Стены обвалованного дома
Конструктивные элементы, применяемые для строительства заглубленных жилищ, можно подразделить на две группы. К первой группе относятся наиболее часто употребляемые системы с вертикальными стенами и плоской либо скатной крышей: это обычные железобетонные стены и пустотные плиты покрытий, а также деревянные или стальные каркасы. Ко второй группе относятся железобетонные, стальные арки и купола.
Наружные стены
Существует четыре типа нагрузок, воспринимаемых стенами заглубленного здания. Три из них показаны на рис. 4.8. Стены Л и С воспринимают боковые нагрузки и в небольшой степени вертикальные нагрузки, которые главным образом воспринимает крыша, между стенами В и D. Стена В должна воспринимать нагрузки от бокового давления грунта и вертикальную нагрузку от заглубленной крыши. Стена D совсем не воспринимает бокового давления, но воспринимает вертикальные нагрузки от крыши. Четвертый тип нагрузки мог бы возникнуть, если бы крыша имела вылет в противоположном направлении. В этом случае стена D не воспринимала бы никакой нагрузки, за исключением ветровой. Однако ветровые нагрузки невелики по сравнению с давлением грунта.
Рис. 4.8. Усилия от земляной засыпки, поддерживающие стены здания
Стена консольного типа представляет собой весьма дорогостоящее решение в тех случаях, когда крыша и другие стены создают опрокидывающие моменты. Стену консольного типа следует рассчитывать на большие опрокидывающие моменты, кроме того, эти моменты необходимо учитывать при решении фундаментов.
Вместе с тем уравновешивающие реакции между стенами Л и С создают небольшие усилия сжатия в крыше и полу, которые не усложняют проектирование.
В том случае, когда давление земли на стену не уравновешивается давлением на противоположную стену (например, между стенами В и D), крышу следует решать как диафрагму, передающую усилия между стенами А я С. Эта передача усилий, воспринимаемая полом, легко может быть перенесена на плоскую железобетонную крышу. Деревянная крыша не может работать как хорошая диафрагма, хотя при небольших размерах одноэтажного здания и небольшой толщине засыпки также можно создать достаточно надежную конструкцию.
Стена, опирающаяся на две боковые стены, хотя в очень малой степени воспринимает нагрузки от крыши, тем не менее несколько усложняет проектирование. Поскольку высота ее около 2,5 м, а эпюра нагрузок треугольная, такая стена требует усиления. Оно не всегда может совпадать с внутренними перегородками и поэтому может потребовать дополнительных конструктивных элементов. Чтобы обеспечить прочность, такие элементы целесообразно устанавливать через каждые 40 см. Нижнюю часть стены следует рассчитать на восприятие максимальной нагрузки. В этом случае решение может быть либо неэкономично, либо может потребовать изменения конструкции стены по высоте.
Стены заглубленного здания во многих случаях должны работать на восприятие момента, в частности, когда они воспринимают нагрузку от крыши или от любой единичной силы. Работающие таким образом стены аналогичны диафрагме и, как уже упоминалось, достаточно хорошо работают на восприятие моментов без всякого усиления. Проектировать такие стены следует особенно тщательно, когда нагрузка на них слишком велика или когда они имеют малую эффективную длину (из-за проемов в стене).
Если стена, воспринимающая момент, не отвечает требованиям конкретного проекта, возникает необходимость в устройстве дополнительной стены в середине здания, воспринимающей ту же нагрузку.
Стены двухэтажных зданий обычно решают как вертикальные элементы, поддерживаемые крышей, полом и перекрытием первого этажа. В этом случае стена работает аналогично большепролетной балке. Максимальный момент при таком решении значительно уменьшен из-за относительно небольшого пролета, однако по сравнению с одноэтажным зданием максимальный момент больше вследствие большего заглубления здания и, следовательно, большего давления грунта. Момент от реакции перекрытия первого этажа больше, чем момент от реакций пола и крыши. Эта особенность предъявляет более жесткие требования к проектированию двухэтажных зданий.
