Основные термины и определения

Строительными конструкциями называются здания, соору­жения и их части (подвижные и неподвижные), размеры которых определены расчетом на прочность, устойчивость, выносливость, трещиностойкость и по деформациям на действие различных на­грузок и воздействий.

Для изготовления строительных конструкций применяют сталь, алюминиевые сплавы, бетон, железобетон, древесину, камень, пластические массы и другие материалы. Экономичные решения получа­ются при сочетании в одной и той же конструкции разных материа­лов: железобетона и стали, дерева и стали, железобетона и пластмасс.

В водохозяйственном строительстве все чаще применяют бе­тонные, железобетонные и металлические конструкции. Деревян­ные конструкции применяют для изготовления различных соору­жений небольшого пролета, во временных сооружениях, в качестве лесов, подмостей и опалубки.

Перспективными в водохозяйственном строительстве являют­ся конструкции из пластмасс в виде плотин и регуляторов расходов из мягких синтетических тканей, противофильтрационных экранов, уплотнений швов.

Система зданий и сооружений водохозяйственного назна­чения представляет собой комплекс инженерных сооружений для добывания, очистки и транспортирования питьевой и производствен­ной воды, а также отведения, очистки и сброса в водоемы вод, ис­пользованных для хозяйственных или производственных целей.

При проектировании населенных мест одновременно с водо­снабжением следует решать также вопросы канализации, т. е. отво­да всех сточных вод — производственных, хозяйственно-фекальных и атмосферных — за пределы территории через подземную сеть.

Системы водоснабжения включают водозаборные сооружения, сооружения водоподготовки, насосные станции первого и второго подъема, водопроводы со смотровыми колодцами, емкости для хра­нения воды (резервуары, водонапорные башни). Системы канализации состоят из коллекторов, смотровых колодцев, насосных станций, отстойников. Сточные воды одного бассейна собираются одним или несколькими коллекторами и отводятся за пределы бассейна, прохо­дя через ряд канализационных сооружений — канализационные сети (коллекторы, каналы), насосные станции, очистные сооружения. В на­сеченном пункте различают уличную и дворовую системы водопровода и канализации. Уличная водопроводная сеть подводит воду к кольцевым дворовым участкам сети. Уличная канализационная сеть в виде разветвленной системы канализационных трубопроводов, при­нимающих сточные воды от дворовых и внутриквартальных сетей, объединяется коллектором — общим трубопроводом канализации.

Трубопроводы подземные размещают вдоль проездов прямо­линейно и параллельно основным линиям застройки, ближе к оси проезда. Подземные сети должны прокладываться вне проезжей части дорог; целесообразно совмещение в одной траншее канала водопровода, теплопровода или канализации.

Все металлические конструкции и изделия, находящиеся в ус­ловиях влажной среды, должны быть защищены от коррозии путем оцинковки или обмазки антикоррозионным покрытием.

Металлические конструкции используют в каркасах и покры­тиях большепролетных зданий водохозяйственного назначения, в ме­ханическом оборудовании гидротехнических сооружений (затворы, сороудерживающие решетки), в напорных трубопроводах (турбинные, деривационные, магистральные) с арматурой и уравнительными ре­зервуарами, в высотных сооружениях (мачты, опоры ЛЭП), в резерву­арах и водонапорных башнях, мостах, эстакадах и переходах и пр.

Деревянные конструкции применяют для изготовления несу­щих элементов различных сооружений небольшого пролета (зда­ний, башен, акведуков, мостов, регуляторов, невысоких плотин и т. п.), во временных сооружениях, в качестве лесов, подмостей и опалубки. Наиболее совершенными являются деревянные конструк­ции клееные заводского изготовления. Кроме того, деревянные де­тали используют в затворах, танцорах, деформационных швах и т. д.

