

При проектировании размеры фундаментных стеновых блоков приняты согласно ГОСТ 13579-78.

Глубина заложения фундамента составляет 1,8 м, что превышает глубину промерзания грунтов.

Цоколь здания не выступает и не западает, образуя со стеной здания единую плоскость.

В практике строительства применяют железобетонные блоки толщиной 380 мм при толщине стен 380, 510, 640 мм. При такой конструкции прочность материала фундамента используется полнее и в результате получается экономия бетона. Этой же цели соответствует устройство прерывистых фундаментов. Прерывистые фундаменты монтируют из плит – подушек, укладываемых с разрывом 0,2 – 0,9 м друг от друга, промежутки между ними заполняются песком. Это сокращает расход материалов, уменьшает затраты труда, полнее используется несущая способность основания.

Фундаментные блоки: 1-шпонка заполняется бетоном класса В20, 2-ниша строповочной петли

Фундаментные плиты:

Защита подземной части здания от грунтовой сырости и грунтовых вод.

По всему периметру здания выполняется отмостка шириной 900 мм с уклоном i=0,030. Она предназначена для защиты фундамента от дождевых и талых вод, проникающих в грунт близ стен здания.

В бесподвальных зданиях в цоколе стен устраивают горизонтальную гидроизоляцию. Её выполняют из цементного раствора (состава 1:2) толщиной 20 – 30 мм или в виде двухслойного рулонного ковра из рубероида, наклеенного на выровненное основание битумной мастикой. Горизонтальную гидроизоляцию укладывают сплошной полосой в наружных и внутренних стенах, чтобы не допускать капиллярного подъёма влаги и вышележащие участки конструкции.

Стены и отдельные опоры.

Стены являются важнейшими конструктивными элементами зданий.

Стены должны удовлетворять следующим требованиям: быть прочными и устойчивыми; соответствовать степени огнестойкости здания, иметь группу возгорания и предел огнестойкости не ниже нормативных; обеспечивать поддержание необходимого температурно – влажностного режима в помещениях; обладать достаточными звукоизолирующими свойствами; быть экономичными, т.е. иметь минимальные расход материала, массу единицы площади, наименьшие трудозатраты и расход средств; отвечать архитектурно – художественному решению.

Стены классифицируют по следующим признакам: по местоположению: наружные и внутренние; по характеру работы: несущие, воспринимающие нагрузку от опирающихся на них конструкций покрытия или перекрытия; самонесущие, воспринимающие нагрузки от вышерасположенных стен; навесные, выполняющие только ограждающие функции; по конструкции и сбору возведения стены крупных камней (блоков), монолитные, крупнопанельные; по роду применяемых материалов: каменные, деревянные, из синтетических материалов.

Кладка из кирпича.

Кладкой называют конструкцию, выполненную из отдельных камней (естественных или искусственных), швы между которыми заполняются строительным раствором (известково-цементным, цементно-глиняным или цементным). Прочность кладки зависит от прочности камня и раствора, от системы перевязки вертикальных швов между камнями, а также от воздействия влаги, температур, ветра, коррозии.

Для правильной работы конструкции, размещения в ней камней должны отвечать трём правилам разрезки: камни в стене должны располагаться горизонтальными рядами, т.е. перпендикулярно основным действующим усилиям; камни в ряду должны отделяться вертикальными швами – продольными и поперечными; вертикальные швы в смежных рядах не должны совпадать, такое несовпадение называется перевязкой швов. Перевязка обеспечивает совместную работу камней в стене и равномерное распределение нагрузки.

Кирпичные стены выполняют из керамического и силикатного кирпича. Стандартный кирпич имеет размеры 120*65*250 мм. Применяют также полуторный кирпич, имеющий высоту 88 мм.

Боковую поверхность кирпича, имеющую размер 120*65 мм или 120*88 мм, называют тычком. Ряд кирпичей, уложенный этими поверхностями, называют тычковым. Поверхность кирпича, имеющую размеры 65*250 мм, называют ложком. Ряд кирпичей, уложенный этими поверхностями, называют ложковым. Поверхность кирпича, имеющую размеры 250*120 мм, называют постелью.

Толщина кладки определяется теплотехническим расчётом. Кладки стен бывают сплошные и облегчённые. Сплошная кладка стен полностью состоит из однородного материала. Стены из сплошной кладки тяжелы, трудоёмки и обладают низкими теплотехническими качествами.

Недостатком сплошной кладки из глиняного или силикатного полнотелого кирпича является её значительная теплопроводность. Однако по условиям прочности толщина стены может быть значительно меньше. Поэтому сплошная кладка наружных стен из полнотелого кирпича экономически целесообразна только при условии полного использования его прочности, т.е. в нижних этажах многоэтажных зданий. В малоэтажных зданиях, а также на верхних этажах многоэтажных зданий следует применять для кладки наружных стен пустотелый или лёгкий (пористый) кирпич или использовать облегчённую кладку. Исключение составляют стены влажных помещений (бань, прачечных), которые, как правило, выкладываются из полнотелого глиняного кирпича с защитным пароизоляционным слоем внутри. При сплошной кладке стремятся использовать более эффективные виды камней: пористые и пустотелые кирпичи, пустотелые бетонные блоки. Применение эффективных видов кирпича и мелких блоков позволяет уменьшить толщину стен.

Толщина кладки всегда кратна чётному или нечётному числу половинок кирпича. Кирпичные стены могут иметь толщину 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм и более, что соответствует ½, 1, 1 ½, 2, 2 ½, кирпича и более. Горизонтальные швы выполняют толщиной 10 – 12 мм при высоте кирпича 65 мм; каждые 4 ряда составляют 300 мм, а при высоте 88 мм ряд кладки составляет 100 мм.

Ряды, выходящие на фасадную поверхность кладки, называют лицевой (наружной) верстой, а обращённые на внутреннюю сторону – внутренней верстой. Ряды кладки между наружной и внутренней верстами называют забуткой.