Ограждающие конструкции, требования к ним. Методология их проектных решений.

В отличие от несущих конструкций, для которых первичной является оценка их статической работы под нагрузками, для ограждающих первичными являются воздействия несилового характера: потоков влаги и тепла, распространение звуковых волн и т. п. Теплозащитные свойства стен зависят от способности строительного материала передавать теплоту, что характеризуется коэффициентом теплопроводности. Чем меньше плотность, тем меньше величина коэффициента его теплопроводности, тем лучше теплозащитные свойства стен.Теплоустойчивость—тепловая инерция — характеризует способность стены сохранять неизменным тепловое состояние своих внутренних слоев. Это состояние может быть нарушено тепловыми волнами, распространяющимися в теле стены и вызванными периодическими суточными погодными изменениями температуры наружных поверхностей. Если эти тепловые волны угасают в теле стены настолько, что амплитуда колебаний температуры внутренних поверхностей незначительна, значит, стена обладает хорошей тепловой инерцией. Обычно такими бывают массивные стены из достаточно плотных материалов (камня, кирпича и т, п.). Стены из материалов малой массы не обладают такой инерцией. Воздухопроницание характеризует интенсивность фильтрации воздуха через поры материала и неплотности конструкций (инфильтрация) при разности давлений на наружных и внутренних поверхностях, вызванных гравитацией, ветровым напором и т, д. Инфильтрация в ограниченных пределах полезна ограждающей конструкции, так как способствует просушке стен, уменьшает влажность помещений, интенсифицируя их воздухообмен. Необходимость обеспечения этих теплофизических свойств дает представление о желательной структуре материала стен: с позиций теплопроводности предпочтительнее пористые структуры и, наоборот, более плотные — с позиций теплоустойчивости и воздухопроницания. Выпадение конденсата помимо снижения теплозащитных свойств стены может явиться к тому же и причиной разрушения поверхностных слоев. Механизм такого возможного разрушения состоит в следующем. В процессе замораживания воды, конденсировавшейся в порах материала, образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, давит на стены этих пор, которые вследствие этого испытывают растягивающие усилия. Они и могут служить причиной возникновения трещин, а также и разрушений поверхностных слоевК защитным от паров влаги мероприятиям следует отнести и меры по их удалению, если некоторая часть паров проникает в стены через неплотности, трещины, что неизбежно.В этих целях материалы большей пористости рациональнее размещать ближе к наружным слоям стены; но не на самой наружной поверхности, которая подвержена воздействию осадков, ветра и т. п. Поэтому на наружной поверхности необходим защитный слой из плотных структур. Есть два метода совместного учета ограждающих и несущих свойств стеновых конструкций: совмещение этих функций и их разделение. В первом случае конструкция получается однослойной, а во втором—многослойной или ее еще называют слоистой. Во втором случае каждый слой обычно имеет свое назначение: теплоизоляционный, звукоизоляционный, пароизоляционный, отделочный и т. п. Стеновые ограждения будут эффективны, если в дополнение к сказанному будут применены конструктивные приемы, предупреждающие местные промерзания — “мостики холода”. К ним относятся случаи, когда в наружную стену включаются конструктивные элементы из материалов большей теплопроводности: плиты балконов, заглубленные с наружной стороны (рис. 11.14, д), железобетонные колонны или балки, втопленные с внутренней стороны (рис. 11.14, е) и т. п. В этих местах оставшихся участков стен недостаточно для тепловой защиты, и эти температурные мостики являются причиной местного понижения температуры внутренней поверхности и образования конденсата. Меры борьбы — введение слоя эффективного утеплителяМеждуэтажные перекрытия. Важнейшая ограждающая функция перекрытий — звукоизоляция. Механизм прохождения звуковых волн через междуэтажные перекрытия различен в зависимости от источника звука. Различают ударный и воздушный звуки. Ударный (поз. 4 рис. 11.15 получается при ударах на конструкцию, танцах, ходьбе. Он вызывает мембранные колебания самих конструкций. Небольшая часть звуковых волн проходит через материал конструкции непосредственно. Воздушный звук (речь, звуки радио и т. п.) передается ограждающим конструкциям в виде воздушных звуковых волн 3, большая часть которых отражается поверхностями. Через ограждения воздушный звук может проникать двумя путями: через неплотности, трещины перекрытий — основной путь; второстепенный — вследствие колебаний конструкций как мембраны. 1. Одна из эффективных мер борьбы с воздушным звуком — тщательная заделка всех неплотностей в стыках между сборными элементами, в местах сопряжений перекрытий со стенами 7 и т. д.2. Для устранения мембранных колебаний можно применить два способа. Первый состоит в увеличении массивности конструкций, их веса. Второй — в устройстве многослойных конструкций со слоями различной звукопроницаемости. Другие типы перекрытий. В чердачных перекрытиях, как и в наружных стенах, важнейшей ограждающей функцией является теплоизоляция. Поэтому основное внимание уделяется: обеспечению требуемой толщины теплоизоляционного слоя; дополнительной теплоизоляции отдельных мест, в которых возможно образование мостиков холода (рис. 11.16, и); предупреждению увлажнения изоляционных материалов. Толщина слоя теплоизоляции устраивается с учетом того, является ли чердак отапливаемым или нет, В малоэтажном строительстве чердаки, как правило, не отапливаются. В многоэтажном жилом строительстве возможны оба варианта. Основные средства, предупреждающие увлажнение утеплителя парами влаги из помещений (см. рис. 11.15, 2): устройство защитного слоя пароизоляции перед утеплителем по ходу движения паров, т. е. в данном случае ниже утеплителя; проветривание чердаков для удаления паров влаги, прошедших через неплотности, и т. п.