Бетонные и железобетонные конструкции занимают ведущее место в строительстве, так как они менее дефицитны, обладают вы­сокой прочностью, долговечностью, огнестойкостью, водонепрони­цаемостью, допускают изготовление элементов разнообразной фор­мы и не требуют значительных эксплуатационных расходов. По спо­собам выполнения различают железобетонные конструкции сборные, изготовляемые на специальных заводах и затем монтируемые на стро­ительной площадке, монолитные, возводимые на месте строительства, и сборно-монолитные, которые образуются из сборных железо­бетонных элементов и монолитного бетона. В водохозяйственном строительстве применяют преимущественно сборные железобе­тонные конструкции, являющиеся основой комплексной механи­зации и индустриализации строительства. Из сборного железобе­тона строят насосные станции, трубопроводы, лотки, акведуки, дюкеры, шлюзы-регуляторы, быстротоки, переезды, мосты и др. Большой удельный вес среди них занимают предварительно на­пряженные конструкции.

Большинство производственных зданий (около 80%) проекти­руют и возводят одноэтажными. В основном это каркасные зда­ния, т. е. здания, у которых главным несущим элементом является каркас, состоящий из горизонтальных и вертикальных элементов. В водохозяйственном строительстве каркасные здания обычно при­меняют для насосных станций незаглубленного типа.

Одноэтажные производственные здания в зависимости от ко­личества пролетов бывают: однопролетные; двухпролетные; многопролетные.

По профилю кровли здания делят на три основные группы: с плос­кой кровлей; со скатной кровлей; с перепадом высот покрытий. Для насосных станций преимущественно устраивают однопролетные зда­ния со скатной кровлей. В отдельных случаях применяют двухпро­летные здания с перепадом высот покрытий. В основной части зда­ния располагают насосы и электродвигатели, помещение меньшей высоты имеет вспомогательное назначение.

Технологической особенностью многих каркасных зданий яв­ляется наличие в них кранового оборудования. Последнее оказыва­ет существенное влияние на работу каркаса здания и поэтому при проектировании выделяют здания бескрановые (к ним относятся здания с подвесными кранами грузоподъемностью до 5 т) и здания с мостовыми кранами.

Каркасные здания проектируют с обязательным соблюдением модульных размеров, принимаемых на основании Единой модуль­ной системы.

Для производственных зданий пролет до 12 м принимается крат­ным 3,0 м, а при большем пролете — кратным 6,0 м. Высота поме­щений принимается кратной 0,6 м при высоте до 6 м, и кратной 1,2 м при высоте более 6 м. Шаг колонн принимается 6 и 12 м.

Для зданий унифицированы не только объемно-планировочные параметры: пролет, шаг колонн, высота помещения, но и их взаимо- сочетания, называемые унифицированными габаритными схемами.

Основными несущими элементами каркасного одноэтажного зда­ния являются поперечные рамы. Рамы воспринимают нагрузки от массы покрытия, снега, кранов, давления ветра на продольные стены и обеспечивают жесткость здания в поперечном направлении.

Поперечная рама здания состоит из колонн, заделанных в фун­даменты или блочную часть здания, и ригеля покрытия (балка или ферма), опирающегося на колонны. К конструкциям одноэтажных зданий относятся также плиты покрытия, подкрановые балки (при наличии мостовых кранов), стеновые плиты, фундаментные балки и фундаменты.

Одним из конструктивных элементов каркасных зданий и со­оружений являются ребристые конструкции, состоящие из плит и балок.

В водохозяйственном строительстве ребристые конструкции применяют в покрытиях зданий и резервуаров, в рабочей части (лот­ке) акведуков и консольных перепадов, в пролетных строениях пе­реездов и пешеходных переходов. Широко используют элементы ребристых конструкций (плиты и балки) в подземных частях насос­ных станций камерного типа и резервуаров, подпорных стен, перегораживающих и регулирующих сооружений и т. п.

По способу выполнения ребристые конструкции могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.

Монолитные ребристые конструкции состоят из балок, иду­щих в одном или двух направлениях, и плиты, монолитно соеди­ненной с балками в одну конструкцию. При балках, идущих в двух направлениях, одни из них являются главными, другие — второсте­пенными.

Нагрузка от плит передается на второстепенные балки, кото­рые опираются на главные балки, а главные — на колонны или не­сущие стены. Плита, второстепенные и главные балки сопрягаются в одном уровне, благодаря чему балки работают как тавровые.

