Универсальный справочник строителя - Виктор Алексеев

Минимум математики и физики

При проектировании строительства жилого дома, коттеджа необходимо знание математики и физики (конкретно-строительной). В частности, очень важно знать, какое количество монтажной арматуры (стальной марки 35 ГС) необходимо при выполнении железобетонной конструкции для заливных бетонных фундаментов ленточного типа или блочно-столбового. Для этого применяют формулу:

где µ– коэффециент армирования;

Fa – общая площадь поперечного сечения рабочих стальных арматуных стержней класса А-III ст/ 35 ГС;

Fb – расчетная площадь сечения бетона. Например, общая площадь поперечного сечения рабочих стержней диаметром 20 мм составляет 32 см2, а расчетная площадь сечения бетона – 400 см2 (ширина умноженная на высоту фундамента). Таким образом Fa = 32 см2, а Fb = 400 см2, получаем:

Итак, для выполнения железобетонного фундамента сечением 400 см2 необходимо сделать каркас арматурный с применением 8 стержней диаметром 20 мм из стали марки А-III 35 ГС (ребристой). В таком варианте стержни укладываются по 2 штуки в 4 ряда и свариваются между собой (или связываются между собой проволокой) и вертикальными стержнями (стальными, диаметром не менее 10 мм). В итоге арматурный каркас составляется изгоризонтальных и вертикальных арматурных стальных стержней. Арматура подразделяется на рабочую, распределительную, монтажную и хомуты.

Рабочая арматура рассчитывается в большинстве случаев на восприятие растягивающих усилий, возникающих в железобетонной конструкции от внешних нагрузок, собственного веса бетона и стали. Но в некоторых конструкциях, например в колоннах (в частности, когда фундамент делается не сплошной, ленточный, а в виде нескольких колонн), рабочая арматура рассчитывается на сжимающие усилия.

Распределительная арматура (в виде каркаса) служит для равномерного распределения нагрузок между рабочими стержнями и обеспечения их совместной работы, для чего стержни распределительной арматуры соединяются со стержнями рабочей арматуры посредством сварки или вязки стальной мягкой проволокой Ф 3–4 мм. Монтажная арматура служит только для сборки отдельных стержней в арматурный каркас (см. рис. 9).

Рис. 9. Арматурный каркас

На восприятие усилий она не рассчитывается. Хомуты служат для предохранения от разрушения бетона по косым трещинам в балках около железобетонных опор, а также для образования каркасов из отдельных стержней. Распределительная арматура и хомуты сохраняют расчетное расстояние между рабочими стержнями, а в сварных металлических конструкциях улучшают также анкеровку рабочей арматуры в бетоне. Арматурная сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения, поэтому изменения температуры железобетонной конструкции не приводят к нарушению сцепления арматуры с бетоном и не оказывают влияния на прочность конструкции. В то же время бетон, обладающий меньшей теплопроводностью, чем сталь, защищает ее от резких колебаний температуры: предохраняет арматуру от коррозии (ржавления), так как создает вокруг стержней слой, защищающий сталь от воздействия влаги и вредных газов (см. рис. 10). Часто для выполнения фундаментов при строительстве домов и других сооружений используются фундаментные блоки заводского изготовления (ФБС-3, 4, 5). На эти блоки изготовителем выдается сертификат качества, в котором указывается предельная нагрузка (в тоннах на блок). Вышеприведенная формула дает ориентировочный расчет. Точные расчеты по арматурным работам (а также по строительным вообще) намного сложнее. Например, для арматурной стали, применяемой в строительстве, наиболее характерна работа под действием растягивающих нагрузок, поэтому очень важно знать прочность ее растяжения. Прочность арматурных сталей на растяжение характеризуется временным сопротивлением разрыву и пределом текучести.

Рис. 10. Железобетонная конструкция: а) общий вид конструкции; б) металлическая опалубка разъемная; в) фрагмент арматуры в разрезе

Перед выполнением фундаментов любого вида обязательно делаются расчеты, в которых определяется общая нагрузка (вес сооружаемого здания с учетом функционального назначения), потому что в процессе эксплуатации вес будет увеличиваться за счет заполнения помещений различными предметами, бытовыми приборами (холодильниками, морозильниками, шкафами, кроватями и пр.).

