Ім'я файлу: Budivelni_materialy.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 4132кб.
Дата: 07.06.2023
скачати
Пов'язані файли:

12. КАМ’ЯНІ ТА АРМОКАМ’ЯНІ КОНСТРУКЦІЇ
12.1.Матеріали для виготовлення кам’яних та армокам’яних
конструкцій
Матеріалами для кам'яних та армокам’яних конструкцій служать різні камені та будівельний розчин.
Номенклатура кам'яних матеріалів включає як штучні, так і природні матеріали.
До природних каменів важких порід відносяться вапняк, піщаник, граніт. Їх використовують для влаштування фундаментів і облицювання. До
легких природних каменів відносяться вапняк-черепашник, туф, тощо.
Вони поширені в південних районах нашої країни і служать для зведення стін.
До штучних каменів відносяться: цегла (рис.12.1) різних видів, камені керамічні порожнисті, камені з важкого та легкого бетону (суцільні і порожнисті).
Рис. 12.1. Цегла та камені різних видів
Кам'яні матеріали, що застосовуються для кладки, повинні мати необхідну міцність, морозо - і водостійкість. Основною характеристикою кам'яних матеріалів і бетонів є їх міцність, яка визначається марками та класами.
Марка каменю встановлюється по величині тимчасового опору стисненню в МПа, а для цегли ще й згину (рис.12.2).

109 а) б)
Рис.12.2. Випробування на стиск: а- підготовлені зразки; б- загальний вигляд
Рис. 12.3.Випробування цегли на згин.
Морозостійкість каменів, як і бетонів, в значній мірі визначає їх довговічність. Вона характеризується марками, що позначають кількість циклів заморожування і відтавання в насиченому водою стані, який камені витримують без наявних пошкоджень і зниження міцності.
12.2. Характеристика природних та кам’яних матеріалів
Природний камінь служив основним будівельним матеріалом ще первісній людині. У Єгипті, Мексиці, Греції, Італії, Китаї збереглися видатні пам'ятники кам'яного зодчества, що є архітектурно-будівельною складовою найдавнішої цивілізації.
Кам'яні природні матеріали дуже міцні, довговічні, вогнестійкі і через свої позитивні експлуатаційні і естетичні якості продовжують широко застосовуватися в сучасному будівництві.
Природні камені поділяють за:

110 способом отримання; видами обробки; призначенням; щільністю.
За видом обробки природні кам'яні матеріали поділяють на: грубо оброблені (бутовий камінь, валунний камінь, щебінь, гравій і пісок); вироби і профільовані деталі (ступені, підвіконня, лиштви, капітелі колон); штучний камінь і блоки правильної форми (для кладки стін та
ін.); плити з по різному обробленою поверхнею (лицювальні для стін, підлоги), вироби для дорожнього будівництва (бортовий камінь, брущатка, шашка для мощення).
За способом виготовлення природні кам'яні матеріали поділяють на: пиляні (стінові блоки і камені, лицювальні плити і т.д.); колоті (бортові камені, брущатка і т.д.).
За щільністю природні камені поділяють на: легкі з щільністю не більше 1,8 г/см
3
(пемза, вапняк - черепашник); важкі з щільністю більше 1,8 г/см
3
(граніт, діорит і т.д.).
За міцністю при стиску природні камені поділяють на марки (МПа):
0,4; 0,7; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80 і 100.
За морозостійкістю поділяють на марки: 10; 15; 35; 100; 150; 200; 300;
500.
Рваний камінь. Рваний бутовий камінь отримують шляхом вибухового висаджування гірської маси. Застосовують його для кладки фундаментів, у шляховому будівництві, при зведенні стін нежитлових будівель, для кріплення земляних укосів тощо. Розміри шматків бутового каменя 150...500 мм. Його отримують як із щільних гірських порід з марками за міцністю від 100 до 1400 і морозостійкістю до 300 циклів, так і з пористих з марками за міцністю 25...100, морозостійкістю 15 циклів.
Подрібнений камінь випускають у вигляді щебеню, крихти, штучного піску та застосовують в основному як заповнювач бетонів. Після просіювання піщано-гравійних сумішей отримують сортований матеріал – пісок і гравій, а після тонкого помелу гірських порід – мелений (мінеральний порошок, вапнякова мука).
Пісок, щебінь, гравій та бутовий камінь належать до групи нерудних будівельних матеріалів, які мають неправильну довільну форму.
При отриманні рваного і подрібненого каменю розробку масивних порід проводять у відкритих кар’єрах буро-вибуховим способом, коли від масиву відділяються глиби і піддають подальшому подрібненню до заданих розмірів.

