Теоретичний матеріал до теми 5.
| Сайт: | Дистанційне навчання КФКСумДУ |
| Курс: | Будівельні конструкції |
| Книга: | Теоретичний матеріал до теми 5. |
| Надруковано: | Гість-користувач |
| Дата: | понеділок 21 квітня 2025 00:37 AM |
1. Класифікація стін і вимоги до них.
Стіни є найважливішими конструктивними елементами будинків, що служать не тільки вертикальними конструкціями, які огороджують, але нерідко й несущими елементами, на які спираються пере-криття і покриття. У зв'язку з цим призначенням стін при розробці проекту будинку особливу увагу приділяють вибору конструктивної схеми будинку і виду стін. При цьому залежно від призначення будинку стіни повинні задовольняти наступним вимогам: бути міцними й стійкими; мати довговічність, що відповідає класу будинку; відповідати ступеню вогнестійкості будинку; забезпечувати підтримку необхідного волого-температурний режим у приміщеннях; володіти достатніми звукоізолюючими властивостями; бути технологічними, забезпечувати максимально можливу індустріальність при спорудженні; бути економічними, тобто мати мінімальні витрату матеріалів, масу одиниці площі, найменші трудовитрати й витрати коштів; відповідати архітектурно-художньому рішенню, оскільки стіни є, по суті, одним з основних структурних частин будинків, що формують їх архітектурне обличчя.
За видом застосовуваних матеріалів стіни можуть бути кам'яні (зі штучних і природних каменів), дерев'яні, ґрунтові і з синтетичних матеріалів.
За характером роботи стіни бувають несучі, самонесучі і навісні. Несучими є стіни, які є не тільки захисними конструкціями, на них спираються також конструкції покриття або перекриття. При конструктивній схемі з самонесучими стінами вертикальні навантаження від перекриттів сприймають стовпи або колони. Стіни виконують тільки обгороджують функції. У цьому разі вони сприймають горизонтальні вітрові навантаження, що передають їх на конструкції каркаса (балк и і колони). Такі стіни сприймають тільки навантаження від розташованих вище стін. Застосування навісних стін, що виконують тільки захисні функції, характерно для каркасних будинків.
За конструкцією і способом зведення кам'яні стіни поділяють на чотири групи: з дрібноштучних елементів (дрібних каменів); з великих каменів (блоків); монолітні й великопанельні.
Кладкою називають конструкцію, виконану з окремих каменів (природних чи штучних), шви між якими заповнюють будівельним розчином.
Для забезпечення нормальної роботи і монолітності стін їх зводять з дотриманням правил, що визначають їх розрізку. Так, кладку стін роблять з розташуванням каменів горизонтальними рядами, щоб вертикальні шви не збігались. Цю розбіжність вертикальних швів на- зивають перев'язкою. Перев'язка швів забезпечує рівномірний розподіл навантаження і залучення до спільної роботи усіх каменів, що утворюють стіну.
Для кладки стін з каменів, а також влаштування стін з великих блоків і панелей використовують вапняно-цементні, цементно-глиняні чи цементні розчини.
Монолітні стіни виконують за допомогою спеціальної опалубки, в яку укладають матеріал стіни. Опалубка в міру зведення стін пересувається за висотою.
2. Цегляні стіни
Цегла є одним з основних стінових матеріалів. У сучасному будівництві цивільні будинки зводять з цегли, при цьому створюються великі можливості використання архітектурно-художніх якостей цього матеріалу.
Цегельні стіни виконують з керамічної і силікатної цегли. Стандартна цегла має розміри 120х65х250 мм. Застосовують також полуторну цеглу, що має висоту 88 мм (рис.5.1).
Бічна поверхня цегли, що має розміри 120х65 чи 120х88 мм, називається поперечиком цегли. Ряд цеглин, покладений цими поверхнями, називають тичковим.
Поверхню цегли, що має розміри 65х250 чи 88х250 мм, називають ложком. Ряд цеглин, покладений цими поверхнями (по фасаду ), називають ложковим.
Рис.5.1. Розташування цеглин у цегельній стіні:
а – стандартна цегла; б – ложковий ряд;
у – тичковий ряд; 1 – поперечик;
2 – постіль цегли; 3 – ложок
Поверхня цегли, що має розміри 250х120 мм, називається постіллю.
