Сп 13-102-2003 правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений

Расчет железобетонных конструкций.

Бетонные и железобетонные кон­струкции должны удовлетворять требованиям рас­чета по несущей способности (предельные состоя­ния первой группы) и по пригодности к нормаль­ной эксплуатации (предельные состояния второй группы).

а) Расчет по предельным состояниям первой группы защищает конструкции от:

• хрупкого, вязкого либо другого типа разру­шения;
• изменение устойчивости вида конструкции либо ее положения;
• усталостного разрушения;
• разрушения под одновременным влиянием сило­вых факторов и отрицательных воздействий окружающей среды.

б) Расчет по предельным состояниям второй группы защищает конструкции от:

• слишком сильного раскрытия трещин (расчет по рас­крытию трещин);
• слишком сильных перемещений  — прогибов, углов перекоса и поворота, колебаний (расчет по дефор­мациям).

Расчет бетонных конструкций по предельным со­стояниям 2 группы и на выносливость может не производиться.

Крыша и её компоненты

Мауэрлат – выравнивающая опора для установки стропил, основа конструкции крыши.

Ещё один неотъемлемый конструктивный элемент здания — это стропила, которые должны выдерживать собственный вес, материала кровли и нагрузок, обусловленных климатическими условиями: ветра, снега, дождя, солнечной радиации.

Детали стропильной системы рассчитаны на выполнение определенных функций. Стропильная система должна обладать высокой степенью жесткости, чтобы исключить опасные подвижки, которые могут повлечь разрушение не только кровли, может произойти разрушение самого строения.

Чаще всего используется треугольная форма стропильной конструкции, так называемая ферма. По краям верхнего перекрытия здания параллельно устанавливают фермы, связывая их такими соединительными элементами, как ригель (сплошной или в форме решетки линейный элемент – опора для прогонов и плит), прогон (балка, расположенная горизонтально в конструкции крыши, необходима для поддержки кровли) и затяжки.

Замыкает конструкцию строения крыша, в которой сочетаются архитектурно-конструктивные элементы здания и его защитные и декоративные свойства.

Крыша оснащена обязательным элементом – водонепроницаемой оболочкой, кровлей, которая к тому же предохраняет здание от механического воздействия, обладает высокой надежностью и долговечностью. Кроме защитных функций, кровля украшает постройку, придаёт ей индивидуальность.

Кирпичные стены с легкобетонными вкладышами

Предлагаемый тип может найти применение для наружных и внутренних стен в зданиях высотой/до четырех этажей жилого, общественного и др. назначения.

Кладка выполняется из двух параллельных стенок, каждая толщиной в полкирпича, расставленных друг от друга на расстоянии, определяемом теплотехническим расчетом. Промежуток между стенками заполняется вкладышами из легкого бетона. Связь между стенками осуществляется тычковыми рядами кирпича, выкладываемыми через каждый вкладыш, имеющий высоту в три-пять рядов кладки.

Кладка кирпичных стенок ведется на холодном или теплом растворе.

Марка раствора не должна быть ниже:

В первом этаже сверху…………………… -8

Во втором этаже сверху…………………. 15

Марка вкладышей — не ниже…… 20

Для цоколя, простенков шириной менее 640 мм по наружному обмеру, выпусков и карнизов с относом более 250 мм применяется обычная сплошная кладка. Балки и мауэрлаты укладываются на тычковые ряды. Перемычки продолжаются за проем на длину 50 см; при ширине простенка менее 1,30 м они продолжаются через весь простенок. При большом количестве дымовых и вентиляционных каналов внутренние стены также выкладываются сплошной кладкой.

Такая конструкция стен не может быть рекомендована для строительства бань, прачечных и др. зданий с повышенной влажностью, а также при строительстве на лессовидных грунтах третьей категории.

Приведем некоторые данные о блоках-вкладышах. Примерные рецептуры блоков-вкладышей (по объему): 1:3:12 — битум, глина, опилки; 1:1,5:4,5 — известь, трепел, шлак 5:1;0,8 — известь трепел, шлак, опилки; 1:1: 3 — известь, пемза молотая, пемзовый щебень; от 1:4 до 1:10 — известь пушонка, гранулированный шлак.

Вес вкладыша — 40 кг.

При объемном весе вкладышей 1250 кг/м3 и толщине стены 51 см вес 1 м2 стены — 860 кг.

СНИП железобетонные конструкции.

ГОСТ 13015-2003 — Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие техтребования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения.

Заменяет:

ГОСТ 13015.0-83 — Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Общие техтребования.

ГОСТ 13015.1-81 — Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Приемка.

ГОСТ 13015.2-81 — Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Маркировка.