111
Промисловість нерудних матеріалів випускає також штучний камінь правильної форми – стінові (пиляні) блоки, лицювальні плити, дорожні та спеціальні (жаростійкі, луго- і кислотостійкі) вироби.
Стінові камені нарізають із легких пористих гірських порід (вапняків, черепашників, туфів) з середньою густиною не більш 2100 кг/м
3
за допомогою каменерізальних машин. Звичайні розміри стінового каменю – довжина 390, 490 мм, ширина 190, 240 мм, висота 188 мм, але виготовляють також і крупні стінові блоки довжиною 500...3020, шириною 400...500, висотою 820...1000 мм. Марки за міцністю при стисканні коливаються від
4 до 400. Водопоглинення повинно бути не більш 30% (для туфу 50%), коефіцієнт розм’якшення – не менш 0,6, морозостійкість – 15 циклів.
Лицювальні плити для зовнішнього лицювання будівель і споруд найбільш часто застосовують із граніту та близьких до нього порід – лабрадориту, мармуру, кварциту, а для внутрішнього лицювання – із менш твердих порід – мармуру, вапняку, гіпсу. Плити товщиною від 15 до 140 мм отримують шляхом розпилювання блоків та обробки поверхні до певної фактури. Можливі фактури сколювання (рифлена термострумінна, точкова, борознами) та абразивна (полірована, шліфована, пиляна).
До дорожніх кам’яних матеріалів належать колотий, булижний, бортовий камінь, бруківка. Бруківку отримують із вивержених гірських порід, стійких проти удару і стирання, з границею міцності при стисканні не менш 100 МПа у вигляді брусків довжиною 15...25, шириною 9...15, висотою
10...15 см. Її застосовують для улаштування дорожнього покриття і смуг кріплення на автомобільних дорогах. Колотий і булижний камінь застосовують для улаштування доріг ІV-V категорій, кріплення укосів, земляних споруд тощо. Бортовий камінь призначається для відокремлювання проїжджої частини вулиць і доріг від тротуарів і майданчиків. Як і інші дорожні камені, його виготовляють із високоміцних гірських порід, які мають морозостійкість не менш 50...100 циклів.
12.3. Армовані кам’яні (армокам’яні ) конструкції
Для підвищення здатності кам'яної кладки, що несе, кам'яні конструкції армують, застосовуючи подовжнє, або поперечне армування.
Для поперечного (сітчастого) армування застосовують зварні і в'язані сталеві сітки різних перерізів. Маючи значно вищий модуль пружності, чим кам'яна кладка, арматурна сітка, укладена в горизонтальних швах, протистоїть поперечному розширенню, що виникає від вертикальних зусиль. Застосування поперечного армування оптимальне в кам'яних конструкціях малої гнучкості при центральному і не центральному стискуванні і при невеликих ексцентриситетах. При цьому напруга стискування утворюється і в поперечному напрямі кладки, а під дією ще і вертикальних зусиль кладка створюються умови роботи кладки при усебічному стискуванні, що значно підвищує її міцність.

112
Використовувані сітки можуть бути як з прямокутними осередками, так
і зигзагоподібними. У сітках прямокутної форми рекомендується використовувати арматурні стержні перерізом до 6 мм, в сітках типу "зигзаг" оптимальним діаметром стержнів вважають - 8 мм. Усередині кладки розташовані в суміжних швах сітки "зигзаг" укладають у взаємно перпендикулярних напрямах. Застосування арматурних стержнів більше 6 мм в прямокутних сітках приводить до збільшення товщини шва кладки, зосередження напруги в місцях перетину стержнів і, як наслідок, послаблення міцності кам'яної кладки. Сітки укладають не рідше чим через п'ять рядів кам'яної кладки, дотримуючи товщину шва що перевищує діаметр стержнів армування на 4-6 мм. При цьому відсоток армування, як для поперечного, так і для подовжнього, не має бути менше 0,1 загального об'єму кладки. При сітчастому армуванні не допускається перевищення відсотка армування вище 1 а) б)
Рис. 12.4. Види армування кам’яної кладки: а – прямокутними сітками; б – окремими стержнями
Подовжнє
армування виконують аналогічно армуванню залізобетонних конструкцій.
Розрізняють внутрішнє і зовнішнє подовжнє армування. Подовжні стержні зв'язують хомутами, що встановлюються в швах кладки. Подовжні

