 |
11. Особенности конструктивных решений зданий
|
|
|
|
11. Особенности конструктивных решений зданий
при строительстве на просадочных грунтах
и на подрабатываемых территориях
К просадочным относят глинистые и некоторые виды песчаных грунтов, содержащих водорастворимые соли и имеющих высокую пористость. В сухом состоянии эти грунты имеют достаточно высокую прочность и устойчивость, но при увлажнении из-за растворения солей они теряют связность и под нагрузкой дают просадки, которые могут приводить к повреждениям и даже разрушению зданий.
Надёжность оснований из просадочных грунтов (т. е. прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий, строящихся в районах с просадочными грунтами) обеспечивается устранением просадочности (закреплением, предварительным замачиванием, уплотнением, в том числе устройством грунтовых свай и др. ) или исключением возможности проникания воды в грунты основания.
Кроме технологических операций с грунтами оснований, повышающих их несущую способность, применяют и конструктивные приёмы, обеспечивающие прочность и устойчивость зданий, строящихся на просадочных грунтах. К таким приёмам относится, например, выбор соответствующего конструктивного решения: 1) исключающего возможность неравномерных осадок частей зданий за счёт применения железобетонных перекрёстных ленточных, сплошных или комбинированных фундаментов); 2) дающего возможность независимой осадки частей зданий одна относительно другой.
Для этого протяжённые здания разрезают на отдельные отсеки осадочными швами, которые совмещают по возможности с температурными и располагают у поперечных стен. Повышение прочности и жёсткости отсеков обеспечивается устройством железобетонных поясов на уровнях междуэтажных перекрытий по всему периметру наружных и внутренних стен отсеков. Принимаются и другие конструктивные меры, аналогичные применяемым при строительстве в сейсмоопасных районах.
|
|
|
К подрабатываемым относятся территории, где под землёй велась или ведётся добыча полезных ископаемых. При проектировании зданий и сооружений для строительства на этих территориях следует учитывать, что под этими объектами могут находиться разного вида шахты, и что вследствие этого возможны оседания грунтов, ведущие к деформациям в фундаментах и стенах зданий и сооружений.
Для снижения уровня воздействий (от возможных осадок грунта) на деформативность зданий и сооружений (и их конструктивных элементов) используют архитектурно-планировочные и конструктивные приёмы, повышающие пространственную жёсткость и прочность зданий и сооружений, а также прочность и устойчивость их конструктивных элементов, и обеспечивающие их (конструктивных элементов) надёжную взаимосвязь между собой.
Так длинные и сложные по конфигурации в плане здания разделяют на простые отсеки осадочными швами, на уровнях перекрытий в стенах устраивают монолитные железобетонные пояса, надёжно закрепляют в стенах анкерами элементы перекрытий и замоноличивают стыки между ними, т. е. используют те же приёмы, что и при строительстве на просадочных грунтах и в сейсмоопасных районах.
12. Особенности конструктивных решений зданий для строительства в холодной строительно-климатической зоне
Для холодной строительно-климатической зоны характерны низкая температура наружного воздуха, сильные ветры, снеговые заносы, вечномёрзлые грунты оснований, отсутствие транспортных коммуникаций и строительной базы, а так же квалифицированных рабочих. Вследствие этого строительство в холодной климатической зоне целесообразно выполнять из лёгких сборных конструкций, изготовленных на предприятиях в освоенных районах, транспортировка которых была бы наименее дорогой. Конструкции зданий и сооружений должны быть транспортабельными, а их соединения должны быть простыми и надёжными.
|
|
|
Самой сложной проблемой при проектировании зданий на вечной мерзлоте является выбор конструкции фундамента, что обусловлено следующими причинами:
· снижение несущей способности вечномёрзлого грунта, вплоть до полной её потери, из-за изменения температурного режима под построенным зданием;
· пучение грунта при сезонном промерзании;
· снижение несущей способности вечномёрзлого грунта вследствие его ползучести под нагрузкой.
Оттаивание грунта под построенным зданием может достигать глубины до 10–15 м и вследствие этого исключается возможность заглубления фундамента до сохраняющейся вечной мерзлоты. В связи с этим в районах вечной мерзлоты целесообразно здания строить на скальных, крупнообломочных, гравелистых, песчаных и других непучинистых грунтах, несущая способность которых не зависит от промерзания. Однако названные грунты оснований в районах вечной мерзлоты встречаются редко.