ГОСТ 13015.3-81 — Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Документ о качестве.

ГОСТ 13015.4-84 — Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Правила транспортирования и хранения.

Надземные элементы здания

Все элементы сооружения, размещенные выше плоскости отмостки, состоящие из несущих и ограждающих компонентов, относятся к надземным составляющим возводимого корпуса.

Отмостка определяет границу между верхней и подземной конструкциями постройки. Это специальное покрытие по периметру строения. Его укладка осуществляется под некоторым уклоном в сторону от несущей стены.

Устройство и назначение граничащей конструкции представляет, прежде всего, гидроизоляцию, то есть предохранение здания от воздействия внешних осадков и грунтовых вод в дренаж. Теплая схема отмостки позволит выполнить ещё одну функцию – утепление, предотвращение грунта от морозного пучения.

Использование для обустройства отмостки декоративных и прочных материалов позволяет не только украсить и завершить внешний вид здания. Отмостка выполняет функцию пешеходной дорожки, обеспечивающей подход к зданию.

Стены из плит с легкобетонным заполнением

Конструкция стены состоит из бетонных плит с заполнением промежутка между ними легким бетоном. Плиты являются как бы опалубкой для бетонной части — стены в процессе возведения, а в готовой стене — ее облицовкой.

Толщина плит при шлакобетонном заполнении стен может быть принята в 3 см. Размер плит: высота 40—50 см, длина — до 1 м.

Наружные плиты при дефиците арматурной стали могут быть армированы щитами из штукатурной драни, камыша и пр., и только выступающие ребра армируются (в 3—4 местах) крючками из стальной арматуры 5—6 мм. Такие плиты должны изготовляться на цементе и быть атмосфероустойчивыми.

Заделка балок в наружные стены допускается только при условии применения ряда мероприятий против загнивания балок и дрот садки опоры. Обычно этой заделки набегают и балки опираются на прогоны, уложенные вдоль продольных стен. Протоны же опираются на пилястры наружных стен с применением опорных подушек.

Концы балок крепятся к стенам металлическими анкерами сечением менее 0,60 см2 через 3000 мм. На прогонах и внутренних стенах и столбах концы заанкеренных балок должны быть соединены накладками. Столбы крепятся анкерами к балкам каждого перекрытия. Связи и анкеры зачищаются от ржавления покрытием гудроном или слоем густого цементного теста.

Мауэрлат укладывается на подкладках простенкам для разгрузки оконных перемычек, выполненных из камня, и используется как прогон под стропила.

Стены с наружной стороны обычно не штукатурятся. Для предотвращения продуваемости вертикальные швы кладки перекрываются перевязкой.

Ниже приводятся некоторые данные о ракушечнике.

Туф имеет красивую окраску, малую тепло- и звукопроводность, малый объемный вес, достаточную прочность, хорошую гвоздимость. Легко поддается обработке — колется, пилится.

Толщина стен из артиксного туфа и ракушечника для центральных районов СССР — 38 см (при температуре —20°), для южных— 25 см.

В соответствии с этим обычно применяемые размеры камней —38X21,5; 38X44 и 25X21,5, 25X44 см, длина камня — по назначению. Максимальный вес камня, как правило, 45—50 кг.

Объемный вес туфового камня не более 1200 кг/м3. Коэффициент теплопроводности самого камня — X—0,3—0,4.

Коэффициенты теплопроводности кладки при холодной штукатурке на внутренней поверхности — а=0,4; на наружной — Х=0,5.

Предел прочности туфового камня: при изгибе — не менее 8 кг/см2, сжатии — не менее 60 и 80 кг/см2.

Недостатками стен из туфа, ракушечника и подобных пород являются большое водологлощение и продуваемость. Чтобы уменьшить продуваемость стены, кладку ее нужно вести таким образом, чтобы образующие камень слои располагались параллельно плоскости стены.

В центральных районах с этой же целью, а также с целью достижения меньшего увлажнения от атмосферных осадков кладку из туфа или ракушечника целесообразно штукатурить с наружной стороны.

Объемный вес камня-ракушечника средний— 1300 кг/м3, максимальный — 1-600 кг/м3.

Коэффициент теплопроводности ракушечника — =0,3, при штукатурке на внутренней поверхности —X =0,4, на наружной — Х=0,5.

Камни ракушечника с содержанием глинистых прослоек более 5% не подлежат применению.

Стены наружные и внутренние несущие элементы

Наружные стены представляют вертикальную часть ограждения здания. Ими оно ограждается от внешней среды. В устройстве здания им отводится самая сложная позиция. Стены испытывают нагрузки собственного веса, перекрытий, крыш строения. Кроме этого, солнечная радиация, перепады температур внутри и снаружи здания, климатические условия.

