Контрольная работа по "Строительству"

1. Ствольно-стеновая конструктивная система

     Общественные  здания наиболее многочисленны и  разнообразны по своему назначению, функциональным особенностям, габаритам, планировке, этажности и облику. В соответствии с этим также разнообразны и конструкции  зданий, являющиеся одним из главных  тектонических средств архитектуры.

     Чтобы свободно творчески компоновать  различные общественные здания необходимо в совершенстве знать современные  инженерные конструкции и умело  применять их в соответствии с  их возможностями и экономикой.

     Конструктивное  решение здания в целом определяется на первом этапе проектирования выбором  конструктивной системы и конструктивной схемы.

     Конструктивная  система здания представляет собой  совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов здания, обеспечивающих его  прочность, устойчивость и необходимый  уровень эксплуатационных качеств. Выбор конструктивной системы здания определяет статическую роль каждой из его конструкций. Материал конструкций  и технику их возведения определяют при выборе строительной системы  здания.

     В зависимости от типа нагрузок наружные стены делятся на:

• несущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра, а также от других конструктивных элементов здания (перекрытий, кровли, оборудования, и т.д.);
• нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра;
• ненесущие (в том числе навесные) стены - воспринимающие нагрузки только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа и передающие их на внутренние стены и перекрытия здания (типичный пример - стены-заполнители при каркасном домостроении).

     Требования  к различным типам стен существенно  отличаются. В первых двух, случаях  очень важны прочностные характеристики, т.к. от них во многом зависит устойчивость всего здания. Поэтому материалы, используемые для их возведения, подлежат особому контролю.

     Конструктивная  система представляет собой взаимосвязанную  совокупность вертикальных (стены) и  горизонтальных (перекрытия) несущих  конструкций здания, которые совместно  обеспечивают его прочность, жесткость  и устойчивость.

     Горизонтальные  несущие конструкции (покрытия и перекрытия - см. рис. 2, поз. 3,5,6) - воспринимают все приходящиеся на них вертикальные нагрузки и поэтажно передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам - см. рис. 1, поз. 2,4). Вертикальные конструкции, в свою очередь, передают нагрузку на фундамент здания.

Рис. 1. Основные элементы кирпичного жилого дома: 
1 - фундаменты; 2 - стены; 3 - перекрытия; 4 - перегородки; 5 - бесчердачная крыша (один из вариантов); 6 - чердачная крыша; 7 - окно; 8 – дверь. 

     В зависимости от внешнего вида несущей  конструкции (ее похожесть на стойку, пластину, оболочку и объемный элемент) различают пять основных конструктивных систем зданий: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную, ствольную  и оболочковую, иначе называемую периферийной (рис. 2).

Рис. 2. Планы основных конструктивных систем жилых зданий 

     Следует отметить, что в современных условиях часто функциональные особенности  здания и экономические предпосылки  приводят к необходимости сочетания  двух конструктивных систем. Поэтому  сегодня все большую актуальность приобретает устройство комбинированных  систем.

     Наряду  с основными конструктивными  системами широко применяют и  комбинированные, в которых вертикальные несущие конструкции компонуются  из разнотипных элементов. Наиболее распространенные из них см. рис. 3.

Рис. 3. Комбинированные  конструктивные системы: 
а-с неполным каркасом;б-каркасно-диафрагмовая;в-каркасно-стволовая;г-каркасно-блочная;д-блочно-стеновая;е-ствольно-стеновая;ж-оболочково-стволовая;и-каркасно-оболочковая.

     Ствольно-стеновая система сочетает несущие стены и ствол с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применялась при проектировании зданий выше 16 этажей.

     В современном высотном строительстве  применяют различные конструктивные системы и схемы с разнообразными вариантами компоновок. Для повышения  сопротивления внешним воздействиям несущей системы зданий высотой  более 250 м применяют преимущественно  ствольные конструктивные системы: “труба в трубе” и “труба в ферме”. Их компоновочная схема включает центральный ствол, воспринимающий основную долю всех нагрузок, и расположенные  по периметру здания несущие элементы в виде отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных  стержней и др.), пилонов, которые  также могут быть объединены в  единую конструкцию. Жесткость ствольной  системы, ее устойчивость и способность  к гашению вынужденных колебаний  обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент.

     Анализ  несущих систем высотных зданий, построенных  по всему миру, показывает, что их конструктивное и компоновочное  решение зависит главным образом  от высоты объекта. Однако существенное влияние на выбор конструктивной схемы оказывают и такие факторы, как сейсмическая активность района строительства, инженерногеологические условия, атмосферные и в первую очередь ветровые воздействия, архитектурнопланировочные требования.

     Высотные  здания можно разделить на диапазоны  по высоте, для каждого из которых  характерны свои конструктивные решения. При этом следует заметить, что  границы диапазонов в определенной степени условны в силу перечисленных  выше обстоятельств.

     Среди стеновых систем следует выделить схемы  с перекрестными стенами и  коробчатые (оболочковые). Смешанные  системы сочетают в себе отдельные  признаки двух других систем, к ним  относят каркасноствольные и коробчатоствольные.

     В случаях, когда жесткости стеновой, каркасной или ствольной системы  недостаточно, прибегают к комбинированным  решениям, сочетающим в себе признаки разных конструктивных решений. В частности, для повышения сопротивления несущего остова здания возрастающим с высотой над уровнем земли ветровым нагрузкам применяют комбинацию ствольной и стеновой систем. В этом случае горизонтальные нагрузки воспринимаются не только внешней оболочкой и центральным стволом, но и внутренними несущими стенами. Комбинированная конструктивная система обладает большей конструктивной гибкостью в части возможности распределения доли воспринимаемых усилий за счет варьирования жесткости несущих элементов остова.

