Elementy i ustroje konstrukcyjne oraz układy budynków 1

Transkrypt

1 @mw Budownictwo str. 1 Elementy i ustroje konstrukcyjne oraz układy budynków 1 Obiekty budowlane składają się z wielu elementów spełniających określone funkcje konstrukcyjne, użytkowe i estetyczne. Można klasyfikować je np. w zależności od spełnianych przez nie zadań (elementy konstrukcyjne i niekonstrukcyjne), wielkości lub proporcji wymiarów. Elementy budowlane Klasyfikacja ze względu na proporcje wymiarów Elementy prętowe (np. belki, słupy) mają jeden wymiar wielokrotnie większy niż dwa pozostałe Elementy powierzchniowe (np. płyty) mają dwa wymiary znacznie większe niż trzeci Elementy masywne (np. bloki) mają wszystkie wymiary tego samego rzędu W schemacie występują następujące określenia: belki 2, słupy 3, płyty 4 - wyjaśnienia niżej. Obciążenia obiektu budowlanego są to wszystkie oddziałujące na niego siły fizyczne, które wynikają z ciężaru własnego tego obiektu oraz jego przeznaczenia i sposobu użytkowania, a także z wpływów środowiskowych. Obowiązkiem projektantów i wykonawców jest zagwarantowanie, aby siły działające na dobrze zaprojektowany, prawidłowo wykonany i użytkowany obiekt budowlany nie mogły doprowadzić do zniszczenia materiałów, z których go wykonano, zbyt dużych odkształceń lub przemieszczeń (wskutek naruszenia równowagi konstrukcji lub podłoża gruntowego). Konieczna jest do tego odpowiednia wytrzymałość i stateczność zarówno całego obiektu, jak i wszystkich jego elementów. Elementy konstrukcyjne są to części obiektu budowlanego, których głównym zadaniem jest przenoszenie obciążeń. Do głównych elementów konstrukcyjnych budynku należą (rys. 1.): fundament podziemna część obiektu budowlanego przekazująca na podłoże gruntowe ciężar własny całego obiektu budowlanego oraz wszystkie inne obciążenia działające na ten obiekt, ściany konstrukcyjne (zwane też ścianami nośnymi) przegrody pionowe (zewnętrzne i wewnętrzne) przenoszące na fundament lub inne elementy konstrukcyjne ciężar własny i obciążenia od innych wyżej położonych elementów i ustrojów budynku (np. dachów, stropów, balkonów), jego wyposażenia i użytkowników, a także od parcia wiatru lub gruntu, nadproża elementy konstrukcyjne (poziome lub łukowe) o stosunkowo małej szerokości, które przekrywają od góry otwory okienne oraz drzwiowe i są zdolne do przenoszenia obciążeń ze ściany powyżej nich, 1 Wg Zarys budownictwa ogólnego seria technologia - Konrad Podawca WSiP W-wa 2003 r. 2 Belka poziomy lub ukośny element konstrukcyjny przenoszący obciążenia na podpory. 3 Słup pionowy element konstrukcyjny przenoszący obciążenia w kierunku zbliżonym do swojej osi podłużnej. 4 Płyta element konstrukcyjny o grubości wielokrotnie mniejszej od pozostałych wymiarów, zdolny do przenoszenia obciążeń działających na jego większe powierzchnie.

2 Str. 2 Elementy, ustroje konstrukcyjne i systemy budowlane stropy przekrycia kondygnacji, czyli przegrody poziome dzielące budynek na kondygnacje i usztywniające go, które przenoszą ciężar własny oraz obciążenia (np. od ścian działowych danej kondygnacji, mebli, ludzi) na konstrukcję nośną niższych kondygnacji, dach górne przekrycie budynku, zazwyczaj składające się z konstrukcji nośnej i ułożonego na niej wodoszczelnego pokrycia, chroniące przed wpływami atmosferycznymi i przenoszące obciążenia (ciężar własny, obciążenie śniegiem i wiatrem) na niżej położone ustroje konstrukcyjne, stropodach płaski dach stanowiący konstrukcyjną całość z najwyżej położonym stropem, wieńce elementy konstrukcji (zazwyczaj żelbetowe) usytuowane w ścianach konstrukcyjnych budynku na całym obwodzie stropów oraz stropodachów, wiążące te przekrycia ze ścianami i zapewniające ich współpracę w przekazywaniu obciążeń, a ponadto przeciwdziałającej zarysowaniom ścian w razie ich nierównomiernego osiadania, schody umożliwiają komunikację między poszczególnymi kondygnacjami, a zarazem przenoszą ciężar własny oraz obciążenia zmienne na inne ustroje konstrukcyjne (np. na ściany klatki schodowej rys 1.) Rys. 1. Struktura (konstrukcyjna) niewielkiego budynku mieszkalnego Data utworzenia :59 Data ostatniego wydruku :23