Чтобы исключить деформацию наружных и внутренних стен, в строительстве для их возведения используют материалы, отвечающие всем условиям прочности и долговечности.

По своему местоположению конструктивный элемент здания «внутренняя стена» — это разделяющий середину пространства сооружения элемент. На эту часть не влияют никакие нагрузки, кроме их собственного веса. Однако из-за большого внутреннего пространства требуется применение внутренних стен, выполняющих роль несущих. Такие стены опираются на один фундамент и создаются по типу наружных стен, с использованием аналогичных или родственных материалов.

Средние этажи расположены между цокольным и мансардным помещением, предназначены для проживания людей и представляют основные конструктивные элементы зданий.

В плоскость наружных стен этажей встраиваются необходимые для сообщения с внешней средой и лестничными пролетами такие конструкции, как окна, двери.

Типы и виды строительных конструкций.

Несущие строительные конструкции в зависимости от расчетной схемы делятся на плоские (балки, фермы, рамы и др.) и пространственные (оболочки, своды, купола и др.). Пространственные строительные конструкции обладают более выгодным распределением усилий, в сравнении с плоскими конструкциями. Это, в свою очередь, требует меньшего расхода материалов, однако сборка и производство таких строительных конструкций является крайне трудоемким. На сегодняшний день появились новые типы пространственных конструкций – структурные конструкции, изготовленные из прокатных профилей, закрепленных болтовыми соединениями. Такой тип строительной конструкции обладает простотой изготовления и монтажа, экономичностью.

Строительные конструкции по виду материала бывают:

• бетонные;
• железобетонные.

Это наиболее встречающиеся виды строительных конструкций на данный момент.

Современное строительство применяет железобетон в виде сборных конструкций. Сфера применения таких конструкций: строительство жилых, производственных зданий, различных сооружений. Целесообразное применение монолитного железобетона — это различные гидротехнические постройки, покрытия дорог, аэродромов, строительство фундаментов под промышленное оборудование, всевозможные резервуары, элеваторы и т. п.

При возведении сооружений, которые эксплуатируются в условиях агрессивной внешней среды или особых климатических условиях (например, повышенная температура, влажность), используют специальные виды бетона и железобетона. К примеру такими сооружениями являются тепловые агрегаты, здания химической промышленности и другие.

В железобетонных строительных конструкциях за счет использования особо прочных бетонов, арматуры, увеличения изготовления напряженных конструкций допустимо уменьшение массы конструкции, понижение цены и расхода материалов, увеличение сфер применения лёгких и ячеистых бетонов.

Области применения строительных конструкций.

Сфера применения стальных строительных конструкций иногда совпадает с использованием железобетонных конструкций. Это, в частности, каркасы большепролетных зданий, цеха с тяжелым и громоздким оборудованием, промышленные резервуары больших емкостей, мосты и др. Выбор типа строительной конструкции зависит от его стоимости, района строительства, расположения предприятия. Главное преимущество стальных строительных конструкций от железобетонных – малая масса. Это позволяет применять данные конструкции в малодоступных районах: на Крайнем Севере, в районах с повышенной сейсмической активностью, пустынных, горных районах и т. д.

Создание продуктивных объемных конструкций (из тонколистовой стали), увеличение объемов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката сделают возможным уменьшить вес зданий и сооружений.

Главная область применения каменных строительных конструкций – возведение стен и перегородок. Архитектурные сооружения и здания из кирпича, мелких блоков и природного камня меньше соответствуют требованиям промышленного строительства, чем крупнопанельные здания, поэтому их доля во всех объемах строительства, падает.

В строительстве также применяют клееные деревянные конструкции двух видов: несущие и ограждающие. Несущие конструкции состоят из нескольких слоев древесины и склеены между собой. Зачастую их усиливают путем вставления арматуры.

Изготовление клееных деревянных конструкций осуществляется в заводских условиях, все процессы производятся механическим путем

Основная тенденция в изменении деревянных конструкций – это переход к строительным конструкциям из клееной древесины. Допустимость промышленного изготовления и получения элементов определенной конструкции нужных размеров с помощью их склеивания дает преимущества в сравнении с деревянными конструкциями других типов. Клееные строительные конструкции находят широкое применение в сельскохозяйственном строительстве.

В тенденциях современного строительства широкое распространение получают новые виды промышленных строительных конструкций: асбестоцементные, пневматические, конструкции из легких сплавов. Достоинствами данных конструкций являются: низкая удельная масса, возможность заводского изготовления на механических поточных линиях. Более легкие трехслойные панели начинают применяться как ограждающие конструкции вместо тяжелых железобетонных и керамзитобетонных панелей.