Наиболее часто применяемый способ устройства фундаментов в районах вечной мерзлоты – это сохранение под фундаментом вечной мерзлоты, что достигается следующими приёмами:
· устройство между зданием и находящимся под ним вечномёрзлым грунтом проветриваемых подполий с продухами или холодных (сквозных) первых этажей, что защищает нижележащий вечномёрзлый грунт от температурного воздействия построенного здания, так как между зданием и грунтом имеется продуваемое пространство (рис. 12. 1 а, б, в, г), при этом высота подполий от поверхности грунта до низа перекрытий должна быть не менее 0, 5 м, а перекрытия над подпольями и холодными этажами необходимо надёжно утеплять;
Рис. 12. 1. Способы сохранения вечной мерзлоты под фундаментом зданий: а – открытое нерегулируемое подполье; б, в – открытое регулируемое подполье с продухами в нижней и верхней части; г – открытое нерегулируемое подполье с техническим этажом над ним; д – теплоизоляционная подсыпка грунта; е – искусственное охлаждение грунта под фундаментом
|
|
|
· устройство под фундаментами зданий теплоизоляционных подсыпок соответствующей толщины из песка, гравия, шлака и других непучинистых материалов, что защищает вечномёрзлый грунт основания от температурного воздействия находящегося над ним здания (рис. 12. 1 д);
· искусственное охлаждение грунта под фундаментами, для чего в грунт под фундаменты укладывают трубы, по которым прогоняют хладоноситель, т. е. охлаждённые воздух или жидкость, что значительно снижает стоимость устройства фундаментов, но существенно повышает эксплуатационные расходы (рис. 12. 1 е).
Наиболее целесообразно в районах вечной мерзлоты устраивать свайные фундаменты, позволяющие приподнять здание над грунтом с устройством продуваемого подполья. Сваи устанавливают в заранее устроенные в вечномёрзлом грунте скважины с последующей заливкой зазоров между сваями и стенками скважин грунтовым раствором. Сваи могут также забиваться в грунт после предварительного его местного оттаивания электронагревателями. При устройстве свайных фундаментов не требуется отрывка глубоких котлованов и траншей под фундаменты, что экологически более целесообразно, так как в меньшей мере разрушает окружающую среду.
Пучение грунта при сезонном промерзании вызывает нормальные и касательные силы, действующие на фундамент (рис. 12. 2). При этом нормальные силы в несколько раз могут превышать нагрузку на подошву фундамента от здания, вследствие чего эти силы могут поднять любое здание, а касательные силы из-за смерзания пучащегося грунта с боковыми шероховатыми поверхностями фундамента могут приподнять одно- двухэтажное здание.
Рис. 12. 2. Силы пучения, действующие на фундамент при промерзании грунта: 1 – нормальные силы; 2 – касательные силы
Для снижения нежелательного воздействия сил пучения на фундамент здания при сезонном промерзании грунта применяют как активные меры (осушение грунтов, их закрепление, замена на непучинистые грунты и др. ), так и пассивные меры, т. е. закладку подошвы фундамента ниже уровня сезонного оттаивания грунта, обмазку боковых поверхностей фундаментов битумными мастиками или гидрофобными материалами и др. Однако эти меры лишь частично смягчают воздействие сил пучения.
|
|
|
При строительстве зданий на вечномёрзлом грунте необходимо иметь в виду, что мёрзлым грунтам присуще свойство ползучести под нагрузкой, и вследствие этого для предупреждения нежелательных деформаций нагрузка на грунт не должна превышать предел длительной прочности мёрзлого грунта, величина которого в 5–10 раз меньше мгновенной прочности.
Несущий остов зданий для районов с холодным климатом целесообразно выполнять каркасным или с внутренними поперечными несущими стенами, а наружные стены устраивать панельными ненесущими с эффективным утеплителем, что защитит основные несущие конструкции, находящиеся внутри здания, от воздействия низких внешних температур. Применение традиционных материалов для наружных ограждающих конструкций не целесообразно из-за недостаточной их морозостойкости в таком климате и дорогой транспортировки.
Поверхности наружных ограждений не должны иметь выступающих или западающих частей, способствующих задержанию или накоплению снега. Покрытия желательно устраивать чердачные вентилируемые, но могут применяться и невентилируемые, так как в этих районах невысокая влажность наружного воздуха из-за небольшого количества осадков, выпадающих в тёплое время года.
Оконные проёмы необходимо выполнять с тройным или четверным остеклением, а стыки в оконном заполнении должны быть тщательно загерметизированы, чтобы избежать образования наледей в пространстве между переплётами и на внутренней поверхности стёкол.
|
|
|