Плита, как конструктивный элемент ребристой конструкции, может иметь опоры по двум или трем сторонам, а также по всему контуру. При опирании по двум противоположным сторонам плита работает по балочной схеме. Характер работы плиты, опертой по двум смежным сторонам, по трем сторонам и по контуру, зависит от соотношения размеров ее сторон.

Плиты, опертые по контуру широко распространены в кон­струкциях зданий и сооружений водохозяйственного назначения: стенки и днища перепадов, акведуков, резервуаров, подпорных стен, подземных частей зданий и т. п.

Наиболее часто встречаются прямоугольные плиты. Они могут иметь различные условия опирания (защемление или свободное опирание по 2, 3 и 4 сторонам), подвергаться разным видам загружения, выполняться монолитными и сборными.

При строительстве сооружений водохозяйственного назначения возводится большое число емкостных сооружений для транспортирования, хранения и очистки воды и сточных жидкостей (фунда­менты, подпорные стены, акведуки, консольные перепады, мосты, переходы через каналы, трубопроводы, резервуары дм воды, водо­напорные башни). Эти сооружения строят преимущественно из же­лезобетона.

По форме эти сооружения могут быть цилиндрическими и пря­моугольными. По расположению относительно уровня земли — под­земными или надземными. В зависимости от наличия покрытия — закрытыми и открытыми. Днища их бывают плоскими или кони­ческими.

Железобетонные резервуары для систем водохозяйственного назначения могут быть монолитными, сборными или комбиниро­ванными: днища монолитные, стенки и покрытия сборные; возмож­но применение сборных покрытий ири монолитных стенках. При­менение сборных конструкций позволяет снизить трудовые затра­ты и расход материалов, сократить сроки строительства.

Унификация габаритных размеров и конструктивных схем ос­новных типов емкостных сооружений позволила разработать но­менклатуру сборных элементов, из которых в сочетании с типовы­ми изделиями для промышленных зданий могут быть скомпонова­ны все необходимые сооружения для систем водохозяйственного назначения.

С целью обеспечения водонепроницаемости железобетонных емкостей стенки и днища их выполняют из тяжелого плотного бе­тона проектной марки по прочности на сжатие не менее М200, по водонепроницаемости W6-W12 и по морозостойкости F100-F150. В стыках сборных элементов рекомендуется применять бетон на расширяющемся цементе.

Для повышения водонепроницаемости резервуаров внутреннюю поверхность их покрывают слоем цементной штукатурки, торкрет­бетона или полимерными составами (лаком этинол и др.)

Фундаменты в зависимости от назначения и конструктивных особенностей различают неглубокого заложения на естественном основании и специальные (фундаменты под машины и оборудова­ние, свайные ростверки).

Фундаменты неглубокого заложения на естественном основа­нии бывают трех типов: отдельные (под каждой колонной); ленточ­ные (под рядом колонн или под несущими стенами), сплошные (под всем сооружением). В большинстве мелиоративных сооружений (под опорами лотковых каналов, акведуков, консольных перепадов, переездов) и в одноэтажных производственных зданиях наиболее распространенными являются отдельные фундаменты.

По характеру работы различают центрально и внецентренно нагруженные фундаменты. Центрально-нагруженные фунда­менты проектируют квадратными в плане, внецентренно нагру­женные — прямоугольными, развевая размер в плоскости действия момента.

По способу изготовления — монолитные и сборные.

Сборные фундаменты устраивают под сборные колонны. В большинстве случаев сборные фундаменты делают одноэлемен­тными, при значительных размерах они могут быть составными.

Сборные фундаменты выполняют избетона классов В15...В25. Армирование осуществляют только по подошве фундамента сварными сетками из стали класса А300 и А400 диаметром не менее 10мм и с шагом 100...200мм. Минимальный процент армирования подошвы фундаментов не регламентируется. Толщину защитного слоя бетона принимают не менее 30 мм. Под фунда­ментами рекомендуется предусматривать подготовку из сред­незернистого песка слоем 100 мм. Соединение стойки с фунда­ментом осуществляют посредством ее заделки в специальном гнезде, предусмотренном в фундаменте и называемом стаканом.

Монолитные фундаменты устраивают под монолитные и сбор­ные колонны. Монолитные фундаменты, так же как и сборные, мо­гут быть квадратными или прямоугольными в плане.