     Высотные  здания, особенно здания значительной высоты, имеют свою специфику, существенно  отличающую их от обычных зданий. Во-первых, с ростом высоты здания резко увеличиваются  нагрузки на несущие конструкции, в  связи с чем с развитием высотного строительства было разработано несколько конструктивных систем таких зданий: каркасная, рамно-каркасная, поперечно-стеновая, ствольная, коробчатая, ствольно-коробчатая («труба в трубе», «труба в ферме») ствольно-стеновая и др.

     В свою очередь, ствольные системы  имеют свои разновидности: консольное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия к верхней несущей консоли «висячий дом» или его опирание посредством стен на нижерасположенную несущую консоль, промежуточное расположение несущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки от части этажей. Стволом или ядром в высотных зданиях является жесткий (монолитно выполненный) лестнично-лифтовой узел.

     Несущие конструкции высотного  здания

     Практикой строительства установлено, что  каркасные и рамно-каркасные системы, обладающие ограниченной жесткостью, целесообразно применять в зданиях  высотой до 40 этажей, ствольные –  до 50–60 этажей, ствольно-коробчатые и коробчатые – до 80–90 этажей, а свыше этого – по схеме «труба в ферме».

     Одним из основных требований, предъявляемых  к высотным зданиям, как показала мировая практика, являются требования комплексной безопасности, предусматривающие  обеспечение путей эвакуации  при кризисных ситуациях, противопожарные  и антитеррористические мероприятия, надежный контроль и управление всеми  системами инженерного оборудования, дублирование ряда систем жизнеобеспечения.

     Основные  несущие конструкции следует  выполнять из железобетона с гибкой и жесткой арматурой из стали. Зарубежный опыт показывает, что железобетон  целесообразно применять при  высоте зданий до 60 этажей. По немецким источникам использование высокопрочного бетона классов В80 и выше нерационального  из-за его хрупкости, более низкой по сравнению с обычной технологичностью и высокой стоимостью. Стальные несущие  конструкции следует надежно  защищать от воздействия огня, обеспечивая  их предел огнестойкости, равный R 180. В  качестве стволов (ядер) высотных зданий следует использовать лестнично-лифтовые узлы из железобетона в сочетании, по возможности, с блоком вентиляционных шахт. Крышу высотного здания следует  проектировать с внутренним водостоком.  

     2. Конструкция свайного  фундамента. Сваи  набивные и забивные. Конструкция сплошного  фундамента

     Строительство любого дома начинается именно с закладки надежного, прочного фундамента. Строительсво фундамента - это, безусловно, один из важнейших этапов возведения долговечного строения: будь то традиционный деревянный дом, уютный коттедж или летняя дача для комфортабельного отдыха. 

     Фундамент - опорная часть конструкции, компенсирующая нагрузку от здания. В зависимости от типа грунта может возникнуть необходимость в его укреплении. Искусственным называется основание, состоящее из уплотненной почвы. А естественным - грунт в его исходном состоянии. 
Для возведения фундамента используются материалы повышенной прочности с высокой устойчивостью к воздействиям внешней среды, например, перемены температуры, влияния грунтовых вод. К таким материалам относятся бетон, железобетон, бутовый камень, железобетонные плиты и блоки. На сегодняшний день наиболее предпочтительным считается использование монолитного железобетона.

     В зависимости от типа материала для  постройки стен выбирается вид фундамента. От того, как построен фундамент  зависят прочность и долговечность  дома. Функции фундамента включают в себя передачу нагрузки от здания грунту, а также сопротивление  влиянию грунтовых вод и мороза.

     Вид фундамента, глубина залегания и  выбор материала для его строительства  определяются геодезическими характеристиками почвы, конструкцией и строительным сырьем для будущего дома. Глубина  его залегания должна быть ниже уровня промерзания грунта, что для средней  полосы составляет 80 - 100 см, но выше уровня грунтовых вод. При соблюдении этих условий дом будет иметь крепкий  и надежный фундамент, в противном  случае, потребуется укрепление грунта, особенно при разработке проектов с  заглубленными гаражами или другими  подвальными помещениями. Если грунтовые  воды залегают высоко, то возможно прибегнуть к насыпям, чтобы повысить уровень отмостки здания. Также следует обратить внимание на свойства самого грунта.

     Свайные фундаменты незаменимы в тех случаях, когда строительство ведётся на неустойчивых грунтах. Это самая подходящая конструкция фундамента для крупногабаритного строительства. В основе конструкции фундамента используются сваи – столбы с заострёнными нижними концами.

Бороться  с грунтовыми водами можно при  помощи свай.  
Рис. 4 Свайные фундаменты

     Устройство  свайного фундамента

     Основная  особенность конструкции этого  типа – использование свай.  
Сваи – это столбы с заострёнными нижними концами. Их вбивают либо вкручивают в землю с помощью малогабаритного оборудования. Сваи в таких фундаментах упираются в более твёрдые слои грунта, проходя сквозь слабые и подвижные. На эти твёрдые слои грунта и преподает нагрузка от всего здания. Каждая свая может выдержать нагрузку от 2 до 5 тонн! Далее верхняя часть всех свай соединяется балками - образовывается жёсткая надёжная конструкция.

     Изготовление  сваи фундамента непосредственно в  грунте

     Иногда  используют такую конструкцию свайного фундамента, когда сваи изготавливаются  непосредственно в грунте. Для  этого бурят скважину, вставляют  в неё арматурный каркас и полые  трубы. Далее всё это заливают бетоном. После чего бетон необходимо уплотнить утрамбовкой или вибрацией.