Материалы для строительных конструкций и рекомендации по их применению

Строительная практика имеет дело с большой номенклату­рой строительных материалов, как конструкционных, так и теп­лоизоляционных и отделочных. Как уже говорилось выше, наи­более распространены в качестве конструкционных материалов, т.е. применяются для несущих конструкций, сталь, железобе­тон, древесина и кирпич (камень). Не останавливаясь на осо­бенностях работы различных материалов под нагрузкой и вли­яния на них условий эксплуатации, на различии их химического состава, структуры и т.п., дадим некоторые рекомендации по их использованию.

Материалы для проектируемых конструкций принимаются с учетом рекомендаций строительных норм и правил (СНиП). Стро­ительные нормы и правила, по которым производится расчет стро­ительных конструкций, состоят из нескольких глав в соответствии с рассматриваемым материалом:

• СНиП 11-23-81* «Стальные конструкции»;

• СНиП П-24-74 «Алюминиевые конструкции»;

• СНиП П-25-80 «Деревянные конструкции»;

• СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»;

• СНиП 11-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

Выбор материалов для несущих конструкций зависит от мно­гих условий: капитальности, долговечности, экономичности и т.д. При этом нет необходимости каждый раз выполнять сравнения вариантов и экономические обоснования, потому что в строитель­ной практике за определенными видами конструкций давно за­крепились соответствующие материалы. Более того, некоторые материалы не только нецелесообразно, но и невозможно исполь­зовать для ряда конструкций. Например, сталь, железобетон, дре­весину можно использовать для сжатых и изгибаемых конструк­ций (колонны и балки), а камень (кирпич) широко используется для столбов, но практически не используется в качестве изгиба­емых конструкций. Далеко не все материалы можно применять для растянутых элементов и т.д.

Изучением физико-механических свойств, химического состава строительных материалов, их поведением в лабораторных и есте­ственных условиях занимается ряд дисциплин. Поэтому многие сведения о строительных материалах, которые рассматриваются в других учебных предметах, здесь опущены, но сделан упор на во­просах обеспечения надежности материалов и конструкций при их работе под нагрузкой.

Сталь широко используется для строительства большепролет­ных и высотных зданий и сооружений (L > 24 м, H > 10 м), а также при тяжелых и подвижных нагрузках в промышленных цехах, где трудно найти ей замену. Она имеет широкое распространение и в небольших зданиях, особенно в тех случаях, когда ставится цель уменьшить вес конструкций или подчеркнуть их архитектурную выразительность.

В металлических конструкциях применяются: прокатная сталь — более 95%, отливки из стали и серого чугуна — менее 1%, алюминиевые сплавы — менее 5%. Исходя из этого в учебнике будут рассмотрены главным образом конструкции, выполняемые

из стальных прокатных профилей. Сортамент прокатной стали весьма обширен, поэтому ограничимся рассмотрением сечений, состоящих из стальных равнополочных уголков, двутавровых ба­лок (обычных и широкополочных), швеллеров.

Существующие строительные нормы «Стальные конструкции» предусматривают применение тринадцати сталей — от С235 до С590. В рамках нашего курса мы будем иметь дело со сталями, наиболее распространенными в простых инженерных сооружени­ях: С235, С245, С275, С345.

Железобетон, в особенности сборный, в отечественной строи­тельной практике имеет широкое распространение, применяется наравне со сталью, за исключением тех областей, где его исполь­зование нецелесообразно или невозможно.

Исходными материалами для железобетона являются бетон и арматура. Действующие строительные нормы «Бетонные и же­лезобетонные конструкции» разрешают применение девятнадца­ти классов бетона, семи классов стержневой арматуры и пяти — проволочной. Для обычных, ненапрягаемых железобетонных конструкций наиболее часто используются бетоны В15, В20, В25, ВЗО; стержневая арматура A-III, A-II,A-I; проволочная армату­ра Вр-1.

Кирпич (камень) имеет преимущества перед другими материа­лами потому, что является одновременно несущим, теплоизоля­ционным и отделочным материалом и в то же время удовлетво­ряет требованиям пожарной безопасности, капитальности и про­стоты возведения.

Строительные нормы «Каменные и армокаменные конструкции» рекомендуют применение девятнадцати марок кирпича, бетонных и природных камней марок от 4 до 1000 и восьми марок раство­ра — от 4 до 200. В большинстве зданий и сооружений использу­ются марки кирпича 50, 75, 100, 125, и раствора — 50, 75, 100.

Древесина является одним из древнейших строительных мате­риалов, имеет ряд ценных свойств: простота заготовки и обработ­ки, высокие теплотехнические свойства, высокая стойкость к большинству видов химической агрессии, возможность склеива­ния маломерных досок и фанеры. Древесина и изделия из нее имеют сравнительно высокие прочностные показатели при не­большом весе.

Строительные нормы «Деревянные конструкции» предусмат­ривают применение самых разных пород древесины в качестве несущих конструкций и их частей (береза, акация, сосна, листвен­ница и др.). В условиях нашей страны чаще всего для этих целей применяют сосну, ель, лиственницу.

Лекция 2