Для монолитных фундаментов применяют бетон классов В12.5...В15. Армирование осуществляется только по подошве фун­дамента сварными сетками из стали класса А300 и А400, диамет­ром не менее 10 мм и с шагом 100. ..200 мм. Под монолитные фун­даменты предусматривают бетонную подготовку толщиной 100 мм из бетона класса В3,5. В этом случае толщина защитного слоя бетона по подошве фундамента должна составлять не менее 35 мм, а при отсутствии бетонной подготовки — не менее 70 ми.

По форме поперечного сечения фундаменты бывают пирами­дальными или ступенчатыми.

Пирамидальные фундаменты применяют при высоте до 600 мм. Они экономичны по расходу материалов, но сложнее в из­готовлении.

Ступенчатые фундаменты применяют при любой высоте. Ко­личество ступеней в фундаменте назначают в зависимости от его общей высоты.

Подпорные стены являются обязательным элементом при стро­ительстве перегораживающих сооружений, быстротоков, перепадов, регуляторов, каналов, входных и выходных оголовков, аванкамер насосных станций. Боковые стенки таких сооружений могут быть отдельными или монолитно соединенными с дном.

Стенки перепадов выполняют бетонными или железобетонны­ми. Боковые стенки, монолитно соединенные с дном, образуют до­ковую конструкцию.

Железобетонные подпорные стены подразделяют:

• по условиям возведения — на монолитные, сборные и сборно­монолитные;
• по армированию — с ненапрягаемой и предварительно напря­женной арматурой;
• по высоте — на низкие (до 5 м), средние (от 5 до 20 м) и высо­кие (более 20 м);
• по расположению в плане — на прямые, ломаные и криволи­нейные;
• по конструктивным особенностям — на плитные, шпунтовые, ряжевые, уголковые, уголковые ребристые (контрфорсные), ан­керные, ячеистые;
• по размерам поперечного сечения — на массивные (гравита­ционные) и облегченные.

Основными типами подпорных стен, применяемых в водохо­зяйственном строительстве, являются уголковые.

Уголковые подпорные стены состоят из вертикальной и го­ризонтальной (фундаментной) плит и могут быть массивными или облегченными.

Облегченные уголковые стены применяют при высоте до 5 м, а массивные — при высоте до 30...40 м. При высоте более 5 м в ос­новании вертикальной плиты облегченной уголковой стены возни­кают большие изгибающие моменты. В этом случае целесообразно применять ребристые уголковые подпорные стены.

Сборные уголковые подпорные стены применяют при вы­соте до 4,5 м. Они бывают двух типов: в виде единого блока угол­кового профиля или состоящие из вертикальной и фундамент­ной плиты.

Длина блоков обычно принимается равной 3 м. Соединение вер­тикальной плиты с фундаментной осуществляется с помощью про­дольного паза, омоноличиваемого после сборки плит бетоном.

Сборно-монолитные подпорные стены применяют преимуще­ственно при возведении массивных сооружений. Создание сборно­монолитных конструкций осуществляется армопанелями, служащи­ми опалубкой и облицовкой вертикальной части сооружения.

Акведуки — это водопроводящие сооружения, возводимые на системах водохозяйственного назначения и предназначенные для переброски воды через реки, овраги, дороги и другие препятствия. По конструктивной схеме акведуки схожи с мостами, поэтому их часто называют мостами-водоводами.

По характеру работы различают акведуки, в которых лоток либо опирается на пролетное строение и служит только для пере­броски воды, либо является одновременно пролетным строением, что делает сооружение экономичнее.

По способу возведення акведуки могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.

В зависимости от вида пересекаемого препятствия и грунто­вых условий акведуки имеют арочную, рамную и балочную конст­руктивные схемы.

Лоток является основным элементом акведука, поэтому выбо­ру его конструктивной схемы уделяется большое внимание, так как она должна быть рациональной в продольном и в поперечном на­правлении.

В основном лотки выполняют с вертикальными стенками и го­ризонтальным днищем. В верхней части стенок предусматривают полки, которые усиливают сжатую зону лотка при его работе в про­дольном направлении и одновременно являются служебными мости­ками. Поперечные размеры лотка назначают по гидравлическому рас­чету, а толщины стенок и днища — по расчету на прочность и трещиностойкость.