Рис. 4.9. Реакции, обусловленные влиянием грунта: а — стена с консольным защемлением; наибольший момент приложен в защемлении; фундаменты должны быть выполнены по специальному расчету; усилия в полу и трение грунта создают боковые реакции; б — пол и перекрытие воспринимают боковое давление грунта; в — крыша работает как диафрагма; воспринимает нагрузки за счет треиия
Рис. 4.10. Стена, работающая на изгиб в двух направлениях: А — стена может изгибаться в вертикальной н горизонтальной плоскостях; В — стена, воспринимающая момент
Рис. 4.11. Стены двухэтажного здания: а — стена, работающая по неразрезной схеме; б — то же, по разрезной схеме
Открытые наружные стены либо воспринимают вертикальную нагрузку от крыши, либо служат для защиты помещения от погодных воздействий. По открытой наружной стене здания обычно располагаются оконные проемы. По этой причине стена не может иметь такую же несущую способность как и остальные стены. Когда стена воспринимает вертикальные нагрузки, возникает необходимость в установке стальных балок по верху каждого проема. Если же стена не предназначена для восприятия вертикальных нагрузок, то иногда приходится в ней устанавливать колонны, служащие опорой для балок. При проектировании таких стен с учетом только погодных условий расчетные нагрузки должны быть увязаны с решением крыши и проемов в стене.
Рис. 4.12. Открытые наружные стены: 1 — балка; 2 — колонна; 3 — открытая несущая стена; 4 — внутренняя перегородка; 5 — открытая ненесущая стена
Рассмотрим некоторые особенности основных конструкций стен и таблицу ориентировочной стоимости различных стен для района Миннеаполис — Сен-Пол. Общие характеристики.
Максимальный момент при полном заглублении стены возрастает в кубической зависимости от высоты стены. Поэтому высота стен, засыпаемых землей, должна быть минимальной с целью уменьшения стоимости конструкций.
Если пол и крыша запроектированы как поддерживающие элементы для стен, засыпку стен следует производить только после монтажа крыши и пола.
Неармированные кирпичные стены
Напряжения, возникающие в растворе, — это наиболее критический параметр, поэтому нагрузка на стены от засыпанной крыши или каких-либо наземных сооружений оказывает очень большое влияние на проектные решения.
Не допускаются горизонтальные нагрузки, если стена имеет одинаковое сечение. Кладка стены с переменным сечением наиболее эффективна.
Раствор должен быть марки М или S.
Наибольшая допустимая глубина при отсутствии дополнительных вертикальных нагрузок, согласно Единым строительным нормам, около 1,5 м. С учетом собственного веса одноэтажного здания глубина заложения фундаментов может быть около 1,8 м. ф При использовании 30-см блоков неармированные стены одноэтажного здания высотой 2,5 м устойчивы только при очень тяжелой крыше. Для неармированных стен обычно предельной должна быть глубина до подошвы фундамента около 1,8 м.
Стены из неармированной кладки, работающие на восприятие момента, представляют серьезную проблему при проектировании, кроме случаев, когда они очень небольшие (менее 3 м) или имеют большую площадь проемов. ф Максимальное отношение высоты или длины стены к ее толщине составляет 18. Поэтому при кладке из 30-см блоков несущие перегородки или пилястры следует устраивать через каждые 5,4 м. Армированная кладка.
Армирование осуществля-.ется для повышения стойкости на растяжение. Арматурные стержни устанавливают в пустотах, заделываемых раствором.
Расчетными параметрами являются сечение, расположение арматуры и марка блоков.
Армированную кладку из 30-см блоков можно применять для строительства как одноэтажных, так и двухэтажных зданий, поскольку стены могут воспринимать нагрузку от перекрытия первого этажа. С увеличением глубины стоимость возрастает быстрее, чем стоимость железобетонных конструкций, так как кладка имеет переменное сечение, а расположение арматуры не всегда оптимально.
Для кладки бетонных блоков следует использовать раствор марки М или S.
Максимальное отношение высоты или длины усиленной стены к ее толщине составляет 25: 1.
Существует минимальная площадь армирования, которая по вертикальному и горизонтальному направлениям (общая площадь арматуры), должна быть более 0,2% площади наибольшего сечения стены, по другим направлениям площадь минимального армирования должна быть не менее 0,07 % сечения стены,
Максимальное расстояние между стержнями 1,2 м.
Дополнительное армирование проемов требуется, если их размер больше 60 см.
Решение стен, воспринимающих момент, не вызывает трудностей, если их длина невелика.