Классификация строительных объектов, этапы их создания, основные эксплуатационные свойства

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет геосистем и технологий КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Технология строительства» для студентов третьего курса обучающихся по специальности «Прикладная геодезия» Новосибирск 2019 1 СОДЕРЖАНИЕ № лекций Тема Лекция 1 Содержание предмета, связь с другими дисциплинами. Задачи геодезии в строительстве. Классификация строительных объектов, этапы их создания, основные эксплуатационные свойства. Общие сведения о компоновке и порядке строительства. Части зданий и сооружений, их функциональное разделение. Единая модульная система и система осей в строительстве. Жилищно-гражданские и промышленные сооружения. Конструктивные схемы решения зданий. Объемно-планировочные решения каркасных и бескаркасных зданий. Основные типы зданий в гражданском строительстве, их конструктивные решения. Проектирование инженерных сооружений. Стр. 1 раздел Виды инженерных сооружений, основные этапы их создания. Лекция 2 2 раздел 3 4 6 10 14 Виды, порядок разработки проектов зданий и сооружений Стадийность проектных работ. Разработка и состав проектаа организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР). Использование топографо-гподезической информации и данных при проектировании. Принципы разработки проектов производства геодезических работ. Генеральные планы, их виды. Рабочие чертежи генпланов и правила их составления. Основные комплекты рабочих чертежей. Система нормативных документов в строительстве. Порядок их пересмотра и изменения. Основы планировки и застройки населенных мест. 15 26 Лекция 7 Виды населенных пунктов. Основы планировки населенных мест. Особенности выбора территории для размещения поселений. Линии градостроительного регулирования. Красные линии и линии застройки Генеральный план города. Состав проектов детальной планировки и застройки. Планировочная структура и функциональное зонирование городских территорий. Градостроительная оценка территории Баланс территорий. Основные проектные и функциональные показатели Основные задачи инженерного оборудования территории населенных мест. Организация стока вод и вертикальная планировка территорий. Задачи вертикальной планировки. Разработка плана организации рельефа. Методы проектирования и способы отображения. Методы определения объемов земляных работ. Вынесение проекта организации рельефа на местность. 4 раздел Строительные материалы и конструкции. Лекция 8 Классификация строительных материалов. Основные физические и механические свойства. Природные и искусственные каменные материалы и изделия из них. Бетонные и железобетонные конструкции. Устройство и виды опалубок. Требования к точности выполнения геометрических параметров строительных элементов и конструкций Геодезический методы контроля их габаритов. Лекция 3 Лекция 4 3 раздел Лекция 5 Лекция 6 Лекция 9 17 19 24 29 32 34 35 38 41 43 1 5 раздел Строительное производство Лекция10 Строительная классификация грунтов, их физико-механические свойства. Земляные работы. Виды земляных сооружений Конструкции земляных сооружений. Способы разработки грунта. Методика подсчета объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей. Основания и фундаменты инженерных сооружений. Основные понятия и определения при проектировании сооружении и их оснований. 48 Общие принципы расчета оснований по деформациям 56 Виды оснований, подготовка оснований для фундаментов. Устройство искусственных оснований Виды, назначение и конструктивные особенности фундаментов. Методы их возведения. Возведение фундаментов глубокого заложения. Технические требования и контроль за их выполнением. Свайные фундаменты. Геодезическое обслуживание свайных работ. 60 Монтаж строительных конструкций. Классификация методов монтажа строительных конструкций. Монтажные работы, их состав. Основные требования к точности выполнения геометрических параметров при выполнении строительно-монтажных работ. Объемное и монолитное строительство. Конструктивные схемы большепролетных зданий и особенности их монтажа. Последовательность и основные правила монтажа сборных зданий. Особенности монтажа зданий повышенной этажности. Контроль качества строительно-монтажных работ. Строительно-монтажные работы при возведении отдельных видов сооружений. Виды тоннелей и способы строительства тоннелей мелкого и глубокого заложения Строительство тоннеля щитовым способом. Геодезический контроль при устройсте обделки тоннеля. Гидротехнические сооружения, их типы. Состав и компоновка гидроузла. 73 Классификация плотин. Устройство земляной и бетонной плотин. 90 Лекция 11 Лекция 12 Лекция 13 Лекция 14 Лекция 15 Лекция 16 6 раздел Лекция 17 Лекция 18 Литература 51 52 54 62 66 70 75 78 80 83 87 90 95 2 Лекция 1 Содержание предмета, связь с другими дисциплинами. Задачи геодезии в строительстве. Технология строительства – научная дисциплина, содержащая совокупность сведений о рациональных методах производства строительномонтажных работ. Технология строительного производства изучает передовые методы строительных процессов, требования к качеству работ, технике безопасности, а также организацию рабочих мест и труда. Содержание курса охватывает преимущественно те вопросы, которые определенным образом связаны с геодезическим обслуживанием и регламентированы допусками. При современном уровне строительномонтажных работ все процессы возведения зданий и сооружений неразрывно связаны с производством геодезических работ, обеспечивающим проектную точность выполнения геометрических параметров и, в конечном итоге, требуемые эксплуатационные свойства сооружений. Поэтому геодезические работы становятся неотъемлемой частью строительного производства. 1. Геодезические работы на строительной площадке относятся к числу первоочередных в общем комплексе изысканий. При выборе площадки под строительство геодезические работы предусматривают сбор, анализ и обобщение материалов, необходимых для проектирования. Кроме того, для особо сложных физико-геологических процессов и крупных прецизионных сооружений иногда организуют геодезические наблюдения за деформациями земной поверхности. На основе полученного в результате съемки топографического плана крупного масштаба разрабатывается генеральный план строительной площадки, на котором разрабатывается генеральный план строительной площадки, на котором проектируют здания, сооружения, транспортные пути, инженерные сети. Топографический план служит также исходным документом для составления рабочих чертежей вертикальной планировки, архитектурно-строительных чертежей зданий, сооружений и различных инженерных сетей. 2. Для перенесения проекта зданий на местность используют геодезическую основу, созданную на строительной площадке чаще всего в виде полигонометрической сети или строительной сетки. От пунктов геодезической сети выносят на местность положение главных осей зданий, от которых затем производят детальную разбивку частей здания. 3. В ходе строительных работ производят различные контрольные измерения, которые обеспечивают возведение зданий и сооружений в соответствии с их запроектированными размерами и параметрами. С применением в промышленном и гражданском строительстве сборных железобетонных конструкций геодезические работы приобретают особое значение, т.к. возникает необходимость в статическом контроле геометрических параметров строительных конструкций и систематической проверку правильности установки конструктивных элементов. 3 4. По окончании строительства производится геодезическая съемка, на основе которой составляется исполнительный генеральный план завершенного строительного объекта. С помощью контроля, произведенного геодезическими методами, могут быть обнаружено и устранены строительные дефекты. Недооценка геодезических работ на строительной площадке приводит к задержке строительства, переделкам и снижению качества. 5. Геодезические измерения сопровождают весь период эксплуатации зданий и сооружений. С их помощью определяют деформации сооружений. Они необходимы также для оценки качества эксплуатации сооружений и для планирования мероприятий по борьбе с недопустимыми деформациями сооружений. Таким образом, инженер-геодезист играет заметную роль в строительстве: Он осуществляет разбивку сооружений, принимает участие в монтаже строительных конструкций, контролируя его точность, а после завершения строительства ответственного сооружения наблюдает его поведение в течение некоторого периода его эксплуатации. Поэтому инженер-геодезист должен владеть основами строительного производства, хорошо знать терминологию, разбираться в конструктивных решениях сооружений, уметь грамотно читать строительные чертежи, с которыми ему часто приходится иметь дело. Классификация строительных объектов, этапы их создания, основные эксплуатационные свойства. Общие сведения о компоновке и порядке строительства. Под "сооружением" понимается непродуктивный, локально фиксированный и геометрически стабильный технический объект, который выполняет свои функции в условиях существенного влияния природной среды, искусственно созданный человеческим трудом для обеспечения материальных и культурных потребностей общества. Из понятия "сооружение" следует выделить понятие "здание" - наземное сооружение, в котором размещаются помещения, предназначенные для различных видов человеческой деятельности. Все остальные сооружения (наземные, подземные, подводные) относятся к группе инженерных сооружений, слово "инженерное" подчеркивает функциональное отличие этой группы сооружений от архитектурных. Инженерные сооружения классифицируются по назначению, геометрической форме, размерам и по точности выполнения в ходе строительства запроектированных геометрических параметров. По назначению инженерные сооружения бывают: - промышленные (заводы, фабрики, комбинаты и т.д.); 4 - жилищно-гражданские (жилые и общественные здания); - сельскохозяйственные (фермы, элеваторы и т. д.); - объекты энергетики (ГЭС, АЭС и т.д.); - гидротехнические (плотины, шлюзы, каналы и т.д.); - транспортные (железные и автомобильные дороги, трубопроводы, аэропорты и т.д.); - связи (линии связи, антенные системы и т.д.); - прецизионные или уникальные (крупные радиотелескопы, солнечные печи, ускорители заряженных частиц и т.д.). Приведенная классификация является весьма условной, так как одно и то же сооружение может быть отнесено к разным группам. Например, мелиоративные сооружения каналы, шлюзы являются как транспортными, так и гидротехническими сооружениями. По форме инженерные сооружения можно разделить на точечные (столбы, опоры, башни), линейные (дороги линии электропередач, связи) и площадные (промышленные предприятия, гидроузлы, населенные пункты). По размерам различают сооружения малые (местного значении) средние (областного и районного значения) и крупные (республиканского значения). По точности выполнения в ходе строительства запроектированных геометрических параметров инженерные сооружения бывают технической точности (при допустимых отклонениях 10мм и более), повышенной точности ( при допусках от 1 до 10 мм) и прецизионные или высокоточные ( при допустимых отклонениях от0.2 до 1мм) Эта классификация является решающей при определении объемов топографо-геодезических работ и выборе методов и средств измерений . По капитальности, эксплуатационным качествам, долговечности, народнохозяйственному значению здания и сооружении делятся на классы. К высшему I классу относятся те, что удовлетворяют самым высоким требованиям, к IV –минимальным требованиям. Строительство зданий и сооружений осуществляется в три этапа: изыскание, проектирование и возведение строительных объектов. Инженерные изыскания обеспечивают комплексное изучение природных и экономических условий будущего района строительства с целью получения исчерпывающих сведений для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании объектов. Под проектированием понимается разработка на основе материалов изысканий комплекса графических, технических и экономических документов, обосновывающих целесообразность строительства в заданном районе, методы возведения, стоимостные показатели. При этом должны учитываться рациональное использование природных ресурсов, охрана окружающей среды, разрабатываться прогнозы изменений природной среды под воздействием строительства объекта. 5 Возведение зданий и сооружений представляет собой процесс воссоздания на местности проектных решений посредством выполнения разнообразных строительных работ. В ходе выполнения различных этапов строительства создаются инженерные комплексы, которые должны удовлетворять целому ряду требований, среди которых можно выделить следующие: - экономическая целесообразность возводимого объекта, т.е. обеспечение таких стоимостных затрат на строительство, оборудование и эксплуатацию, которые были бы оптимальными и приемлемыми в данных условиях; - функциональная целесообразность – выполнение на данном объекте установленных для него на период эксплуатации задач; - техническая целесообразность, т.е. обеспечение прочности, долговечности, устойчивости в процессе эксплуатации с наименьшими затратами средств и материалов; - архитектурно-ландшафтные и эстетические условия; - охрана окружающей среды. Части зданий и сооружений, их функциональное разделение. Единая модульная система и система осей в строительстве. При проектировании и строительстве инженерных сооружений необходимо решать широкий круг вопросов технического характера, а также необходимо учитывать какие функции должно выполнять сооружение и как они должны выполняться. Из группы инженерных сооружений наиболее распространенными являются сооружения промышленных предприятий, основные требования к их проектированию изложены в СНиП II-91-77, а к проектированию зданий в СНиП II-90-81 и СНиП II-92-76. Не смотря на большие различия между зданиями разного назначения, все они состоят из ограниченного числа взаимосвязанных архитектурноконструктивных элементов, выполняющих определенные функции. Основные элементы зданий подразделяются на следующие группы: а) несущие конструкции, воспринимающие основные нагрузки; б) ограждающие конструкции, разделяющие помещения, защищающие их от внешних и внутренних воздействий и обеспечивающие в помещениях заданные условия; в) элементы, совмещающие несущие и ограждающие функции. К основным элементам здания относятся фундаменты, стены, перегородки, перекрытия, крыша. Фундамент - подземная часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от наземной части и передающая ее на основание. 6 Стены отделяют помещение от внешнего пространства (наружные стены) и от других помещений (внутренние стены). Стены могут нести нагрузку не только от собственного веса (самонесущие), но и от вышележащих перекрытий, крыши (несущие стены). Перегородками называются стены, служащие для разделения внутреннего пространства в пределах одного этажа. Перегородка не является несущей конструкцией. Перекрытиями называются конструкции, разделяющие здание на этажи. Крыша – это конструкция, защищающая здание сверху от атмосферных осадков, солнечных лучей, ветра. Крыша вместе с чердаком называется покрытием здания. Верхняя водонепроницаемая оболочка крыши называется кровлей. Здания и сооружения расчленяются в плане на ряд элементов. Оси, определяющие положение основных несущих конструкций называются координационными (продольными и поперечными) осями. Для маркировки координационных осей применяются арабские цифры и буквы, за исключением букв З, Ы, О, Х, Ъ, Ь. Последовательность маркировки слева направо и снизу вверх. Цифрами маркируются по стороне с большим количеством осей (рис.1). Рисунок 1 – План жилого здания Положение отдельных конструктивных элементов и технологического оборудования определяется их привязкой к координационным осям здания 7 по расстоянию от координационной оси до грани или геометрической оси элемента. Размеры указываются в миллиметрах. Объемно-планировочным элементом называется часть объема здания с размерами равными высоте этажа, пролету и шагу. Объемно-планировочное решение здания (сооружения) определяется назначением объекта. Планировочным элементом называется горизонтальная проекция объемнопланировочного элемента. Перечислим основные элементы объемно-планировочных решений строительных объектов: - шаг - расстояние между координационными осями, зависимости от направления в плане называется поперечным или продольным. - пролет – это расстояние между координационными осями здания в направлении соответствующему продольному размеру основной несущей конструкций покрытия или перекрытия. Он совпадает с поперечным или продольным шагом. - высота этажа - расстояние от уровня пола данного этажа до уровня пола вышележащего этажа, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях – расстояние от уровня пола до отметки верха чердачного перекрытия или до низа основной несущей конструкции. За высоту здания принимается расстояние от уровня земли до самого высокого конструктивного элемента. Рисунок 2- Разрез здания 8 Отметки на строительных чертежах указываются на разрезах или фасадах относительно уровня пола первого этажа (чистого пола) в метрах с точностью до миллиметра ( рис.2). Современное возведение зданий и сооружений невозможно без индустриализации строительства, которое превратило строительство в механизированный поток. Индустриализация строительства и заводское изготовление сборных конструкций требуют сохранения определенной формы и размеров изделий и ограничения количества типов и разновидностей деталей. Это достигается с помощью стандартизации и унификации. Стандартизация обеспечивает отбор наиболее совершенных и качественных в техническом отношении деталей для заводского изготовления и строгое их соответствие форме, размерам и качеству образца. Унификация ограничивает количество видов и размеров строительных конструкций на основе выбора наиболее рациональных из них. Основой для стандартизации и унификации служит ЕМС, которая представляет собой правила координации размеров объемно-планировочных и конструктивных размеров зданий и сооружений на базе основного модуля. За величину основного модуля принимается размер 100 мм. На базе основного модуля М образуются производные модули: укрупненные (мультимодули) и дробные модули (субмодули). Укрупненные модули 60М, 30М, 15М, 12М, 6М, 3М, 2М соответствуют размерам 6000, 3000, 1500, 1200, 600, 300, 200мм. Дробные модули 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20, 1/100 это 50, 20, 10, 5, 1 мм. Укрупненные модули используются для координации размеров обьмно-планировочных элементов. Дробные модули используются для назначения толщины колонн, перегородок, плит, ширины швов и зазоров. Целесообразно применять прямоугольнаую модульную пространственную координационную систему (рис. 3а) и при необходимости центрическую координационную систему (рис.3б). Рисунок 3 – Прямоугольная (а) и центрическая (б) пространственные координационные системы Положение основных конструктивных элементов определяется их привязкой к координационным осям. Координационные оси это оси основных несущих конструкций. Вынесенные геодезическими методами и 9 закрепленные на местности координационные оси называются разбивочными. По назначению оси разделяют на главные, основные и рабочие. Главные оси-оси симметрии зданий и сооружений, а в линейных сооружениях это продольные оси. Основные оси определяют форму и габариты зданий и сооружений. Рабочие оси определяют положение несущих и других конструктивных элементов, они могут совпадать с разбивочными осями. Лекция 2. Жилищно-гражданские и промышленные сооружения. Конструктивные схемы решения зданий. Объемно-планировочные решения каркасных и бескаркасных зданий. В настоящее время жилая застройка ведется преимущественно многоэтажными зданиями: малоэтажными (до5 этажей), средней этажности (от5 до12 этажей), высотными (свыше12 этажей). Следует различать этажи: надземные (при уровне пола не ниже уровня тротуара или отмостки), цокольные (при заглублении пола ниже отметки тротуара, но не более, чем на половину высоты помещения), подвальные (при большем заглублении). Этажность жилого здания определяется количеством надземных этажей. В зависимости от вида несущего остова различают следующие схемы гражданских зданий: - монолитные (из монолитного железобетона в скользящей, секционнопереставной и щитовой опалубке); - каменно-кирпичные (с несущими стенами внутренними и наружными, попречными и продольными); - каркасные (с полным и неполным каркасом); - смешанные (каркасно-панельные) - промежутки между колоннами заполняют панелями; - крупнопанельные – собирают их крупных панелей размером с комнату; - объемноблочные из объемно-пространственных блоков размером с комнату или целую квартиру. Монтируют на заранее подготовленные фундаменты, заделывают стыки, выполняют сопряжение коммуникаций и устраивают кровлю (достоинство- сроки возведения, недостаток - сложности транспортировки готовых блоков). В последнее время появилось много оригинальных инженерных объектов, в которых применены неординарные архитектурные формы, железобетонные и металлические конструкции. К таким объектам относятся большепролетные сооружения: спортивные и выставочные залы, крытые стадионы, куполообразные концертные залы и пр. В строительстве большепролетных сооружений широкое распространение получили висячие покрытия. Промышленные здания предназначены для размещения промышленных производств и призваны обеспечить требуемые эксплуатационные условия и условия для эффективного и безопасного труда персонала, занятого в технологическом процессе. 10 По назначению промышленные здания классифицируются как: - производственные, в которых размещаются основные технологические процессы предприятия (мартеновские, прокатные, ткацкие и др. цеха); - подсобно-производственные, предназначенные для размещения вспомогательных процессов производства (ремонтные, инструментальные, тарные цеха); - энергетические, в которых размещают установки для снабжения предприятия электроэнергией, сжатым воздухом, паром, газом (ТЭЦ, компрессорные, газогенераторные станции и др.); - складские, предназначенные для хранения сырья, заготовок, готовой продукции); - санитарно-технические, предназначенные для обслуживания сетей водоснабжения, канализации (насосные, очистные станции, водонапорные башни и др.); - вспомогательные и общезаводские (административно-бытовые здания, ПТУ и пр.). По технологии возведения промышленные здания можно подразделить на полносборные, монтируемые из индустриальных конструкций заводского изготовления, и выкладываемые из мелкоштучного материала (кирпича, мелких блоков и др.). По совокупности требований в отношении степени долговечности, народно-хозяйственному значению и других эксплуатационных свойств здания подразделяются на 4 класса. К первому классу относятся здания удовлетворяющие повышенным требованиям (крупные промышленные здания, к четвертому - удовлетворяющие минимальным требованиям (временные постройки). Класс здания назначается организацией, выдающей задание на проектировании е, а указания по отнесению проектируемых зданий к различным классам, эксплуатационные требования и степень долговечности и огнестойкости приводятся в нормах проектирования. По своему объемно-планировочному и конструктивному решению промышленные здания отличаются большим разнообразием, зависящим от назначения, последовательности операций технологических процессов, расположения и габаритов оборудования и др. Характерной особенностью являются большие, высокие помещения, наличие подъемно-транспортного оборудования внутри здания, бесчердачные покрытия. Многообразие типов и видов инженерных сооружений определяется в основном их конструктивными особенностями. Для выбора типов фундаментов, монтажных средств и способов возведения, состава и точности геодезического обеспечения конструктивная схема строительного объекта является определяющим фактором. В промышленных зданиях применяются различные конструктивные схемы несущего остова: каркасные, бескаркасные и с неполным каркасом. Каркас - это система взаимосвязанных между собой вертикальных колонн и горизонтальных балок – ригелей и прогонов. В зданиях с полным каркасом 11 все нагрузки передаются на каркас, т.