Для возведения акведуков используют бетон классов В15...В25. Армируют элементы акведуков ненапрягаемой арматурой классов А240, А300, А400.

Предварительно напряженную арматуру применяют редко, в ос­новном в некоторых сборных элементах.

Консольные перепады применяют в качестве сопрягающих сооружений и концевых сбросов каналов.

Они состоят из входной части, быстротока и консольного све­са. Консоль устраивают для обеспечения большего отлета струи от сооружения. С этой целью ее делают горизонтальной. Длину кон­соли принимают равной 2...4 м. В продольном направлении консоль­ный перепад может иметь рамную (с консолями) или балочную схе­мы. Их в основном делают монолитными с устройством попереч­ных деформационных швов.

В конструктивном отношении консольные перепады (особенно консольная часть и крайняя опора) схожи с акведуками.

Продольные ребра часто продолжают и под днищем лотка, для образования вместе с поперечными балками и ригелями опор жес­ткой сйстемы.

В продольном направлении сооружение состоит из двухконсоль­ной однопролетной рамы и двухпролетной неразрезной консоль­ной балки, опирающейся на свайные опоры.

Мосты, переезды и пешеходные переходы возводят при пе­ресечении мелиоративных каналов. Они могут быть совмещенны­ми (например, с регуляторами докового типа) или самостоятельны­ми. Совмещенные переезды представляют собой открытую доко­вую конструкцию, перекрытую плитой проезжей части, круглую или прямоугольную трубу.

Ширина моста определяется его габаритом (обозначается бук­вой Г и числом, соответствующим ширине проезжей части в мет­рах), который зависит от категории автомобильной дороги. На до­рогах, пересекающих мелиоративные каналы, назначают габариты Г-8; Г-6,5; Г-4,5. Ширину пешеходного перехода принимают не ме­нее 1,5 м. Мосты и переходы в конструктивном отношении весьма простые и, учитывая их массовость, возводятся из унифицирован­ных железобетонных деталей по балочным схемам: разрезной и кон­сольной. Расчетные пролеты или полную длину пролетных строе­ний мостов назначают кратными 3 м.

По типу несущей конструкции мосты бывают с плитными и реб­ристыми пролетными строениями, а по способу армирования — с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой.

Плитные пролетные строения применяют для перекрытия пролетов 3...6 м. Они могут быть монолитными и сборными из бло­ков сплошного и пустотного типов.

Ребристые пролетные строения с ненапрягаемой арматурой применяют для перекрытия пролетов 6... 18 м.

Опоры мостов и переходов через каналы выполняют свайны­ми или стоечными со сборными насадками. Для пешеходных пере­ходов применяют одностоечные опоры, а для мостов — из ряда свай или стоек.

Железобетонные трубы являются массовыми конструкциями в водохозяйственном и мелиоративном строительстве.

Большое распространение получили железобетонные трубы при сооружении подводящих и напорных трубопроводов насосных стан­ций. В водохозяйственном строительстве при сооружении водово­дов применяют трубопроводы больших диаметров.

Железобетонные трубы и трубопроводы по конструктивным особенностям и способу изготовления подразделяют по следующим признакам:

• по способу сооружения трубопровода — монолитные и сборные;
• по величине диаметров — малых диаметров (50 см и менее), средних диаметров (60...120 см) и больших диаметров (140 см и более);
• по внутреннему давлению — безнапорные и напорные. Напор­ные делятся на низконапорные (при давлении до 0,3 МПа), средненапорные (0,5... 1 МПа), высоконапорные (1,5...2 МПа);
• по армированию — с ненапрягаемой и предварительно напря­женной арматурой (безнапорные и низконапорные трубы ар­мируют ненапрягаемой арматурой, средне- и высоконапор­ные — предварительно напряженной);
• по форме поперечного сечения — круглые и сложных попереч­ных сечений (напорные трубы изготовляют только круглы­ми, а безнапорные — любых поперечных сечений);
• по конфигурации концов — гладкие, раструбные, фальцевые;
• по способу укладки на местности трубопроводы могут быть от­крытыми, засыпанными, подземными и размещенными в теле бетонных массивов.

