Основные части зданий
Здания состоят из отдельных частей, называемых конструктивными элементами. К нихм относятся: фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши, окна и двери, лестницы и др.
Конструктивные элементы зданий имеют различное назначение. Их можно подразделить на ограждающие и несущие.
Ограждающие элементы предназначаются для обеспечения надежной защиты внутренних помещений от атмосферных воздействий (осадков, низких и высоких температур, ветра и др.) и внешнего шума.
К ограждающим конструктивным элементам относятся наружные стены, крыши, окна и др.
Несущие конструктивные элементы зданий предназначаются для восприятия ими постоянных и временных нагрузок и передачи их на другие конструктивные элементы и на основание. К таким конструктивным элементам относятся: наружные и внутренние стены, столбы, колонны, фундаменты, перекрытия, крыши, лестницы и др.
Одни и те же конструктивные элементы могут являться одновременно и ограждающими и несущими (стены, крыша и др.).
Основания: естественные и искусственные.
Основанием зданий служат грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки, передаваемые фундаментами. Если грунт используется в природном состоянии, то основание называют естественным; грунт, предварительно уплотненный и укрепленный, называют искусственным основанием. Под действием нагрузки грунты сжимаются, вследствие чего здание несколько опускается. Это перемещение называется осадкой. Небольшая равномерная осадка здания после постройки опасности не представляет; большая и неравномерная осадка может повлечь опасные деформации здания.
Грунт, выбранный в качестве естественного основания, должен отвечать следующим требованиям:
1) обладать достаточной несущей способностью, определяемой величиной нагрузки;
2) не размываться и не растворяться грунтовыми водами;
3) не деформироваться при замерзании и оттаивании;
4) не подвергаться оползням и просадкам.
Грунты, используемые в качестве оснований, подразделяются на следующие.
Скальные — песчаники, известняки и другие горные породы. Эти грунты практически несжимаемы, обладают пределом прочности свыше 50 кГ/см2 и являются наиболее надежными основаниями.
Полускальные — такие же породы с пределом прочности менее 50 кГ/см2, например, мергели, окремненные глины и др.
Крупнообломочные, состоящие из каменистых обломков в виде щебня, дресвы, гальки или гравия.
Пески — сыпучие в сухом состоянии грунты, состоящие в основном из частиц размерами от 0,05 до 2 мм. Гравелистые, крупные и средние пески при условии их неразмываемости являются хорошими основаниями. Менее надежны мелкие и пылеватые пески, особенно влажные.
Глинистые — связные грунты, содержащие минеральные частицы чешуйчатой формы размерами менее 0,005 мм. К глинистым грунтам относятся также суглинки и супеси, представляющие собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат глинистых частиц от 10 до 30%, а супеси — от 3 до 10%. Сухие глинистые грунты являются хорошими основаниями; с повышением влажности прочность их снижается.
Супеси и пылеватые пески, насыщенные водой, ввиду их подвижности, называются плывунами и в качестве оснований малопригодны.
Глинистые грунты, обладающие в природном состоянии крупными порами, называются макропористыми или лёссовыми. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при смачивании легко сжимаются и могут давать значительные и неравномерные просадки.
Непригодными для естественных оснований являются грунты с органическими примесями: растительные, торфянистые, илистые, а также большинство насыпных грунтов.
Для выбора слоя грунта, способного служить основанием на участке строительства, проводят предварительные изыскания, цель которых выявить гидрогеологические условия площадки и физические и механические свойства грунтов. Разведка ведется бурением скважин на глубину 10—20 м с извлечением образцов грунта для лабораторных исследований.
При строительстве небольших зданий иногда вместо бурения ограничиваются отрывкой сравнительно неглубоких колодцев (шурфов). Шурфование дает возможность непосредственно осмотреть грунт и взять для лабораторных исследований его образцы с ненарушенной структурой. Глубокое шурфование применяют редко, так как его стоимость значительно выше стоимости бурения.
Искусственные основания подразделяются на грунтовые и свайные.
Простейшим методом упрочнения грунта является уплотнение его механическими трамбовками или катками с вдавливанием в него щебня; однако слой уплотнения при этом не превышает 200 мм. Более глубокое уплотнение достигается вибрацией или же утрамбовкой тяжелыми плитами, сбрасываемыми при помощи копра с высоты нескольких метров.
Возможно устройство искусственного основания путем замены на некоторую глубину слабых грунтов крупным или средней крупности песком, с укладкой небольшими слоями, с увлажнением и утрамбовкой. Такое основание называют песчаной подушкой. Размеры ее определяются расчетом.
Крупные и средние пески можно укрепить цементированием, т. е. нагнетанием по трубам, предварительно забитым в грунт, жидкого цементного молока (цемент + вода), который, затвердевая, превращает грунт в камневидный массив.
Такой же эффект в отношении песков, плывунов и лёссовидных грунтов может быть достигнут при нагнетании в грунт растворов жидкого стекла и хлористого кальция, в результате чего происходит окременение (силикатизация) грунта.
Глинистые грунты могут укрепляться путем пропускания через них постоянного электрического тока.
Весьма распространенным видом искусственных оснований являются свайные, создаваемые в результате погружения в грунт свай, поверх которых устраивают бетонную или железобетонную плиту (ростверк).
Сваи представляют собой деревянные или железобетонные стержни соответственно квадратного или круглого сечения, располагаемые в плане рядами или в шахматном порядке, причем размеры их и расстояние между ними определяются расчетом. Погружение свай в грунт осуществляется забивкой или вибрацией. В случае недопустимости сотрясений применяют набивные сваи, изготовляемые путем заполнения бетоном пробуренных в грунте скважин или опущенных в него труб. По характеру работы различают сваи стойки, опирающиеся нижними концами на прочный грунт и висячие сваи, которые не доходят до прочного грунта, а, уплотняя слабый грунт, передают ему нагрузку в основном за счет сил трения.
3. Фундаменты.
Каждый дом состоит из фундамента, стен, перекрытий, крыши, перегородок, окон, дверей, лестниц и других конструктивных элементов. Фундамент — подземная часть здания, служащая для воспринятая нагрузок от дома и передачи их основанию. Изготавливается из бетона, камня или дерева. Нижнюю часть (плоскость) фундамента, непосредственно соприкасающуюся с основанием, называют подошвой фундамента.
Расстояние по вертикали от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента. Ее величина зависит от прочности грунта основания, глубины промерзания и т. д. Обычно стены здания делают тоньше, чем фундамент, поэтому с фасадной стороны он несколько выступает по отношению к плоскости стены, образуя цоколь. Цоколь больше других частей стены подвержен влиянию сырости и механическим повреждениям. Поэтому наружную его поверхность оштукатуривают цементным раствором или облицовывают стойкими к атмосферным воздействиям материалами. Чтобы влага не проникала по фундаменту на стены, в цоколе на высоте 15—20 см от уровня земли устраивают гидроизоляцию из водонепроницаемых материалов. Если дом строится с подвалом или гаражом, то укладывают еще один гидроизоляционный слой — на 10 см ниже уровня пола подвала. При необходимости фундамент с наружной и внутренней сторон изолируют обмазочными или оклеечными гидроизоляционными материалами (битумными мастиками, рубероидом, бризолом)
Фундаменты, как правило, закладываются ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты (фундамент, находящийся выше уровня промерзания грунта). Такой тип фундамента подходит в основном для небольших садовых домиков, летних бань и хозяйственных построек.
Разрез жилого здания из сборных элементов и его основные части (с целью упрощения чертежа окружающий грунт не показан)