е. во всех точках пересечения координационных осей устанавливаются колонны, стойки, столбы. Если действующие нагрузки воспринимаются несущими стенами, здание именуется бескаркасным. В зданиях с неполным каркасом наряду с несущими стенами внутри его в качестве промежуточных опор предусматриваются колонны. По объемно-планировочному решению промышленные здания бывают сплошной и павильонной застройки. Здания сплошной застройки в зависимости от расположения внутренних колонн подразделяются на многопролетные ячейковые и зальные. В ячейковых зданиях колонны располагаются в вершинах близкого к квадрату прямоугольника. Такие здания оборудуются подвесными однобалочными кранами, проходящими в разных уровнях в двух направлениях и позволяющими свободно маневрировать направлениями технологических потоков. Этим зданиям присуща гибкость планировки. Зальные здания, с большой глубиной пролетов до100м обеспечивают маневренность крупных машин и аппаратуры (сборочные цеха самолетостроительных заводов, экспериментальные корпуса ускорителей заряженных частиц). Здания павильонной застройки позволяют совмещать процессы, протекающие в одно и многоэтажных зданиях. Промышленные здания проектируют преимущественно с полным каркасом. При этом возможно применение одноэтажных и многоэтажных колонн и однопролетных и многопролетных ригелей, что приводит к принципиальным изменениям в технологии монтажа и методам геодезических работ. Элементы каркаса соединяют в узлах с помощью металлических закладных деталей, анкерных болтов или сварки. Каркас одноэтажных 12 зданий выполняют железобетонным, металлическим или смешанным. Разработаны универсальные объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, которые позволяют применять индустриальные методы монтажа. Пролеты зданий составляют 12. 18. 24 и 30 м, шаг колонн 6 и 12м, высота зданий от 8.4м до18м. Все элементы каркаса, ограждения и покрытия одноэтажных здании кратны номинальным размерам укрупненных модулей: планировочного – 6 м, высотного – 1.2м. Основные составляющие рамного железобетонного каркаса это фундаменты, колонны, несущие конструкции покрытия (балки, фермы), связи. (Плакат или рисунок: фундаменты, фундаментные балки, колонны консольные, закладные части, анкеры, подкрановые балки, связи - крестовые и портальные, фермы покрытия арочные безраскосные и раскосные сегментные). 1,6 – панели; 2- фундамент; 3- колонна; 4 – подстропильная ферма; 5стропильная ферма; 7- подкрановая балка; 8- фундаментная балка Рисунок 6 - Конструктивные элементы одноэтажного промышленного здания Основными достоинствами одноэтажных промышленных зданий являются относительная дешевизна, возможность применения разряженной сетки колонн и передачи нагрузки от технологического оборудования непосредственно на грунт. 13 Многоэтажные промышленные здания проектируют и возводят в основном в каркасно-панельном исполнении. Объемно- планировочное решение таких зданий – сетка колонн 4.5X 6; 6 X 6; 6 X 9; 6 X 12 и 9 X 12 м. Высота зданий может меняться в значительных пределах, в зависимости от производственной необходимости. Наиболее часто встречаются высоты 3.3м, 3.6м, 4.8м, 7.2, 8.4м. Этажность зданий самая разнообразная, оптимальной считается 4-6 этажей, но может достигать и 12- 20 этажей. В практике многоэтажного строительства используют рамную, рамносвязевую и связевую конструктивные схемы каркаса, отвечающие различным условиям его статической работы. Рамная схема представляет собой жесткую и устойчивую пространственную систему колонн, ригелей и плит перекрытий, соединенных между собой. Все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются узлами колонн и ригелей, которые выполняются жесткими. Такая система очень трудоемка и требует повышенного расхода металла. Ее применяют в тех случаях, когда по условиям технологии не допустима установка поперечных и продольных перегородок или связей между колоннами. Связевая схема отличается от предыдущей тем, что колонны работают только на вертикальные нагрузки, а горизонтальные воспринимаются системой вертикальных дисков и ядер жесткости. Рамно-связевая схема является промежуточной между ними и включает плоские рамы, расположенные в поперечном направлении относительно продольной оси здания, и диафрагмы жесткости. Перспективной считается сборно-монолитная железобетонная конструкция, в которой пространственная жесткость обеспечивается ядром жесткости, выполненным в монолитном или сборном железобетоне. Основные типы зданий в гражданском строительстве, их конструктивные решения В настоящее время жилая застройка ведется преимущественно многоэтажными зданиями: малоэтажными (до5 этажей), средней этажности (от5 до12 этажей), высотными (свыше12 этажей). Следует различать этажи: надземные (при уровне пола не ниже уровня тротуара или отмостки), цокольные (при заглублении пола ниже отметки тротуара, но не более, чем на половину высоты помещения), подвальные (при большем заглублении). Этажность жилого здания определяется количеством надземных этажей. В зависимости от вида несущего остова различают следующие схемы гражданских зданий: - монолитные (из монолитного железобетона в скользящей, секционнопереставной и щитовой опалубке); - каменно-кирпичные (с несущими стенами внутренними и наружными, попречными и продольными); - каркасные (с полным и неполным каркасом); 14 - смешанные (каркасно-панельные) - промежутки между колоннами заполняют панелями; - крупнопанельные – собирают их крупных панелей размером с комнату; - объемноблочные из объемно-пространственных блоков размером с комнату или целую квартиру. Монтируют на заранее подготовленные фундаменты, заделывают стыки, выполняют сопряжение коммуникаций и устраивают кровлю (достоинство- сроки возведения, недостаток - сложности транспортировки готовых блоков). В последнее время появилось много оригинальных инженерных объектов, в которых применены неординарные архитектурные формы, железобетонные и металлические конструкции. К таким объектам относятся большепролетные сооружения: спортивные и выставочные залы, крытые стадионы, куполообразные концертные залы и пр. В строительстве большепролетных сооружений широкое распространение получили висячие покрытия. Лекция 3. Виды, порядок разработки проектов зданий и сооружений Стадийность проектных работ. Разработка и состав проектаа организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР). Использование топографо-гподезической информации и данных при проектировании. Порядок разработки проектно-сметной документации в одну стадию рабочий проект — или в две стадии - проект и рабочая документация устанавливается в технико-экономическом обосновании (ТЭО), в котором также определяется и очередность строительства. Независимо от стадии проектирования весь комплекс проектной документации обычно подразделяют на три части: технологическую, строительную и технико-экономическую. В состав проекта (рабочего проекта) на новое строительство, расширение и реконструкцию действующих предприятий и сооружений или их очередей входят следующие разделы: - общая пояснительная записка, включающая характеристики объекта и его состав: принципиальные решения по организации производства, труда и управления, необходимые объемы материально-технического обеспечения, основные решения и показатели по генеральному плану, инженерным сетям и коммуникациям: данные по природоохранным мероприятиям; - генеральный план и транспорт, содержащий характеристики района и площадки строительства, в том числе и топографические; частные решения и показатели по генеральному плану, размещению транспорта, инженерных сетей и коммуникаций. В этом разделе в качестве основных составляют следующие чертежи: ситуационный план размещения предприятия, здания или сооружения (для линейных сооружений - план и профиль трассы); генеральный план с полной нагрузкой и показом существующих 15 проектируемых и реконструируемых объектов и коммуникаций и план земляных масс (при значительных площадях, подлежащих вертикальной планировке). Ситуационный план обычно составляют в более мелком масштабе, чем генеральный; - технологические решения включают в себя характеристики и обоснования по технологии производства и содержат следующие основные чертежи: схемы технологических процессов, грузопотоков, трасс и коммуникаций, чертежи компоновки или планировки отдельных сооружений: - строительные решения обосновывают архитектурно-строительную компоновку объекта. Данный раздел содержит планы, разрезы и фасады зданий и сооружении, планы и профили трасс внешних и внутренних инженерных сетей и транспортных коммуникации; - организация строительства выполняется в форме отдельного документа проекта организации строительства (ПОС), основное целевое назначение которого - обоснование методов производства строительномонтажных и специальных работ. В состав проекта (рабочего проекта) также включаются разделы не охране окружающей природной среды, жилищно-гражданскому строительству, сметная документация и паспорт проекта (рабочего проекта). Рабочая документация как завершающий этап двухстадийного проектирования включает: рабочие чертежи, разрабатываемые в соответствии с действующими стандартами; сметную документацию; ведомости объемов строительных и монтажных работ; ведомости и сводки потребности в материалах, спецификации на оборудование; проектную документацию на строительство, основным в которой является проект производства работ (ПНР), определяющий последовательность и технологию выполнения строительных процессов. ПОС и ППР исходные документы, используемые при проектировании и организации инженерно-геодезических работ. Основой для разработки проектов организации работ служат технико-экономические обоснования, материалы инженерных изысканий, сроки строительства, все решения но конструктивным и технологическим схемам, сведения об условиях материально-технического обеспечения. ПОС разрабатывают на полный объем строительства: его состав и содержание могут изменяться с учетом сложности строительства объекта. Так, например, в ПОС для сложных объектов могут быть включены указания о проведении испытаний и режимных наблюдений (сейсмометрических, гидрогеологических, геохимических, геодезических например, наблюдений за деформациями земной поверхности) для обеспечения качества и надежности возводимых конструкций, указания об особенностях построения геодезической разбивочной основы и методах геодезического контроля в процессе строительства. 16 Проект производства работ может быть разработан как на строительство здания или сооружения в целом, так и на возведение их отдельных частей или на выполнение отдельных технически сложных работ. Исходные данные для ППР содержатся в ПОС и рабочей документации. При составлении ППР необходимо учитывать условия и сроки поставки конструкций, материалов и оборудования, возможность использования строительных машин и транспорта, обеспеченность кадрами. В ППР указывают мероприятия, обеспечивающие требуемую точность установки, пространственную неизменяемость конструкций в процессе монтажа. В связи с этим требованием в ППР включают решения по производству геодезических работ, приводят схемы размещения знаков, указания о необходимой точности и средствах геодезического контроля выполнения строительно-монтажных работ, а также разрабатывают программы необходимых испытаний и режимных наблюдений, в том числе наблюдений за деформациями строящихся сооружении. Так как геодезические работы служат составной частью процесса строительства, их проектирование ведется параллельно с разработкой общей документации и характеризуется комплексностью и стадийностью. Для крупных объектов со сложными объемно-планировочными решениями, уникальным технологическим оборудованием, которое необходимо установить с высокой точностью или возводимых в особо сложных геологических и природных условиях в составе ПОС может быть предусмотрена разработка специального раздела «Организация геодезического обеспечения строительства», включающего вопросы организации геодезических работ при создании опорной сети, выносе на местность осей и точек, контроле строительно-монтажных работ и материально-технического обеспечения. Принципы разработки проектов производства геодезических работ. Проектирование геодезического обеспечения возведения сложных объектов и зданий свыше девяти этажей осуществляется разработкой в составе ППР геодезической части или подготовкой самостоятельного документа - проекта производства геодезических работ (ППГР) ППГР разрабатывается на основе последних достижений науки и техники в области геодезического обеспечения строительства и передовых методов геодезических работ с учётом правил гигиены труда и производственной санитарии. Помимо краткости изложения и полноты содержания, ППГР должен быть наглядно оформлен, иметь сведения и номер лицензии организации, разработавшей ППГР, и согласования с организациями заказчиков с соответствующими подписями руководителей организаций и их печатями. Проект производства геодезических работ, как правило, разрабатывает генеральная подрядная организация или специализированная проектная организация, а также проектно-технологический тресты или фирмы17 организации, имеющие на то соответствующие лицензии, а финансируется разработкапроекта за счет накладных расходов в строительстве. ППГР - основной документ, определяющий содержание, объем, методы, точность, сроки и стоимость геодезических работ при возведении здания. Основанием для разработки ППГР служит техническое задание, утвержденное заказчиком. Оно содержит: наименование и местоположение объекта, его характеристики и назначение; виды геодезических работ, подлежащих включению в ППГР, и особые требования к их точности; перечень представляемых в составе ППГР материалов (графики, расчеты и др.); исходные данные (координаты и высоты, привязочные элементы). Содержание ППГР согласовывается с ПОС и ППР. В качестве исходных материалов используют материалы инженерно-геодезических изысканий, проектные и строительные генеральные планы, рабочие чертежи в виде планов, разрезов, профилей коммуникации, технические решения по организации строительства, в том числе календарные и сетевые графики работ. ППГР разрабатывают на несколько периодов строительства объекта: подготовительный, возведения объекта, наблюдения за деформациями. ППГР обычно состоит из пояснительной записки и комплекта графических документов. В пояснительной записке приводят: Исходные данные и основные положения проекта; обоснования точности геодезических работ на всех этапах; методику и точность построения геодезической основы строительной площадки; методику геодезических работ при возведении подземной и надземной частей сооружения, монтаже конструкций и технологического оборудоования; технологию производства исполнительных съемок и составления исполнительной документации; методику геодезических наблюдений за деформациями сооружения и положением оборудования в период эксплуатации. Несмотря на то что точность построения внешней и внутренней разбивочных сетей установлена |, из-за многообразия строительных решений, конструктивных особенностей возводимых объектов предрасчет и обоснование точности создания этих сетей являются наиболее важными задачами при разработке ППГР, так как именно создание сетей необходимой точности обеспечивает соблюдение пространственных геометрических параметров зданий и сооружений. Разработанную методику геодезических работ иллюстрируют чертежами и рисунками, в частности: 18 Схемами плановых и высотных сетей, чертежами геодезических знаков и центров; схемами зон видимости с учетом их возможных изменений; схемами производства разбивочных и контрольно-измерительных работ. В этой части ППГР приводят сводные графики потребности в кадрах, заявочные ведомости на приборы, материалы и оборудование, сетевые графики производства работ. В смете на производство геодезических работ дают обоснование расценок, норм времени, трудовых затрат и сводную таблицу стоимости работ. Состав ППГР может изменяться в зависимости от вида сооружения и этана строительства. Структурно ППГР соответствует последовательности строительных работ и процессов на строительной площадке: вынос и закрепление осей, разбивка котлована, геодезическое обеспечение возведения «нулевого цикла», передача осей на монтажные горизонты, разбивочные работы на монтажных горизонтах и т. д. ППГР согласовывают с геодезической службой строительно-монтажной организации и утверждают руководители организации-исполнителя и заказчик проекта. Лекция 4. Генеральные планы, их виды. Рабочие чертежи генпланов и правила их составления. Основные комплекты рабочих чертежей. Генеральный план представляет собой выполненную на топооснове схему взаимного положения всех сооружений, содержащую комплексное решение вопросов планировки и благоустройства участка строительства, размещения зданий, транспортных коммуникаций и инженерных сетей. На генеральном плане решаются задачи организации всей территории в единый функциональный комплекс. Состав генплана, его масштаб определяется сложностью строящегося объекта, стадией проектирования, существующей ситуацией и рельефом местности. Обычно в проекте (рабочем проекте) перед составлением генплана разрабатывают ситуационные планы размещения предприятия (здания, сооружения). Для крупных объектов ситуационный план в разделе «Генеральный план и транспорт» включает не только здания и сооружения, но и существующие и проектируемые внешние коммуникации, инженерные сети и селитебную территорию. Ситуационные планы составляют в более мелких масштабах, чем генпланы. Например, для объектов гражданского строительства рабочий проект содержит ситуационные планы в масштабах 1:1000, 1:2000 при установленных масштабах генпланов 1:500 или 1:1000. Для показа в проекте организации строительства (ПОС) принципиальных решений по инженерным коммуникациям, вертикальной планировке территории ситуационные планы могут составляться в масштабах 1:5000, 1:10 000 и 1:25 000. 19 Генеральные планы могут носить комплексный характер и содержать всю проектную нагрузку или составляться как документы целевого назначения (генпланы вертикальной планировки, благоустройства территорий, инженерных сетей и др.). Генпланы могут быть проектными, строительными и исполнительными. Генеральный план запроектированного объекта называется проектным. При его составлении должно быть обеспечено зонирование территории, компактность планировочных решений, высокий коэффициент застройки и соблюдение ее очередности. Коэффициент застройки — один из основных показателей по генеральному плану; определяется как отношение площади застройки и всего участка строительства и характеризует степень использования территории. Строительный генплан составляется на подготовительный и на основной период строительства на основе проектного генплана. На нем указываются расположение постоянных и временных зданий и сооружений, транспортных коммуникаций, места складирования конструкций и материалов, пути перемещения строительных механизмов, зоны выполнения работ повышенной опасности ит.д. В период строительства и эксплуатации объектов выполняются исполнительные генеральные планы, составляемые по результатам исполнительных съемок. Различают текущий и окончательный исполнительны генпланы. Текущий (оперативный) план ведут с начала строительства отражают в нем все построенные на момент съемки постоянные и временные сооружения. Окончательный исполнительный генплан составляю при завершении строительства. Он предназначен для обеспечения эксплуатации объекта, его реконструкции и расширения. Генеральные планы проектируют графоаналитическим, аналитическим и машинным методами. При графоаналитическом методе расстояния между отдельными элементами и сооружениями находят графически с исходного топографического плана. Для этого на плане строят сетку квадратов со сторонами от 50 до 200 м, оси которой, как правило, параллельны осям проектируемых сооружений. Выполненная сетка задает положение новой строительной системы координат, в которой ведутся проектирование и строительство. Координаты строительной системы обозначают буквами А и Б, а отдельные оси — абсолютным расстоянием (в м) от начала координат — 100, 200, 300 и т. д. в зависимости от величины шага или условными наименованиями 1А, 2А, ЗА и т. д. При аналитическом методе проектирования генеральных планов расстояния и габариты устанавливают по нормам проектирования. Использование математических методов и ЭВМ (машинный метод) основано на решении задач минимизации некоторых условных функций (затрат, площади, объемов земляных работ, протяженности коммуникаций и 20 т. п.) и позволяет оптимальным образом учитывать при проектировании различные факторы. Метод широко применяют при трассировании линейных сооружений и вертикальной планировке территорий. Модельный метод заключается в создании масштабных моделей, что обеспечивает наглядность, вариантность проектирования. Рабочие чертежи генпланов и правила их составления. Основные комплекты рабочих чертежей. Гражданское и промышленное строительство в нашей стране выполняется на основе разработанной проектно-сметной документации. Основные задачи решаемые при проектировании сводятся к обеспечению нормальных условий эксплуатации строящихся объектов, соответствие внешнего вида сооружений их назначению, строительство в установленные сроки при минимуме затрат труда, материальных и денежных ресурсов. Порядок разработки проектно-сметной документации в одну стадию – рабочий проект - или в две стадии - проект и рабочая документация устанавливается в технико-экономическом обосновании (ТЭО). Независимо от стадий проектирования весь комплекс проектной документации обычно подразделяется на три части: технологическую, строительную и техникоэкономическую, в которые входят различные разделы по технологическим, строительным решениям, организации строительства, охране окружающей природной среды, жилищно-гражданскому строительству, сметной документации и другие. Генеральные планы служат основными чертежами в комплексе разрабатываемой документации и в зависимости от вида и назначения объекта входят в тот или иной раздел проекта. Для рабочего проекта или на стадии рабочей документации разрабатывают рабочие чертежи генеральных планов. Рабочую документацию генеральных планов выполняют в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 21.508-93 и других взаимосвязанных стандартов системы проектной документации для строительства. В состав основного комплекта рабочих чертежей генерального плана включают: - общие данные по рабочим чертежам; - разбивочный план (план расположения зданий и сооружений); - план организации рельефа; - план земляных масс; - сводный план инженерных сетей; - план благоустройства территории; - выносные элементы (фрагменты, узлы). В составе исходных данных для разработки рабочих чертежей генеральных планов указывают обозначение и наименования документов, использованных при выполнении рабочих чертежей, например, материалы 21 топографических съемок, инженерно-геодезических изысканий, системы координат и высотных отметок. На разбивочном плане наносят и указывают: - сохраняемые существующие здания и сооружения; - строительную геодезическую сетку или заменяющий ее базис, а для жилищно-гражданских объектов, кроме того, городскую геодезическую сетку, которая должна перекрывать весь план; - условную границу («красную» линию), отделяющую территорию магистрали, улицы, проезда и площади от территории, предназначенной под застройку; - горные выработки; - геодезические знаки; - площадки производственные и складские; - автомобильные дороги; - железнодорожные пути; - элементы благоустройства – тротуары, площадки спортивные и для отдыха; - элементы планированного рельефа, например, откосы, лестницы, пандусы; - открытые водоотводные сооружения, например, канавы, лотки; - указатель направления на север (в левом верхнем углу листа). Рисунок 7- Фрагмент разбивочного чертежа 22 План организации рельефа выполняют на основе разбивочного плана без указания и нанесения координационных осей зданий и сооружений, координат, размеров. На плане организации рельефа наносят и указывают: - рельеф местности; - проектные отметки и уклоноуказатели по «красным линиям»; - проектные горизонтали или проектные отметки с указанием направления уклона проектного рельефа; - отметки низа и верха откосов, лестниц, подпорных стенок пандусов; - отметки дна в местах перелома продольного профиля, направление и величину уклонов открытых водоотводных сооружений (каналов, лотков); - проектные отметки планировки и фактические отметки рельефа местности в виде дроби с проектной отметкой в числителе и фактической в знаменателе по внешнему контуру отмостки в углах зданий и сооружений или, при отсутствии отмостки, указанные отметки в местах пересечения наружных граней стен с рельефом в углах зданий и сооружений; - линии перелома проектного рельефа – при выполнении плана в проектных отметках опорных точек планировки; - направление уклона проектного рельефа – при выполнении чертежа в проектных горизонталях бергштрихами, а при выполнении чертежа в проектных отметках опорных точек планировки – стрелками. На плане земляных масс наносят и указывают: - строительную геодезическую сетку или заменяющий ее базис; - сетку квадратов для подсчета объема земельных масс с проектными, фактическими и рабочими отметками в углах квадратов, линию «нулевых» работ с выделением площади выемок штриховкой под углом 45 градусов к основанию сетки и указанием объема земляных масс в пределах каждого квадрата или иной фигуры, образуемой контуром планировки; - здания и сооружения; - ограждения или условную границу территории; - откосы, подпорные стенки. Под каждой колонкой квадратов плана земляных масс приводят таблицу, в соответствующих графах которой указывают суммарные объемы насыпи и выемки по колонке квадратов, а в строках суммарных объемов справа – общие объемы насыпи и выемки по всей территории. Сводный план инженерных сетей выполняют на основе разбивочного плана без указаний абсолютных отметок зданий (сооружений), указателя направления на север. На сводном плане инженерных сетей наносят и указывают: - коммуникационные сооружения для прокладки сетей; - подземные, наземные и надземные сети; - дождеприемные решетки, опоры и стойки коммуникационных сооружений. Инженерные сети выполняют условными графическими обозначениями по ГОСТ 21.204 и наносят по рабочим чертежам соответствующих основных 23 комплектов с координатной или линейной привязкой оси сети на каждом характерном участке.