113 стержні зв'язують хомутами, що встановлюються в швах кладки. Арматура, при подовжньому армуванні, розташовується усередині вертикальних швів кладки, або зовні (під штукатурним шаром), або в штрабі (з наступним закладенням розчином). Забезпечуючи стійкість, як окремих частин, так і будівлі в цілому, подовжнє армування протидіє розтягуючим зусиллям.
Застосовується при великих эксцентриситетных навантаженнях, в елементах конструкції, що згинаються, для посилення тонких стін і особливо важливо в сейсмонебезпечних районах.
Рис. 12.5. Схема посилення пошкоджених простінків і стовпів обоймами: а - сталевою; б - залізобетонною; в - армованою розчинною;
1 - планки 35x5-60x12 мм; 2 - кутники; 3 - стрижні діаметром 5-12 мм;
4 - стрижні діаметром 6-12 мм; 5 - хомути діаметром 4-10 мм; 6 - бетон марки
М 150-200; 7 - розчин марки 75-100; 8 - зварка; 9 - кладка
Для підвищення здатності кладки, що несе, так само застосовують посилення сталевими або залізобетонними конструкціями. Таке армування носить назву комплексної конструкції і, в основному, знаходить застосування в промисловому будівництві.

114
Запитання для самоперевірки
1.
Назвіть будівельні матеріали, які використовують для виробництва кам’яних та армокам’яних конструкцій.
2.
За якими ознаками класифікують природні кам’яні матеріали?
3.
Коротко характеризуйте рваний та подрібнений камінь.
4.
Класифікуйте природні кам’яні матеріали за видом оброблення та способом виготовлення.
5.
Назвіть види штучних кам’яних матеріалів, коротко їх характеризуйте.
6.
Поясніть причину армування кам’яних матеріалів.

115
13. ДЕРЕВ'ЯНІ КОНСТРУКЦІЇ ТА КОНСТРУКЦІЙНІ
ПЛАСТМАСИ
13.1. Загальні відомості про конструкційні матеріали
Конструкційні матеріали – це матеріали, з яких виготовляють конструкції, що зазнають силових впливів (навантажень).
Визначальними характеристиками конструкційних матеріалів є їх механічні властивості, що і вирізняє їх від інших технічних матеріалів
(оптичних, ізоляційних, змащувальних, лакофарбових, абразивних тощо).
До основних критеріїв оцінки якості конструкційних матеріалів належать параметри опору до зовнішніх навантажень: міцність, ударна в’язкість, витривалість, довговічність тощо.
Конструкційні матеріали поділяються:
1) за природою матеріалів — на металеві, неметалеві і композиційні матеріали, що поєднують позитивні властивості двох попередніх;
2) за технологічними особливостями переробки — на деформовані
(прокат, поковки, штамповки, пресовані профілі тощо), ливарні, спічні, формовані, клеєні, зварні;
3) за умовами роботи — на ті, що працюють при низьких температурах, жароміцні, корозіє-, окалино-, зносо-, паливо-, маслостійкі і т. д.;
4) за критеріями міцності — на матеріали малої і середньої міцності з великим запасом пластичності, високоміцні з помірним запасом пластичності.
Широке застосування в будівництві конструкцій з дерева зв'язано з наявністю в деревині багатьох позитивних властивостей. Деревина має високу механічну міцність, невелику об'ємну масу, невелику теплопровідність, незначний коефіцієнт температурного розширення, що дозволяє відмовитися від температурних швів, високу хімічну стійкість.
Деревина одночасно є пластичним і пружним матеріалом, має високі акустичні якості і високу довговічність. Заготівля деревини і її обробка не потребують складного устаткування, можуть виконуватися в будь-який час року. Деревина відповідає вимогам збірності будівництва з елементів і деталей, виготовлених на заводах, з наступним монтажем на місці будівництва.
Разом з тим деревина має і ряд негативних властивостей - неоднорідну волокнисту структуру і ненормальності, зв'язані з ростом дерева, що сильно впливають на механічні властивості. Вона схильна до усушки і розбухання при зміні температурно-вологісних умов, у яких знаходяться конструкції, гниє, може бути піддана руйнуванню дереворуйнуючими комахами, є горючою речовиною. Негативні властивості деревини вимагають ретельного аналізу умов роботи дерев'яних конструкцій, особливої уваги при будівництві і зменшенні причин, що сприяють прояву цих властивостей, а в деяких випадках і обмеженню застосування таких конструкцій.