16Несущие и ограждающие конструкции.

НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ, конструктивные элементы (деревянные, каменные, стальные, бетонные и т.п.), воспринимающие основные нагрузки зданий и сооружений и обеспечивающие их прочность, жесткость и устойчивость. Несущие конструкции делятся на вертикальные (стены, столбы, колонны) и горизонтальные (балки, фермы и др.) Несущие конструкции в совокупности образуют несущий остов здания. Остов может быть массивным, если он образован несущими внутренними и наружными стенами, или же каркасным, если он образован системой колонн или стоек с горизонтальными связями. Несущие конструкции бывают линейными (балки, колонны, ригели, оттяжки), плоскостными (плиты, настилы, фермы) и пространственными (своды, оболочки, купола). Некоторые части зданий, напр. стены, чаще всего одновременно являются и несущей, и ограждающей конструкцией. Нагрузки, которым должны противодействовать несущие конструкции, делятся на:постоянные — собственный вес конструкций зданий и сооружений, давление грунта на стены подвала, а также стационарных ограждающих конструкций, отделочных и др. материалов;временные (длительные и кратковременные) — нагрузки от веса людей, мебели, стационарного оборудования, имущества, находящегося в здании стационарно (жидкости, сыпучие вещества, газы), длительные температурные, снеговые и ветровые воздействия;крановые — нагрузки от торможения тележки крана, движения и торможения самого крана;специальные (особые) — нагрузки от взрывов, аварий, осадки и просадки грунтов, сейсмического воздействия, вибрации оборудования и др. При расчете конструкций можно руководствоваться разными критериями и требованиями. До 1955 года в СССР применялись расчеты по допускаемым напряжениям. Выполнялось требование, чтобы спроектированная конструкция возможно меньшего сечения сохраняла свою прочность. Фактически, применялся единый коэффициент запаса для всех конструкций вне зависимости от способа их использования и условий работы^[1].С тех пор стал применяться метод расчета предельных состояний, учитывающий требования нормальной эксплуатации. Такой метод учитывает три предельных состояния (ПС) в зависимости от трёх требований к конструкциям^[1].1ПС — по несущей способности. Расчет должен был гарантировать прочность, устойчивость и выносливость конструкции.2ПС — по деформации и перемещениям. Например перекрытие может прогнуться так, что не потеряет свою прочность, однако с эксплуатационной точки зрения вызовет ряд проблем, как например разрушение ограждающих конструкций, ненесущих стен, перегородок.3ПС — по трещиностойкости. Ограничивается величина раскрытия трещин или не допускается их образование так, чтобы не было угрозы эксплуатации сооружения вследствие потери непроницаемости, коррозии элементов или местных разрушений.Наибольшие нагрузки, возникновение которых не нарушит эксплуатации, называются нормативными. Произведение нормативных нагрузок на коэффициент перегрузок называется расчетными нагрузками^[1].Исходя из классификации нагрузок, все нагрузки могут действовать неодновременно. Поэтому при расчетах учитываются разные сочетания нагрузок (основные, дополнительные и особые). Основное сочетание включает все постоянные нагрузки, временные длительные и одну кратковременную, которая оказывает наибольшее влияние. Дополнительные сочетания содержат все длительные, временные длительные и все кратковременные нагрузки. В особых сочетаниях добавляется одна из особых нагрузок^[1].К ограждающим относятся такие строительные конструкции, которые ограничивают объем здания или разделяют его на отдельные внутренние помещения. Их основная функция – защита помещений от воздействия климатических факторов, а также радиации и шума.Виды ограждающих конструкций 1по месту расположения: внешние (наружные),• внутренние.по способу изготовления:• сборные, которые монтируют используя элементы, изготовленные в заводских условиях,• сооружаемые на месте строительства (если создают кирпичные, бетонные и железобетонные конструкции, то их называют монолитными).в зависимости от того, какое применено конструктивное решение:• простые (однослойные) – создают из одного материала или из одинаковых штучных элементов – стены из кирпича, легкобетонные панели, перегородки из гипса,• комплексные (многослойные) – состоят из нескольких слоев, например, изоляционных и отделочных.ФундаментОснование дома в качестве ограждающей конструкции определяет устойчивость, прочность, теплоизоляцию и длительность эксплуатации сооружения. Создание влаго- и теплозащитного слоя является обязательным.Наружные и внутренние стеныНаружные, или внешние стены определяют архитектурный облик объекта. Материал стен при этом ярко свидетельствует о конструктивном типе здания: деревянное, кирпичное, панельное, крупноблочное. Наружные стены являются также вертикальными диафрагмами жесткости.Если внешние стены должны обеспечивать комфортные условия во внутренних помещениях, то внутренние – создавать защитные барьеры от шума, температурного уровня и влаги в смежном помещении. Высокая прочность, устойчивость, жесткость и огнестойкость – это обязательные качества, которые должны характеризовать внутренние ограждающие конструкции.Окна, витражиСветопрозрачные ограждения должны выдерживать различные воздействия и нагрузки. В связи с этим они должны отличаться соответствующими светотехническими, теплозащитными и звукоизоляционными качествами. Особенно важно такая характеристика как герметичность при воздействиях различного вида. ДвериКак ограждающие конструкции двери должны соответствовать многим техническим требованиям:• изоляция от шума - для повышения степени шумоизоляции повышают плотность дверного полотна, осуществляют точную подгонку полотна к коробке, при необходимости устраняют щель между полом и дверью, устанавливая фартук из резины или прорезиненной ткани или уплотняющие прокладки, тщательно заделывают щели между коробкой и примыкающим ограждением, • теплоизоляция – необходимая степень изоляции от тепловых потерь через дверные проемы обеспечивается уплотнением фальцев и притворов в проемах, • наружные двери должны изготовляться из материалов, устойчивых к воздействию атмосферных явлений, колебаний температуры, ультрафиолетового излучения, а также от действия холода и шума.Вентилируемые фасадыНавесной фасад представляет собой многослойную ограждающую конструкцию, главная функция которой – защита утепляющего слоя, укрепляемого на внешней стороне здания. Декоративная облицовка имеет водоотталкивающие свойства, защищая сооружение от действия дождя и снега. Воздушная прослойка между стеной и обшивкой повышает сохранение зданием тепла.Крыши различной конфигурацииКрыши также является ограждающими конструкциями, в том числе современные пропускающие свет конструкции двускатных и односкатных крыш, арочных сводов и куполов. Поэтому при их проектировании и монтаже необходимо строго соблюдать строительные нормы.