3 @mw Budownictwo str. 3 Zespół elementów konstrukcji połączonych ze sobą w sposób umożliwiający ich współpracę w przenoszeniu obciążeń bywa czasem nazywany ustrojem konstrukcyjnym (np. rama 5, kratownica 6, fundament, szkielet konstrukcji, ściana, strop, dach). Zespół ustrojów konstrukcyjnych, które współpracują w przenoszeniu obciążeń działających na dany obiekt budowlany, składa się na jego konstrukcję nośną. Konstrukcja nośna szkieletowa, czyli złożona z przestrzennego układu słupów i płyt (szkielet słupowopłytowy) lub słupów i belek (szkielet słupowo-belkowy) ścianowa, czyli złożona ze ścian i stropów mieszana, czyli ścianowo-szkieletowa (złożona ze ścian i szkieletu słupowo-płytowego) Układem konstrukcyjnym obiektu budowlanego nazywamy schemat jego konstrukcji określający sposób usytuowania elementów i ustrojów oraz ich wzajemne powiązanie i funkcje. Układy konstrukcyjne budynków klasyfikuje się ze względu na kierunek usytuowania ścian, słupów lub ram stanowiących podpory stropów. W budynkach ścianowych o układzie podłużnym (rys. 2a) ściany konstrukcyjne są równoległe do dłuższego boku budynku. W budynkach o takim układzie większość otworów okiennych i drzwiowych musi być wykonana w ścianach konstrukcyjnych, co jest przyczyną ich osłabienia i zmusza do stosowania mocnych nadproży (przejmujących i przekazujących część obciążenia od stropów). W takim układzie stropy pracują jednokierunkowo, a kierunek ich rozpięcia jest poprzeczny do dłuższego boku budynku. Rys. 2. Układy konstrukcyjne budynków ścianowych: a) podłużny b) poprzeczny 5 Rama ustrój konstrukcyjny składający się z prętów prostych (np. z kształtowników stalowych, z żelbetu lub drewna), które nie leżą na jednej linii i są połączone w sposób sztywny, tj. bez możliwości obrotu względem siebie. 6 Kratownica ustrój konstrukcyjny składający się z prętów prostych (np. z kształtowników i blach stalowych, z żelbetu, z drewna) połączonych w sposób traktowany w obliczeniach jako przegubowy, lecz tworzących układ geometrycznie niezmienny. Najczęściej stosuje się kratownice, których budowa opiera się na siatce trójkątnej (tzn. pręty łączą się ze sobą w trójkąty). Połączenia prętów tworzących kratownicę nazywa się węzłami. W każdym węźle prawidłowo wykonanej kratownicy osie wszystkich prętów mają jeden punkt przecięcia