Железобетонные резервуары широко применяют в системах водоснабжения для хранения воды.

По форме в плане резервуары бывают прямоугольные и круг­лые. Резервуары для воды следует: утеплять — зимой температура воды должна быть положительной.

Наиболее дешевым утеплителем для резервуара является грунт. Толщина засыпки резервуаров грунтом зависит от района строи­тельства и составляет 0,6... 1 м. Исходя из этого наиболее распрост­ранены заглубленные резервуары, размещенные ниже поверхности земли, или с частичным заглублением, назначаемым из условия обес­печения баланса грунта выемки и обсыпки.

Объемно-планировочные параметры резервуаров унифициро­ваны на основе Единой модульной системы. Резервуары выполня­ют монолитными, сборными и сборномонолитными.

Для стен и днищ резервуаров применяют бетон классов В15...В35 и марок по водонепроницаемости W4...W8 и по морозо­стойкости F100...F200. Класс и марку бетона назначают в зависи­мости от технологического режима эксплуатации и воздействий на сооружение окружающей среды.

Для резервуаров используют арматуру: ненапрягаемую классов А240, А300, А400 и предварительно напряженную (для круглых резервуаров) классов А600 и выше, Вр1200.

Стены и покрытия прямоугольных резервуаров делают обычно сборными, а днище — монолитным, плоским, толщиной не менее 120 мм с двойным армированием. В местах расположения колонн устраивают утолщения. Стены выполняют из сборных плит одного типоразмера.

Высота плит принимается равной высоте резервуара, а шири­на — 3 м. В отдельных случаях для уменьшения массы изделия ши­рину плит принимают равной 1,5 м.

Угловые участки стен выполняют монолитными. Стыки стено­вых плит осуществляют сваркой арматурных выпусков или заклад­ных деталей с последующим омоноличиваннем.

Покрытия резервуаров выполняют из ребристых конструкций, опирающихся на колонны. Для этого используют типовые ригели и плиты многоэтажных производственных зданий. Сборные плиты укладывают на ригели покрытий и соединяют с ними посредством сварки закладных деталей.

Ригели устанавливают на сборные колонны квадратного сече­ния и закрепляют сваркой закладных деталей. Колонны заделыва­ют в стаканах фундаментов.

В практике водоснабжения городов, поселков и производствен­ных предприятий очень часто прибегают к строительству водона­порных башен.

Водонапорные башни — предназначены регулировать напор воды в водопроводной сети и обеспечивать бесперебойное снабже­ние водой.

Главная составная часть каждой башни — резервуар. Его вмес­тимость устанавливают в соответствии с режимом водоиотребления в сети и эксплуатации насосной станции. Высота подъема резервуа­ра над поверхностью земли зависит от расчетного значения напора.

Водонапорные башни весьма разнообразны по вместимости ре­зервуаров (от 15 до 3000 м3) и по высоте опорной части (от 6 до 50 м).

Различают водонапорные башни шатровые, в которых резервуар заключен внутри особого строения (шатра) для поддержания теплоустойчивости работы резервуара в условиях отрицательных темпе­ратур и медленного водообмена, а в жарком климате — для предох­ранения питьевой воды от нагрева, и бесшатровые, в которых при необходимости теплоустойчивая работа резервуара обеспечивается теплоизоляцией, наносимой непосредственно на его стенки.

Сооружают башни с одним резервуаром, а также с нескольки­ми, если на объекте водоснабжения требуется вода различного ка­чества по чистоте и температуре.

В результате технико-экономического анализа установлены сле­дующие главные параметры типовых башен: с резервуарами вместимостью 25, 50, 150, 250, 500, 1000 м3, а также с опорными кон­струкциями высотой 9, 12,15,18,21,24,27 м; при резервуарах вместимостью 25 и 50 м3 и вместимостью 150-1000 м3 высотой 12, 18, 24, 30, 36, 42 м.

В настоящее время предпочитают строить башни бесшатрового, в крайнем случае — полушатрового типа. Это упрощает строи­тельство, облегчает опорные конструкции, удешевляет стоимость сооружений.