1.Стены из легкобетонных камней

Легкобетонные стеновые камни находят широкое применение в нашем строительстве. Сырьевая база для изготовления деталей из легкого бетона имеется в России почти повсеместно. Особенно большие запасы необходимых материалов находятся в промышленных районах в виде доменных, паровозных, котельных и других шлаков.

Следует подчеркнуть, что при применении ускоренных методов твердения бетонной массы (пропарки, запарки и т.д.) могут применяться и с успехом применяются на практике различные вяжущие местного происхождения (известь, гипс, шлаковые, известково-пудцоланозольные и др. цементы), что позволяет экономить значительные количества портландцемента. Поэтому легкобетонные камни в настоящее время являются одним из основных материалов для кладки стен жилых, общественных и др. зданий.

Несмотря на ряд преимуществ пустотелых камней (облегчение веса, экономия бетона, повышение теплозащитных свойств наружных ограждений и пр.), в настоящее время наряду с ними приходится рекомендовать применение и сплошных камней. Последние, могут изготовляться из бетона меньшей прочности, что дает возможность шире применять местные малоактивные вяжущие материалы. При изготовлении, транспортировании и кладке сплошных камней получается меньше брака. Кладка из них прочнее и долговечнее, чем из пустотелых на малоактивных вяжущих.

Легкобетонные камни могут применяться для несущих стен. Толщина горизонтальных швов—10 мм вертикальных — 6 мм. Преимущество кладки этого типа заключается в том, что она не требует изготовления специального типа камней для тычковых рядов (камни типа 2). 1

Ширина простенков должна быть не менее 61 см — 1,5 камня— и делается по возможности кратной половине камня е учетом толщины швов.

Дымоходы выполняются из кирпича или сборных элементов.

Перемычки пролетом до 1,5 л устраиваются армированные круглой сталью с подвесками, а большего пролета—из сборного железобетона.

Очень удобны перемычки из тех же камней-Х армированием понизу и поверху стержнями из круглой стали с заполнением углублений бетоном.

Такие перемычки изготовляются на месте работ. Их длина назначается проектом.

В уровне низа перекрытий устраиваются сплошные обвязки-пояса с укладкой круглой арматуры 8—10 мм в цементном слое или с подкладкой под балки опорных плит.

Номенклатура стальных конструкций

Стальные конструкции используют в различных инженерных сооружениях, которые в зависимости от конструктивной формы и назначения можно разделить на следующие виды.

1. Одноэтажные производственные здания. Такие здания могут быть однопролетными и многопролетными, в том числе с пролетами разной высоты, со встроенными рабочими площадками и многоэтажными вставками. Размеры в плане их весьма разнообразны: от нескольких десятков метров до 1 км и более. Производственные здания обычно оборудуют встроенными транспортными средствами в виде конвейеров, подвесных или мостовых опорных кранов. В бескрановых зданиях используют напольный транспорт (электрокары, погрузчики и пр.).

До недавнего времени стальной каркас разрешалось применять в производственных зданиях при пролетах 24 м и более, высоте более 18 м и при грузоподъемности кранов более 50 т. Сейчас эти ограничения сняты и стальные конструкции находят широкое применение для создания ремонтных мастерских, укрытий для сельхозтехники, навесов, складских помещений и других зданий при пролетах 12 … 18 м. Получили распространение здания-модули полной заводской готовности на основе арочных конструкций, сводов из объемно-формованного тонкого листа, структурных конструкций (пространственных решетчатых систем).

Наряду со стальными применяют смешанные каркасы, в которых по железобетонным колоннам устанавливают стальные конструкции покрытия и подкрановые пути.

2. Малоэтажные здания. Прежде такие здания строили из кирпича, железобетона, дерева и других традиционных строительных материалов. Сейчас в подобных зданиях используют также сталь и алюминиевые сплавы, из которых делают каркас, обшивку утепленных стен, оконные переплеты, двери, встроенные шкафы, обрешетку перегородок. Освоено изготовление цельнометаллических зданий комплектной поставки «под ключ».

3. Высотные здания. Многоэтажные здания (20 … 30 этажей и выше) используют главным образом в гражданском строительстве, в условиях плотной застройки больших городов. Их обычно проектируют с четким разделением конструкций на несущие и ограждающие. Функции несущих конструкций выполняет стальной каркас, а ограждающих — легкие стеновые панели из эффективных теплоизоляционных материалов, в том числе панели с обшивками из сталиили алюминиевых сплавов.