План благоустройства территории выполняют на основе разбивочного плана без указания координационных осей, координат и размерных привязок, абсолютных отметок зданий, сооружений. На плане благоустройства территории наносят и указывают: - тротуары, дорожки их ширину; - площадки различного назначения и их размеры; - малые архитектурные формы и переносные изделия площадок для отдыха; - деревья, кустарники, цветники, газоны. Элементы благоустройства привязывают к наружным граням стен зданий, (сооружений, «красным» линиям, автомобильным дорогам и железнодорожным путям). На плане благоустройства территории приводят ведомости малых архитектурных форм, элементов озеленения, тротуаров, дорожек и площадок, автомобильных дорог по формам, утвержденным ГОСТ 21.508-93. Система нормативных документов в строительстве. Порядок их пересмотра и изменения. Изыскание, проектирование и строительство всех сооружений ведется на основе утвержденных норм и предписывающих документов, сгруппированных по видам и направлениям изыскательской, проектной и строительной деятельности и по отраслям народного хозяйства. В России действуют четыре категории стандартов, различающихся по сфере действия: государственный общероссийский стандарт (ГОСТ), стандарт субъекта Федерации (ССФ), отраслевой стандарт (ОСТ) и стандарт предприятий (СТП). В странах СНГ, в том числе и в нашей стране, действуют также стандарты СЭВ (не отмененные) в ISO (введенные). Непосредственное отношение к геодезическим работам в строительстве имеют стандарты группы «Система обеспечения геометрической точности в строительстве». Это ГОСТ 21778 — 81 «Основные положения», ГОСТ 21779 — 82 «Технологические допуски», ГОСТ 21780 — 83 «Расчеты точности», ГОСТ 23616 — 79 «Общие правила контроля точности», ГОСТ 26433.0 — 85 «Правила выполнения измерений». В практике геодезических работ в строительстве используют ГОСТы из других разделов, относящихся к геодезической терминологии, геодезическим приборам, технологии измерений и т. п. Систему общероссийских нормативных документов по проектированию и строительству представляют строительные нормы и правила (СниП) состоящие из шести частей. Каждая часть подразделяется на группы, а группы — на отдельные главы, которые издаются самостоятельно и содержат требования к конкретному виду работ. Части группы и главы обозначаются арабскими цифрами. Так, например 1.01.01.82 означает, что данный СНиП 24 относится к части 1, группе 01, главе 01 и утвержден в 1982 г. Указанный СНиП, называемый «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения» определяет новую систему СниПов, введенную в действие в 1982 г. С 1994 г. вводятся стандарты, утверждаемые Госстроем РФ. Приведем состав данного СниПа: Часть 1. «Организация, управление, экономика». Состоит из 12 групп. Часть 2. «Нормы проектирования». Состоит из 12 групп. Часть 3. «Организация, производство и приемка работ». Включает 9 групп. Часть 4. «Сметные нормы». Не делится на группы. Часть 5. «Нормы затрат материальных и трудовых ресурсов». Состоит из четырех групп. Часть 6. «Эксплуатация и ремонт зданий, сооружений и конструкций». Содержит две группы. Дополнением к СНиПу служат различного рода инструкции, правила, указания и технические условия, именуемые «Строительные нормы» (СН). С соответствующим индексом и годом утверждения они входят в состав групп СНиПов. Геодезические работы регламентируются двумя основными документами. СНиП 3.01.03 — 84 «Геодезические работы в строительстве» содержат требования к геодезической разбивочной основе, разбивочным работам, контролю точности выполнения строительно-монтажных работ, а также определяют условия обеспечения точности геодезических измерений. СНиП 11-02 — 96 «Инженерные изыскания для строительства» СП 11-104 — 97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства» регламентируют производство всего комплекса геодезических работ при инженерно-геодезических изысканиях. Геодезические работы в строительстве могут быть регламентированы местными (например МГСН –Московскими строительными нормами) и ведомственными (ВСН) строительными нормами. Используются также нормативная и инструктивная документация Федеральной службы геодезии и картографии России. Всего используется свыше 25 общероссийских стандартов и СНиПов, где приведены нормы и правила геодезических работ. Внедрение системы нормативных документов позволяет повышать эффективность капитальных вложений, внедрять достижения науки , техники и передового опыта, экономить материальные, энергетические, трудовые и финансовые ресурсы, снижать стоимость строительства и обеспечивать рациональное использование земель и других видов природных ресурсов. Организации-разработчики нормативных документов и органы, утвердившие их должны систематически, не реже одного раза в 5 лет, проверять действующие документы для определения их научно-технического уровня. Обновление документа осуществляется путем пересмотра документа в целом или внесения отдельных изменений. Основанием для пересмотра 25 действующих нормативных документов или внесения в них изменений могут быть: -результаты законченных научно-исследовательских, опытноконструкторских и экспериментальных работ; -изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации различных объектов. Изменения нормативных документов утверждаются, как правило, один раз в год – в феврале, и вводятся в действие с 1 июля текущего года. Срок разработки изменений не должен превышать 6 месяцев. Лекция 5. Виды населенных пунктов. Основы планировки населенных мест. Особенности выбора территории для размещения поселений. Теория и практика градостроительства по своему содержанию представляет многогранную деятельность, включающую в себя связанные со строительством новых, реконструкцией и расширением существующих населенных мест, законодательное регулирование, хозяйственное планирование, инженерное и архитектурно-планировочное проектирование, организацию и производство необходимых строительных, работы и т.д. Градостроительство должно обеспечить экономическую целесообразность, а также функциональную и инженерно-архитектурную согласованность в общем расположении и построении города или другого населенного места, их отдельных районов и частей, в размещении различных сооружений. В число градостроительных задач входят выбор территории для нового населенного места и расширения существующего, определение перспектив развития, решение дорожно-уличной системы и внешних связей, архитектурно-планировочное решение застройки центра, площадей, жилых районов, микрорайонов и кварталов, садов и парков, промышленных зон и объектов. Поскольку градостроительные работы непосредственно связаны с окружающей средой, преобразуемой человеком, необходимо предусматривать последствия этого воздействия во избежание не только разрушительных, но и отрицательных изменений. Поэтому экологические проблемы должны занимать значительное место в градостроительстве. Типы расселения зависят от специализации производства,- поэтому разделение труда, а именно обособление сельскохозяйственного производства, привело к появлению двух основных типов расселения — городского и сельского, в соответствии с которыми населенные места на территории страны подразделяются на две основные категории. В первую входят города и поселки, связанные главным, образом с промышленным производством, а во вторую — сельские населенные пункты. В свою очередь они подразделяются на группы поселений в зависимости от численности населения (таблица 2). 26 Таблица 1 - Группы поселений Группы поселений Крупнейшие Население, тыс. человек города сельские поселения ˃2000-мегаполис _ ˃1000- метрополис Крупные от 250 до 1000 от 3 и более Большие от 100 до 250 от1 до 3 Средние от 50 до 100 от 0.2 до 1 Малые до 50 до 0.2 Примечание: В группу малых городов включают поселки городского типа. К поселкам городского типа относятся населенные пункты с численностью свыше 3 тысяч человек, из которых 85% не заняты в сельском хозяйстве. Городом является крупное населенное место, жители которого в основном заняты в промышленности, управлении, торговле и в сферах обслуживания, науки и культуры. По преобладающей народнохозяйственной функции города подразделяются на промышленные, портовые, железнодорожные узлы, курортные, центры науки и образования. Для территории города характерны высокая плотность населения и компактность застройки. Самые древние города возникли в странах Древнего Востока на территории плодородных долин рек Тигра, Евфрата и Нила. В государствах Двуречья и в Египте за 30 веков до Н.Э. уже существовали города Ассур, Вавилон, Мемфис и Фивы. Это были торговые города, города-крепости. В Древней Руси еще до нашествия монголов было около 300 городов, Сейчас 11 городов с населением свыше миллиона жителей. Помимо понятий крупных городов возникло понятие городских агломераций - это локальная группа населенных мест, в которых не менее10, а иногда до 100 городов и поселков. Агломерации бывают моноцентрические, когда величина главного города не менее, чем в 10 раз больше самого крупного города-спутника (Москва, Свердловск и т.д.). Агломерация называется полицентрической, когда несколько городов достигают не мене 0.1 величины главного города (Челябинск, Донецк и т.д.). Несмотря на преимущество крупных городов (центры науки, образования, культуры ит.п.), их рост стараются ограничить административными и планировочными мерами, так как возникают трудности в обеспечении водой, чистым воздухом, жильем и т.д. Поселок представляет собой населенное место, жители которого в основном заняты в промышленном производстве, транспорте, добывающей промышленности. К. этой категории относятся также курортные поселки. 27 Сельские поселения имеют относительно малые размеры и плотность населения, занятого в сельскохозяйственном производстве. К ним относятся поселки агропромышленного характера при крупных животноводческих комплексах, птицефабриках и т.п., центральные усадьбы колхозов и совхозов, бригадные поселения. Среди сельских - населенных мест наиболее распространены мельчайшие поселения с населением менее 0,5 тыс. жителей (деревни, села, хутора). Возможны и другие, более мелкие поселения сельскохозяйственных кооперативов, арендаторов, фермеров. Одним из основных условий существования и дальнейшего развития городов, поселков и сельских населенных пунктов является рациональный и обоснованный выбор территории для строительства новых и реконструкции существующих населенных мест. Территорию для их строительства и реконструкции следует выбирать с учетом оптимального размещения мест приложения труда, проживания и отдыха населения. Эта территория должна располагаться на землях несельскохозяйственного - назначения или малопригодных для сельского хозяйства и удовлетворять определенным природным и физико-геологическим условиям. Основными природными факторами, влияющими на выбор территории для населенного места, являются климатические условия и зеленые насаждения; рельеф местности; гидрология существующих водотоков и водоёмов; гидрогеология; инженерно-геологические условия; физикогеологические процессы, присущие данной территории. Климатические условия (роза ветров, среднемесячные температуры и относительные влажности воздуха; абсолютные максимумы температуры воздуха для летних месяцев и минимумы для зимних и пр.) играют большую роль как для выбора территории в целом, так и для взаиморасположения жилых районов, промышленных й сельскохозяйственных предприятий, а также направлений основных улиц и дорог. Выбор территории для размещения населенного места, а также его планировка в большой степени зависят от рельефа местности, который оказывает определяющее влияние на планировочную структуру и размещение различных объектов. Гидрология играет большую роль при выборе территории. Естественные водоемы — реки, озера, пруды, моря — являются важными компонентами, формирующими план населенного места и создающими в совокупности с зелеными насаждениями благоприятные микроклиматические условия. Они являются источниками водоснабжения, используются для водного транспорта, водно-спортивных сооружений и мест отдыха населения. Однако при определенных . условиях они разрушают и изменяют береговую полосу, что требует определенных берегоукрепительных работ. Большое значение имеет учет низких и высоких вод, отметки ледохода и др., которые могут оказывать влияние на затопляемость территории и разрушение берегов. 28 Гидрогеология определяет уровни грунтовых вод, их колебание и направление, которые оказывают существенное влияние на образование болот и заболоченностей, а также на подтопление городской территории вплоть до затопления подвальных помещений и снижение несущей способности грунтов. Инженерно-геологические условия определяют устойчивость зданий и сооружений, конструкции их фундаментов. При неблагоприятных условиях возникает необходимость использования специальных инженерных мероприятий, значительно удорожающих строительство. Наличие на территории физико-геологических процессов (овраги, оползни, карсты, дюны и барханы, сели и пр.) исключает или в значительной степени ограничивает использование ее для застройки. В случае необходимости такие территории при соответствующем технико-экономическом обосновании могут быть использованы. Однако затраты при этом будут очень значительны. В комплексе градостроительных вопросов, связанных с выбором территории для строительства новых, расширения и реконструкции существующих городов и других населенных пунктов, их планировкой и застройкой, важное место занимает инженерное благоустройство территории. Линии градостроительного регулирования. Красные линии и линии застройки Генеральный план города. Состав проектов детальной планировки и застройки. Планировка и застройка города осуществляется на основе целого ряда специальных проектных документов, в составлении которых и реализации их решений геодезисты принимают непосредственное участие. Основным градостроительным документом является генеральный план города, в котором на основе установок народнохозяйственных планов, социального и научно-технического прогресса определяются перспективы развития города на 25 — 30 лет; выполняется комплексное решение всех его функциональных элементов, жилой и промышленной застройки, сетей общественного обслуживания, благоустройства и городского транспорта. Генеральный план города включает в себя: -основной чертеж генерального плана; - план существующего города (так называемый опорный план по состоянию на год выпуска генерального плана); - материалы, характеризующие идею архитектурно-пространственной композиции; - схемы, определяющие природные условия, инженерное оборудование и подготовку территории; - схемы городского и внешнего транспорта; - схемы размещения учреждений и предприятий культурно-бытового обслуживания; 29 - проект размещения первоочередного строительства; пояснительную записку. Генеральный план города с численностью населения более 500 тыс. человек выполняется на топографическом плане в масштабе 1:10000, для остальных городов — в масштабах 1:5000 — 1:2000. Генеральный план города является основой для разработки проекта детальной планировки и эскизов застройки; проектов планировки городских промышленных районов, инженерного оборудования, городского транспорта, благоустройства, озеленения и др. Проекты детальной планировки и эскизы застройки разрабатываются на отдельные части селитебной территории: жилые районы и микрорайоны, общегородские центры, общественные комплексы, подлежащие застройке, реконструкции или благоустройству в ближайшие 3 — 5 лет в соответствии с проектами первоочередного строительства. Основным планировочным элементом селитебной зоны является микрорайон, ограниченный красными линиями магистральных и жилых улиц. Красными линиями называют границы между всеми видами улиц (проездов) и основными градообразующими элементами: зонами жилой застройки и водных бассейнов, промышленной, зеленой, технической зонами. Здания вдоль улиц размещают по линии застройки, которая отступает от красной линии вглубь территории микрорайона не менее чем на 6 м на магистральных улицах и на 3 м — на жилых. Проект детальной планировки выполняется в составе: -схемы размещения проектируемого района в системе города; - плана красных линий и эскиза застройки; - разбивочного чертежа красных линий; - схемы инженерной подготовки территории и организации рельефа по осям городских проездов в точках пересечения и наиболее характерных переломах рельефа местности; - схемы размещения общегородских инженерных сетей; - схемы организации движения транспорта и пешеходов; - поперечных профилей улиц. План красных линий и эскиз застройки выполняются на топографическом плане в масштабах 1: 500 — 1:2000, на котором показываются: существующая застройка всех видов; проектируемая сеть улиц, проездов, пешеходных аллей и зелеразмещение проектируемых жилых и общественных зданий и сооружений; красные линии и проектные элементы поперечного профиля улиц и проездов. Разбивочный чертеж с привязками красных линий к опорным зданиям, сооружениям и геодезическим пунктам, закрепленным на местности, координатами характерных точек красных линий выполняется на копии плана красных линий и эскиза застройки. 30 Схема инженерной подготовки территории и организации рельефа выполняется на копии плана красных линий. На схеме показываются: проектные и фактические отметки по осям проездов в углах микрорайонов, в местах излома красных линий и рельефа местности, решения по инженерной подготовке (схема водоотвода, участки подсыпки или срезки грунта, защитные сооружения, дренажи). Поперечные профили улиц выполняются в масштабах 1:100 — 1:200 с показом существующих профилей; проектных решений с выделением проезжей части, тротуаров, полос зеленых насаждений, трамвайных путей, наземных и подземных инженерных сетей. Проекты застройки разрабатываются, как правило, на основе проекта детальной планировки и эскиза застройки на жилой микрорайон, квартал или группу жилых домов, а также на застройку общественного комплекса. Проект застройки разрабатывается в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию — рабочий проект, т. е. проект, совмещенный с рабочими чертежами. Проект содержит ситуационный план размещения строительства; генеральный план застройки; макет застройки; чертеж организации рельефа, инженерных сетей, озеленения территории; паспорта типовых и чертежи индивидуальных проектов зданий; проект организации строительства; сводный сметно-финансовый расчет. Все материалы проекта выполняются в масштабах 1:500 — 1:1000, ситуационный план — в масштабах 1:2000 — 1:5000. Рабочая документация разрабатывается на основе утвержденного проекта в составе: генерального плана участка застройки в масштабах 1: 500 — 1:1000; разбивочного чертежа в масштабах 1:500 — 1:1000 с показом привязок размещения зданий и сооружений; чертежей принятых к строительству зданий и сооружений; чертежей по организации рельефа территории в масштабах 1: 500 — 1:1000 с показом проектных горизонталей, отметок и уклонов, картограммы земляных работ; чертежей по водоснабжению, канализации, теплофикации, электроснабжению, газоснабжению, слаботочным устройствам и т. д. в масштабе 1:500; посадочно-дендрологического чертежа в масштабе 1:500; смет на строительство. Проект планировки городского промышленного района разрабатывается на основе генерального плана города с учетом развития существующих и строительства новых предприятий. Проект планировки городского промышленного района выполняется в составе: основного чертежа планировки промышленного района в масштабе 1:2000; 31 схемы размещения района в плане города в масштабе 1:5000 или 1:10000; схемы размещения инженерных сетей, организации рельефа и инженерной подготовки территории в масштабе 1:2000; поперечных профилей магистралей, улиц и местных проездов масштабах 1:100 — 1:200; пояснительной записки. Для городов численностью населения 250 тыс. человек и более, а также городов-курортов разрабатывается проект планировки пригородной зоны. Для городов с численностью населения менее 250 тыс. человек и поселков городского типа в составе генерального плана выполняется схема планировки прилегающего к городу района. Архитектурно-проектные решения для строительства жилищногражданских зданий принимаются на основе материалов строительного паспорта. Строительный паспорт (паспорт земельного участка) является комплексным документом, обеспечивающим удобства пользования материалами инженерно-строительных изысканий при согласовании, проектировании и строительстве. Паспорт содержит: общую часть; акт об отводе границ участка строительства; архитектурно-планировочное задание; инженерно-геологическую характеристику участка; условия присоединения проектируемых зданий и сооружений к городским инженерным сетям; описание строений и зеленых насаждений, находящихся на участке. Основу большинства документов строительного паспорта составляет топографический план, обычно масштаба 1:500. Планировочная структура и функциональное зонирование городских территорий. Градостроительная оценка территории Баланс территорий. Основные проектные и функциональные показатели. Планировка городов и их инженерное благоустройство определяются генеральным планом, который является основой для проектирования отдельных элементов. В проектах планировки и застройки населенных мест для создания взаимоувязанной планировочной структуры должно предусматриваться зонирование территории по видам ее использования. Функциональное зонирование определяет наиболее рациональное взаимное расположение отдельных элементов города и проводится с целью создания наиболее удобных и благоприятных в санитарно-гигиеническом отношении условий жизни населения. На территории города существуют следующие основные зоны: - селитебная, предназначенная для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений, научно-исследовательских институтов 32 и их комплексов, а также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не требующих устройства санитарно- защитных зон; - производственная, предназначенная для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов, комплексов; - ландшафтно-рекреационная, включающая городские леса, парки, водоемы, земли сельскохозяйственного использования, которые совместно с садами, бульварами, размещаемыми на селитебной территории, формируют систему открытых пространств; - коммунально-складская – для размещения баз, складов, гаражей, трамвайных депо, троллейбусных и автобусных парков и т..п.; - зона внешнего транспорта – для размещения транспортных устройств и сооружений, пассажирских и грузовых станций, пристаней, портов и т.п. В больших и крупнейших городах выделяется также зона общегородского общественного центра, а в курортных городах - курортная зона, в которой размещаются лечебно-оздоровительные и связанные с ними обслуживающие учреждения. Все эти зоны вместе с их санитарно-защитными зонами составляют застроенную территорию города. Вне этой территории, но, как правило, в пределах городской черты размещаются городские коммунальные предприятия и устройства ( питомники, водозаборные устройства, очистные сооружения городского водопровода и канализации, утилизационные заводы, кладбища, крематории и т.п.), которые по эксплуатационным и санитарным условиям не могут размещаться на застроенной части города. За пределами города, в непосредственной близости к нему, организуется пригородная зона, включающая крупные зеленые массивы, необходимые для улучшения микроклимата и состояния воздушного бассейна, места массового отдыха и участки, сохраняемые как резерв для дальнейшего роста городской территории. Для рационального распределения территории города на функциональные зоны предусматривают: повышение плотности застройки и увеличение площади зеленых насаждений, организацию крупных коммунальных устройств и хозяйств. Основными технико-экономическими показателями застройки жилых районов и микрорайонов являются следующие: - плотность застройки – отношение площади застройки к жилой территории, выраженное в %, характеризует санитарно- технические условия проживания; - плотность жилого фонда, т.е. количество жилой площади в кв. м, приходящееся на 1 га территории жилого района или микрорайона; - плотность населения, т.е. численность населения, приходящегося на 1 га микрорайона; - баланс территорий жилого района с указанием территории каждого элемента (Жилые здания, дороги, зеленые насаждения, автостоянки ит.