§ 1.2 Класифікація інженерних будівель і споруд

Питання:

1. Класифікація інженерних будівель і споруд.

2. Вимоги, яким повинні відповідати споруди гідромеліоративного призначення.

3. Область використання інженерних споруд.

4. Роль вітчизняних вчених у розвитку інженерних конструкцій.

5. Розвиток інженерних конструкцій.

По призначенню будинки розподіляють:

• цивільні;

• промислові;

• сільськогосподарські;

До цивільних належать будинки:

• житлові (квартирні будинки, гуртожитки, готелі);

• громадські (суспільні) (вузи, школи, лікарні, магазини);

В промислових будинках розташовують різноманітне обладнання, складають матеріали і можуть мате різне призначення в залежності від напрямку народного господарства (в тому числі і водогосподарські).

Сільськогосподарські будинки призначені для утримання тварин, збереження сільськогосподарської продукції і інше.

По матеріалу стін будинки розподіляють:

• кам’яні;

• цеглові;

• бетонні;

• залізобетонні;

• дерев’яні.

По кількості поверхів будинки можуть бути:

• одноповерхові;

• багатоповерхові (до 9 поверхів);

• підвищеної поверховості;

• з надземними і з підземними підвальними або підводними (доковими) поверхами.

По способу зведення будинки бувають:

• монолітними;

• повнозбірними;

а інженерні споруди:

• надземні;

• підземні;

• підводні.

По призначенню споруди підрозділяють:

• транспортні (шляхи, мости, тунелі);

• технічні (споруди промислових підприємств, димові труби, резервуари, опори ліній електропостачання);

• гідротехнічні і гідромеліоративні (греблі, канали, водоскиди).

Основні вимоги до будинків і споруд:

• функціональна доцільність;

• міцність і стійкість;

• довговічність і вогнестійкість;

• економічність і архітектурна виразність

Споруди повинні мати ще й технологічну доцільність.

Функціональна доцільність будинку – це повна відповідність його своєму призначенню, тобто функціональному процесу заради якого він збудований.

Міцність і стійкість будинків визначається міцністю з’єднань (сполучень) його конструктивних деталей та елементів між собою, які забезпечують просторову екорсткість і стійкість будинку в цілому.

Довговічність будинку залежить від якості матеріалів і основних конструкцій, а також від якості будівельно-монтажних робіт.

Встановлено три ступеня довговічності будинків:

• I – строк служби ≥ 100 років;

• II - ≥ 50 років;

• III - ≥ 20 років.

Ступінь вогнестійкості будинку залежить від групи займистості і межі вогнестійкості його основних конструкцій.

Нормами встановлено п’ять ступіней вогнестійкості:

• до I і II ступіней належать будинки з не спалюваними конструкціями;

• до III – кам’яні будинки з важко спалюваними перекриттями та перегородками;

• до IV і V - дерев’яні будинки.

Економічність будинків обумовлена вартістю одиниці площі або об’єму будинку, яка не повинна перевищувати встановлені межі.

Архітектурна виразність будинку досягається пропорційністю його частин якістю оздоблювальних робіт і т.д.

Всі будинки в залежності від їх значимості, містобудівельних вимог і народногосподарського значення розподіляються на чотири класи. Клас будинку встановлюється до початку проектування і сприяє вибору для нього економічно доцільних рішень.

Збірний і монолітний залізобетон з ненапруженою і заздалегідь напруженою арматурою є основним матеріалом капітального будівництва. На заводах збірного залізобетону готують для будівель і споруд стінні блоки і панелі з важких і легких бетонів, колони, плити перекриттів і покриттів, ферми, балки і арки, підкранові балки, фундаментні блоки, елементи просторових покриттів; для інженерних споруд - збірні елементи пролітних будов мостів, підпірних стін, підземних переходів, оброблення тунелів на автомобільних і залізних дорогах і т. п., а також окремі вироби - опори контактної мережі, шпали, труби, елементи огорож і ін.

Монолітний залізобетон отримав широке розповсюдження для масивних конструкцій енергетичних споруд, в будівництві автодоріг, аеродромних покриттів, у фундаментах під технологічне устаткування, а також в силосах, баштах різного призначення, димарях, де можливо бетонування в рухомій опалубці.

Прикладом унікальної споруди в монолітному залізобетоні є заздалегідь напружена башта заввишки 540 м Московського телецентру, залізобетонна частина якої має висоту 385 м (автор - конструктор Н. В. Никітін).

У вітчизняній і зарубіжній практиці успішно будують цивільні будівлі великої поверховості в пересувній, катучей і переставної опалубці або методом бетонування перекриттів на землі з підйомом їх домкратами на проектні відмітки, з використанням швидкотвердіючих цементів, прискорювачів твердіння і інших сучасних засобів.

Показовий приклад зведення з легкого бетону адміністративної будівлі (мал. 1.1) в м. Сіднеї. Головна башта, кругла в плані, має діаметр 41 м і висота 184 м (50 поверхів). Підвальні поверхи і колони нижніх поверхів виконані з монолітного залізобетону, вся

решта поверхів змонтована із збірних елементів з легкого бетону з щільністю 1730 кг/м³, міцністю 30 МПа.

Останніми роками значне

розповсюдження отримали

заздалегідь напружені залізобетонні

висячі покриття великих прольотів.