Резервуары водонапорных башен делают железобетонными или стальными. Для железобетонных резервуаров наибольшей про­стотой отличается конструкция с цилиндрической стеной и плоским ненесущим днищем, лежащим на сплошном железобетонном пере­крытии опорной конструкции.

Более экономичны по стоимости и по расходу материалов ре­зервуары с цилиндрической стеной, переходящей внизу в коничес­кую с несущим днищем.

Опорные конструкции водонапорных башен выполняют пре­имущественно железобетонными, но при резервуарах малого объе­ма (25-50 м3) в зависимости от местных условий — также метал­лическими или кирпичными. В частности, при относительно боль­шой высоте металлические опоры могут оказаться дешевле, поскольку на них по сравнению с железобетонными и кирпичными идет меньше материала, требующегося не по расчетным, а по кон­структивным соображениям.

Кирпичные опоры применяют при строительстве башен малой высоты (9-12 м) с резервуарами небольшой вместимости (25-50 м3), когда местный материал — кирпич применять выгоднее, чем изго­товлять железобетонные конструкции. В водонапорных башнях рас­чету подлежат конструкции резервуара, опор, фундамента и шатра.

Независимо от материала конструкции, они и их элементы мо­гут работать на следующие виды напряженного состояния:

• растяжение;
• сжатие;
• изгиб;
• осевое растяжение с изгибом (внецентренное растяжение);
• осевое сжатие с изгибом (внецентренное сжатие).

К центрально растянутым элементам относят стенки цилин­дрических резервуаров (при шарнирном сопряжении с днищем) и напорных трубопроводов, испытывающих давление жидкости внут­ри этих трубопроводов, и отсутствия'Давления грунта, затяжки и подвески арок, нижние пояса и элементы решетки ферм и др.

К изгибаемым элементам относятся плиты и балки.

К сжатым элементам относятся колонны и стойки зданий и сооружений, сжатые пояса и элементы решетки ферм, стойки эста­кад и др.

К внецентренно-сжатым элементам и конструкциям (при осе­вом сжатии с изгибом) относят:

• элементы арок, верхние пояса ферм (при внеузловой нагрузке);
• сжатые деревянные элементы (ослабленные несимметричны­ми врезками);
• подземные трубы и дюкеры прямоугольного сечения (при на­личии засыпки и отсутствии воды в них);
• стенки монолитных подземных прямоугольных резервуаров (при отсутствии в них воды) и др.

К внецентренно-растянутым элементам относят нижние по­яса ферм, наземные прямоугольные резервуары, подземные прямо­угольные резервуары с водой при отсутствии засыпки, прямоуголь­ные трубы и дюкеры с водой, но не засыпанные (строительный слу­чай) и др.

Основными нормативными документами, используемыми при проектировании строительных конструкций, являются технические регламенты (принятые согласно Федеральному закону от 27.12.2002 г. «О техническом регулировании»), своды правил по проектированию и строительству (СП), а также рекомендательный характер носят Строительные нормы и правила (СНиП). В Российской Федера­ции действуют общие и специальные технические регламенты. Тре­бования общего технического регламента обязательны для примене­ния и соблюдения в отношении любых видов продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и ути­лизации. Требованиями специального технического регламента учи­тываются технологические и иные особенности отдельных видов продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, пере­возки, реализации и утилизации.

Строительные нормы и правила состоят из пяти основных частей:

Организация, управление и экономика.
Нормы проектирования.
Организация производства и приемка работ.
Сметные нормы.
Нормы затрат материальных и трудовых ресурсов.
Нормы проектирования делятся на группы:

• 01 - общие нормы проектирования;
• 02 - основания и фундаменты;
• 03 - строительные конструкции и т. д.

В пределах каждой группы издается ряд нормативных докумен­тов, имеющих свой шифр. В шифр документа входят: «СНиП», но­мер части, группы и документа, отделенных друг от друга точками; две последние цифры, присоединяемые через тире, обозначают год утверждения документа.

Все основные расчеты строительных конструкций ведутся по методу предельных состояний.

Предельными состояниями конструкций называются такие состояния, при которых достигается предельная несущая их спо­собность или разрушается пригодность к нормальной эксплуатации.