п.) в 33 гектарах или процентном соотношении территории каждого элемента к общей площади территории района, а также приходящиеся на 1 жителя. Лекция 6. Основные задачи инженерного оборудования территории населенных мест. Освоение территорий по своему содержанию представляет многогранную деятельность, включающую в себя вопросы, связанные со строительством новых, реконструкцией и расширением существующих мест, законодательным регулированием, хозяйственным планированием , инженерным и архитектурно-планировочным проектированием и организацией производства необходимых строительных работ. При выборе мест для поселений учитываются такие различные условия, как: - климатические (ср.годовая температура, роза ветров, количество осадков); - рельеф местности; - гидрологические (наличие водоемов, уровень рек, паводковый режим и т.д); - гидрогеологический (уровни подземных вод, их колебание и т.д.); - геологические условия (грунты, их несущая способность…); - отсутствие или наличие неблагоприятных физико-геологических процесссов на территории (оползней, карстовых явлений, оврагообразований и др.). Мероприятия по приспособлению природных условий планируемой территории для целей застройки и благоустройства относятся к инженерной подготовке территории. Это комплекс работ по обеспечению пригодности территории для градостроительства и создания оптимальных санитарногигиенических и микроклиматических условий для жизни и деятельности населения, нормальной и бесперебойной работы промышленных предприятии, транспорта и др. К ним относятся: - вертикальная планировки и водоотвод; - устройство пешеходных и проезжих дорог, автомобильных стоянок и промышленных площадок; - создание зеленых насаждений различного функционального назначения; - сооружение малых водоемов декоративного и спортивного назначения; - благоустройство берегов рек и водохранилищ; - устройство искусственного освещения улиц, площадей и др. территорий города; - прокладка сетей подземных коммуникаций; - санитарная очистка территории. 34 Комплекс инженерного благоустройства охватывает примерно три четверти городской территории. Рушение вопросов благоустройства зависит от масштаба города, природных и климатических факторов, переспектив развития, характера сложившейся застройки. Организация стока вод и вертикальная планировка территорий. Задачи вертикальной планировки. Разработка плана организации рельефа. Методы проектирования и способы отображения. При разработке проекта на строительство различных объектов наряду с разработкой планов и конструктивных чертежей составляют план организации рельефа, который решает задачу изменения рельефа местности для приспособления его к застройке, благоустройству и инженернотранспортным нуждам. Вертикальная планировка - это инженерное мероприятие по искусственному изменению, преобразованию и улучшению существующего рельефа местности срезкой или подсыпкой грунта для использования его в градостроительных целях. Основная цель вертикальной планировки заключается в создании спланированных поверхностей, удовлетворяющих требованиям застройки и инженерного благоустройства территории. Вертикальная планировка территории призвана создать благоприятные условия для размещения зданий и сооружений, прокладки улиц, проездов, подземных инженерных коммуникаций. К основным задачам вертикальной планировки относятся: - организация стока поверхностных вод (дождевых, ливневых и талых) с городских территорий; - обеспечение допустимых уклонов улиц, площадей и перекрёстков для безопасного и удобного движения всех видов городского транспорта и пешеходов; - создание благоприятных условий для размещения зданий и прокладки подземных инженерных сетей; - организация рельефа при наличии неблагоприятных физикогеологических процессов (затопление территории, подтопление её грунтовыми водами, оврагообразование и т.д.); - придание рельефу наибольшей архитектурной выразительности; - создание в необходимых случаях искусственного рельефа; - решение задач при сооружении крупных и уникальных плоскостных сооружений (спортивного центра, аэродрома и пр.) Работы по проектированию вертикальной планировки территории проводятся на всех стадиях разработки горизонтальной планировки: проектов генеральных планов, проектов детальной планировки и проектов застройки. Этапы разработки вертикальной планировки заключаются в оценке рельефа, составлении схемы вертикальной планировки в зависимости от площади и сложности рельефа в масштабах 1:10000 – 1:2000 35 и рабочих чертежей в масштабах 1:1000 – 1:500, на основании которых на местности производят геодезические разбивочные работы для преобразования рельефа. Для разработки проектов вертикальной планировки необходимо располагать исходными материалами. Это - здания, планировочные решения, материалы предшествующей стадии проектирования и материалы изысканий, в которые входят геодезические, гидрологические, гидрогеологические исследования, данные о расположении в плане и в высотном отношении и типах подземных инженерных сооружений, зелёных насаждений, наземных сооружений, составе и размерах транспортного и пешеходного движения и пр. Отметки планируемой поверхности назначают таким образом, чтобы максимально сохранить существующий рельеф, зелёные насаждения и почвенный покров. Осуществляется вертикальная планировка с учетом осушения заболоченных и избыточно увлажненных территорий, орошения недостаточно увлажненных территорий, положения уровня грунтовых вод, борьбы с селевыми потоками. К вертикальной планировке относятся обвалование и досыпки территории, применяемые для защиты города от затоплений, засыпка оврагов, террасирование склонов, выполняемое для предотвращения оползней и др. При оценке территории основное внимание уделяется существующему рельефу. Определяют наличие и расположение водоразделов и тальвегов, основные направления стока поверхностных вод, участки территорий с различными уклонами, территории, требующие мероприятий по инженерной подготовке, и пр. Совокупность этих характеристик определяет природные условия территории по степени пригодности для строительства как благоприятные (с уклонами 0.005 – 0.100), неблагоприятные (0.100-0.200 или менее 0.005) и особо неблагоприятные (свыше 0.200). Существенную роль играет вертикальная планировка при размещении зданий, сооружений и подземных инженерных сетей. В настоящее время для жилищно-гражданского строительства используют типовые здания, и задача вертикальной планировки заключается в создании благоприятных условий для их размещения без изменения типовых проектов. Эффективность работ по вертикальной планировке определяют следующие технико-экономические показатели: - наименьший объём земляных работ при наибольшей эффективности проектных решений; - одинаковый объём выемок и насыпей (баланс земляных масс), когда отпадает необходимость в вывозе грунта с планируемой территории или привозе его; - всемерное сокращение дальности перемещения грунта (транспортного объёма) с участков выемок в насыпи. Основными документами проекта вертикальной планировки являются план организации рельефа и картограмма земляных работ, которые 36 составляются на основе топографического плана, рабочих чертежей поперечных профилей улиц и проездов. Составление плана организации рельефа ведется на проекте планировки и застройки с использованием плана красных линий, которые выносятся все исходные данные со схемы вертикальной планировки. В зависимости от местных условий и вида поверхности проектирование вертикальной планировки выполняют методом проектных горизонталей, проектных отметок, профилей или комбинацией этих методов. Метод проектных горизонталей позволяет наиболее полно отразить проектируемый рельеф и произвести планировку на всей территории с одинаковой степенью точности, что особенно важно при незначительных уклонах местности. Сущность метода состоит в том, что на план с геодезической подосновой, где показан фактический рельеф в горизонталях и нанесены все проектные решения в плане, наносят горизонтали отображающие проектный рельеф. В зависимости от рельефа и масштаба составляемого плана высоту сечения проектных горизонталей устанавливают равной 0.1; 0.2; 0.5 м. Преимуществом данного метода является совмещение горизонтального и вертикального решений, что обеспечивает наглядность проектного документа и упрощает подготовку и производство геодезических разбивочных и строительных работ. Метод профилей применяется при вертикальной планировке проездов, улиц, дорог или площадок. По результатам полевых геодезических работ составляют продольные и поперечные профили через 20, 40 или 100 м, в зависимости от стадии проектирования и характера рельефа. Продольные профили следует проектировать в тех же масштабах, что рабочие чертежи, принимая для большей точности графических построений вертикальный масштаб в 10 раз больше горизонтального. Поперечные профили строят в масштабе 1:200 с учетом соотношения горизонтального и вертикального масштабов как 1:10. Этот метод недостаточно нагляден и требует большого объема графических работ, поэтому он используется для частичного решения вертикальной планировки. В дальнейшем применяются другие методы. Метод проектных отметок заключается в изображении преобразованного рельефа в виде системы точек с подписанными на них красными и рабочими отметками. Применяется такой способ в случаях слабо выраженного проектного рельефа, т.е. тогда, когда изображение проектной поверхности проектными горизонталями становится недостаточно наглядным. Комбинированный метод проектирования вертикальной планировки одновременно используя методы проектных горизонталей и отметок. Методом отметок проектируют опорные или характерные точки, отметки которых должны быть сохранены в процессе дальнейшего преобразования рельефа, выполняемого методом проектных горизонталей. 37 Лекция 7. Вынесение проекта организации рельефа на местность Оформленный план организации рельефа служит основой для выноса проекта вертикальной планировки на местность. Методика выноса зависит от способа проектирования и представленных материалов (планов, профилей, проектных отметок) и сводится, как правило, к определению на местности положения отдельных точек проекта в плане и по высоте. Исходными документами для производства работ служат: - генеральный план строительного участка с привязкой к красным линиям осей строящихся зданий и сооружений; - план организации рельефа; - план земляных масс. Перенос проекта организации рельефа в натуру выполняется в такой последовательности: - отыскивают на местности реперы и марки высотной сети и в случае недостаточного их числа производят необходимое сгущение; - выносят на местность проект организации рельефа проезда; - переносят на местность проектные отметки точек красных линий; - выносят на местность проект организации рельефа квартала (вначале внутриквартальные проезды, затем дорожки, тротуары, углы зданий и проектный рельеф незастроенной части). Перенесение проекта вертикальной планировки обычно начинается с проездов. Для этого по оси проезда разбивают проектный профиль с вынесением в натуру всех пикетов и точек перегиба проектного профиля. Вынесенные в натуру точки закрепляют деревянными колышками или столбами. Колышки забивают таким образом, чтобы отметка верхнего среза была на проектной отметке данной точки профиля. Установка колышков на проектную отметку производится при помощи нивелира. За исходные данные для этого принимают отметки реперов городской нивелировки. Для установки верхнего обреза кола на проектную отметку вычисляют отсчет а по рейке, соответствующий проектной отметке в этой точке. Эти вычисления производят по формуле а=Нисх+b -Нпр, (1) где Нисх – отметка исходного репера; b – отсчет по рейке, установленной на исходном репере;% Нпр –проектная отметка определяемой точки. Разбивку на местности проектной линии, заключенной между двумя точками перегиба профиля, производят с помощью наклонного луча нивелира, теодолита, а также с помощью лазерных приборов. Если на пикетах в точках А и В колья находятся на проектной отметке, то промежуточные колья в точках C, D, E, F можно установить при помощи визирок (рис. 8). 38 Рисунок 8– Вынос линии заданного уклона при помощи визирок Промежуточные точки могут быть вынесены в натуру также и при помощи наклонного луча нивелира. Для этого в начальной точке А (рис.9) устанавливается нивелир так, чтобы один из подъемных винтов был направлен по линии створа. После приведения оси вращения нивелира в отвесное положение визирную ось трубы наводят на рейку, установленную в конце створа, и, действуя подъемным винтом нивелира, добиваются отсчета b по рейке, равного высоте инструмента i. Рисунок 9 –Вынос линии заданного уклона При таком положении наклон визирной оси трубы нивелира будет равен наклону проектной линии, а отсчеты по рейке, устанавливаемой на кольях, будет равен отсчету b, или, что то же самое, высоте инструмента i. По оси проезда проектный профиль разбивают через каждые 10-20 м. затем в этих точках производят разбивку поперечников, закрепляя на них с той и с другой стороны от оси проезда временные точки, расположенные на линии лотка, на бордюрном камне тротуара и около фасадной линии. В случае если из-за выемки или высокой насыпи установить кол на проектную отметку невозможно, то поступают следующим образом. Забивают кол до прочного положения в грунте и нивелируют его. Вычисленную отметку сравнивают с проектной и разность с 39 соответствующим знаком выписывают на боковую поверхность кола. При планировке отмеряют эту разность от верхнего среза кола до рабочей поверхности грунта. Проект вертикальной планировки на внутриквартальной территории и на площадях обычно переносят в натуру путем разбивки сетки квадратов со сторонами 10 или 20 м. в каждой вершине такой сетки квадратов на проектную отметку забивают кол одним из описанных выше способов. Если запроектированный рельеф представляет наклонную плоскость, то проект вертикальной планировки этой территории можно перенести наклонным лучом нивелира. В этом случае по проекту вертикальной планировки определяют направление линии АВ (рисунок 10) с нулевым уклоном и переносят это направление на местность. Затем в произвольно, но удобно выбранной точке С на это линии восстанавливают перпендикуляр CD. Если теперь в точке С установить нивелир с расположением подъемных винтов 1,2 и 3 так, как это указано на рис. 25, и при помощи подъемного винта визирной оси задать проектный уклон линии CD, то ось вращения нивелира займет положение, перпендикулярное разбиваемой в натуре наклонной плоскости. В этом случае отсчет по рейке, установленной на кол, забитый на проектную отметку во всех точках запроектированной наклонной плоскости, должен быть одинаковым и равным b=ГИ-(НС)поект, (2) где ГИ – отметка горизонта инструмента; (НС)поект – проектная отметка точки С, в которой установлен нивелир. Рисунок 10 - Вынос проектной плоскости Это способ перенесения проектной плоскости в натуру удобен тем, что при одной постановке нивелира можно вынести проектные точки как угодно густо, без каких либо дополнительных вычислений. Иногда проектную плоскость разбивают на отдельные профили и каждый профиль переносят в натуру наклонным лучом нивелира, теодолита или лазерного прибора. Перенос на местность проекта организации рельефа производят в основном приборами и методами, обеспечивающими точность технического нивелирования. В отдельных случаях можно рассчитать точность перенесения проекта на местность. Для расчета точности, с которой необходимо перенести 40 отдельные точки проекта вертикальной планировки в натуру, принимается условие, чтобы величина расхождения фактического уклона между двумя смежными точками, перенесенными в натуру, от проектного не превышала 10% минимального уклона. Величина минимального уклона, обеспечивающая нормальный сток воды с поверхности, принята 0,5%. Если точки проекта будут вынесены в натуру через каждые 10 м, то допускаемое минимальное превышение между двумя смежными точками будет равно 5 см, а, следовательно, величина средней ошибки выноса в натуру отдельной точки проекта не должна превышать 0,4 см. При запроектированных больших уклонах требуется меньшая точность перенесения проекта вертикальной планировки в натуру. Так, если проезд запроектирован с уклоном 2%, то среднюю величину ошибки перенесения в натуру отдельной точки проекта вертикальной планировки по отношению к смежным точкам, расположенным на расстоянии 10 м, можно допустить порядка 1,4 см, а предельная ошибка будет равна 4-5 см. После выноса проекта вертикальной планировки производится исполнительная съемка. Отклонения исполнительных отметок от проектных считается допустимым в пределах: - для работ по планировке кварталов и внутриквартальных проездов до 5см; - для работ по планировке улиц-проездов до 3 см; - для строительства зданий и сооружений до 1.5 см; - по уклонам спланированных поверхностей до 0.1‰; - по уклонам водоотводных каналов до 0.05‰. Использование лазерных приборов при производстве вертикальной планировки Существенно упрощается вынос проекта вертикальной планировки на местность с использованием лазерных приборов, так как при этом отпадает необходимость в закреплении линий кольями, сам луч является опорным направлением. Лекция 8. Классификация строительных материалов. Основные физические и механические свойства. При строительстве зданий и сооружений применяют различные природные и искусственные строительные материалы. К природным относят лесные материалы, а также естественные природные каменные (камень, гравий, песок, глина). Широко распространены искусственные материалы: минеральные вяжущие вещества (цемент, известь), керамические (кирпич, строительная керамика), бетоны, металлические, пластмассовые и др. Свойства материалов определяют область их применения. Основные свойства по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические. 41 К физическим относят весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей (воды), газов, тепла, радиации, а также способность к сопротивлению влиянию внешних условий. Химические свойства оценивают показателями стойкости материалов при действии кислот, щелочей, растворов солей и других разрушающих материал веществ. Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться сжатию, растягиванию, удару. Технологические свойства — способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий . Правильный выбор материалов и их использование требуют всестороннего учета различных свойств, обеспечивающих в условиях эксплуатации необходимую прочность и соответствующие деформационные показатели. Кроме того, необходимо учитывать зависимость свойств материалов от внешних условий, приводящих, как правило, к отрицательному воздействию на строительные материалы и изготовленные них конструкции. Рассмотрим некоторые из свойств материалов. Важнейшим физическим показателем материала служит его плотность Средняя плотность р (в кг/м ) определяется отношение массы материала к его объему в естественном состоянии. Пористость п материала характеризует степень заполнения его объема порами . Величина пористости строительных материалов колеблется от 0 % (стекло, металл) до 95% (пенопласт).Функционально плотные материалы обеспечивают высокую прочность конструкций, пористые - повышение теплоизоляционные свойства. Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду, выражается в процентах. К физическим свойствам относятся: водопроницаемость – способность материала пропускать воду (колво воды, прошедшее за 1 час через 1 м площади материала при давлении 1 Мпа); - морозостойкость – определяет способность насыщенного водой материала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и снижения прочности. Марка изделий и конструкций задается числом циклов попеременных замораживания и оттаивания (МРЗ10,15,25, 35,50,100,150,200 и более); -огнестойкость – характеризует способность материала выдерживать действие высоких температур без потери несущей способности , по этому показателю строительные материалы делятся на огнестойкие (бетон, кирпич, металл), трудносгораемые (асфальт) и сгораемые (дерево,краски, пластмассы ). 42 Лекция 9. Природные и искусственные каменные материалы и изделия из них. Бетонные и железобетонные конструкции. Устройство и виды опалубок. Требования к точности выполнения геометрических параметров сироительных элементов и конструкций Геодезическин методы контроля их габаритов. Природные каменные материалы наиболее доступны и получаются механической обработкой горных пород и в зависимости от способа изготовления делятся на пиленые, колотые и рваные. При дроблении пород образуются щебень и песок. Для кладки фундаментов, стен вспомогательных зданий, массивных элементов сооружений используют бутовый камень неправильной формы. Широко распространены бутобетонные конструкции, получаемые втапливанием камней в бетонную смесь. Обработанные каменные материалы правильной формы в виде штучных изделий (стеновых камней, плит) применяют для кладки стен, наружной и внутренней облицовки зданий. Из природного камня изготовляют также материалы для дорожного (бортовые камни, брусчатка и др.) и гидротехнического строительства. К керамическим материалам и изделиям относят искусственные каменные материалы, получаемые из глин или их смесей с различными добавками, с помощью формования и последующего обжига. Наиболее распространены стеновые керамические материалы, к которым относят сплошной и пустотелый кирпичи, кирпичные блоки и панели. Изготовляют ординарный кирпич размерами 250X120X65 мм или утолщенный с высотой 88 мм. Плотность керамического кирпича 1600—1900 кг/м3, водопоглощение не менее 8 % . Выпускается кирпич с пределом прочности от 7,5 до 30 МПа и морозостойкостью Мрз15, 25, 35 и 50. Для снижения плотности и теплопроводности используют пустотелые кирпичи. Отдельные камни в конструкциях, возводимых из природных и искусственных каменных материалов, скрепляют между собой растворами. При приемке конструкций, выполненных из каменных материалов, проверяется правильность перевязки швов, горизонтальность и вертикальность рядов кладки, положение деформационных швов и закладных деталей, геометрические размеры. Особая роль в строительстве отводится минеральным вяжущим веществам, представляющим собой тонко измельченные порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичное тело, постепенно переходящее в результате внутренних физико-химических процессов в камневидное состояние. Это свойство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов и других искусственных каменных материалов и изделий. Минеральные вяжущие вещества получают с помощью обжига в печах природных каменных материалов (известняков, гипса, ангидрита, доломита) 43 и последующего их помола в топкий порошок. Процесс твердения вяжущих веществ называется схватыванием. Наибольшей скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие вещества (до нескольких часов), наименьшей — воздушная известь (до года). Так как прочность вяжущих веществ изменяется во времени, то их оценивают на определенное время и в установленных условиях. Этот показатель принимают за марку вяжущего вещества. Для цементов срок твердения для оценки их твердости установлен в 28 дней при температуре 20 °С. Наиболее широко из вяжущих веществ применяется портландцемент, получаемый с помощью обжига смеси известняка и 25 % глинистых примесей. Портландцемент характеризуется пределом прочности на сжатие и изгиб по марке цемента, численно соответствующей предельному сопротивлению (в кг/см2). Портландцемент приготовляют марок М400, 500, 550, 600. В зависимости от компонентов и добавок, входящих в состав цемента, ему могут быть приданы особые свойства (быстрое твердение, водостойкость и др.). Цементы являются основой изготовления бетонных изделий и конструкци. По мере совершенствования технологии приготовления бетонов с новыми физико-механическими свойствами универсальность и экономичность бетонных конструкций повышаются. Бетон — это искусственный камень, получаемый в результате твердения смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью. Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто, получаемое при смешивании вяжущего вещества с водой, заполняет промежутки между заполнителем и придает бетону до затвердевания подвижность, что позволяет, используя специальную форму — опалубку, получать бетонные конструкции разнообразной конфигурации и размеров. По плотности бетоны делят на особо тяжелые - более 2500 кг/м3, тяжелые обыкновенные – 1800-2500 кг/м3, легкие – 500-1800 кг/м3 и особо легкие - менее 500 кг/м3. Прочность бетона зависит от марки используемого цемента, качества и состава заполнителей и соотношения воды и цемента. Хорошо работая на сжатие, бетон неудовлетворительно воспринимает растягивающие усилия, так как его прочность на растяжение в 10—15 раз ниже прочности на сжатие. Для устранения этого недостатка и предотвращения разрушения бетонных конструкций растягивающими нагрузками в них вводят стальные элементы — арматуру. Обладая высоким пределом прочности при растяжении (до 200 МПа), стальная арматура воспринимает растягивающие напряжения. В связи с прочным сцеплением бетона с арматурой и практически одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона обеспечивается полная монолитность нового материала — железобетона. Арматура, применяемая для армирования железобетонных конструкций, может выполняться в виде стальных стержней, проволоки, канатов или 44 прокатных профилей. По своему назначению в конструкции арматуру подразделяют на рабочую, воспринимающую нагрузки, и монтажную, необходимую для обеспечения правильного положения рабочей арматуры. Арматура может использоваться как отдельными элементами, так и изделиями в виде сварных сеток или каркасов. В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженным. Метод предварительного напряжения заключается в изготовлении таких железобетонных конструкций, в которых бетон подвергается искусственному сжатию за счет предварительно растянутой стальной арматуры. При работе на растяжение в таких конструкциях растягивающие усилия частично компенсируют созданными сжимающими усилиями. Кроме того, в растягиваемой зоне бетонных конструкций из-за повышенной плотности не возникают трещины и тем самым обеспечивается защита от разрушения как самого бетона, так и арматуры от коррозии. Для натяжения арматуры обычно используют механический или электротермический способ. При напряженном армировании изготовленных конструкций (как правило, крупноразмерных пролетных строений мостов, балок и прогонов, контурных элементов железобетонных оболочек и др.), арматуру располагают и закрепляют анкерными устройствами. Контроль напряжения железобетонных конструкций следует осуществлять, определяя изменения их геометрической формы и нивелируя точки по выбранным плоскостям или граням. По способу производства железобетонные конструкции бывают сбор ными, сборно-монолитными и монолитными. Сборные конструкции изготавливают на специальных заводах в мно гократно используемых формах и транспортными средствами доставля ются на место строительства. Наиболее прост по схеме стендовый способ изготовления сборных конструкций, при котором формование изделий и все технологические операции осуществляются в неперемещаемых формах (стендах, матрицах или кассетах). Для увеличения производительности на заводах сборного железобетона используют поточно-агрегатный способ, при котором технологический процесс расчленен на отдельные операции, а твердение изделие осуществляется в специальных тепловых аппаратах. При конвейерном способе изделия формируют на специальных вагонетках-поддонах, перемещаемых по конвейеру через технологические участки и посты. Сборно-монолитные конструкции собирают из элементов заводскогс изготовления с заполнением отдельных участков монолитным бетоном на месте строительства. В процессе производства сборных конструкций обязателен операционный контроль геометрических размеров собранных форм и приемочный контроль готовых изделий, которые могут выполняться в зависимости от 45 размеров, конфигурации и условий производства как с использованием простейших измерительных инструментов (рулетки, шаблоны, координатометры), так и геодезическими методами, позволяющими определять не только линейные габариты, но и непрямолинейность, неплоскостность, соосность и другие характеристики формовочного оборудования и изготовленных конструкций. При проведении приемочного контроля устанавливают степень соответствия выпускаемых изделий по геометрической точности задаваемому нормативами классу точности. Контроль геометрических параметров сборных конструкций геодезическими методами может выполняться как на заводах сборного железобетона, так и на строительных площадках следующими методами: - базисного полигона с горизонтальным расположением контролируемых элементов, при котором измерения ведут относительно сторон закрепленного знаками полигона в основном способом прямоугольных координат (рис. 11, а ) ; - базисной линии или плоскости для контроля длинноразмерных или вертикально расположенных элементов в основном способом бокового нивелирования от одной плоскости (рис. 11, б) или от двух параллельных плоскостей (рис. 11,в); li - расстояние от базисной плоскости до конструкции; - методом координат, реализующим принцип угловой засечки (рис. 11 г). Рисунок 11- Методы контроля геометрических параметров сборных конструкций Конструкции из монолитного железобетона изготавливают непосред ственно на месте, а в качестве форм применяют различные виды опалубок. Опалубки для монолитных конструкции должны обеспечивать заданную точность, неизменность проектных размеров, возможность многоразового использования. Выбор опалубки определяется типом и размером бетонируемых конструкций и способом производства арматурных и бетонных работ. Различают следующие виды опалубок: - разборно-переставная, мелкощитовая или крупнощитовая, состоящая из опалубочных щитов, элементов соединения и крепления; используется для 46 бетонирования разнотипных монолитных конструкций, в том числе и криволинейного очертания; - подъемно-переставная состоит из щитов и приспособлений для их подъема, систем управления и контроля точности перемещения опалубки и ее габаритов; применяется для возведения конструкций и сооружений переменного сечения; - горизонтально-скользящая (катучая) состоит из формующих секций, механизмов перемещения, систем управления и контроля; предназначена для возведения конструкций большой протяженности, в том числе и криволинейных (стены, тоннели и др.); скользящая включает в себя систему опалубочных щитов, закрепленных на домкратных рамах, поднимаемых домкратами по мере бетонирования ; используется для возведения вертикальных зданий и сооружений; - блок-формы применяют для выполнения отдельно стоящих конструкций замкнутого контура и сложной формы. Интерес представляет также несъемная опалубка, остающаяся после бетонирования в конструкции. Опалубочные формы из элементов собирают в соответствии с технологическими правилами, указанными в проекте производства работ (ППР). Основания или опорные элементы под опалубку должны быть выверены до начала ее установки. Бетонные конструкции значительных размеров изготавливаются в несколько приемов. В местах перерыва укладки бетона образуются рабочие швы, положение которых не должны влиять на прочность конструкций. Поверхность швов должна быть перпендикулярна оси бетонируемых элементов и направлению действия основной нагрузки. Помимо этого в бетонных конструкциях устраивают температурные и деформационные швы. Температурные швы в монолитных конструкциях устраивают через 10-20м., а в сборно-монолитных через 20-25 м, в сборных железобетонных через 30 м. Осадочные швы располагаются по вертикали и предназначены для уменьшения неравномерных осадок конструкций, возникающих вследствие разных нагрузок частей или различной несущей способности основания. Лекция 10. Строительная классификация грунтов, их физикомеханические свойства. Грунты – породы, залегающие в верхних слоях земной коры, подверженные выветриванию. Горные породы отличаются исключительным разнообразием – их число более 1000. Существует несколько инженерно47 геологических классификаций горных пород, составленных по разным признакам с различной степенью детальности. Классификация грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-82 приведена на рисунке 12. Рисунок 12 – Классификация грунтов Скальные грунты обладают высокими прочностными свойствами и большой несущей способностью в пределах 100-300 Мегапаскаль. Они пригодны в качестве основания для строительства всех видов сооружений. Глинистые породы обладают достаточной прочностью и служат основанием для большинства зданий и сооружений. Особенностью глин является способность к набуханию при замачивании и увеличение объема при замораживании. Сооружения, построенные на глинистых грунтах, могут иметь значительные деформации растянутые во времени. Сыпучие породы характеризуются отсутствием прочных связей между частичками, водопроницаемостью, сильным изменением под воздействием динамических нагрузок. Сыпучие породы пригодны для строительства легких и временных сооружений. Осадка сыпучих грунтов значительна по величине, но быстро затухает. 48 Грунты со специфическими строительными свойствами обладают низкой несущей способностью. При строительстве эти грунты либо удаляют и заменяют на более прочные, либо укрепляют специальными способами. Все грунты состоят из минеральных частиц различной крупности и органических примесей. В зависимости от количественного соотношения частиц меняются физико-механические свойства грунтов. Перечислим основные показатели, характеризующие физические свойства грунтов, определяемые лабораторным путем: - плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому им объему; - плотность твердых частиц грунта – отношение массы твердых частиц грунта к его объему; - влажность грунта – отношение массы, содержащейся в грунте воды, к массе твердых частиц; - граница текучести – влажность, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояния; - граница раскатывания – влажность, при которой грунт находится на границе твердого и пластичного состояния. По этим показателям расчетным путем определяются и другие характеристики физического состояния грунтов, такие как: удельный вес, пористость, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщенности, число пластичности. Механическими свойствами грунтов называют свойства, которые определяют его поведение под воздействием нагрузки и проявляются в сопротивлении разрушению и деформации. К ним относятся : сжимаемость грунта, характеризующаяся коэффициентом относительной сжимаемости или модулем общей деформации; - сопротивление сдвигу; - усадка грунта – уменьшение объема в результате удаления воды при высыхании; - набухание – способность глинистого грунта при его увлажнении увеличиваться в объеме; - просадка лессовых грунтов – способность уменьшаться в объеме под воздействием воды. Грунты могут быть использованы не только как основание для возведения зданий и сооружений, но и как строительный материал. Поэтому необходимо знать и некоторые строительные свойства грунтов, такие как водопроницаемость, разрыхляемость, коэффициент откоса, размываемость, тиксотропность, липкость, абразивность. 1.Водопроницаемостью называется способность грунта пропускать воду. Чем крупнее частицы, составляющие грунт, тем больше водопроницаемость. Она характеризуется коэффициентом фильтрации. Например, крупный песок с мелким гравием имеет к =0.005м/сек, а средний и крупный гравий к=0.01м\сек. 49 2.Разрыхляемостью называется нарушение первоначальной структуры грунта в его естественном состоянии, которое приводит к увеличению пористости и уменьшению плотности. Она бывает первоначальной и остаточной. Увеличение объема грунта в результате разработки землеройными машинами называется первоначальным. Изменение объема грунта (уменьшение под давлением вышележащих слоев- трамбование) носит название остаточного разрыхления. Числовые значения первоначального и остаточного разрыхления важны для подсчета объемов земляных работ и осадок сооружения. 3.Для обеспечения устойчивости земляные сооружения возводят с откосами. Крутизна откосов зависит от ряда причин: от угла естественного откоса сыпучих грунтов, от давления вышележащих слоев, влажности грунтов. Крутизна характеризуется коэффициентом откоса. Рисунок 13- Крутизна и показатель откоса tan   H 1  B m , (3) где Н - превышение между точкой 1 и 2 линии; В - горизонтакльное проложение; m – показатель откоса; 1 - крутизна. m Показатель откоса в зависимости от типа грунта, его влажности и от глубины выработки задается СНиПами. 3. Размываемость – унос частиц грунта водой. Учитывается при устройстве кюветов канав и русел. Для уменьшения уноса частиц грунта проектируют допустимые скорости течения воды, которая зависит от плотности грунтов. Например, для песчаных грунтов от 0.15 до 0.8 м\сек, для каменистых от 2.0 до 3.5 м\сек. 4. Тиксотропность – способность грунта переходить их пластичного состояния в текучее под воздействием ударно-вибрационной нагрузки. 5. Липкость – способность грунта прилипать к твердым поверхностям. 6. Абразивность – способность грунта оказывать истирающее воздействие на рабочие части машин. Она характеризует трудоемкость разработки грунтов с использованием соответствующих машин и механизмов. 50 Земляные работы. Виды земляных сооружений Конструкции земляных сооружений. Способы разработки грунта. Земляные сооружения по срокам существования подразделяются на постоянные, предназначенные для эксплуатации длительное время (земляное полотно дороги, плотины, каналы..) и временные (котлованы и траншеи для устройства фундаментов. В зависимости от геометрической формы земляные сооружения подразделяются на линейные и сосредоточенные. Выделим основные виды земляных сооружений: - котлованы – это выемки шириной более 3 м. и длиной не менее ширины; - траншеи- временные выемки шириной менее 3 м. и длиной многократно превышающей ширину; - насыпь – сооружение из насыпного и уплотненного грунта; - шурф – глубокая выемка с малыми размерами в плане. По конструкции все земляные сооружения можно подразделить на выемки и насыпи. Основные элементы выемки показаны на рис.14. Банкеты устраивают для защиты выемок от атмосферных и талых вод. Кюветы предназначены для сбора и отвода воды с основной площадки и откосов выемки. Кавальеры служат для отсыпки грунта при сооружении выемки. Берма - горизонтальная площадка, предназначенная для укрепления откосов. Основные параметры глубокой выемки: глубина h и ширина b. 8 4 7 3 h 6 в 5 ы е 1 2 м Рисунок14- Основные элементы глубокой выемки дно выемки; 2 – кювет; 3 – берма; 4 – бровка; 5– откос; 6– нагорная канава; 7– кавальер; 8– банкет. 1- Основные элементы насыпи показаны на рис.15. с 3 6 5 2 4 h 51 1 Рисунок 15 - Основные элементы насыпи: 1 – подошва; 2 – откос; 3 – берма; 4 – бровка насыпи; 5– водоотводная канава; 6– резерв, с- ширина насыпи поверху; h- высота насыпи. Резерв служит для добычи недостающего грунта. Успешному проведению земляных работ, а также повышению их качества способствует геодезическое обслуживание этих работ. Геодезические работы производят почти на всех этапах строительства земляных сооружений. Еще до производства земляных работ на местности определяют контур сооружения, а затем работа землеройных машин постоянно направляется в плане и по высоте при помощи намечаемых на местности осей и рабочих реперов. Геодезист следит за тем, чтобы в откосах и на дне земляных сооружений не были допущены переборы грунта, а отклонения в размерах не превышали допустимых значений. Разработку грунта ведут различными способами, которые принято делить на 4 группы: 1- механический (95%)- экскаваторы, грейдеры, драглайны, бульдозеры и пр; 2- гидравлические или гидромеханический (2%) – гидромониторы в надводных забоях и землесосные снаряды в подводных забоях; 3- взрывной (1%); 4- ручной (2%)- спец.инструментами и средствами малой механизации. Земляные работы относятся к самым массовым и наиболее трудоемким видам строительных работ: на 1м3 объема промышленного строительства перерабатывается 1.5-2 м3 грунта; на 1м3объема гражданского сооружения -0.5м3. Методика подсчета объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей. Подсчет объемов земляных работ имеет большое значение при определении стоимости возведения сооружения и при сравнении конкурирующих вариантов. Основным принципом при определении объемов земляных работ является расчленение земляного массива (дорожного полотна, котлована, площадки) на элементарные участки, в пределах которых определяют объемы геометрических фигур по формулам или номограммам. 52 Элементарным участком для траншеи, протяженной выемки или насыпи является призматоид, объем которого можно определить по одной из формул: V  Fcp  V [ m( H 1  H 2 ) 2 L - формула Мурзо; 12 F1  F2 m( H 1  H 2 )  ]L 2 6 V  ( F1  F2  4 Fср ) (4) - формула Винклера; (5) L – упрощенная формула, 6 (6) где F1 , F2 , Fср – соответственно площади крайних и среднего поперечных сечений призматоида; L - расстояние между крайними сечениями; m – показатель откоса; H1, H2 – рабочие отметки (высота насыпи или глубина выемки) в крайних сечениях; 2 . (7) Fi  aH i  H i m Объем грунта в котловане определяется по формуле: V  где a1  a  2hm , H (2a  a1 )b  (2a1  a )b1  , 6 b1  b  2hm (8) ; (9) 53 Рисунок 16- Схема Рисунок 17 - Схема H- глубина котлована (вычисляется как разность между средней арифметической отметкой верха котлована по углам и проектной отметкой дна); a,b – ширина и длина котлована по низу; a1, b1 - ширина и длина котлована по верху; m – коэффициент откоса. Для определения объемов земляных работ при вертикальной планировке используются метод четырехгранных призм или метод квадратов, трехгранных призм, по поперечным профилям и с помощью изораб. Для упрощения подсчетов существуют справочники, таблицы, номограммы. В настоящее время при больших объемах вычислительных работ широко используются и различные программные продукты. Лекция 11. Основания и фундаменты инженерных сооружений. Основные понятия и определения при проектировании сооружении и их оснований. Одной из задач прикладной геодезии является задача контроля деформаций зданий, сооружений и крупногабаритного технологического оборудования. Специалисты, решающие эту задачу должны знать основные принципы, правила и технологии изучения процессов осадок и деформаций, которые даются в разделе дисциплины "Технология строительства". Основополагающими моментами при изучении названного раздела являются расчеты ожидаемых осадок инженерных сооружений, используемые геодезистами в своей деятельности при организации наблюдений за их деформациями. Грунтовые основания служат базисом для возведения на них различного рода сооружений. Наиболее значительные внешние и внутренние нагрузки воспринимают конструкции зданий и сооружений промышленных предприятий тяжелой индустрии. Несущие конструкции таких зданий в основном состоят из фундаментов, колонн и стоек (реже стен), покрытий и перекрытий, подкрановых балок и связей. От качественных проектных решений конструкций зависит устойчивость, прочность и долговечность эксплуатации зданий и сооружений. Не менее значительную роль играет взаимодействие конструкций зданий с внешними и внутренними нагрузками, особенно, взаимодействие их с грунтами оснований. О с н о в а н и е - есть толща массива грунтов, на которых возводят сооружения. Основания воспринимают от сооружений нагрузку и оказывают влияние на их прочность, устойчивость и нормальную эксплуатацию. Грунтовые основания называются естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного 54 залегания. Основания из предварительно уплотненных или закрепленных грунтов называют искусственно улучшенными Фундаментом называют подземную или подводную часть здания или сооружения, расположенную ниже поверхности земли, которая воспринимает нагрузку от надземной части и передает ее на основание. При этом объем грунта, который воспринимает нагрузку от фундамента и деформируется, является рабочей или активной частью основания (рисунок 18). Рабочая часть основания устанавливается для каждого конкретного случая. Поверхность фундамента, на которую опирается конструкция, и поверхности уступов называют обрезами фундамента; а поверхность опирания фундамента на основание - подошвой. 1 - надземная часть здания; 2 - фундамент; 3 - обрез фундамента; 4 - естественное основание; 5 - подошва фундамента; σ- напряжения и ε - относительная деформация грунтов Рисунок 18- Схема фундамента и основания Основания бывают однородными и слоистыми. Однородное основание состоят из одного грунта, слоистое - из нескольких пластов. Слой, на котором возводят фундамент, называют несущим, а слои, расположенные ниже – подстилающими слоями. Фундаменты делятся на фундаменты глубокого и неглубокого заложения. В основу такого деления положены не столько глубина их погружения в грунт, сколько особенности возведения, условия работы и передачи нагрузки на основание. Общие принципы расчета оснований по деформациям. 55 Каждое здание должно отвечать основным требованиям: соответствовать заданному назначению, то есть тому виду деятельности, для которого оно предназначено, быть надежным в эксплуатации, иметь необходимую капитальность, которая характеризуется долговечностью и степенью огнестойкости. Указанные требования могут быть обеспечены только на основе качественных проектных решений, соблюдения правил возведения и эксплуатации зданий и сооружений. Одним из главных проектных решений, которое обеспечивает устойчивость, прочность и долговечность здания, является решение взаимодействия его с основанием. Основание, фундамент и надземные конструкции неразрывно связаны между собой, взаимно влияют друг на друга и по существу рассматриваются как одна система. Однако, обычно, расчет оснований, фундаментов и конструкций выполняют раздельно. Чтобы в конечном итоге учесть особенности взаимной работы основания и сооружения проектирование оснований ведется по предельным состояниям, которые подразделяются на две группы: по несущей способности и по деформациям. В первом случае определяется предельная и устанавливается безопасная нагрузка на основание, во втором случае определяются величины и характер перемещений различных точек поверхности основания, устанавливаются виды и предельные значения возможных деформация проектируемых зданий и сооружения. По деформациям основания рассчитываются всегда, по несущей способности в особых случаях предусмотренных СНИП 2.02.01-83. Деформации основания в зависимости от причин возникновения бывают двух видов. Первый - деформации от внешней нагрузки на основание. Это осадки, просадки, горизонтальные перемещения. Второй - деформации не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещении поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного веса, подъемы и т.п.). Совместная деформация основания и сооружения характеризуется /I / : - абсолютной осадкой основания отдельного фундамента(S); - средней осадкой основания сооружения (Ŝ ); - относительной неравномерностью осадок двух фундаментов (ΔS/L ); - креном фундамента (сооружения) ( i ); - относительным прогибом или выгибом (f/L) - кривизной изгибаемого участка сооружения (ρ ); - относительным углом закручивания сооружения (υ) - горизонтальным перемещением фундамента сооружения (u). Общая осадка фундаментов складывается из следующих элементов: а) остаточной осадки перемятого верхнего слоя грунта при подготовке котлована землеройными механизмами; 56 б) пластических местных выдавливаний грунта в момент установки фундаментов и их загрузки; в) длительных осадок уплотнения и затухающей ползучести сжатой зоны грунта под фундаментом. Первые два вида осадок следует избегать, для чего котлован надо тщательно готовить. Длительная деформация уплотнения будет наибольшей и зависит от свойств грунтов в пределах сжимаемой толщи основания. Для расчета осадок фундамента необходимо иметь следующие данные: инженерно-геологические условия строительной площадки с указанием мощности слоев грунта (литологический разрез);сведения об уровне грунтовых вод и физико-механических свойствах грунтов основания в пределах активной зоны сжатия; размер и форму фундаментов, чувствительность здания к неравномерным осадкам; данные о глубине заложения фундаментов и нагрузке на грунт от надфундаментных конструкций. Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия S ≤ Su , (10) где S - совместная деформация основания и сооружения, определенная расчетом; Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, заданное СНиП. Левая часть условия (10) учитывает общее инженерно-геологическое строение площадки, особенности напластования и свойства грунтов основания, ожидаемые изменения геологических условий и свойств грунтов. Правая часть условия (10) учитывает особенности проектируемого объекта (здания или сооружения), конструктивные схемы, пространственную жесткость, особенности работы подземной частей и конструкций, чувствительность к деформациям, предъявляемые эксплуатационные и технологические требования. Чем ближе будут друг к другу левая и правая части условия (10), тем экономичнее запроектировано основание. В настоящее время расчет деформаций основания выполняется по расчетным схемам в виде: линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи (Нс) и линейно-деформируемого слоя. Расчет с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства ведется методом послойного суммирования по формуле: n  zpi  hi i 1 Ei S    , (11) 57 где β - безразмерный коэффициент; σ zpi -среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта; hi; , Еi; - соответственно толщина и модуль деформации i -го слоя грунта; п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания. Пояснительная схема к расчету приведена на рисунке 19. Рисунок 19- Схема распределения вертикальных напряжений в линейнодеформируемом полупространстве DL - отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень грунтовых вод; В.С - нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа: b - ширина фундамента; P - среднее давление под подошвой фундамента;P0 дополнительное давление на основание; σzhi и σ zg0, -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ zpi,и σ zp0 дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине Z. от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс -глубина сжимаемся толщи. Методом послойного суммирования обычно определяют осадку центральной точки подошвы фундаментов с небольшими размерами, возводимых на однородных и слоистых основаниях при глубоком залегании скальных пород. В соответствии со СНиП 2.02.01-83 расчет осадок методом послойного суммирования производится с использованием расчетной схемы основания в виде однородного линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи. Расчет осадок методом послойного суммирования заключается в том, что осадку грунта под действием сооружения определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которых можно принимать без особых погрешностей средние значения действующий напряжений и характеристик грунта В принятой расчетной схеме каждый слой грунта основания сжимается отдельно и сумма деформаций этих слоев представляет конечную деформацию 58 всей толщи грунтового основания. При этом расчет ведется для средней точки каждого элементарного слоя грунта, на которые разбиваются слои грунтового основания. Причем элементарный слой должен включать в себя однородный грунт. По нормам толщина элементарных слоев не должна превышать 0.4 ширины или диаметра подошвы фундамента, иногда высота слоя на некоторой глубине может быть увеличена Сжимаемую толщу ограничивают глубиной (Hc), ниже которой сжатием грунта можно пренебречь (рис.) Она может быть определена аналитическим и графоаналитическим методами. В первом случае возможны два варианта. 1. Нижняя граница сжимаемой толщи основания - принимается на глубине Z= Нс, где выполняется условие σ zp ≤ 0.2 σzп.. 2. Если нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в грунтах с модулем деформации Е0 ≤ 5 МПа или они залегают непосредственно под нею, то эти грунты нужно включить в сжимаемую толщу, а ее нижнюю границу перенести на глубину, где выполняется условие σ zp ≤ 0.1 σzп Графо-аналитически нижняя граница сжимаемой толщи определяется в следующем порядке. 1. Строится геологический разрез по вертикальной оси, проходящей через точку, для которой определяется осадка . 2. На разрезе в том же масштабе наносится схема фундамента. 7. Вычисляют значения ординат (σzп,σ zp , 0.2σzп) и строят три эпюры: дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки, вертикального напряжения от собственного веса грунта и вспомогательную эпюру. 8. Нижняя граница сжимаемой толщи определяется точкой пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительного напряжения. Применение второй расчетной схемы ограничено двумя условиями: а) в пределах сжимаемой толщи основания залегает слой грунта с модулем деформации Е ≥ 100 МПа и толщиной, удовлетворяющей условию  E  hi  H c  1  3 2  E1   (12) где Е2 - модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации Е1; б) ширина (диаметр) фундамента b  10 м. и модуль деформации грунтов основания Е  10 МПа (100 кгс/см2). После вычисления осадки отдельного фундамента ее сравнивают с допустимой осадкой, назначенной в задании на проектирование или по приложению СНиП 2.02.01-83 в случае ее отсутствия. По вычисленным значениям осадок отдельных фундаментов здания в необходимых случаях вычисляют значения относительных разностей осадок и сравнивают с допуском. 59 Названные расчеты позволяют применять эффективные проектные решения и тем самым управлять эксплуатацией сооружения. Геодезисты, занимающиеся контролем деформаций зданий в процессе их эксплуатации, используют данные расчеты для назначения точности геодезических измерений. Виды оснований, подготовка оснований Устройство искусственных оснований для фундаментов. Подготовка основания под фундамент состоит из ряда процессов, целью которых является обеспечение на заданной отметке контакт основания с подошвой фундамента по всей его поверхности и доведение несущей способности основания до проектной Отрывку котлована осуществляют экскаваторами разных типов, с устройством пандусов и без них. Недокопка котлована обычно составляет 15-30 см. Этот слой грунта можно снять бульдозером, планировщиком или вручную. Монтаж фундаментов начинают только после приемки подготовленного основания, а именно: 1. Земляное полотно выравнивают зачисткой при песчаных грунтах или подсыпкой песка, если фундамент сооружают при других грунтах. Толщина песчаной подсыпки должна быть не менее 5 и не более 15 см. Она должна осуществляться и за пределами будущего фундамента не менее 10см с каждой стороны. 2. Ослабленный грунтовыми водами или атмосферными осадками грунт уплотняется щебнем или гравием слоем5-8см, утрамбовывается. Сверху устраивается основание из тощего бетона толщиной не менее 3 см. 3. Водонасыщенное основание уплотняется щебнем или гравием слоем 8-10 см., который проливают гудроном, укладывают асфальтобетонную смесь слоем 2-5см. Сверху устраивают основание в виде железобетонной фундаментной плиты. Песчаная или бетонная подготовка будут обеспечивать равномерную передачу нагрузки от сооружения на земляное основание. При недостаточно высокой несущей способности основания прибегают к укреплению грунтовых оснований, как правило, после производства земляных работ по разработке котлованов. Состав и объем работ при этом зависит от используемого при разработке грунтов метода (механического, гидромеханического, взрывного). Довольно часто повышение несущей способности грунтов достигается поверхностным или глубинным уплотнением или искусственными методами закрепления. Для поверхностного уплотнения используются катки, машины ударного действия, виброкатки, виброплиты. 60 Все они обеспечивают уплотнение на глубину до 1.5м и повышение несущей способности грунтов на 30%. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния и цели закрепления применяют следующие методы искусственного закрепления. Закрепление грунтов заключается в искусственном преобразовании строительных свойств грунтов в условиях их естественного залегания разнообразными физико-механическими методами. 1. Обжатие грунтов (или понижение уровня грунтовых вод с помощью скважин и иглофильтровальных установок). 2. Замораживание водонасыщенных грунтов - временное закрепление через систему замораживающих скважин при пропускании по ним хладоносителей с низкой температурой замерзания (сжиженный газ или растворы солей, например, СаСl ). 3. Тампонаж пористых и трещиноватых грунтов: цементация, глинизация, битумизация. 4. Химический: силикатизация и смолизация – нагнетание при помощи инъекторов однорастворных (силикат натрия и отвердитель) или двукратным последовательным нагнетанием силиката натрия и хлористого кальция. Они вступают в реакцию и образуют гель, который обволакивает зерна грунта, твердея, связывает их в монолит. 5. Электрохимический - воздействие электрического тока приводит к возрастанию интенсивности процесса закрепление грунта. Применяется для закрепления водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов в сочетании с электроосмосом. В этом методе через аноды в грунт подают водные растворы солей многовалентных металлов (железо, алюминий), которые, соединяясь с глинистым грунтом, коагулируют глинистые частицы. 6. Термический – спекание частиц грунта под действием высоких температур при сжигании газа или жидкого топлива( соляровое масло, нефть). Применяется для упрочения маловлажных пылевато-глинистых грунтов, обладающих газопроницаемостью (например, лессовых грунтов). Температура газов не должна быть менее 300°С и не более 750-850 °С . Применение всех этих методов закрепления грунтов приводит к возрастанию стоимости строительных работ при возведении зданий и сооружений в той или другой степени и должно быть обосновано техникоэконмическим расчетом. 61 Лекция 12. Виды, назначение и конструктивные особенности фундаментов. Методы их возведения От надежной работы фундамента в значительной степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность. Стоимость возведения фундаментов, как правило, составляет 15-25 % стоимости дома, а исправление допущенных ошибок длительная и дорогая процедура, которая подчас едва возможна. Фундаменты делятся на фундаменты неглубокого заложения, свайные и глубокого заложения. В основу такого деления положены не столько глубина их погружения в грунт, сколько особенности возведения, условия работы и передачи нагрузки на основание. Фундаменты неглубокого заложения возводятся в открытых котлованах, окружены насыпным грунтом и практически передают нагрузку на основание только по подошве (Rs) , рис. 20а. Фундаменты глубокого заложения погружаются в грунт с помощью специальных приспособлений и устройств (опускные колодцы, кессоны). Они защемлены в грунте и передают нагрузку на основание по подошве (Rs) и частично, за счет трения по боковой поверхности ( Rf ), рис.20б. а) неглубокого заложения; б) глубокого заложения Rs - сопротивление грунта по подошве фундамента; Rf- то же. по боковой поверхности. Рисунок 20- Схема фундаментов Фундаменты неглубокого заложения на естественном основании можно классифицировать по трем признакам: - по виду материала (деревянные, бутовые, бутобетонные, кирпичные, бетонные и железобетонные); - по условиям изготовления (монолитные и сборные); - по форме. Бутовые фундаменты кладут из крупного бутового камня, подобранного по форме и размерам, при этом желательно подбирать «постелистые» камни с плоскими гранями. Кладку ведут на цементном растворе, плотно укладывая камни между собой, для чего самые 62 «неудобные» из них приходится раскалывать. Толщину кладки бутового фундамента принимают из-за конструктивных соображений независимо от расчета в пределах 50-70 см. Это самые массивные и трудоемкие из всех видов фундаментов. Бетонный фундамент состоит из чистого бетона без крупных камней, с наполнителем из мелкого и среднего гравия или щебня. Его заливают в опалубку с легким трамбованием, хорошо, если при этом используют вибраторы – качество бетона при этом заметно улучшается. Кирпичный фундамент представляет собой кирпичную кладку из обыкновенного (полнотелого), хорошо обожженного кирпича на цементном или цементно-известковом растворе. Толщину фундамента принимают кратной размерам кирпича, т.е. 38, 51 и 64 см. Классификация фундаментов по форме приведена на рис.21. . Рисунок 21- Классификация фундаментов по форме О т д е л ь н ы е или столбчатые ф у н д а м е н т ы представляют собой столбы с развитой опорной частью. Широко применяются под колонны, опоры рам, ферм, столбы и другие элементы зданий, передающих на грунт сосредоточенные нагрузки. Для установки колонн в верхней части отдельных фундаментов устраивают углубления - "стаканы". Столбчатые фундаменты являются самыми распространенными и дешевыми. Особенно эффективны такие фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Вместе с тем у столбчатых фундаментов есть особенности, ограничивающие их успешное применение. Так, в горизонтально подвижных грунтах недостаточна их устойчивость к опрокидыванию и для погашения бокового сдвига требуется устройство жесткого железобетонного ростверка. Ограниченно их применение на 63 слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами. Итак, достоинства столбчатых фундаментов: -экономичны; -не трудоемки. Недостатки: -недостаточная устойчивость в горизонтально подвижных грунтах; -ограниченное применение на слабонесущих грунтах при строительстве зданий с тяжелыми стенами; -сложность с устройством цоколя. Л е н т о ч н ы е ф у н д а м е н т ы это фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или ряд отдельных опор. То есть применяются для передачи нагрузки от протяженных элементов строительных конструкций - стен зданий, сооружений, опорных рам оборудования и прочее. По расположению в плане они бывают параллельные и перекрещивающиеся. Ленточные фундаменты по условию их изготовления бывают монолитными и сборными. Достоинства ленточных монолитных фундаментов: - прочность; - надежность: - могут быть использованы для зданий любой формы. Достоинства ленточных сборных (из железобетонных блоков) фундаментов: - значительное сокращение сроков возведения; - простота сооружения. Недостатки всех ленточных фундаментов: - увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, заполнения бетоном опалубки; - массивность; - неэкономичны; - трудоемки. Недостатки сборных ленточных фундаментов: - пропускают воду в местах своего соединения; - пригодны для зданий простых форм, в противном случае при сложных архитектурных формах, блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится разрезать. Сплошные фундаменты сооружаются для восприятия больших нагрузок под всей площадью здания или его частью. Они сооружаются в виде сплошной или решетчатой железобетонной плиты, выполненной из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Такие фундаменты используют при значительных нагрузках на тяжелых пучинистых грунтах, когда применение параллельных и перекрещивающихся ленточных фундаментов становится 64 нецелесообразным, а также в необходимых случаях для снижения неравномерности осадок зданий или сооружений. Достоинства сплошных фундаментов: - простота сооружения; - возможность их выполнения в тяжелых пучинистых, подвижных грунтах. Недостатки: - достаточно дорого (из-за большого расхода бетона и металла на арматуру). Массивные фундаменты устраиваются под башни, мачты, колонны, тяжело нагруженные опоры искусственных сооружений (мостовые опоры), под машины, станки и другое оборудование. Срок службы различных фундаментов приблизительно составляет: - деревянных стульев -10 лет; - бутовых или бетонных столбов -30-50 лет; - ленточных бетонных и бутовых на цементном растворе -150 лет. Устройство фундаментов является ответственной операцией от которой зависит качество последующих строительно-монтажных работ. Ошибка в монтаже фундаментов нарушает устойчивость здания, поэтому необходимо соблюдать при монтаже требуемую точность. Отдельностоящие столбчатые сборные фундаменты монтируются последовательно, начиная от подошвы до стеновых блоков. Все фундаментные блоки устанавливаются на выверенный до проектной отметки слой песка с допустимым отклонением от этой отметки не более 15 мм. Монолитные столбчатые фундаменты возводят в инвентарной, разборно-переставной щитовой опалубке или в блоках-формах. Опалубку устанавливают по разбивочным осям, закладывают арматуру и осуществляют бетонирование. Затем геодезистами производится исполнительная съемка. Положение фундаментных блоков и стаканов должно отвечать следующим требованиям: - предельное отклонение осей фундаментов от разбивочных осей ±12мм; - отклонение отметок дна стакана от проектной -20мм; - отклонение отметок дна стакана от проектной при устройстве выравнивающего слоя -5мм. Монтаж блоков сборных ленточных фундаментов начинают с установки маячных (опорных) блоков в углах зданий и на пересечении осей. Все остальные (рядовые) блоки устанавливают после выверки маячных блоков в плане и по высоте. После укладки первого ряда блоков заливают цементным раствором вертикальные шва и монтируют следующие ряды или стеновые панели. Монолитные ленточные фундаменты устраивают враспор в траншее или в опалубке, изготавливаемой на месте. Сплошные и массивные фундаменты как правило выполняют в опалубке. 65 Лекция 13. Возведение фундаментов глубокого заложения. Технические требования и контроль за их выполнением. Для нормальной эксплуатации тяжелых ответственных сооружений, таких как опоры мостов, портовые сооружения, индустриальные цехи, используются фундаменты глубокого заложения. В настоящее время применяются несколько видов фундаментов глубокого заложения: опускные колодцы, кессоны, оболочки и близкие к ним фундаменты, устраиваемые способом «стена в грунте». Опускные колодцы устраиваются при строительстве подземных сооружений: насосных станций, водозаборов, скиповых доменных печей, установок непрерывной разливки стали, подземных гаражей, фундаментов опор мостов и т. д. Устройство опускного колодца заключается в следующем. На поверхности грунта вначале выполняют кладку колодца на определенную высоту, затем внутри его разрабатывают грунт под ножом. Утрачивая опору, колодец под влиянием собственного веса опускается до тех пор, пока не заглубится в незатронутый разработкой грунт. Далее наращивают кладку колодца, и эту работу повторяют вновь. Все это выполняется до тех пор, пока не будет пройдена толща слабых грунтов и колодец не достигнет проектной отметки заложения опоры, после чего нижнюю часть вертикальной полости заполняют бетонной смесью (рисунок 22). а — возведение нижней части колодца на поверхности грунта; б — выемка грунта с помощью грейфера; в — заполнение колодца бетоном Рисунок 22- Этапы устройства фундаментов из опускных колодцев: В настоящее время устраивают опускные колодцы диаметром 6 ... 45 м и глубиной до 40 ... 45 м. 66 а — изготовление кессонной камеры; б — монтаж шахты и шлюзовых аппаратов; в — опускание кессона и наращивание кладки; г — наращивание шахты; д, е — заполнение кессона кладкой и демонтаж оборудования Рисунок 23 - Последовательность возведения кессонного фундамента: Кессоны также относятся к опускным сооружениям. В отличие от опускного колодца в кессоне отжатие грунтовой воды производится сжатым воздухом. Основной частью кессона является рабочая камера, в которую могут опускаться рабочие и инженерный персонал (рис. 23). Давление в рабочей камере повышают по мере погружения кессона в грунт и, таким образом, оно уравновешивает столб грунтовой воды и не пропускает ее в рабочую камеру. Над кессонной рабочей камерой монтируют шахту, сверху которой устанавливают шлюзовой аппарат, предназначенный для постепенного повышения давления до имеющегося в рабочей камере. Пребывание людей в рабочей камере по времени строго лимитировано требованиями техники безопасности, при этом выход из рабочей камеры производится также с постепенным снижением давления. Аварийная ситуация возможна в кессоне при утечке воздуха. Кроме того, длительное пребывание в кессоне способствует развитию так называемой Опускные колодцы и кессонные камеры при погружении подвержены кренам, поэтому задача геодезиста – определение их положения в плане, по высоте, и по вертикали в любой момент времени. При этом расхождения в положении этих конструкции от проектного не должны превышать: - по габаритам поперечного сечения не более 0.5%, но не более 12см; - горизонтальное смещение 0.001 глубины погружения; - отклонение от вертикали 0.01 высоты колодца. Фундаменты из оболочек устраиваются следующим образом. Оболочки в виде железобетонных труб диаметром 0,8... ... 3,0 м с помощью мощных вибромолотов или низкочастотных вибропогружателей опускаются 67 в грунт на глубину 3... ... 6 м. Для дальнейшего погружения оболочки из нее извлекают грунт и снова приводят в действие вибропогружатель. После погружения одного звена оболочку наращивают с помощью болтов. Таким образом оболочки погружаются на глубину 30 м и более. Извлечение грунта при погружении оболочки производят с помощью эрлифта или гидроэлеватора, трубы которых выводят через отверстие в наголовнике под вибропогружателем. Железобетонные звенья оболочек устраивают длиной 6...10 м (в зависимости от диаметра оболочки). Армируются они продольными стержнями и по спирали. При погружении оболочки в агрессивную среду для повышения их трещиностойкости обязательно предварительное напряжение арматуры. Стенки оболочки бетонируются бетоном марки не ниже М400, толщина стенок 12... 20 см. При достижении проектной отметки (скальной породы и др.) производят бурение породы диаметром, равным внутреннему диаметру оболочки, и скважину заполняют бетоном. В нескальных грунтах при необходимости устраивают уширение оболочки с помощью камуфлетных взрывов или разбуриванием. Образовавшиеся полости заполняют бетонной смесью. В качестве основного недостатка устройства фундаментов из больших оболочек следует отметить возникновение значительных колебаний, которые при забивке распространяются в радиусе иногда сотен метров, поэтому их не рекомендуется устраивать в застроенной части города. Интенсивное освоение подземного пространства больших городов связано с необходимостью внедрения в строительную практику новых прогрессивных способов возведения подземных сооружений. В настоящее время в отечественной практике и за рубежом успешно внедряется новый способ, который условно именуется «стена в грунте» (рис.24.). Сущностью этого способа является устройство в грунте траншей, выемок различной в плане конфигурации, устойчивость которых в процессе разработки достигается заполнением глинистыми растворами с тиксотропными свойствами. После разработки в грунте выемок или траншей их заполняют монолитным бетоном, сборными элементами, различного рода смесями глины с цементом, в результате чего формируются несущие, ограждающие конструкции или противофильтрующие завесы. Основные виды конструкций, устраиваемых способом «стена в грунте», приведены на рис.25. По сравнению с обычным возведением фундаментов в открытых котлованах способ «стена в грунте» имеет ряд преимуществ: объем земляных работ уменьшается в 5... 6 раз; исключается применение стального шпунта и профильного проката; упрощается выемка грунта между стенками (можно разрабатывать экскаватором, как в карьере). 68 Рисунок 24- Основные виды и конструкци, устраиваемые способом «стена в грунте»: а-фундаменты под отдельные опоры; бфундаменты опор линий электропередач; в- подземные сооружения. Стоимость разработки грунта для устройства фундаментов способом «стена в грунте» сокращается более чем на 50% по сравнению со строительством опускного колодца и может выполняться в монолитном, сборно-монолитном и сборном исполнении. При производстве работ по устройству «стены в грунте» в монолитном исполнении в разработанную под глинистым раствором траншею-щель укладывается бетон. При значительных размерах туннелей и больших нагрузках на них все элементы предусматриваются из железобетона. При высоком уровне подземных вод и использовании обмазочных или оклеечных гидроизоляционных покрытий внутри туннеля производится дополнительная отделка. При применении сборных конструкций вместо укладки бетона в траншею устанавливают готовые железобетонные панели сплошного сечения или с пустотами. Выбор машин и оборудования для устройства траншей диктуется инженерно-геологическими условиями строительства и объемом работ. Широко применяются грейферы с жесткой штангой или их подвешивают к стреле экскаватора. Зачастую используется многоковшовый роторный экскаватор, гидромеханизированные траншеекопатели, установки ударноштангового бурения. При выполнении больших объемов работ целесообразно применять землеройное оборудование непрерывного действия, отличающееся большой производительностью. Таким оборудованием является машина БМ-0,5/50-2м, оснащенная двумя режущими штангами, она позволяет рыть траншеи глубиной до 50 и шириной 0,5 м. Значительный объем строительных работ выполняется машинами СВД-500Р, позволяющими копать траншеи глубиной 50 и шириной 0,7 м. Эти машины снабжены рабочим органом фрезерного типа и способны разрабатывать слабые и прочные грунты. При выполнении малых объемов земляных работ применяется оборудование циклического действия. К таким машинам относятся двухчелюстной канатный грейфер с цепным устройством и 69 электрогидравлический грейфер с приводом челюстей от гидравлических цилиндров. Они могут копать траншеи глубиной до 30 м и шириной 0,6 ... 0,8 м. Фундаменты типа; «стена в грунте» рассчитывают в большинстве своем как подпорные сооружения. В современной практике при строительстве противофильтрационных диафрагм методом «стена в грунте» уже освоены глубины до 130м. Свайные фуедаменты. Геодезическое обслуживание свайных работ. В районах с большой мощностью слабых, водонасыщенных грунтов, подстилаемых плотными грунтами, и особенно при высоком стоянии подземных вод, фундаменты мелкого заложения оказываются нерациональными, а применение свайных фундаментов дает значительный экономический эффект. Они позволяют уменьшить объем земляных работ на 70-75 %, расход бетона на 25-30 %, снизить трудоемкость работ по возведению подземной части в 1.5 – 2 раза, сократить сроки возведения зданий и сооружений. В общем случае сваи предназначены для передачи нагрузки от сооружения на грунты, повышения несущей способности, ограждения пространства от доступа воды, предотвращения осыпания и сползания грунтов. Свая – стержневой конструктивный элемент, погружаемый в грунт или образуемый в скважине для передачи нагрузки от сооружения на грунт. Свайные работы – строительные работы по изготовлению, погружению в грунт или извлечению при необходимости свай, объединению отдельных свай в единую конструкцию (устройство ростверков свайных фундаментов или мостовых опор). Сваи можно классифицировать по различным признакам: материалу, форме поперечного сечения, способу устройства, способу передачи нагрузки (рисунок 25). Наибольшее распространение получили фундаменты из стандартных забивных свай длиной от3 до 20 метров квадратного сечения со стороной квадрата 200, 250, 400 мм. 70 Рисунок 25 – Классификация свай по различным признакам Способы погружения забивных свай зависят от вида свай, свойств грунтов, гидрогеологических условий строительной площадки. Наибольшее распространение получили следующие способы. 