Товщину горизонтальних швів цегельних стін приймають рівною 12 мм, а вертикальних – 10 мм. З урахуванням швів однорідні (суцільні) цегельні стіни можуть мати наступну товщину: 120, 250, 380, 510, 640, 770 мм і більше, що відповідає 1/2; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 цеглини і більше.
Спосіб розміщення цеглин у кладці стіни з тим чи іншим чергуванням ложкових або поперечикових рядів для досягнення перев'язки швів називається системою цегельної кладки. З численних існу ючих систем у практиці сучасного будівництва застосовують дві – ланцюгову (дворядну) і багаторядну (шестирядну).
При ланцюговій кладці (рис.5.2, а) поперечикові ряди чергуються з ложковими. Поперечні шви в цій системі перекриваються на 1/4 цеглини, а поздовжні – на 1/2 цегли. При багаторядній кладці (рис.5.2, б) п'ять ложкових рядів чергуються з одним поперечиковим. У кожному ложковому ряду поперечні вертикальні шви перекривають у 1/2 цеглини; подовжні, що утворюються ложками, перев'язують по перечиковими рядами через п'ять ложкових рядів.
У будинках висотою 7 поверхів і більше кладку стін ведуть з установкою сталевих анкерних зв'язків на рівні перекриттів кожного поверху. Зв'язки укладають в кутах зовнішніх стін і в місцях примикання внутрішніх.
Якщо стіна з лицьової поверхні (фасадної частини) не оштукатурюватимуть, то вертикальні й горизонтальні шви між цеглинами повинні бути повністю заповнені розчином для зменшення повітропроникності стін і надання стіні гарного зовнішнього вигляду. З цією метою роблять “розшивання” швів,тобто шов ущільнюють і додають його зовнішньої поверхні визначену форму. Обробку поверхні шва роблять спеціальним інструментом- розшивкою, що додає шву форму валика, викружки або трикутника. Якщо поверхня стіни буде оштукатурена, то кладку ведуть “упустошовку”, залишаючи лицьові шви незаповненими на глибину 10-15мм з метою забезпечення гарного зв'язку штукатурного шару зі стіною.
Рис.5.2. Системи су цільної цегельної кладки:
1 – стусан цегли; 2 – ложок цегли.
Істотним недоліком стін з повнотілої цегли (глиняної чи силікатної) є велика об'ємна маса і велика теплопровідність, що обумовлює необхідність зведення зовнішніх стін у районах середнього кліматичного пояса товщиною 2,5 цегли. У цих випадках доцільне застосування пустотілої цегли, яка володіє меншою теплопровідністю, що дозволяє зменшити товщину стіни на 0,5 цеглини.
З метою економії цегли доцільне застосування так званих полегшених цегельних стін, в яких цегла частково замінена ефективними теплоізоляційними матеріалами (рис.5.3, а, б, в).
Рис.5.3. Констру кції полегшених цегельних стін:
1 – легкий бетон; 2 – термовкладиш
3. Будинки з монолітного залізобетону
Залізобетон був винайдений у 1867 р. З того часу залізобетонні конструкції швидко ввійшли в практику будівництва і стали основним видом будівельних конструкцій. Залізобетон як будівельний матеріал однаково добре працює на стиск, розтяг і вигин; довговічний і негорючий; до його складу входять доступні матеріали – пісок, щебінь, цемент і сталь. Крім того, застосування залізобетону, особливомо нолітного дозволяє одержувати вироби будь-яких розмірів і форм.
Будівництво з монолітного залізобетону стало одним з напрямків подальшої індустріалізації житлового домобудівництва завдяки застосуванню збірної опалубки багаторазового застосування, арматурних каркасів і сіток заводського виготовлення, механізованої подачі й укладання бетону. Використання електротермообробки і хімічних протиморозних домішок дозволяє вести будівництво при будь-яких температурах. У порівнянні зі збірними варіантами при монолітних конструкціях заощаджується до 25% металу і до 15% цементу.
Монолітні будинки зводять різними методами, застосовуючи ковзну, великощитову й об'ємно-переставну опалубку. Усі перераховані види опалубки ліквідують найбільш трудомісткі про цеси з обробки і розбирання опалубки. Сучасні типи опалубок мають можливість багаторазового використання. Їх виготовляють на заводі у виді щитів, блоків йди об'ємних конструкці й, установлюваних механізованим способом.
Великий економічний ефект дає застосування збірно- монолітних конструкцій. Повторювані елементи в будинку монтують збірними, а окремі вузли і частини будинку, конструктивно складно розв'язувані в збірному варіанті, роблять монолітними.
