Стройматериалы

Крыша состоит из двух конструктивных частей: несущей - покрытия и верхней - несомой кровли.

Покрытие передает нагрузку от снега, ветра (временная нагрузка) и собственной массы на стены и отдельные опоры (постоянная нагрузка). Оно состоит из стропил (железобетонных или деревянных) и стропильных ферм (железобетонных, деревянных, стальных) или из рам, сводов, арок и т. п. Покрытие рассчитывают на прочность и устойчивость.

Кровля состоит из собственно кровли (самой верхней водонепроницаемой оболочки), основания под кровлю в виде обрешетки из деревянных брусков и дощатого настила или цементного (асфальтового) слоя по железобетонной основе.

Правильное конструктивное решение крыши, в том числе определение ее формы,- важное условие ее долговечности, индустриальности, экономичности.

Крыши делят на чердачные и бесчердачные. Наиболее распространены чердачные скатные крыши и совмещенные покрытия.

Чердачное перекрытие обеспечивает тепловую защиту помещений верхнего этажа в холодное время. В чердачном помещении размещают инженерное оборудование здания (трубы центрального отопления, вентиляционные коробки), для освещения и воздухообмена устраивают слуховые окна. Для обеспечения стока воды крыши выполняют в виде наклонных плоскостей - скатов. В зависимости от уклона ската крыши делят на скатные (с уклоном более 5 %), малоуклонные (2,5-5 %) и плоские (до 2,5 %). Уклон крыши назначают с учетом материала кровли и климатического района строительства. Каждый вид кровельного материала имеет свой оптимальный и предельный уклоны. Так, минимальные уклоны крыш из рулонных двухслойных кровельных материалов-15 %, из листовой кровельной стали - 29 %, из черепицы - 50%.

---------------------------------------------------------

Выступы крыши у наружных стен называют свесом. По скатам вода отводится к свесу кровли и сбрасывается на землю непосредственно или с помощью желобов и водосточных труб.

В малоэтажном строительстве применяют обычно чердачные скатные крыши с наружным отводом воды, в многоэтажном строительстве - совмещенные покрытия и внутренние водостоки.

Очертания здания в плане определяются формами чердачных скатных крыш, которые зависят от материала и в основном от требований архитектурной выразительности. Крыши могут быть одно-, двух-, четырехскатными (шатровыми, вальмовыми, полувальмовыми), а также многоскатными, в том числе пирамидальными и сводчатыми. Вальмой называют треугольный скат, которым завершают торец двускатной крыши. Если наклонный скат покрывает только верхнюю или нижнюю часть торца, его называют полувальмой.

Пересечения скатов, образующие выступающие утлы, называют ребрами; образующие входящие углы - ендовами, или разжелобками, верхнее горизонтальное ребро - коньком. Если скаты перекрывают торцовую стену и выступают в виде свеса, то получается фронтон. Если торцовая стена поднимается выше кровли и выступает над ней в виде парапета, то получается щипец. Щипец может иметь уступы, прямые наклонные линии, профильные линии типа волют и др. В пределах чердака иногда предусматривают жилые помещения - мансарды, в этом случае двускатная крыша может иметь дополнительные ребра, параллельные коньку, а скаты - разный уклон.

---------------------------------------------------------

Несущие конструкции скатных крыш состоят из стропил и обрешетки. Стропила - основная несущая конструкция крыши, определяющая число скатов и угол их наклона. Стропила бывают наслонными и висячими. Наслонными называют стропила, основные элементы которых - стропильные ноги - работают как наклонно положенные балки. Длина их должна быть не более 6,5 м (максимальная длина стандартных пиломатериалов), а расстояние между опорами получается не более 5 м. Наслонные стропила состоят из стропильных ног, конькового прогона, опирающегося на стойки, которые, в свою очередь, опираются на нижний прогон из поперечных и продольных подкосов.

Простейший тип наслонных стропил применяют при односкатных крышах. Стропильные ноги опираются на брусья - мауерлаты, уложенные по верхнему обрезу стен и служащие для равномерного распределения нагрузки от стропильных ног на стену.

Двускатные наслонные стропила применяют при наличии внутри здания опор. По внутренним опорам укладывают лежни, если опорой служит внутренняя стена, или прогоны, если опоры отдельностоящие. По крюкам или лежням устанавливают через 3-4 м стойки, служащие опорами верхнего конькового прогона. На прогон и на мауерлаты опираются стропильные ноги. Для придания жесткости в продольном направлении к верхнему прогону подводят подкосы, что позволяет уменьшить его сечение и облегчить его.