Висяче покриття гаража у

Красноярську (мал. 1.2) складається з

вантів прольотом 78 м, розташованих через 1,5 м, по яких укладені залізобетонні плит завтовшки 25 см з ребрами з двох сторін. Виконані із стрижньової арматури класу АIIIв

в

Мал.. 1.1 Висотна будівля із залізобетону на легких заповнювачах

анти кріпляться до похилих залізобетонних балок, що операються на колони. Крок колон і заздалегідь напружених відтяжок 12 м. Відтяжки закріплені в грунті за допомогою збірно-монолітних тарельчатах анкерів. Конфігурація поверхні покриття близька до циліндрової, зменшення на 2000 мм стріли провисання вант в середині будівлі забезпечує відведення води до його торців. Попередня напруга оболонки здійснюється привантаженням, еквівалентної вазі крівлі і снігу, з подальшим замоноличуванням швів, що збільшилися, між плитами.

Висяча конструкція покриття

автобусного парку в Києві з круглим планом діаметром 160 м (мал. 1.3) має шатрову форму з вантами, закріпленими на центральній стійці; по периметру будівлі розташовані залізобетонні колони.

Цікавий інженерний задум універсального спортивного залу «Дружба» (Москва). Покриття залу є збірно-монолітною просторову залізобетонну конструкцію, що складається з пологої центральної оболонки розміром 48ч48 м і бічних складчастих оболонок (мал. 1.4). Верхнє залізобетонне опорне кільце і сталеве затягування забезпечують сприйняття кільцевих зусиль і стійкості складчастих оболонок. План споруди - фігура, близька до овалу з розмірами 88 і 96 м.

Сталеві конструкції доцільні головним чином в будівлях і спорудах з великими навантаженнями, прольотами і висотами, а також в цехах металургійних заводів з технологічними процесами, що супроводяться виділенням великої кількості тепла. Залізобетонні конструкції при цьому виходять з ладу через пересушування бетону, а сталеві при нагріві до 100...150°С працюють достатньо надійно. Вони використовуються також у високонапірних трубопроводах для нафти і газів, резервуарах, при споруді каркасів унікальних висотних будівель, опор високовольтних електромереж, рухомих конструкцій кранів, розлучних мостів і т.п.

В

Мал. 1.2 Висотне покриття гаражу

даний час у виробничих будівлях сталеві конструкції рекомендується застосовувати для ферм покриттів прольотом більше 30 м, підкранових балок під крани вантажопідйомністю більше 30 т, колон висотою більше 16 м. В суспільних будівлях, спортивних спорудах металеві конструкції у багатьох випадках виявляються більш вигідними, ніж залізобетонні.

Мал. 1.3 Вантове покриття гаражу

Вдосконалення і здешевлення металоконструкцій для промислових будівель відбувалося за допомогою їх типізації, модернізації і уточнення сортаменту прокатних профілів, упровадження автоматичної і напівавтоматичної зварки, застосування легованих і термічно зміцнених сталей, попередньої напруги конструкцій за допомогою затягувань з високоміцних канатів і дротяних пучків. В практиці будівництва упроваджені рулонні полотнища, які перевозять в рулонах, а потім розвертають і зварюють на місці будівництва.

При будівництві крупних підприємств, наприклад автомобільних заводів, практикується монтаж сталевих покриттів укрупненими блоками шириною 6 м з двох ферм. В практиці останніх роки найбільший економічний ефект одержують при застосуванні висячих, а також заздалегідь напружених

Мал. 1.4 Універсальний спортивний зал

конструкцій. Наприклад, в покритті ангара (м. Алма-Ата) були застосовані сталеві заздалегідь напружені полігональні ферми прольотом 84 м, з кроком 12 м (мал. 1.5). По фермах укладені алюмінієві утеплені щити розміром 3x12 м.

Мал. 1.5 Ангар (поперечний переріз)

Дерев'яні конструкції. В районах, де деревина є місцевим матеріалом, дерев'яні конструкції успішно використовуються для будівництва житлових і сільськогосподарських будівель, а також інвентарних рухомих і збірно-розбірних будівель.

Найперспективнішими є клеєні дерев'яні конструкції. Перевагами клеєних дерев'яних конструкцій є їх індустріальність, довговічність, достатня надійність при пожежі, значна хімічна стійкість безметалевих елементів при експлуатації в сухих умовах.

В загальному балансі стінних матеріалів кам'яні конструкції складають близько 50%. При механізації будівельних процесів кам'яні конструкції ефективні при будівництві житлових будинків висотою до 16 поверхів, суспільних і сільськогосподарських будівель. Високі експлуатаційні якості кам'яних конструкцій і простота їх зведення обумовлюють їх доцільність при нестандартному будівництві, а також для зведення нетипових частин будівель.

Доцільність застосування конструкцій з пластмас полягає в значно меншій їх об'ємній щільності, ніж у традиційних будівельних матеріалів. Багато пластмас володіють до того ж значною хімічною стійкістю. Пластмаси часто застосовують в поєднанні з іншими матеріалами - алюмінієм, азбестоцементом, клеєною деревиною, фанерою (наприклад, в легких тришарових панелях стін і покриттів).

Питання для самоперевірки:

1. Як класифікують інженерні будівлі і споруди?

2. Яка роль вітчизняних вчених у розвитку інженерних конструкцій?

3. Якими вимогами повинні відповідати споруди гідромеліоративного призначення?