Для расчета высоты конька крыши используется таблица тангенсов (см. табл. 4).

Расчет ведется по формуле:

где H – высота конька крыши; S – ширина дома.

Таблица 4. Таблица коэффициентов

Пример: ширина дома 20 м, угол уклона кровли 30°.

Для определения длины строительной ноги берется около 1/cosα. В данном примере она будет равна:

В указанных расчетах используется величина половинной ширины пролета.

На стропила обычно используются брус или бревна, толщина которых зависит от веса кровли, расстояния между стропильными фермами, ветровых нагрузок, а также от длины стропильных ног, причем древесина для стропил используется только первого сорта, с минимальным количеством сучков. Сечения стропильных ног подбираются по специальным таблицам (в частности, по таблице 5).

Таблица 5. Построение фундамента

Математические расчеты ведутся по всем видами строительных работ. Подсчитывают: количество кирпича (при строительстве кирпичного дома), его общий вес (для определения нагрузки на фундамент), количество цемента, песка, различных добавок, количество бетонных фундаментных блоков (и определяют их марку при заводском изготовлении).

Часть II

Строим дом

Глава 1. С чего начать

Внутренняя планировка дома индивидуальной застройки

Дома индивидуальной застройки чаще всего возводятся в несколько уровней (этажей), при этом максимально используется цокольный этаж (или этаж в земле). В цокольном этаже размещают: кухню и столовую (площадью 12–14 м2), туалет, совмещенный с ванной (площадью 8 м2), кладовую для хранения различных веществ и консервированных продуктов (площадью 4,5 м2), баню (или сауну) с бассейном небольших размеров (12 м2)(см. рис. 11). Общая площадь цокольного этажа составляет 47 м2. Над цокольным этажом располагается первый этаж с верандой у главного входа в дом.

Рис. 11. Цокольный этаж индивидуальной застройки

Площадь веранды 6 м2, общая площадь всех 4 комнат с прихожей (5 м2) составляет 47 м2. Из них 2 комнаты (спальни) по 10 м2, 1 детская – 10 м2 и зал (гостиная) – 12 м2. Окно на веранде в цокольном этаже и окно в детской со стороны прихожей чаще всего выполняются из сотовых поликарбонатных панелей «Полигаль». Они обладают высокой прочностью (не бьются) и прозрачностью (светопроницаемостью), имеют малый вес, легко устанавливаются при помощи обычных столярных инструментов (ручных или электрических пил, дрелей и отверток), дают существенную экономию энергии, потребляемой на отопление или кондиционирование, обладают высокой стойкостью к граду, перепадам температур и воздействию солнечной радиации (компания «Полигаль» дает гарантию 10 лет на отсутствие деградации, снижение прочности и прозрачности). Примерная планировка дома индивидуальной застройки на 2 уровнях, общей площадью представляет около 100 м2 (2 этажа + веранда), а площадь земли под домом (участка) составляет 50 м2. Такой дом рассчитан на небольшую семью в оптимальном варианте, стоимость его может составлять от 5 до 10–15 млн руб. в зависимости от стоимости материалов, используемых при строительстве (по состоянию цен на август 2005 г.), а также от доли участия хозяина дома и членов его семьи в производстве строительных работ (наем рабочей силы, особенно квалифицированных специалистов-строителей стоит дорого, так же как и наем специальной строительной техники). В настоящее время существует множество вариантов планировки домов индивидуальной застройки. Главным образом на выбор планировки дома влияют финансовые возможности застройщика.

Факторы, влияющие на планировку дома:

1) размер площади приобретенного участка земли. Небольшая площадь участка, предназначенного под застройку дома, требует создания продуманной и экономичной планировки;

2) особые географические и климатические условия района, в котором располагается участок для строительства индивидуального дома (или коттеджа). Гористые, низинные, озерные и приморские районы навязывают своеобразные принципы планировки, характерные способы застройки и различные архитектурные решения;