116
13.2. Матеріали для дерев'яних конструкцій
Деревина за своєю питомою міцністю конкурує з сучасними конструкційними матеріалами. Однак використовувати високу міцність деревини не так легко, оскільки сучки, тріщини та інші пороки сильно знижують її механічні властивості. У цьому відношенні великі можливості дає застосування деревини в клеєних дерев’яних конструкціях.
Конструкційні матеріали, вироблені на основі деревини часто мають переваги у порівнянні з натуральною деревиною, зокрема, перевершують її за експлуатаційними властивостями, а також за габаритами. До деревних матеріалів відносяться такі матеріали: фанера, деревно-волокнисті плити
(ДВП), деревостружкові плити (ДСП), деревні пластики, плити OSB тощо. У меблевому виробництві найчастіше використовують ламіновану деревостружкову плиту (ЛДСП), деревоволокнисту плиту (ДВП), ламіновану деревоволокнисту плиту (ЛДВП), МДФ плити. У будівельній галузі (і при виконанні ремонтів житлових приміщень) використовують вагонку з МДФ середньої щільності, ламіновані підлоги з МДФ високої щільності та OSB.
Оздоблення для таких конструкційних матеріалів, як правило, мінімальне.
ДСП (деревостружкова плита) – листовий композиційний матеріал, вироблений гарячим пресуванням деревинних частинок, переважно стружки, з введенням спеціальних добавок (6–18 % від маси стружок). а) б)
Рис. 13.1. Загальний вигляд дерев’яних виробів: а – ДСП, б - ДВП
ДВП (деревоволокниста плита) – матеріал, що отримується гарячим пресуванням маси або сушкою деревоволокнистого килиму (м’які ДВП), що складається з целюлозних волокон, води, синтетичних полімерів і спеціальних добавок. ДВП використовується в будівництві, вагонобудуванні, у виробництві меблів, столярних та інших виробів і конструкцій, захищених від зволоження, а також при виробництві тари. ОСП (ОСБ)
(орієнтованостружкова плита) – листовий композиційний матеріал, що складається з деревної стружки, склеєної різними смолами з додаванням синтетичного воску і борної кислоти. Стружка в шарах плити має орієнтацію: у зовнішніх – поздовжню, у внутрішніх – поперечну.

117
МДФ (деревоволокниста плита середньої щільності) – плитний матеріал, що виготовляється методом сухого пресування дрібнодисперсного деревної стружки при високому тиску і температурі. Як клеєвий матеріал використовуються карбамідні смоли, модифіковані меламіном. Фанера являє собою листовий будівельний матеріал, виготовлений із натуральної деревини, який зазвичай складається зі щільно склеєних по товщині декількох тонких шарів деревини (шпони). Шари шпону склеюються між собою, причому, напрямок волокон у кожному чергується: у першому воно поздовжнє, у другому – поперечне, в третьому знову поздовжнє і т.д.
У виробництві фанерного листа на сучасних заводах використовують як листяні (вільха, ясен, дуб, липа, тополя), так і хвойні породи деревини
(сосна, модрина, ялина, ялиця і іноді з кедр). Фанеру використовують для зовнішніх, і для внутрішніх робіт: як базовий матеріал для стінових панелей; для обшивки підлоги у житлових приміщеннях; для заміни традиційної опалубки; для виробництва елементів меблів; конструкції для виставкових стендів; при виробництві піддонів, тари та контейнерів та ін.
Дерев'яні конструкції виготовляються як з круглого лісу, так і пиломатеріалів хвойних порід: сосни, ялини, модрини та інших. Для несучих дерев’яних конструкцій найбільш доцільно використовувати пиломатеріали прямокутного перерізу суцільними та клеєними.
Рис. 13.2. Структура деревини та види пиломатеріалів
Дерев'яні конструкції доцільно використовувати в будівлях і спорудах промислового, цивільного та сільськогосподарського будівництва. У промисловому будівництві дерев'яні конструкції можуть бути застосовані в одноповерхових будівлях 4 та 5 класів вогнестійкості, а також у будівлях 2-го