4. Большепролетные здания. Большие пролеты (50 … 150 м и более) имеют спортивные сооружения, крытые рынки, выставочные павильоны и некоторые производственные здания (ангары, авиасборочные цехи и др.). Для перекрытия таких пролетов, как правило, используют стальные конструкции. Системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, купольные, висячие и комбинированные системы, причем как плоские, так и пространственные.

Основной нагрузкой в большепролетных зданиях является собственный вес, для снижения которого рационально применять облегченные ограждающие конструкции, стали повышенной и высокой прочности, различные способы регулирования усилий, .в том числепредварительное напряжение.

5. Мосты, эстакады. Пролетные строения мостов на железных и автомобильных дорогах выполняют из металла при больших (до 1 км и более), а также средних (30…60 м) пролетах. В последнем случае стальным мостам отдают предпочтение при сжатых сроках возведения и при строительстве на стратегических дорогах, учитывая возможность их быстрого восстановления.

6. Башни и мачты. Большую группу подобных конструкций составляют антенные устройства для телевидения, радиовещания и многоканальной телефонной связи. При передаче средних волн мачта высотой 200 … 500 м может выполнять функции излучателя. В иных случаях башни и мачты служат для размещения на определенной высоте проволочной сети или специальных антенных устройств.

Опоры воздушных линий электропередачи служат для передачи электроэнергии по проводам, прикрепленным к опорам через гирлянды изоляторов. Для защиты от молнии над проводами размещают грозозащитные тросы. Высокое напряжение электрического тока, передаваемого по проводам, требует значительного удаления проводов друг от друга и от земли, поэтому высота опор составляет 20 … 40 м, а при переходе линии через препятствия может достигать 150 м и более.

Вытяжные башни служат для поддержания газоотводящих стволов дымовых и вентиляционных труб. Высота башни, определяемая экологическими требованиями, обычно составляет 80 … 150 м, хотя имеются башни высотой 600 м.

Стены системы «Мидисовая»

Такая кладка выполняется из грубо обработанного естественного камня и дает возможность широко использовать каменный бой, а также не требует высококвалифицированной рабочей силы для забутки.

Производство работ по кладке просто: ведется кладка обеих ограждающих стенок с приколом камня на месте, затем пространство между стенками забучивается и заливается раствором.

Для повышения жесткости каждый третий рад укладывается тычками. В одноэтажных зданиях тычковых рядов можно не делать.

Простенки при большой высоте укрепляются скобами в швах. Заделка балок осуществляется при помощи анкеров и утепления концов.

Перемычки выполняются или„из металла, или из железобетона. Кладка ведется на цементных и известковых растворах. Последние берутся марки не ниже «15».

Стены этой конструкции широко применяются в Закавказье, Средней Азии и юго-восточных республиках России.

Толщину стен желательно применять не более 60—70 см.

Камень с объемным весом более 1800 кг/м3 не рекомендуется применять.

Размер камня — плитняк со сторонами до 40 см, рваный камень со сторонами около 25—30 см, камень забутки размером 8—15 см.

Оштукатуривание внешней поверхности стен обычно не производится, делается только расшивка швов.

Штукатурятся только наружные откосы в оконных и дверных проемах.

Коэффициент теплопроводности камня при объемном весе до 2000 кг/м3 — 1,10. Предел прочности бута — 150 кг/см2 и выше.

Стены из сплошных легкобетонных камней

Сплошные легкобетонные камни имеют большое распространение. Их межно изготовлять — не только на станках типа ЦСМ-133, но также и на более простых станках типа «Крестьянин» или несложном оборудовании — станках «Як» и «Рейхельд».

При изготовлении легкобетонных сплошных камней на малоактивном вяжущем желательно кладку снаружи защищать облицовкой в полкирпича, что улучшает общий вид стены и позволяет обходиться без наружной штукатурки. Кладка облицовки ведется вперевязку с кладкой стены.

Кладка стен из сплошных легкобетонных камней никаких конструктивных особенностей, по сравнению с кладкой ив пустотных камней, не представляет.

Кладка стен и правила перевязки для сплошных легкобетонных камней те же, что и для описанных выше трехпустотных. При этом исключается трудоемкая работа по засыпке шлаком пустот в камнях. Это преимущество улучшает теплотехнические качества кладки, повышает морозостойкость камней, без затруднений позволяет укладывать раствор. Марка камней должна быть не ниже «35» для внутренних стен и «50» — для наружных. Размеры камней по ГОСТу должны быть назначены — 390X190X190 мм, но на существующем оборудовании часто выпускаются камни размером — 400Х200Х Х2О0 мм, что несколько затрудняет ведение кладки.