1.Забивка с помощью молота для свай от 7 до 20 м. При незначительной длине сваи (до12м.) и небольшом объеме работ с использованием самоходных сваебойных машин, в противном случае с применением копровых установок массой около 20т. Первые удары по свае производят с малой высоты до 0.5м пока она не получит правильного направления. Технологический процесс погружения свай забивкой состоит из следующих операций: установки копра, подтаскивания сваи к копру через специальный отводной блок, подъема и установки сваи на место погружения под молот, наведения, ориентирования и погружения сваи ударами молота. Затем происходит перемещение оборудования к очередному месту погружения следующей сваи. При этом 70 – 80% рабочего времени расходуется на передвижение копра, а на забивку свай 20-30%. Поэтому выбору наиболее подходящего оборудования и рациональной схемы передвижения копров, подготовке путей, предварительному размещению свай, способу их подачи и др. вопросам организации работ необходимо уделять особое внимание. 2. Вибропогружение свай с помощью вибропогружателя ( низкочистотного для тяжелых свай и высокочастотного для легких) или вибромолота массой от 1 до 12тонн. 3. Завинчивание с помощью специальных механизмов, называемых кабестанами, или специальных установок (погружение в грунт плавно, без сотрясений). Наиболее широко применяется для устройства фундаментов радиомачт и опор ЛЭП. 71 4. Способ вдавливания и вибровдавливание осуществляется вдавливающим агрегатом или системой гидравлических домкратов. Используется для коротких свай до 6 м. 5. Гидроподмыв - под действием воды, направленной под напором к острию сваи. Сваи забиваются до проектной отметки или проектного отказа. Проектный отказ – это величина погружения от последнего удара молотом. Отказ обычно имеет малую величину, которую при забивке выявить трудно, поэтому принять фиксировать отказ сваи не от одного, а от нескольких ударов, называемых залогом. При больших сосредоточенных нагрузках и при ведении работ вблизи существующих зданий устанавливают набивные сваи: бурят скважины, устанавливают в них арматуру, укладывают и уплотняют бетон. Несущую способность набивных свай можно увеличить, расширив площадь их опирания на грунт втрамбовыванием в основание жесткой бетонной смеси, разбуриванием и устройством корневидного основания или камуфлетным взрывом. По способу передачи нагрузки на основание: сваи-стойки передают нагрузку на прочный грунт, расположенный под слоем слабого грунта. Несущая способность висячих свай обеспечивается трением их боковой поверхности о грунт. Для равномерной передачи нагрузки от сооружения и передачи ее на сваи часто применяется жесткая конструкция –ростверк(монолитный или сборный). Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных ростверком – монолитной или сборно-монолитной плитой. Расположение свай в фундаменте зависит от характера опорных конструкций зданий и сооружений (рисунок 26). Рисунок 26- Схема расположения свай в фундаментах 72 Геодезическое обслуживание свайных работ заключается в разбивке продольных и поперечных осей свай и в нивелировании их при погружении. Повышение точности разбивки осей достигается путем устройства продольных и поперечных обносок. Оси на обноску наносят таким образом, чтобы они проходили не по центру сваи, а касались образующих. Тогда место установки сваи определяется в углах натянутых пересекающихся проволок. При разбивке свайных рядов и свай отклонение их от проектного положения в плане не должно превышать 5 мм, а после их погружения не более 5 см. При подготовке свайного поля к устройству ростверка осуществляется геодезическая разметка уровня срубки голов свай. Большая часть забивных свай остается недопогруженной до 1.5 м и более, На таком свайном поле возводить фундамент нельзя. Все сваи необходимо срезать на одном уровне. Для этого существуют различные приспособления: огромные кусачки, гидравлические ножницы, разрывные устройства, сваерезы идр.. После установке свай производят подрубку голов свай по заданной проектной отметке и составляют схемы расположения свай. На исполнительной схеме указывают фактическое и проектное плановое положение свай, данные по расчетным фактическим отказам, а также проектные и фактические глубины забивки. Величина отклонения свай в плане не должна превышать 0.2 диаметра сваи поперек свайного ряда и 0.3 диаметра сваи вдоль ряда, а по высоте не более 1 см от проектной отметки. Отметки голов свай могут иметь отклонение при устройстве монолитного ростверка – 50мм., при сборном – 30 мм. Лекция 14. Монтаж строительных конструкций. Классификация методов монтажа строительных конструкций. Монтажные работы, их состав. В индустриальном строительстве монтаж строительных конструкций является ведущим технологическим процессом. Этому способствует развитая промышленность по производству конструкций и деталей для сборного строительства, наличие эффективных средств механизации, возможность осуществлять монтаж поточными методами. Созданы мощные краны, обладающие повышенной грузоподъемностью и мобильностью, при бескрановом монтаже применяют домкраты, электромеханические подъемники. Осваиваются методы монтажа с использованием летательных аппаратов: вертолетов, дирижаблей. Все шире применяются средства дистанционного управления монтажными процессами на базе теле -и радиосвязи, осваивается роботизация монтажных операций. Под комплексным технологическим процессом монтажа строительных конструкций понимают совокупность всех процессов и операций, в результате выполнения которых получают каркас, часть здания 73 или сооружения или сами здания и сооружения. Данные процессы и операции подразделяются на транспортные, подготовительные и собственно монтажные процессы (рис 27). Рисунок 27 - Схема технологического процесса монтажа строительных конструкций Организационно монтаж строительных конструкций может быть осуществлен по двум схемам: монтаж «со склада» и монтаж «с транспортных средств». В первом случае все вышеуказанные технологические процессы и операции выполняются непосредственно на строительной площадке, во втором случае- выполняют только собственно монтажные процессы. Второй метод более прогрессивен, так как отпадает необходимость в приобъектных складах, исключается промежуточная перегрузка сборных конструкций, но при этом требуется четкая организация доставки конструкций по комплектности и по времени. Методы монтажа строительных конструкций находятся в прямой зависимости различных признаков: степени укрупнения монтажных 74 элементов, средств временного крепления, способа наводки конструкций и пр.(классификация способов монтажа). В зависимости от степени укрупнения монтажных элементов различают: -мелкоэлементный монтаж (из отдельных конструктивных элементов), который характеризуется значительной трудоемкостьюи неполной загруженностью кранового оборудования; - поэлементный монтаж из отдельных крупных конструктивных элементов(панелей, колонн, рам и т. д.), применяющийся при монтаже « с транспортных средств»; - блочный монтаж из геометрически неизменяемых плоских и пространственных блоков, предварительно собранных из отдельных элементов. Массу блоков доводят до максимально возможной грузоподъемности монтажных механизмов, снижая при этом число подъемов и.исключая выполнение на высоте большинства монтажных операций; -монтаж в целом виде ( опоры ЛЭП, дымовые трубы). В зависимости от способа установки в проектное положение различают: - свободный монтаж, выполняемый наращиванием без каких либо ограничений при свободном перемещении, При этом недостатком способа является повышенная сложность и высокая трудоемкость работ, возникающая за счет выполнения выверочных, крепежных и других операций на высоте; - ограниченно-свободный монтаж, при котором монтируемая конструкция устанавливается в направляющие ориентиры, фиксаторы и др. приспособления, частично ограничивающие свободу перемещения конструкций и обеспечивающие снижение трудозатрат на временное крепление и выверку; - принудительный способ монтажа основан на использовании кондукторов, манипуляторов, индикаторов и других средств, обеспечивающих полное и заданное перемещение конструкций от действия собственной массы и внешних нагрузок. Способ обеспечивает повышение точности монтажа и снижение трудозатрат, обеспечивает переход к безвыверочному монтажу. Способы установки элементов являются неотъемлемой частью проекта производства работ. Оптимизация методов монтажа производится путем технико-экономического анализа с учетом определяющих факторов: конструктивных особенностей здания, массы элементов, рельефа местности, наличия монтажного оборудования, сроков строительства. Основные требования к точности выполнения геометрических параметров при выполнении строительно-монтажных работ 75 Геометрические размеры конструкций на стадии их монтажа не должны отличаться от их проектных значений более чем на величину допусков, указанных в действующих нормативных документов. При расчетах конструкций зданий и сооружений следует учитывать возможные неточности в определении их геометрических размеров. Величину таких неточностей следует назначать с учетом условий изготовления и монтажа конструкций. Геометрические параметры конструкций, изменчивость которых незначительна (допуски на геометрию сечений, размеры проката и т.п.), допускается принимать по проектным значениям. В случаях, когда отклонения геометрических параметров от проектных значений оказывают существенное влияние на работу конструкций (например, значительные эксцентриситеты, отклонения от вертикали или от заданной формы, изменение размеров сечений в следствии деградации свойств материалов), то их следует учитывать в расчетных моделях конструкций в соответствии с указаниями соответствующих нормативных документов. В тех случаях, когда геометрические неточности носят систематический характер, то целесообразно их компенсировать за счет использования конструктивных или технологических мероприятий. Контроль за соответствием действительных отклонений на стадии монтажа геометрических параметров конструкций от проектных допусков следует осуществлять в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Основой точности монтажа строительных конструкций является комплекс геодезических разбивочных работ. В него входят: - создание планового обоснования на исходном горизонте, с которого в дальнейшем производят поэтажную передачу осей; - передача по вертикали основных разбивочных осей на перекрытие каждого этажа; - разбивка на каждом этаже промежуточных и вспомогательных осей; - разметка необходимых по условиям монтажа установочных рисок - определение монтажного горизонта на этажах; - составление поэтажной исполнительной съемки. Кроме того производят контроль за осадками фундаментов и деформацией каркаса здания Для монтажа строительных конструкций и технологического оборудования пользуются, как правило, не проектными осями, а линиями параллельными осям и плоскостям расположения конструкций и оборудования. Их используют не только при монтаже, но и при периодических выверках и наблюдениях за деформациями. Кроме того. расположение параллелей должно обеспечивать удобство проведения измерений, установки приборов и оборудования и пользования установочными шаблонами и приспособлениями. Расположение параллелей 76 выбирают после тщательного изучения соответствующих чертежей проекта: планов расположения разбивочных осей, планов и разрезов сооружения, монтажных схем и карт. Несмотря на различие видов сооружений, условий и точностных требований необходимо придерживаться основных принципов геодезического обеспечения монтажа: - установка и выверка конструкций и оборудования производится от закрепленных в натуре разбивочных и технологических осей или их параллелей; -условия монтажа (загруженность площадки, удобства подхода, видимость и т. Д.) должны обеспечивать применение различных способов измерений с заданной точностью; -применяемые способы измерений должны соответствовать решаемой задаче и заданной точности; - при точных и высокоточных работах установку и выверку рекомендуется проводить в два этапа: предварительно с приближенной точностью и окончательно с заданной проектной точностью. Это позволяет уменьшить диапазон работы приборов на окончательном этапе, увеличивая их точность; - для выполнения геодезических работ следует по возможности применять серийные приборы и оборудование. Для производства работ используются различные измерительные средства и приборы: теодолиты (для передачи основных осей с исходного горизонта на монтируемый), приборы вертикального проецирования для зданий свыше 16 этажей или в стесненных условиях, механическая или электрическая рейка для выверки вертикальности стеновых панелей и блоков, колонн с высотой до 5м. Контроль вертикальности колонн свыше 5м. Осуществляется двумя теодолитами во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для возведения высотных зданий широко используются геодезическая лазерная техника, так как точность проецирования лазерным лучом практически не зависит от расстояния. Требования к точности геодезического обеспечения монтажных работ определяются основными проектными и нормативными документами. Нормы точности на монтаж строительных конструкций задаются СНиПами и ГОСТами. Точностные характеристики на выверку технологического оборудования в основном определяются требованиями, исходя из эксплуатационных параметров. Иногда нормы точности на геодезические работы в проектных и нормативных документах не приводятся в явном виде и могут быть получены лишь расчетным путем с использованием допусков на монтажные работы. Несмотря на многообразие точностных требований к геодезическому обеспечению монтажных работ, их можно охарактеризовать следующими ср.кв. ошибками: -при монтаже строительных конструкций – 1-5мм; 77 - при установке технологического оборудования - 0.5-1.0мм; - при высокоточной установке оборудования уникальных сооружений 0.005-0.2мм. Лекция 15. Объемное и монолитное строительство. Конструктивные схемы большепролетных зданий и особенности их монтажа. Этот тип строительства в настоящее время является наиболее перспективным из всех известных технологий по возведению зданий. Несмотря на то, что такой метод с троительства был разработан еще в двадцатые годы прошедшего столетия, он только в настоящее время оценен по достоинству. И сегодня большинство московских новостроек – монолитные здания. В России для воплощения в жизнь монолитного строительства была разработана специальная технология бетонирования. При этом используется оптимальная объемно-переставная опалубка немецкого производства. Бетонирование в любую погоду позволяет вести стройку в любое время года. В отличие от сборного строительства, где все детали изготавливаются на производстве и при доставке на место собираются, монолитное строительство это целый процесс, где все производство ведется фактически на стройплощадке. Сроки монолитного строительства короче, чем у сборного, а потолки и стены при создании монолитного объекта не требуют дополнительной доработки перед отделкой. Опалубка делается под определенный проект, поэтому сборка и разборка объемных деталей выполняется с минимальными переналадками. Достоинств у монолитной стройки масса. Сюда входят и скорость возведения зданий при оптимизации всех строительных процессов. Планировка варьируется довольно свободно благодаря независимости конструкций от установленных размеров. Монолиты также не имеют швов, что качественно выделяет их среди других строений, ведь внешние стены сделаны из штучных стеновых материалов, который обеспечивают высокий уровень тепло- и шумоизоляции. Монолитные строения оставляют массу свободы архитектору и позволяют воплотить в жизнь его любую задумку. При этом протяженность и этажность здания может быть любой, то есть по желанию заказчика. Это влияет, прежде всего, и на экстерьер зданий, который может быть самым разнообразным. Такие дома вносят свою лепту в архитектуру любого города. К тому же, монолитная технология не требует частых ремонтов, что продлевает срок службы здания. У города в итоге формируется неповторимый и индивидуальный облик. 78 Технологические особенности строительства монолитных построек делают их более устойчивыми к различным техногенным и другим неблагоприятным факторам окружающей среды. Эти постройки также лучше защищены от сейсмических колебаний. Поэтому такие здания являются более безопасными, и это делает их крайне актуальными в наше непростое время. Монолитные здания имеют равномерную осадку, при этом нагрузка перераспределяется, что помогает избегать появления трещин. В таких домах нет стыков, а влага не оказывает своего деструктивного влияния на конструкцию. Этот тип зданий может простоять двести лет, притом, что обычный панельный объект только пятьдесят и после истечения этого срока требуется капитальный ремонт. Монолитные дома отличаются прекрасной шумоизоляцией, так как в конструкции таких зданий, практически отсутствуют пустоты и швы. Поэтому житель квартиры в монолитном доме не услышит шумную музыку у соседей или звуки транспорта за окном. Стоимость проекта зависит, прежде всего, от его сложности. Немаловажную роль играет и цена на стройматериалы. Однако все подобные дома уникальны и неповторимы и их жители смогут гордиться тем, что в городе, скорее всего второго такого уже не будет. Многие строители уверены, что за монолитной стройкой, будущее строительной индустрии, ведь количество монолитных построек в общей массе строительства постоянно растет. Особое место в мировой архитектуре занимают большепролетные сооружения. С давних времен, возведение подобных объектов относится к особому направлению проектирования и строительства. Первой в истории человечества большепролетной конструкцией был бетонный купол римского Пантеона (125 г. н. э.) с диаметром основания 43 м. Его классическая ясность и целостность композиции внутреннего пространства, а также величественность художественного образа вызывает повышенный интерес и в наши дни в профессиональной среде. И это не случайно, так как с большепролетными конструктивными системами связана мечта строителей и архитекторов, покорить «пространство…» Может быть, поэтому, характерным признаком современных городов становятся большепролетные объекты. Промышленные здания, сооружения транспортной инфраструктуры, торговые, складские и спортивные комплексы – сегодня именно та область применения, где функциональные и эстетические свойства большепролетных конструкций проявляются особенно ярко. Большепролетные здания - здания, где в связи с требованиями эксплуатации предусмотрено покрытие с большими пролетами без устройства промежуточных опор. Чаще всего такие здания одноэтажные. Примером таких зданий могут служить выставочные комплексы, спортивные сооружения,вокзалы,цеха заводов и т.п. по конструкции чаще всего 79 применяются рамные, балочные системы, арочные покрытия и висячие прстранственные системы (фермы и т п.) Монтаж большепролетных зданий имеет следующие особенности: -используются несколько кранов или один подвижный кран, т.к. размеры здания превышают радиус действия подъемного крана; - каркас здания как правило сборный, железобетонный (стакан, колонны, балки) или смешанный (металлические связи, фермы); - на большую высоту колонны монтируют частями. Последовательность монтажа. Наиболее выгодным способом монтажа является монтаж в комплексе всех элементов длякаждой ячейки здания.То есть для первой ячейки монтируют четыре колонны (в стаканах или на плите), для этих колонн сразу устанавливают продольные связи между ними, укладывают подкрановые балки, монтируют фермы, укладывают покрытия. Для следующих ячеек последовательность монтажа сохраняется. Однако можно установить сначала фундаменты с колоннами, а потом единым потоком монтировать подстропильные конструкции, покрытие. Лекция 16. Последовательность и основные правила монтажа сборных зданий. Особенности монтажа зданий повышенной этажности. Контроль качества строительно-монтажных работ. В гражданском строительстве монтаж сборных железобетонных конструкций производится при постройке крупнопанельных зданий, являющихся полносборными, или при постройке зданий с кирпичными несущими стенами и перекрытиями из сборного железобетона. Решение вопросов монтажа в последнем случае во многом зависит от того, как будет протекать процесс каменных работ. Такое положение вызывает необходимость в комплексном разрешении этих двух задач в общем проекте организации работ, что в свою очередь представляет собой специфическую задачу. Исходными данными для проекта организации монтажных работ, как и при монтаже стальных конструкций, являются конструктивные чертежи, генеральный план строительства, данные о местных условиях и директивные сроки выполнения работ. На основе этих данных прежде всего производится подсчет объемов работ. Характер и объем работ при монтаже железобетонных конструкций зависят от места заготовки элементов конструкций. Когда, например, железобетонные изделия и конструкции малого веса и небольшой длины1 или сборные железобетонные элементы крупнопанельных зданий изготовляются на индустриальных предприятиях, в проекте организации работ должны быть разработаны способы доставки элементов на строительную площадку и, по возможности, в зону действия монтажного крана. В этом случае, ведомость объемов работ составляется по той же форме, что и для стальных конструкций. 80 В тех же случаях, когда тяжелые длинные колонны, подкрановые балки большого веса и большепролетные конструкции перекрытий с напряженной арматурой изготовляют на строительной площадке, в проекте организации монтажных работ должны быть комплексно учтены работы по изготовлению этих элементов на месте. Выбор метода монтажа сборных железобетонных конструкций является основной задачей при составлении проекта монтажных работ, которая решается путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Для облегчения этой задачи можно указать следующие методы монтажа железобетонных элементов конструкций. 1. Одноэтажные промышленные цехи с железобетонным сборным каркасом, как правило, монтируют самоходными гусеничными стреловыми кранами. Железнодорожные краны применять невыгодно, так как для них требуется прокладка дорогостоящих железнодорожных путей, а работают они с недоиспользованием грузоподъемности и, кроме того, возникает необходимость подвозки монтируемых элементов конструкций к месту подъема. 2. Железобетонные элементы гражданских каменных малоэтажных и многоэтажных зданий целесообразно монтировать башенными кранами, которые сразу устанавливают поднятый элемент в проектное положение, что избавляет от последующих перемещений элементов по горизонтали. Эти же краны применяют для монтажа крупнопанельных зданий. 3. При монтаже тяжелых, балок и ферм больших пролетов с напряженной арматурой, при относительно небольшом количестве этих ферм в сооружении, используют решетчатые мачты. В настоящее время наметилась устойчивая тенденция роста этажности производственных и гражданских зданий. Так, доля строительства многоэтажных производственных зданий составляет около 30 % общей площади промышленных зданий; значительно увеличился объем строительства каркасных гражданских зданий повышенной этажности - 16 и более этажей. Поэтажный монтаж – самый очевидный способ возведения многоэтажного здания при этом, большим плюсом является равномерная просадка здпания в процессе строительства и устойчивость здания на всех этапах монтажа. Помимо поэтажного применяется вертикальный монта, т.