Если верхний прогон не совпадает с коньком крыши, вводят горизонтальную схватку для придания жесткости конструкции в поперечном направлении. При пролете стропильной ноги более 4,8 м под нее подводят подкос. Стропильные ноги крепят проволочными скрутками к костылям (или ершам), забитым в стену.

---------------------------------------------------------------

В четырехскатных крышах обычно два вальмовых ската, Вальмовый скат образуется при пересечении скатов. В местах пересечения устанавливают диагональные (накосные) стропильные ноги. В них врубают укороченные стропильные ноги - нарожники, опирающиеся на мауерлат.

Стропильные фермы (треугольные, полигональные, сегментные) в качестве несущей конструкции крыши устраивают в зданиях значительной ширины, где нет внутренних опор. Стропильная ферма представляет собой несущий элемент покрытия в виде плоской решетчатой сквозной системы стержней, соединенных между собой по концам. Стропильные фермы делят по материалу (деревянные, железобетонные и стальные) и форме (треугольные, полигональные, сегментные и др.).

Висячие стропила представляют собой простейший тип стропильной фермы, где наклонные стропильные ноги (верхний пояс фермы) передают распор на затяжку (нижний пояс фермы). Висячими стропилами перекрывают пролеты до 12 м. В крышах с висячими стропилами чердачные перекрытия подвешивают к нижнему поясу фермы на хомутах из полосовой стали. Такое перекрытие называют подвесным потолком.

Подвесные потолки являются характерным элементом интерьера общественного здания. Они скрывают непривлекательные на вид инженерные коммуникации, несущие элементы перекрытия (балки, фермы), придают помещению новые пропорции, ритм. Подвесной потолок из пористых материалов используют для создания акустического климата. Жесткий плотный материал усиливает звучание в помещении. Для универсальных залов применяют подвесной потолок в виде подвижных щитов, которыми, как отражающими экранами, можно регулировать акустику зала.

В подвесном потолке часто располагают светильники, скрытые в конструкции, полускрытые или открытые в зависимости от замысла архитектора. Подвесной потолок из прозрачных или полупрозрачных материалов может иметь эффект светящегося потолка, если светильники располагают над ним. Иногда подвесные потолки делают утепленными, чтобы уменьшить отапливаемое пространство.

Конструкция подвесных потолков состоит из несущего каркаса (обычно из металлических труб, уголков, тавров, швеллеров и др.) и его заполнения (плитки, рейки, листы). В крупных помещениях при использовании пространства между подвесным потолком и перекрытием, к которому он подвешивается, под технический этаж применяют покрытие из железобетонных балок. К железобетонному перекрытию каркас подвешивают с помощью подвесок, которые закладывают в швы между сборными железобетонными плитами перекрытия при монтаже и крепят сваркой к закладным деталям перекрытия или пристреливают дюбелями.

В качестве несомых элементов подвесного потолка или его заполнения используют гипсовые или древесно-стружечные плиты, плиты "акмигран" и "акминит", плиты из металлических листов, асбестоцементные листы и др. В устройстве звукопоглощающих потолков используют минераловатные плиты, перфорированные гипсовые и металлические плиты, а также плиты "акмигран" и двухслойные плиты с лицевым перфорированным слоем из минераловатной плиты и ДВП.

Роль освещения в архитектуре и строительстве чрезвычайно важна и многогранна. Свет - одна из узловых проблем создания комфортной среды обитания человека. Он же - один из главных инструментов формирования эстетики интерьеров и экстерьеров. И, наконец, именно от освещения во многом зависит теплотехнический баланс зданий, а также масштабы потребления электроэнергии.

Много веков прогресс в создании искусственных источников света шел по пути совершенствования их характеристик и форм: свечи, керосиновые лампы, лампы накаливания, люминесцентные лампы, газоразрядные лампы высокого давления... И по сей день в крупных зданиях используются десятки тысяч относительно маломощных светильников, для эксплуатации которых необходимы балласты, пусковые устройства, разветвленная электрическая сеть. В общественных зданиях многочисленные светильники потребляют до 60 процентов всей используемой электроэнергии и выделяют такое количество тепла, удалить которое по силам только мощным системам кондиционирования воздуха. К тому же, для замены ламп и чистки светильников приходится содержать большой обслуживающий персонал. Высокие капитальные затраты, эксплуатационные расходы, потери мощности, пожароопасность и, не в последнюю очередь, ограниченные возможности для воплощения творческих идей ставят архитекторов и строителей в весьма жесткие условия. Между тем, передовые технологии открывают перед ними принципиально новые пути решения проблемы освещения.

Получать большие светящие поверхности различной формы и цвета при использовании эффективных источников света максимально большой мощности позволяют ПОЛЫЕ СВЕТОВОДЫ - новое и чрезвычайно перспективное направление в светотехнике.