Эти предельные состояния не должны достигаться ни при ка­ких условиях. Строительные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состоя­ния I группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния II группы).

Расчет по предельным состояниям I группы должен предуп­реждать конструкции от:

• хрупкого, вязкого или иного характера разрушения (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструк­ции перед разрушением);
• потери устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т. д.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно на­груженных высоких фундаментов; расчет на всплывание заглуб­ленных или подземных резервуаров, насосных станций и т. п.);
• усталостного разрушения (расчет на выносливость конструк­ций, находящихся под воздействием многократно повторяющей­ся нагрузки— подвижной или пульсирующей: подкрановых ба­лок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под некоторые неуравновешенные машины и т. п.);
• разрушения под-совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия по­переменного замораживания и оттаивания).
• Расчет по предельным состояниям II группы должен пре­дупреждать конструкции от:
• образования трещин, а также их чрезмерного или продолжи­тельного раскрытия (если по условиям эксплуатации образова­ние или продолжительное раскрытие трещин недопустимо);
• чрезмерных перемещений (осадок, прогибов, углов перекоса и колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а так­же отдельных ее элементов должен производиться для всех стадий — изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации.

Расчет по предельным состояниям I группы (по раскрытию тре­щин и по деформациям) можно не производить, если на основании опытной проверки или практики применения каких-либо конструк­ций установлено, что данные предельные состояния ни на одной из перечисленных стадий не достигаются. Расчет конструкций по не­сущей способности (т. е. по предельным состояниям I группы) производится всегда.

Основное назначение несущих строительных конструкций со­стоит в восприятии действующих на них эксплуатационных на­грузок различной природы и различной деятельности.

Нагрузки делятся на постоянные (от собственного веса частей зданий и сооружений, веса и давления грунтов, воздействия предварительного напряжения) и временные.

Временные нагрузки делятся на длительные, кратковремен­ные и особые.

К длительным временным нагрузкам относятся:

• нагрузки от стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, конвейеров), а также от жидкостей, давле­ния газов и сыпучих тел (заполняющих оборудование, трубо­проводы и емкости в процессе их эксплуатации);
• нагрузки на перекрытия складских помещений, холодильников, зернохранилищ, книгохранилищ, архивов, библиотек и подоб­ных зданий и помещений;
• нагрузки от слоя воды на водонаполненных плоских покрыти­ях: нагрузки от одного мостового или подвесного крана. К кратковременным временным нагрузкам относятся:
• нагрузки от веса людей, деталей, ремонтных материалов в зо­нах обслуживания и ремонта оборудования;
• нагрузки при перевозке и монтаже строительных конструкций, при монтаже и перестановке оборудования;
• нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудова­ния — (кранов, тельферов и т. п.);
• нагрузки от временно складируемых на строительстве изделий и материалов;
• от оборудования, возникающие в пускоустановочном, переход­ном и испытательном режимах;
• снеговая и ветровая нагрузки.

К особым нагрузкам относятся сейсмические и взрывные, а так­же воздействия, вызываемые резким нарушением технологического процесса, неисправностью оборудования — обрыв канатов, удар о преграду, удар кранов о тупиковый упор и т. д.

Перечисленные виды нагрузок действуют обычно не в отдель­ности, а в различных сочетаниях друг с другом.

В расчетах следует учитывать наиболее неблагоприятные, но физически возможные сочетания нагрузок.

Для расчета строительных конструкций различают сочетания двух видов: основные и особые.

В основные сочетания усилий входят их значения от постоян­ных, длительных и кратковременных нагрузок.

Особые сочетания — усилия от постоянных, длительных, воз­можных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Основными характеристиками нагрузок являются их норматив­ные значения, установленные нормами по номинальной величине нагрузки или (для статистически изменчивых нагрузок) по опреде­ленной вероятности превышения средних значений.

Нормативное значение какой-либо нагрузки, умноженное на ко­эффициент надежности по нагрузке γf, учитывающий возможное (пусть очень редкое) отклонение нагрузок от их нормативных зна­чений, называют расчетной нагрузкой. Значение γf принимают дифференцированно в зависимости от характера нагрузок.