4 Str. 4 Elementy, ustroje konstrukcyjne i systemy budowlane c) dwukierunkowy mieszany d) dwukierunkowy krzyżowy ściany nośne ściany usztywniające ściany działowe międzymieszkaniowe ściany działowe ściany osłonowe kierunek (zbrojenia) płyt stropowych W budynkach ścianowych o układzie poprzecznym (rys. 2b) ściany konstrukcyjne są prostopadłe do dłuższego boku budynku. Stropy pracują jednokierunkowo, a kierunek ich rozpięcia jest równoległy do dłuższego boku budynku. W budynkach ścianowych o układzie dwukierunkowym ściany konstrukcyjne są wzajemnie prostopadłe. Można rozróżnić układy dwukierunkowe: mieszany (rys 2c), w którym możliwe jest dowolne zestawienie układów: podłużnego, poprzecznego i dwukierunkowego krzyżowego, krzyżowy (rys. 2d), w którym ściany konstrukcyjne są usytuowane prostopadle i równolegle do osi podłużnej budynku, a stropy pracują dwukierunkowo (np. stropy żelbetowe krzyżowo zbrojone), tzn. opierają się na całym obwodzie. Sztywność przestrzenna budynków ścianowych o dużych rozpiętościach ścian konstrukcyjnych zapewnia stosowanie wzajemnie prostopadłych ścian konstrukcyjnych i usztywniających 7 oraz stropów. Oprócz elementów i ustrojów konstrukcyjnych w obiektach budowlanych stosuje się elementy niekonstruckcyjne. Ich przykłady to: ściany (ścianki) działowe ściany wewnętrzne wydzielające pomieszczenia, lecz nieprzenoszące obciążeń z wyższych kondygnacji, ściany osłonowe zewnętrzne ściany, które nie uczestniczą w przenoszeniu obciążeń od elementów konstrukcyjnych, zamocowane do elementów konstrukcyjnych, pokrycie dachu (np. pokrycie z dachówki, papowe, gontowe, z blachy), 7 Ściany usztywniające wydzielają pomieszczenia, a jednocześnie chronią obiekty budowlane przed niestabilnością, dzięki przenoszeniu sił poziomych (takich jak obciążenie wiatrem lub siły wynikające z mimośrodowego działania obciążeń pionowych) na niżej położone elementy konstrukcyjne. Data utworzenia :59 Data ostatniego wydruku :23

5 @mw Budownictwo str. 5 elementy wykończeniowe m.in. przewody instalacji, posadzki, okładziny, drzwi, elementy wyposażenia instalacyjnego m.in. umywalki, wanny, grzejniki, elementy wyposażenia budowlanego m.in. szafy w ścianie (tzw. wnękowe) lub pawlacze. Elementy wykończeniowe i elementy wyposażenia budynku Budynek w stanie surowym nie chroni przed czynnikami atmosferycznymi, dlatego należy w otwory wstawić drzwi zewnętrzne i okna oraz wykonać pokrycie dachu. Taki stan nie spełnia jeszcze wymogów użytkowych. Należy surowym powierzchniom nadać estetyczny wygląd i dostosować je do pełnionych funkcji. Budynek wykończa się, wykonując: wszystkie niezbędne instalacje (wodociągową, kanalizacyjną, gazową, grzewczą, wentylacyjną, elektryczną, telefoniczną i inne), tynki, czyli powłoki zewnętrzne (z zapraw cementowo-wapiennych lub cementowych, albo innych materiałów) i wewnętrzne (z zapraw cementowowapiennych, cementowych, wapiennych lub gipsowych, albo innych materiałów), które nanosi się (okłada) na powierzchnie ścian i sufitów warstwą grubości od kilku milimetrów do około 5 cm, aby nadać im estetyczny wygląd i ochronić je przed wpływami zewnętrznymi (wilgocią, opadami, pyłami itp., a także ogniem oraz wysoką temperaturą w czasie pożaru), okładziny, powłoki malarskie lub tapety, podłogi, czyli jedno- lub wielowarstwowe (złożone z podkładu podłogowego i posadzki) pokrycie górnej powierzchni stropu, specyficzne dla danego rodzaju pomieszczenia, montaż elementów wyposażenia budowlanego (np. szaf wnękowych) i instalacyjnego (umywalki, wanny, armatura, grzejniki itp.). Technologie, metody i systemy budownictwa Przez technologię budowania rozmieć należy wiedzę obejmującą rozwiązania i sposoby wznoszenia konstrukcji budowlanych wraz z przygotowaniem elementów i materiałów budowlanych. W zależności od rozwiązania konstrukcji budowlanych możemy wyróżnić wiele technologii budowania, m.in.: z cegieł lub bloczków, albo pustaków, konstrukcje monolityczne, z prefabrykowanych elementów betonowych i żelbetowych, z drewna i materiałów drewnopochodnych, z elementów stalowych (metalowych). Technologie budowania można podzielić także bardziej ogólnie na tradycyjną i uprzemysłowioną.