118 та 3-го класу вогнестійкості зі змішаним каркасом. В цивільному будівництві доцільно використовувати дерев'яні конструкції для спорудження житлових будинків та покриття виставочних павільйонів, басейнів, спортивних та громадських будівель, споруд тощо.
Дерев'яні конструкції у сільськогосподарському будівництві можуть бути використані в одноповерхових будівлях виробничих та складських приміщень.
У покриттях по кроквяних конструкціях допускається влаштування підіймально-транспортного обладнання вантажопід'ємністю, до 32 кН.
Дерев'яні конструкції проектуються на основі відповідних розділів ДБН
В.2.6-161:2010 «Конструкції будинків і споруд.», ДБН В.2.6-161:2017
«Дерев'яні конструкції. Основні положення».
13.3. Використання полімерних матеріалів та конструкцій із
пластмас
Полімерні матеріали та пластмаси, що використовуються в різних галузях господарства, дозволяють економити метал, дерево, скло, цемент та
інші традиційні матеріали.
Основні напрямки ефективного використання конструкцій з пластмас в будівлях та спорудах - зниження їх маси, покращення транспортування легких огороджуючих конструкцій та підвищення стійкості до агресивних зовнішніх середовищ. Внаслідок низького модуля пружності полімерних матеріалів вони ефективні тільки в конструкціях, де максимально використовується їх високоміцні властивості та невеликий вплив їх деформативності.
Рис. 13.2. Загальний вигляд полімерних матеріалів

119
Ефективними є будівельні конструкції з використанням пластмас, багатошарових прямолінійних чи криволінійних огороджуючих панелей, просторових форм одинарної та подвійної кривини (куполи, оболонки та
інші), а також прозорих огороджуючих панелей. Конструкції із склопластиків та підсилених поліетиленових труб і профілів широко використовуються в агресивних середовищах, їх проектування, реконструкція та технічне переоснащення нормується відповідно за ДБН В.2.5-75:2013 «Каналізація.
Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування».
Рис. 13.3. Види підсилених поліетиленових труб
Пневматичні та тентові конструкції, основою яких є полімерна оболонка з тканини та плівки, що підтримуються надмірним тиском повітря чи системою вантів, використовуються для зведення складів, зерносховищ, павільйонів різного призначення, спортивних залів тощо.
Конструкції із пластмас повинні задовольняти вимогам розрахунку за несучою здатністю і деформаціями. Розрахунок елементів із пластмас проводять за формулами, що використовуються для розрахунку елементів дерев’яних конструкцій.
Запитання для самоконтролю
1.
Порівняйте властивості сучасних конструкційних матеріалів, виготовлених із використанням деревини.
2.
Наведіть приклади полімерних матеріалів та конструкцій та область їх застосування.

120 120
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1.
Бучок Ю. Ф. Будівельні конструкції. Основи розрахунку
:підручник для підготовки молодших спец. /Ю. Ф. Бучок. К. : Вища школа,
1994. – 446 с.
2.
ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи: Норми проектування.
– Київ: Мінбуд України, 2006. – 75 с.
3.
ДБН В.2.6-98:2009 Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення. – Київ: Мінрегіонбуд
України, 2011. – 71 с.
4.
ДСТУ Б В.2.6-156:2010. Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. Правила проектування. – Київ:
Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2010.– 166 с.
5.
ДСТУ 3760:2006 Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій. Загальні технічні умови.
Київ ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ
УКРАЇНИ 2007. – 28 С.
6.
ДСТУ 2953-94 Сталь арматурна. Методи випробування згинанням та розгинанням.
7.
ДСТУ Б В.2.6-182:2011 «З`єднання зварні стикові і таврові арматури залізобетонних конструкцій. Ультразвукові методи контролю якості. Правила приймання.»
8.
ДБН В.2.6-198:2014. Конструкції будівель і споруд. Сталеві конструкції. Норми проектування. – Киïв : Мiнрегiон Украïни, 2014. – 199 с.
9.
ДБН В.2.6-162:2010. Кам’яні та армокам’яні конструкції.
Мінрегіонбуд України. Київ 2011. – 104 с.
10.
ДБН В.2.6-161:2017 «Дерев'яні конструкції. Основні положення».
Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2017.– 117 с.
11.
ДСТУ –Н Б В.2.6-184:2012 Конструкції з цільної і клеєної деревини. Настанова з проектування. / Мінрегіон України. – К. : Мінрегіон
України, 2013 – 158 с.
12.
ДБН В.2.5-75:2013 «Каналізація. Зовнішні мережі та споруди.
Основні положення проектування». Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2013.– 134 с.
13.
Сучасні композиційні будівельно-оздоблювальні матеріали / П.
В. Захарченко, Е. М.Долгий, Ю. О. Галаган та ін. – К. : Інтертехнологія, 2005.
– 511 с.