е. 2-4 шага колонн возводятся сразу на всю высоту здания. Такой способ удобен, когда свободного места на строительной площадке недостаточно. И еще один плюс – при возведении на всю высоту можно приступать к устройству кровли и отделочным работам, что сокращает сроки строительства. Для строительства многоэтажных промышленных и гражданских зданий торговых зданий и туристских комплексов, учебных зданий и рядом других организаций разработаны типовые сборные железобетонные конструкции, что обеспечило возведение зданий из ограниченного числа элементов и 81 позволило разработать средства малой механизации многократного применения. Однако технический уровень монтажа многоэтажных каркасных зданий все еще характеризуется значительными трудозатратами и недостаточной степенью механизации. Наиболее трудоемкими и маломеханизированными остаются операции по строповке, выверке и временному закреплению элементов, а также по устройству стыков. Не во всех случаях обеспечивается требуемая точность монтажа сборных конструкций Контроль качества монтажа сборных конструкций крупноблочных зданий начинают с приемки доставленных конструкций; затем контролируют качествоустановки элементов, после окончательного их закрепления, а также при заделке стыков. Требования к качеству элементов сборных конструкций и порядок их приемки изложены в § 94. Требования к монтажу бетонных и железобетонных конструкций приведеныв СНиП III-16 — 80 (см. § 94), а каменных — в СниП III-17 — 78 (см. табл. 4). Чтобы обеспечить высокое качество и надежность установки конструкций, следует соблюдать технологическую последовательность монтажных работ и отдельных процессов. Скрытые работы должны быть приняты до начала последующих работ. При монтаже фундаментов, стен подвалов и надземной части зданий контролируют правильность перевязки и толщину швов между ними; заполнение швов и пазов между блоками, а также швов между плитами перекрытия; вертикальность и прямолинейность поверхностей, углов стен и перегородок; правильность устройствадеформационных швов; качество анкеровки конструкций. Нельзя допускать, чтобы при укладке первого ряда стеновых блоков швы между ними совпадали со швами фундаментных блоков. Перевязка должна быть такая, чтобы вертикальные швы в смежных рядах были смещены на 1/4 длины блока. Стены подвалов из бетонных блоков, а также крупноблочные стены надземной части зданий из бетонных и кирпичных блоков и блоков из природного камня должны иметь толщину горизонтальных швов до 15 мм, а толщину отдельных швов не более 20 мм и не менее 10 мм. Отклонения рядов блочной кладки (рис. 190, а, б) от горизонтали на длине 10 м допускаются в пределах 10 мм, а в размерах проемов — не более +15 мм. Неровности на вертикальных поверхностях стен, обнаруживаемые при накладывании правила длиной 2 м, не должны быть более 5 мм. Отклонения поверхностей и углов блочной кладки от вертикали в пределах одного этажа не должны превышать 10 мм, а на всю высоту здания — не более 30 мм. Вертикальность блоков проверяют по рейке-отвесу. Ее прикладывают к поверхности блока так, чтобы кронштейн оперся ребром на верхний торец блока, а нижний и верхний упоры рейки-отвеса касались торцами проверяемой поверхности. По отклонению отвеса от среднего положения определяютпо шкале вертикальность поверхности. 82 Смещение осей фундаментов допускается на ±10 мм, а осей балок, ригелей — не более ± 5 мм. Примонтаже сборных элементов перекрытий, лестниц, балконов следят (по ходу монтажа и при приемке выполненных работ), чтобы опорные части конструкций соответствовали проекту. Если ширина опорных площадок плит перекрытия или других элементов меньше проектной, то возникает угроза их обрушения. После монтажа перекрытия геодезическими приборами проверяют горизонт и расположение осей несущих конструкций здания. Поэтажную проверку конструкций заносят в журнал работ. В соответствии со схемой размечают оси и места установки конструкций следующего этажа. Отклонения положения конструкцийот проектных отметок (по высоте) и от проектных осей исправляют при монтаже последующих этажей. Допускаемые отклонения от проектного положения при монтажеплит перекрытий и балконов, мм Разница в отметках элементов перекрытий в пределах выверяемого участка (секции) ………….. 20 Разница в отметках нижней поверхности двух смежных элементов перекрытий при длине плит, м: До 4…………………………… 5 Свыше 4………………….… 10 Лекция 17. Виды тоннелей и способы мелкого и глубокого заложения строительства тоннелей Тоннель - горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, предназначенное для движения транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей, длина которого значительно превышает его поперечные размеры. Тоннели являются ответственными инженерными сооружениями и по назначению подразделяются на транспортные - на дорожных и водных путях сообщения; гидротехнические - при возведении гидротехнических и промышленных комплексов; промышленные - туннели в горнорудной и добывающей промышленности; коммунальные при строительстве сооружений инженерного оборудования в городах; специальные. Габарит и форма поперечных сечений туннеля. Г а б а р и т о м называют предельное геометрическое очертание какого-либо сооружения. Размеры поперечных сечений туннеля (ширина, высота) определяются его требуемой габаритной пропускной способностью. При сооружении туннелей на путях сообщения установлено три вида габаритов: подвижного состава, приближения строения и приближения оборудования. Габарит подвижного состава 1 (рисунок 28) определяется контуром, внутри которого должен помещаться подвижной состав со всеми выступающими и висящими частями, при этом рассматривается положение 83 вагонов во время движения поезда с учетом раскачки их на рессорах, а также возможных случаев наклона вагонов при поломке. Габарит приближения строения 4 определяется контуром очертания обделки туннеля, причем этот контур обычно представляют плавной кривой, проведенной по характерным, наиболее сильно выступающим внутрь туннеля точкам обделки. Габарит приближения оборудования 2 определяется контуром, соединяющим наиболее выступающие точки различного оборудования, устанавливаемого и монтируемого в туннелях. К такому оборудованию относятся кабели, уложенные на специальных крючках, светофоры, релейные шкафы, дроссельные ящики, осветительные фонари и др. Рисунок 28 - Габариты поперечного сечения туннеля Пространство 3 между габаритом подвижного состава и габаритом приближения оборудования называется г а б а р и т н ы м з а п а с о м и устанавливается проектировщиками. Габаритный запас служит исходной величиной для расчета требуемой точности выполнения геодезических работ при сооружении туннелей. Железнодорожные туннели строят из расчета однопутного или двухпутного движения. Туннели метрополитена отличаются большим разнообразием габаритов. На перегонах туннели имеют габариты, значительно меньше, чем на станциях, а в камерах съездов габариты имеют переменные размеры, постепенно переходящие из габарита однопутного движения в габарит двухпутного. В основу определения габаритных размеров судоходных туннелей берут максимальный габарит груженых судов, предназначенных для эксплуатации в данной водной системе. Габариты гидротехнических туннелей определяются расходом воды, который необходимо пропустить в соответствии с проектом. Форма поперечных сечений зависит от размера строящегося туннеля, назначения его, способа сооружения, а также от размера, интенсивности и направления горного давления. 84 Однопутные туннели метрополитена глубокого заложения обычно строят круглого сечения. При мелком заложении туннели метрополитена имеют прямоугольное сечение как для однопутных, так и для двухпутных туннелей. Поперечное сечение туннелей с бетонной обделкой в своде чаще всего имеет круглое очертание; лоток же имеет вид обратного свода. При наличии большого вертикального горного давления поперечное сечение туннелей с бетонной или железобетонной обделкой имеет подковообразную форму, при которой высота туннеля больше его ширины. Контур обделки в этом случае образуется так называемыми коробовыми кривыми, состоящими из круговых кривых различных радиусов. Сооружение туннелей. Тоннели в зависимости от глубины заложения строят открытым и закрытым способами. Тоннели мелкого заложения обычно сооружают о т к р ы т ы м способом. При этом в незастроенной местности туннели строят в котлованах с откосами, а на застроенных территориях — в котлованах со свайным или шпунтовым ограждением. В последнем случае сваи или шпунты 1 погружают по контуру котлована (рисунок 29) и производят разработку породы до проектной высоты дна. По мере разработки устанавливают расстрелы 2 из металлических балок или труб, а между сваями—деревянную затяжку. Монтаж туннельной отделки из сборного железобетона выполняют в такой последовательности: укладывают подготовку 3 из тощего бетона; устраивают кирпичную защитную стенку 4; производят гидроизоляцию лотка 5; монтируют лотковые 6 и стеновые блоки 7; устраивают перекрытие 8; выполняют гидроизоляцию стен и перекрытия 9; кладут защитную кирпичную стенку 10; устраивают защитную цементную стяжку по перекрытию 8. После окончания монтажа производят обратную засыпку до проектных высот вертикальной планировки. Засыпку ведут равномерно по обе стороны туннеля во избежание его деформаций и смещения в плане. Рисунок 29 – Схема строительства тоннеля открытым способом. 85 При строительстве тоннеля вблизи зданий часто применяют траншейный способ, в котором разрабатывают узкие траншеи, бетонируемые до отметки перекрытия. В тех местах, где траншеи проходят в непосредственной близости от зданий и в результате земляных работ могут произойти опасные осадки этих зданий, вместо сплошных траншей роют отдельные колодцы и стены тоннеля бетонируют небольшими по протяжению участками. После окончания сооружения стен и затвердения бетона до соответствующей прочности над будущим туннелем выбирают грунт, сооружают опалубку и бетонируют перекрытие туннеля. Затем через отверстия, оставленные в перекрытии, выбирают ядро и бетонируют лоток, а также стенки траншеи. Тоннели глубокого заложения сооружают или через п о р т а л ы , которыми называют защитные бетонные или бутовые стенки, оформляющие вход в туннель, или через вертикальные стволы шахт и специальные камеры. При сооружении туннеля через порталы дорожное полотно 1 (рисунок 30) доводят до горного массива, а затем в выемке возводят защитную стенку 2, предназначенную для предохранения входа в туннель от ливневых вод, обвалов и снежных лавин. Иногда перед порталом строят рампу — длинную, постепенно увеличивающуюся выемку, стенки которой укрепляют бетоном или камнем. МС- место сбойки Рисунок 30 – Сооружение тоннеля через порталы Тоннели метрополитена глубокого заложения сооружают обычно посредством вертикальных стволов. Учитывая удобство их дальнейшей эксплуатации, стволы обычно проектируют смещенными на 20—50 м от 86 трассы туннеля. После проходки и возведения ствола 1 (рисунок 31) до проектной глубины под землей строят рудничный двор 2. Для выхода от ствола на трассу туннеля 4 сооружают подходные штольни 3. Если туннель строят щитовым способом, то для монтажа щитов строят щитовые камеры. Рисунок 31 – Сооружение тоннеля через вертикальные стволы Один и тот же туннель можно прокладывать одновременно и через порталы и через стволы, при этом концы туннеля сооружают через порталы, а среднюю часть его — через стволы. Строительство тоннеля щитовым контроль при устройсте обделки тоннеля. способом. Геодезический При строительстве метрополитена на глубине до 20 м на застроенных территориях часто вместо стволов устраивают специальные камеры (щели), расположенные непосредственно на оси перегонных туннелей. Эти камеры служат для монтажа горнопроходческого оборудования (щитов, блокоукладчиков), а в процессе строительства через них с поверхности подают в туннель необходимые материалы. Туннели глубокого заложения сооружают преимущественно щ и т о вым способом. Щит представляет собой мощное передвижное крепление. Он состоит из ножевой части 1 (рисунок 32), опорного кольца 4 и оболочки (хвостовой части) 2. В опорном кольце смонтированы мощные гидравлические домкраты. Щит монтируют в щитовой камере. В смонтированной оболочке щита собирают тюбинговые кольца, необходимые для упора щитовых домкратов 3 при выдвижении щита из камеры. 87 2 Рисунок 32- Тоннельный щит Грунт перед ножевой частью щита выбирают на полное поперечное сечение с глубиной заходки около 1 м и включают гидравлические домкраты, плунжеры которых, упираясь в собранное в оболочке щита тюбинговое кольцо, передвигают опорное кольцо, а следовательно и весь щит, вперед. После передвижения щита и выключения домкратов плунжеры втягиваются обратно в опорное кольцо, а в освободившемся пространстве собирают очередное тюбинговое кольцо тоннеля. Сборка осуществляется специальным механизмом, называемым эрректором, пли блокоукладчиком. При сооружении туннелей щитовым методом в мягких породах разработка породы перед щитом не производится. При движении щита вперед нож его вдавливается в грунт забоя домкратами. В настоящее время применяют механизированные щиты, которые при помощи специальных механизмов разрабатывают и транспортируют породы. По внешнему контуру поперечного сечения туннеля после выемки грунта сооружают постоянное крепление, называмое о б д е л к о й туннеля. Обделка бывает металлическая или железобетонная, состоящая из отдельных колец шириной 0,75— 1,0 м. Каждое кольцо собирается из отдельных сегментов, называемых тюбингами или блоками. Такая обделка преимущественно применяется в туннелях метрополитена и в гидротехнических туннелях. Распространена и обделка из монолитного бетона, а в тех местах, где при сооружении туннеля возникает большое горное давление, применяется железобетонная обделка. При сооружении туннеля в твердых скальных породах и при отсутствии горного давления контур поперечного сечения туннеля оставляют иногда без обделки, с естественным креплением. 88 В последнем случае неровности, получившиеся по внутреннему контуру туннеля в результате взрывных работ, выравнивают бетоном. Применяется также бутовая обделка туннелей. При расчете требуемой прочности обделки туннеля учитывают размер поперечного сечения, гидрогеологические условия и величину горного давления. В гидротехнических туннелях применяется обделка с повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью. Кольца тюбинговой или блочной обделки собирают в оболочке щита, поэтому положение колец в плане и профиле зависит от положения оболочки щита. Основная задача геодезиста при щитовом способе сооружения тоннеля заключается в определении положения щита и исправлении этого положения при отклонении от проектного в плане и профиле. При сборке обделки тоннеля следят за правильностью ее укладки , для чего нивелируют лоток каждого пятого уложенного кольца и измеряют смещение центра кольца относительно его проектного положения через каждые три кольца. Отклонение центра колец круглой обделки от проектного положения больше чем на 50мм не допускается. С особой тщательностью укладывают первые кольца. Через каждые 8-12 колец определяют опережение колец – отклонение средней плоскости колец от перпендикуляра к оси тоннеля. Контроль геометрических параметров околец осуществляется путем измерения при помощи рулетки диаметров колец. При этом вычисляется эллиптичность колец, под которой понимается разность между измеренным и проектным диаметрами кольца: ℰ=dизм – dпроек. (24) Эллиптичность бывает горизонтальной, вертикальной и косой. Допуски эллиптичности в укладке - 25 мм, после выхода из под блокоукладчика – 50 мм. 1 4 5 3 2 6 1,2,3,4- соответственно вертикальный, горизонтальный, правый и левый диаметры 89 тюбингового кольца; 5, 6 – соответственно передняя и задняя плоскости кольца Рисунок 33 - Геометрические параметры тюбингового кольца Лекция 18. Гидротехнические сооружения, их типы. Состав и компоновка гидроузла. Гидротехнические сооружения предназначаются для использования водных ресурсов с целью решения народнохозяйственных задач : получения электроэнергии, транспортировки грузов и пасс для борьбы с водной стихией. В зависимости от вида используемого естественного потока или водоема различают речные, озерные и морские гидротехнические сооружения. По характеру воздействия на водный поток или водоем гидротехнические сооружения условно подразделяют на три основные группы. 1. Водоподпорные, испытывающие на себе напор воды и удерживающие ее перед собой. К их числу относятся различные дамбы и плотины. 2. Водопроводящие, служащие для отвода или подвода воды из одних пунктов к другим. К ним относятся каналы, трубопроводы, гидротехнические тоннели. 3. Регуляционные, определяющие условия протекания водных потоков в руслах; ограничивающие наносы, размывы; регулирующие действие волн, течений. Это волнобои, льдозащитные стенки, берего- и дноуглубительные системы. Кроме того, различают специальные виды гидротехнических сооружений, как например, здания гидроэлектростанций (ГЭС), судоходные шлюзы, лесопропускные, портовые, мелиоративные сооружения, сооружения санитарной гидротехники, для рыбоводства и др. Группа различных гидротехнических сооружений, связанных общей водохозяйственной целью и местоположением, составляет узел гидротехнических сооружений или гидроузел. Наибольшее число сооружений обычно бывает у речных гидроузлов, часто объединяющих в одном месте сооружения общего и специального назначения. Классификация плотин. Устройство земляной и бетонной плотин. Одним из наиболее распространенных и ответственных видов гидротехнических сооружений являются плотины. Плотина предназначается преимущественно для создания водохранилищ. Запас воды в водохранилище используется для получения электрической энергии на ГЭС, увеличения судоходных глубин в реке, водоснабжения промышленных объектов и населенных пунктов, орошения земель и т. п. Особенности при получении энергии с помощью ГЭС: возобновляемый источник энергии (что очень актуально, т.к. запасы нефти по прогнозам ученых будут исчерпаны в 90 ближайшие 20 - 40 лет, запасы газа тоже небесконечны; себестоимость электроэнергии на Российских ГЭС более, чем в два раза ниже, чем на тепловых электростанциях; генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии. По своим размерам и конструктивной сложности плотины могут быть от простейших (в виде небольших запруд) до крупнейших высотой в 300 м и более длиной в несколько километров.Самая мощная из ныне действующих ГЭС – Итайпу (12.6 млн.кВт или 14 ГВт из интернета) расположена в на границе Бразилии и Уругвая на реке Паране. Ее плотина длиной 69.6 км (длина бетонной составляющей 8 км), шириной 400м., высотой 196 мм. Эта гигантская плотина в 5 раз больше знаменитой Ассуанской. Самая мощная строящаяся ГЭС(22.4 ГВт) на реке Янцзы в Китае. Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Канада. Наиболее активное гидростроительство ведет Китай, в нем размещено до 50%малых гидроэлектростанций мира. Наша самая мощная Саяно-Шушенская до аварии была мощностью 6.4 ГВт.(15% производимой в России энергии). Бетонная арочногравитационная плотина высотой 245 м, длиной 1066м, шириной в основании110м, шириной по гребню 25м. Тип, конструкция плотины определяются ее размерами, назначением, природными условиями и видом основного строительного материала. По назначению различают плотины водохранилищные и водоподъемные. По величине напора условно подразделяют на низконапорные (с напором до 10м), средненапорные (от10до 40 м) и высоконапорные (более40 м). В зависимости от роли, выполняемой в составе гидроузла, плотина может быть глухой, если служит лишь преградой для течения воды; водосливной, когда предназначена для сброса избыточных расходов воды и оборудована поверхностными отверстиями или глубинными водоспусками. В зависимости от строительных материалов различают земляные, каменно-набросные и бетонные плотиныметаллические, деревянные. Земляная плотина возводится полностью или частично из водонепроницаемого грунта и возводится путем насыпи или намыва (рис.34). Она имеет в поперечном сечении форму трапеции. Часто при наличии грунта фильтрующего воду, в теле плотины устраиваются специальные малопроницаемые преграды в виде ядра или диафрагмы. Ширина плотины по гребню не менее 6 м для плотины высотой до 50м и не менее 3 м для других. Если гребень используется под дорогу, то его ширина назначается по нормам проектирования дорог и мостов. Отметку гребня следует назначить исходя из отметки нормального подпорного уровня верхнего бъефа с учетом форсированного ветрового нагона воды и необходимого запаса по высоте, зависящего от класса капитальности плотины. 91 У.в.б. 1 5 3 У.н.б. 4 2 1-гребень плотины; 2-верховой откос; 3- низовой откос; 4- депрессионная кривая; 5- крепление верхового откоса.\ Рисунок 34 -Устройство земляной плотины Общая конструкции бетонной плотины приведена на рисунке 35. По конструктивным признакам бетонные плотины подразделяются на гравитационные, арочные, арочно-гравитационные и контрфорсные (рисунок 36). Гравитационные плотины представляют собой массивные сооружения, сопротивляющиеся собственным весом напору воды. Арочные плотины имеют в плане криволинейную форму. Их сооружают, как правило, на горных реках с прочными скальными берегами. Арочно-гравитационные плотины работают одновременно как арки и гравитационные плотины, т. е. они имеют криволинейную форму, большую высоту и массу. Контрфорсные плотины состоят из ряда контрфорсов — стенок, устанавливаемых на некотором расстоянии друг от друга для сопротивления давлению воды. Сложнейшим сооружением гидроузла является гидроэлектростанция (ГЭС). Если здание ГЭС размещают вблизи плотины, то такая ГЭС называется приплотинной. Если здание ГЭС, находясь в составе сооружений стационного узла, удалено от плотины, а вода к турбогенераторам подводится по специальному каналу или тоннелю, то такая ГЭС называется деривационной. 1-флютбет; 2- бык; 3- затвор; 4- водобой; 5- рисберма; 6- понур: 7шпунт; 8- дренаж Рисунок 35 – Устройство бетонной плотины 92 а) гравитационная; б) арочная; в) контрфорсная 1-верховая грань; 2-бык; 3-затвор; 4-гребень водослива; 5-носок; 6-водоспуск; 7низовая грань; 8- плоское напорное покрытие; 9- контрфорс; 10-балки жесткости; 11противофильтрационная завеса; 12-дренаж. Рисунок 36 – Типы плотин Для строительства гидроэлектростанции в выбранном на реке месте необходимо создать напор, т. е. разность уровней воды перед плотиной (верхний бьеф) и ниже ее (нижний бьеф). Вместе с расходом (количество кубических метров воды, протекающее через поперечное сечение реки в одну секунду) напор определяет мощность ГЭС. Из воднотранспортных гидротехнических сооружений наибольший интерес представляют каналы. По своему назначению каналы разделяются на судоходные, оросительные (ирригационные), энергетические (деривационные), водопроводные, обводнительные, осушительные и лесосплавные. Часто каналы выполняют несколько функций и называются смешанными или комплексными. Одним из главных сооружений на судоходных каналах являются судоходные шлюзы. Они служат для подъема (или спуска) судов с одного водного горизонта на другой. Содержание и объем геодезических работ зависят от вида гидротехнического сооружения, стадии его проектирования и строительства. При проектировании большинства гидротехнических сооружений геодезические работы выполняют для составления топографических и гидрографических планов, продольных профилей рек, а также для обслуживания геологических, гидрологических и других специальных работ. Для этих целей развивают исходное и съемочное планово-высотные геодезические обоснования, создающие единую систему плановых координат и высот на всю территорию строительства. Съемки, в том числе и русловые, выполняют в различных масштабах в зависимости от стадии проектирования. 93 Значительные по объему геодезические работы выполняют при проектировании искусственных водохранилищ. Помимо топографических съемок на территории будущего водохранилища производят работы по выносу в натуру его контура, т. е. определению границы затопления. При возведении гидротехнических сооружений выполняют разнообразные по составу и большие по объему геодезические измерения, связанные с выносом в натуру проекта сооружения. Разбивочные работы выполняют на всех стадиях строительства: при выносе осей сооружений, при выполнении земляных и бетонных работ, при монтаже металлоконструкций и гидроагрегатов и т. д. Кроме того, при выполнении монтажных работ выполняют геодезические измерения, связанные с установкой технологического оборудования в проектное положение. В процессе строительства гидросооружений ведут наблюдения за их деформациями. 94 ЛИТЕРАТУРА а) основная литература: Авакян, В. В. 1. Прикладная геодезия. Геодезическое обеспечение строительного производства [Текст] : учебное пособие / В. В. Авакян. - 2-е изд., испр. . - М. : Вузовская книга, 2012. 256 с. 2.КлюшинЕ.Б., Михелев Д.Ш. и др. Инженерная геодезия. М., "Высшая школа", 2010г.-464с б) дополнительная литература: 1.Технология строительного производства/ Стаценко А.С. - Ростов-на-Дону: «Феникс», 2006-415с. 2. Терентьев О.М. Технология возведения зданий и сооружений[Текст]:учебникдля вузов(рек.)/О.М.Терентьев Ростов-на-Дону, «Феникс»,2006-573с. 3. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений/ Климов О.Д., Калугин В.В., Писаренко В.К. - М., Недра, 1991-271с. 4. Составление проекта вертикальной планировки городской территории. Учебное пособие/ Карпик А.П., Горобцов А.В., Лифашина Г.В. - Новосибирск: СГГА,2006-84с. 5. ГОСТ 21.508-93. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов. 6. СНиП 2.07.01-89. Строительные нормы и правила градостроительства. Планировка и застройка городских и сельских поселений. 7.Изыскания и проектирование инженерных сооружений/ Большаков .В.Д.,Клюшин Е.Б., Васютинский И.Ю. -. М., Недра, 1991. 8.Карпик А.П. Расчет деформаций оснований и фундаментов инженерных сооружений. Методические указания. Н.:НИИГАиК,1990. Интернет-ресурсы 1. Официальный сайт научно-технической библиотеки СГУГиТ. – Режим доступа: http://lib.ssga.ru/. – загл. с экрана. 2. Электронно-библиотечная система научно-издательского центра «ИНФРАМ». –Режим доступа: http://znanium.com/. – загл. с экрана. 3. Электронно-библиотечная система издательства «Лань». – Режим доступа: http://e.lanbook.com/. – загл. с экрана. 4.Научная электронная библиотека. – Режим доступа: http://elibrary.ru/. – загл. с экрана. 95