Несущий кістяк монолітних будинків являє собою нерозрізні елементи зовнішніх і внутрішніх несущих стін, колон, ригелів і плит перекриттів, жорстко зв'язаних між собою в просторову систему, що працює як одне ціле.
Монолітні стіни виконують з легкого бетону товщиною 300-500 мм. Як правило, вони мають захисно-оздоблювальний зовнішній і внутрішній шари. Виконання такої шаруватої конструкції в моноліті є складним, тому частіше застосовують збірно - монолітне вирішення стін з двох чи трьох шарів (рис.5.4). Несущий шар виконують з монолітного важкого бетону товщиною не менше 160 мм. Шар, що утеплює, можна розташовувати зовні або зсередини. Його виконують з легкобетонних плит із захисним шаром чи із двошарових плит з ефективним у теплювачем.
Рис.5.4. Констру кція збірно-монолітних стін:
а – двошарова з зовнішнім шаром теплоізоляційних блоків; б – те ж, із внутрішнім шаром;
у – тришарова з зовнішнім у тепленням двошаровими панелями
4. Архітектурно-конструктивні елементи стін
Поверхня стіни має вертикальні й горизонтальні членування, що є її основними елементами. Горизонтальні членування утворюють за допомогою влаштування цоколя, карнизів і пасків, вертикальні – за допомогою пілястр (потовщень стін) або пристінків у плані. Поверхня стіни має прорізи (віконні і дверні) і простінки (ділянки стіни між прорізами).
Цоколем називається нижня частина стіни, розташована безпосередньо над фундаментом. Верхня границя цоколя називається кордоном; він завжди робиться строго горизонтальним. Це має важливе архітектурне значення, тому що цоколь зорово сприймається як підстава (постамент), на якому зведене будинок. Цоколь немовби захищає будинок від впливу опадів і випадкових механічних ушкоджень, оскільки він найбільш часто піддається їхній дії. Його виконують з міцних довговічних матеріалів, стійких проти атмосферних в пливів. Верх цоколя розміщують звичайно на рівні підлоги першого поверху.
Застосування силікатної, пустотілої і легкої цегли, а також легкобетонних каменів для цоколя допускається тільки вище горизонтального гідроізоляційного шару за умови облицювання на висоту не менше 500-600 мм міцними волого- і морозостійкими матеріал ами (рис.5.5).
Рис.5.5. Типи конструкцій цоколя:
а – облицьований цеглою; б – облицьований кам'яними блоками; в – те ж плитами; г – оштукатурений; д – з бетонних блоків в підрізку ; е – із залізобетонних панелей в підрізку ; 1 – фу ндамент; 2 – вимощення; 3 – обпалена цегла; 4 – стіна; 5 – гідроізоляція; 6 – конструкція підлоги першого поверху ; 7 – цокольні кам'яні блоки; 8 – бортовий цокольний камінь; 9 – лицювальні плити; 10 – штукатурка; 11 – покрівельна сталь; 12 – бетонний блок; 13 – панель фундаментної стіни.
Цоколі будинків улаштовують з бетонних фундаментних блоків; цегельні – з розшивкою швів або оштукатурені цементним розчином (нерідко застосовують добавку у вигляді гранітної крихти); облицьовані природним каменем чи плитами зі штучних чи природних матеріалів.
Карнизами називають горизонтальні про фільовані виступи стіни, призначені для відведення вод, що попадають на огороджуючі конструкції будинку. Карниз, розташований по верху стіни, називається вінчальним (або головним). Він додає будинку закінчений вигляд. Форми і конструкції головних карнизів залежать від архітектурно- конструктивного вирішення будинку, його розмірів. У масовому будівництві найчастіше застосовують збірні залізобетонні карнизи (рис.5.6, а) з консольних плит, які зміцнюють в кладці болтами.
При невеликих виступах карниза за поверхню стіни (до 30 см) його влаштовують шляхом поступового випуску декількох рядів цеглин по 5-6 см кожний ряд (рис.5.6, б). Проміжні карнизи, що мають менший винос, улаштовують звичайно на рівні міжповерхових перекриттів, а іноді під віконними й дверними прорізами. В останньому випадку вони мають ще менший винос і називаються пасками. Іноді влаштовують окремі карнизи над прорізами вікон і дверей – сандрики, які виконують зі збірних блоків заводського виготовлення.