Полые световоды - это пустотелые протяженные осветительные устройства, как правило, цилиндрической формы с внутренней отражающей свет поверхностью. Световой поток от одного или группы источников света вводится в них с помощью специальных оптических систем - вводных устройств (ВУ). Попав в прозрачный торец протяженного канала, свет за счет многократных отражений перераспределяется вдоль него и, рассеиваясь, выходит через поверхность световода в освещаемое пространство по всей длине канала. В этом их принципиальное отличие от широко известных волоконных и других сплошных торцевых световодов, где световой поток вводится в один торец, а выводится через другой, противоположный.

У простейших зеркальных полых щелевых световодов большая часть внутренней поверхности по всей длине покрыта зеркально отражающим слоем, за исключением продольной светопропускающей полосы (одной или нескольких, сплошной или пунктирной) - так называемой оптической щели. "Относительная длина" световода (отношение его длины к диаметру) составляет от 30 до 50 (при вводе света с одной стороны). Призматические световоды, работающие на основе полного внутреннего отражения, имеют относительную длину от 40 до 100.

Каковы же особенности полых световодов и таящиеся в них возможности?

Поскольку внутри световода нет ламп и проводов, вводное устройство с лампами изолировано, а провода подходят к ВУ с другой стороны, канал световода остается холодным и не имеет электрического потенциала.

Свет "точечных" источников трансформируется в светящие линии, полосы или поверхности, обеспечивая высокую равномерность освещения объектов.

Герметичность внутренней полости канала световода, а также аэродинамические свойства цилиндрической поверхности, омываемой потоками восходящего воздуха, практически исключают влияние окружающей среды (пыль, грязь, дым...) на характеристики световодов.

При фиксированном ВУ направление освещения можно изменять, поворачивая световод вокруг продольной оси. Световоду можно придать любое положение вплоть до вертикального.

Возможность концентрации в ВУ нескольких мощных ламп с раздельным или одновременным включением резко сокращает число точек обслуживания в осветительных установках, повышает надежность их работы и обеспечивает экономию электроэнергии.

С помощью цветных фильтров в ВУ или цветных ламп палитру освещения можно варьировать по всей длине или с разных направлений.

Теплота, выделяемая мощными лампами, не попадет в освещаемое помещение, если вынести из него ВУ с группой ламп. А снабдив ВУ устройствами для утилизации теплоты, ее можно использовать для обогрева помещения.

При использовании светоприемных гелиостатных систем по одним и тем же световодам в здание будет поступать не только искусственный, но и естественный солнечный свет.

Фильтрация выделяемого лампами ультрафиолетового и инфракрасного излучения, а также электромагнитных помех поможет избавиться от их вредного воздействия.

Одно из важных преимуществ полых световодов - возможность использования эффективных ламп большой мощности в низких помещениях и помещениях с малым уровнем освещенности без слепящего действия.

Эти и другие достоинства полых световодов позволяют резко уменьшить число применяемых источников света и эксплуатационные расходы (как правило, их эффективность тем выше, чем больше традиционных светильников они могут заменить); снизить протяженность электрических сетей, потери мощности, расход электроэнергии и тепловые нагрузки в помещениях, а также обеспечить взрыво-, пожаро- и электробезопасность. Одновременно повышается качество освещения и световой климат в помещениях. Для архитекторов и дизайнеров очень ценна возможность создавать новые, оригинальные решения с использованием протяженных светящих элементов разнообразной формы и светоцветовых характеристик, способных изменяться во времени.

Как преимущества полых световодов реализуются на практике? Один из показательных примеров - выставочный зал в Москве площадью 15000 кв. метров, длиной 108, шириной 24 и высотой 26 метров. Это огромное пространство освещено 10 линиями щелевых световодов длиной 36 м и диаметром 0,65 м каждый (средняя освещенность 300 лк, установленная мощность 185 кВт). Вводные устройства с четырьмя зеркальными металлогалогенными лампами мощностью по 700 Вт размещены на четырех специальных арочных мостках, расположенных поперек помещений. Электрическая сеть проложена не вдоль линий световодов, а поперек, и проходит по мосткам, с которых осуществляется ее обслуживание. Оригинальное архитектурное решение сочетается с исключительной равномерностью бестеневого освещения, гибким управлением, удобством обслуживания и возможностью резервирования источников света (включение только части ламп или части линий) без изменения вида установки.