17Понятие о прочности, жесткости и устойчивости.

Сопротивление материалов - наука, занимающаяся изучением и созданием методов расчета деталей (элементов) на прочность, жесткость и устойчивость.Прочность - способность деталей машин (элемента конструкции) выполнять свое функциональное назначение при расчетных нагрузках без остаточных деформаций и разрушений. Остаточные деформации - это деформации, которые остаются после снятия нагрузки.Устойчивость - способность материала конструкции сохранять первоначальную форму равновесия при расчетных нагрузках.Жесткость - способность конструкции сохранять относительные размеры в пределах, оговоренных техническими условиями. В сопротивлении материалов рассматриваются 3 вида элементов:1)брус, стержень, балка - элементы конструкции, у которых один размер значительно превышает два других размера (длина значительно превышает толщину и ширину);2)пластина, оболочка - элементы конструкции, у которых два размера одного порядка и значительно превышают третий размер;массив - элемент, у которого все три размера одного порядка.Наиболее часто в сопротивлении материалов приходится рассчитывать линейные элементы (брус, стержень, балка, вал). Для расчетов в сопротивлении материалов используют расчетные схемы, при построении которых пользуются рядом упрощений и допущений: элементы конструкций в расчетных схемах изображают в виде их основной характеристики (ось, серединная поверхность и т.п.); силы веса показывают в виде распределенной нагрузки и др.