Рис.5.6. Констру кції карнизів:
1 – кобилка; 2 – скрутка; 3 – анкерна балка; 4 – карнизна плита; 5 – анкер.
Якщо стіна будинку виводиться трохи вище вінчального карниза, то ця частина стіни називається парапетом. Парапет має висоту 0,5- 1,0 м і може огороджувати дах по всьому периметру або по двох чи трьох сторонах. Влаштування парапету дозволяє сховати виведені на дах димарі, вентиляційні шахти, слухові вікна та інші надбудов и і робить більш привабливим зовнішній вигляд будинку. Замість парапету влаштовують легкі металеві огородження на дахах, що здешевлює будівництво і дозволяє спростити водовідвід з дахів.
Трикутна стінка, що закриває простір горища при двосхилих дахах і обрамлена карнизом, називається фронтоном. Таку ж стінку, але без карниза називають щипцем.
Нерідко в стінах улаштовують некрізні поглиблення для розміщення в них різного обладнання (вбудованих шаф, труб, батарей опалення та ін.), що називаються нішами.
Якщо стіна по вертикалі має різну товщину (наприклад, у багатоповерхових цегельних будинках), то цей перехід від більшої до меншої товщини виконують у вигляді уступу з внутрішньої сторони і називають обрізом. Уступи, утворені зміною товщини стін по їхній довжині (у плані), звуться раскреповок.
Вертикальні потовщення (виступи) стін прямокутного перетину, що служать для посилення стін і підвищення їх стійкості, називаються пілястрами, а виступи напівкруглого перетину – півколонами. Пілястри і півколони розташовують у плані будинку із заданим кроком (відстанню), що створює певний ритм в інтер'єрі приміщення.
Для підвищення стійкості стін від впливу горизонтальних зусиль на стіну (від ферм, арок та ін.) влаштовують потовщення стіни з похилою передньою гранню. Цей виступ у стіні називають контрфорсом.
Для прокладання труб, закладень кінців конструк цій і їхнього огляду в стінах улаштовують гнізда. Це малі наскрізні й некрізні отвори в стінах.
Конструкція, що перекриває прорізи в стінах (віконні й дверні) і підтриму є розташовану вище частину стіни, називається перемичкою. Перемички крім власної маси і маси розташованої вище стіни, сприймають і передають на розташовані нижче елементи стін (простінки) навантаження від елементів перекриття та інших конструкцій. Ненесучі перемички сприймають навантаження тільки від власної маси і кладки розташованої вище стіни.
За матеріалом і спосо бом влаштування перемички поділяються на залізобетонні (із брусків і балок), армоцегляні й армокам’яні, клинчасті плоскі й аркові перемички з матеріалу стіни. Збірні залізобетонні перемички (рис.5.7) мають маркірування з букв і цифр. Так, ненесучі перемички маркірують: брускові – буквою Б, плитні – буквами БП. Цифри позначають довжину перемички в дециметрах.
Брускові пере мички мають ширину 120 і висоту 65 мм при довжині до 2,0 м і висоту 140 мм при довжині до 3,0 м. Несучі перемички (БУ) мають висоту 220 і 300 мм і ширину 120 і 250 мм при довжині від 1,4 до 3,2 м. Брускові перемички зашпаровують кінцями в стіну не менше ніж на 120 мм, а несучі – на 250 мм.
Рис.5.7. Збірні залізобетонні перемички:
а, б – брускові (тип Б); у – плитні (тип БП); г – балкові (тип БУ)
Рядові перемички застосовують для прорізів шириною до 2 м. Для їхнього пристрою під нижній ряд чи цегли стінових дрібних блоків по опалубці прокладають арматуру з круглої сталі діаметром 6 мм ч и смугової прокатної сталі із запуском кінців стрижнів у кладку простінків на 250 мм і заливають цементно-піщаним розчином шаром товщиною 20-30 мм. Якщо для перекриття прорізів у стіні застосовані рядові перемички, то обпирання на стіни чи балок плит перекриттів (покрить) можна допускати не менш е ніж на п'ять рядів суцільної чи кладки три ряди каменів, покладених на розчині марки не менше 25.
Армоцегляній армокам’яні перемички влаштовують при прорізах шириною більше 2 м або при значних навантаженнях. Вони відрізняються від рядових тим,
що у вертикальні подовжні шви кладки над прорізами закладають каркаси з арматурної сталі, які включають у роботу зі сприйняття навантаження всю смугу кладки.