Подобные решения могут с успехом применяться как в высоких и больших по площади помещениях (ангары, спортивные залы, выставки, бассейны и пр.), так и в низких, длинных и узких (туннели, коллекторы, переходы и др.). Удачный пример таких установок - крытые надземные мостовые переходы на МКАД. Типовой арочный мост длиной 62, высотой 3,1 и шириной 3,3 метра освещен четырьмя полыми щелевыми световодами длиной по 12,5 метра, установленными в линию, и двумя световодами длиной 6,5 и 5,5 метра при диаметре 0,23 метра и использовании металлогалогенных ламп мощностью 400 и 250Вт. Средняя освещенность составила 120 лк, а равномерность освещенности (отношение максимальных значений к минимальным) - 1,45. В результате число ламп в переходах снизилось в 3,6, установленная мощность - в 1,25, а освещенность увеличилась в 2,5 раза (по сравнению с освещением ртутными лампами исправленной цветности мощностью по 125 Вт). При этом переходы совершенно преобразились, став более легкими и привлекательными.

Принципиально другие архитектурные возможности иллюстрируют установки на станциях "Серпуховская" и "Чкаловская" Московского метрополитена. На первой из них применена линия световодов длиной 60 и диаметром 0,625 метра с 12 кубами. Восемь из них - декоративные, в остальных четырех размещены вводные устройства. Световоды из толстой полиэтилентерефталатной пленки имеют по пять "оптических щелей", обеспечивающих равномерное освещение свода, колонн и пола центрального зала. Средняя освещенность - 150 лк, удельная установленная мощность - 18 Вт/м2. По сравнению с аналогичными боковыми залами число ламп здесь сократилось в 30, а протяженность электрической сети - в три раза.

На станции "Чкаловская" центральный зал (длина 90, высота пять метров) и два платформенных зала (длиной по 150 метров) освещены встроенными арочными клиновидными световодами. Во вводных устройствах, расположенных с обоих концов световода, установлены по две зеркальные лампы МГЛ мощностью 400 Вт каждая, а также одна зеркальная лампа накаливания 100 Вт для аварийного освещения. Вводные устройства размещены в специальных нишах пилонов на высоте 2,3 метра и отделены от полости световодов уплотненным термостойким прозрачным стеклом. Средняя освещенность в центральном зале - 160 лк, в платформенных - 120 лк. Общая установленная мощность, включая потери в балластах, - 76,5 кВт. По мнению обслуживающего персонала, это первая установка, где полностью решены проблемы эксплуатации благодаря удобству замены ламп и ревизии схемы на малой высоте. Арочные световоды играют важную роль и в архитектурном решении. Они создают впечатление праздничности, легкости, зрительно сокращая длину станции.

Даже эти немногочисленные примеры убеждают: возможности использования полых световодов необычайно широки и интересны. Успех развития этого перспективного направления сегодня во многом зависит от архитекторов, их заинтересованности в совместной творческой работе со светотехниками.

Основное требование, предъявляемое к зданию, - функциональная целесообразность, т. е. полное соответствие своему назначению. Этому требованию должно подчиняться как объемно-планировочное решение (состав и размеры помещений, их взаимосвязь), так и конструктивное решение (конструктивная схема здания, материал основных конструкций, отделочные материалы). Функциональное назначение здания определяет требования к освещенности, температуре, звукоизоляции, вентиляции, отоплению, водо- и газоснабжению, канализации, лифтам, бытовому оборудованию, теле- и радиофикации, к отделке помещений и благоустройству здания и др.

Другие важные требования: прочность здания, в том числе устойчивость, т.е. сопротивление опрокидыванию и сдвигу, а также жесткость, т. е. неизменяемость его геометрических форм и размеров; долговечность строительных материалов основных конструкций здания (огнестойкость, морозостойкость, влаго- и биостойкость, стойкость против коррозии).

Установлены три степени долговечности зданий (100 лет, не менее 50 и не менее 20 лет) и пять степеней огнестойкости: I - конструкции из несгораемых материалов (каменные); II -внутренние стены из трудносгораемых материалов (каменные), III-перекрытия из трудносгораемых материалов (каменные), IV - все несущие конструкции из трудносгораемых материалов (деревянные оштукатуренные), V - полностью из сгораемых материалов (деревянные неоштукатуренные).

Эстетические требования к зданию связаны с понятием красоты в архитектуре или архитектурной выразительности, поскольку архитектура создает наряду с утилитарными ценностями художественные образы. Произведения архитектуры существуют в системе (ансамбле), где архитектура возглавляет другие искусства, определяя их синтез.

Наконец, одним из важнейших требований является экономичность строительства, особенно при его массовом характере. На экономические показатели жилой застройки влияют этажность зданий, планировочная и конструктивная схемы, протяженность здания, площадь квартир, плотность застройки, благоустройство, в том числе инженерные коммуникации, улицы, дороги, транспорт, общегородские подводящие сети, зеленые насаждения.

Приветствуем Вас,