Аркові перемички (рис.5.8, а) тепер застосовують в основному при зведенні будинків по індивідуальних проектах. Це пов'язано зі значною трудомісткістю їх нього влаштування, необхід ністю витримки в опалубці і додатковій витраті лісоматеріалів. Кладку каменів у перемичках ведуть на ребро, похилими рядами з пристроєм між ними клинчастих швів. Число рядів приймають непарне: середній ряд називається замком, тому що при його зруйнуванні арка в трачає міцність. Площини зіткнення арки з опорами називають п'ятами.
Влаштування клинчастих плоских перемичок аналогічне арковим (рис.5.8, б).
Рис.5.8. Аркова і плоска клинчатая перемички:
1 – замковий камінь; 2 – п'ята перемички.
5. Деформаційні шви. Балкони, лоджії й еркери.
Щоб уникнути появи в стінах будинків тріщин від нерівномірного осідання чи фундаментів внаслідок деформації матеріалу стіни при коливаннях температури влаштовують деформаційні шви. Вони можуть бути осадовими й температурними. Осадочні шви влаштовують у разі різної поверховості частин або коли залягаючи в основі грунти мають різні фізико-механічні властивості. У цьому випадку шов розрізає будинок на відсіки, які можуть самостійно працювати під навантаженням, тобто шов розрізає і стіни, і фундаменти. Температурні шви немовби перерізають стіну від верху до фундаменту, розчленовуючи її на окремі відсіки, що можуть мати розміри від 50 до 200 м залежно від матеріалу стіни і району будівництва.
Відсіки стін у деформаційному шві сполучаються у вигляді паза (штриби) і гребеня з прокладкою між ними двох шарів толю й утепленням шва просмоленим чи клоччям гернитовым шнуром. Нерідко використовують пристрій спеціальних компенсаторів із гнучких металевих пластинок, між якими вміщують утеплювач.
Важливими ко нструктивними елементами стін будинків, що збагачують їх архітектурно-композиційні рішення, є балкони, лоджії й еркери. Вони служать немовби зв'язуючим елементом для людини між приміщеннями і навколишнім середовищем. Влаштування їх створює додаткові зручності, особливо в житлових будинках.
Балкон складається з несущої конструкції, найчастіше у вигляді плити, підлоги і огорожі. Несучу конструкцію в сучасному масовому будівництві виконують із залізобетонних плит, з атиснених з однієї сторони в стіні і прикріплених зварюванням до сталевих анкерів, забитих у стіни, а також панелі перекриття.
Лоджії являють собою убудовану в габарити будівлі терасу, відкриту з фасадної сторони й огороджену з трьох інших сторін капітальними стінами. З огляду на те, що лоджії дозволяють захищати приміщення від інсоляції, їх влаштовують здебільшого в південних районах.
Еркери являють собою обгороджену зовнішніми стінами частина кімнати, що виступає за зовнішню площину фасадної стіни і освітлюється одним або кількома вікнами. Влаштовують еркери переважно для багатоповерхових будівель, починаючи з першого поверху. У цьому разі стіни, що огороджують еркер, спираються на власний фундамент. У зв'язку з тим, що еркери дозволяють збільшити освітленість і інсоляцію приміщень, їх бажано робити в північних районах і районах з помірним кліматом. Слід відзначити, що еркери значно збагачують композицію будинку.
6. Окремі опори. Прогони.
Внутрішніми опорами для конструкції перекриттів або покриттів будівель із малорозмірних елементів є окремі стовпи (вимуровані з цегли або каменю), залізобетонні, металеві й азбоцементні стояки. Переріз таких вертикальних опор із цегли вибирають залежно від величини передаваного навантаження, відстаней між опорами, кількості поверхів у будівлі, її призначення та загального конструктивного вирішення.
У кожному поверсі на рівні конструкці й перекриттів (прогонів) на кладку стовпа під їхні кінці укладають залізобетонні плити.
При значних навантаженнях замість кам’яних стовпів застосовують залізобетонні колони, які разом з прогонами утворюють каркас будівлі. Колони можуть бути прямокутного і круглого перерізу. Обпирання прогонів на колони здійснюється приварюванням стальних закладних деталей, що є в тілі колони і прогону. Прогони можуть бути залізобетонні, металеві й дерев’яні. У будівлях каркасного типу залізобетонні елементи уніфіковані.