Будівельні конструкції

Будіве́льні констру́кції — сукупність конструктивних елементів будівель і споруд, які утворюють їхню геометричну форму, виконують функції сприйняття навантажень та забезпечують міцність, стійкість і захист внутрішнього простору від впливу зовнішнього середовища.

Конструкції тримальні й огороджувальні багатоповерхової промислової споруди зі збірним залізобетонним каркасом: 1 – фундамент під колону; 2 – колона; 3 – ригель; 4 – плита перекриття; 5 – фундаментна балка; 6 – вертикальні сталеві в’язі; 7 – підкранова балка; 8 – балка покриття; 9 – плита покриття; 10 – парапет; 11 – утеплювач; 12 – покрівля; 13 – стінова панель; 14 – віконна панель; 15 – вимощення
Конструкції муровані монолітні зі стінами, склепіннями й куполами. Аксонометричний розріз
Виготовлення монолітної залізобетонної конструкції балки: 1 – арматура; 2 – бетон; 3 – опалубка
Схеми будівель із великопанельних конструкцій: а – каркасно-панельні (1 – із неповним каркасом; 2 – із повним каркасом; 3 – рамні); б – безкаркасні (1 – із тримальними поздовжніми та поперечними стінами; 2 – із тримальними поздовжніми стінами; 3 – із тримальними поперечними стінами)
Конструкції блокові житлового будинку:
1 – блоки фундаментів і стін підвалу; 2 – залізобетонна плита фундаменту; 3 – блоки внутрішніх стін; 4 – бетонний цоколь; 5 – простінковий блок; 6 – підвіконна вставка; 7 – блок-перемичка; 8 – блоки стін сходової клітки
Конструкції будинків із залізобетонних об’ємних блоків: а, б – моноблокові; в – каркасно-блокові; г – панельно-блокові
Монтаж будинку з об’ємних блоків
Будівля з монолітного залізобетону

Складаються з окремих елементів (колона, балка, плита, перегородка, сходовий марш (див. Сходи), стрижень ферми, стіновий блок або цеглина, ригель рами та інші), об’єднуються у просторові системи (колони з балками, що утворюють каркас будівлі; або ферми, прогони і зв’язки, що утворюють покриття споруди) та інтегруються в загальну конструкційну систему будівлі, споруди.

Зміст

Класифікація

Будівельні конструкції класифікують за такими ознаками:

  • конструктивно-функціональною роллю (тримальні та огороджувальні);
  • формою і характером роботи (лінійні, консольні, плоскі, листові, просторові, мембранні, висячі, тентові);
  • матеріалом (дерев’яні, муровані, бетонні, залізобетонні, армоцементні, металеві тощо);
  • способами виготовлення і монтажу (каркасні, великопанельні, каркасно-панельні, блокові, об’ємно-блокові, монолітні, збірно-монолітні, збірні, попередньо напружені, клеєні).

Конструкції тримальні

Конструкції тримальні сприймають навантаження від ваги будівлі (споруди), зовнішніх впливів (вітер, сніг, тиск ґрунту, сейсмічні поштовхи та інше), внутрішніх експлуатаційних впливів (вага людей, меблів, устаткування, динамічні впливи від його роботи тощо) та передають ці навантаження на основу, забезпечуючи міцність, стійкість і незмінність форми будівлі (споруди). До таких конструкцій належать колони, стояки, пілони, стіни, балки та панелі перекриттів і покриттів, підкранові балки, жорсткі в’язі, фундаменти тощо. Окремі конструкції тримальні можуть виконувати функції огородження (стіни, склепіння, куполи).

Конструкції огороджувальні

Конструкції огороджувальні ізолюють внутрішній простір будівлі від зовнішнього, захищають його від атмосферних впливів і поділяють на окремі приміщення, забезпечуючи необхідні технологічні та санітарно-гігієнічні умови. Це зовнішні й внутрішні стіни, покриття, підлоги, перегородки, заповнення світлових прорізів тощо. Окремі з них можуть виконувати також функції конструкцій тримальних (масивні стіни, склепіння, куполи). Зазвичай сприймають і передають на тримальні конструкції навантаження від власної ваги і зовнішніх впливів (вітер, сніг тощо).

Конструкції лінійні

Конструкції лінійні (у них один розмір (довжина) значно більший за два інших) працюють на стиснення, розтягнення, вигин або поєднання цих навантажень, зусилля від яких передаються у напрямку поздовжньої осі (колони, балки, арки тощо). Можуть бути суцільними або ґратчастими (дво- або чотиристрижнева колони).

Конструкції консольні

Конструкції консольні (їхні основні елементи мають консолі) поділяють на балкові (консолі балок, ферм, ригелів рам) і аркові. Навантаження, що припадає на консоль, жорстко пов’язану з балкою (аркою), зменшує деформацію балки (арки) в основному прогоні. Такі конструкції поширені у мостобудуванні і промисловому будівництві, нерідко використовують у багатоповерхових житлових, громадських будівлях та великопрогонових покриттях. До консольних належать також конструкції веж, щогл, хмарочосів та інших подібних споруд, які загалом є об’ємними консолями, жорстко защемленими в основі, що сприймають навантаження від вітру.

Конструкції плоскі

Конструкції плоскі (у них один розмір (товщина) незначний, порівняно з двома іншими, співмірними) можуть сприймати навантаження, які діють в їхній площині (ферми, тонкостінні балки), перпендикулярно до неї (плити і настили перекриттів), паралельно та перпендикулярно до їхньої площини (стіни). Бувають суцільними і ґратчастими.

Конструкції листові

Конструкції листові (їх виготовляють із листового металу) — складні поверхні (оболонки), які працюють на розтягнення. До них належать резервуари, газгольдери, бункери, трубопроводи тощо.

Конструкції просторові

Конструкції просторові (для них характерний просторовий розподіл зусиль від навантажень, що на них припадають) можуть бути масивними, тонкостінними, стрижневими і комбінованими. У масивних конструкцій просторових усі розміри співмірні. Це бетонні й залізобетонні фундаменти, греблі, підпірні стіни тощо. Тонкостінні конструкції просторові утворені викривленням або заломом у просторі плоских конструкцій (оболонки, складки, склепіння, куполи, а також циліндричні та сферичні резервуари тощо). Стрижневі конструкції просторові утворюють з’єднанням у просторі окремих стрижнів кутикового або трубчастого перерізів. Можуть бути одношаровими або двошаровими. Одношарові конструкції просторові мають криволінійну (оболонки, куполи) або ламану (складки) поверхні. Двошарові, передача зусиль у яких відбувається двома поверхнями, з’єднаними жорсткими в’язями, можуть бути плоскими (ґратчасті плити або структури). До стрижневих конструкцій просторових належать також вежі, щогли, ґратчасті опори тощо. Комбіновані конструкції просторові — поєднання тонкостінних конструкцій зі стрижневими, стрижневих і тонкостінних із підвісними.

Конструкції мембранні

Конструкції мембранні — розтягнуті на жорсткому контурі мембрани (звичайно сталевого або алюмінієвого листа), які виконують тримальні та огороджувальні функції. Застосовують для великопрогонових, без проміжних опор, покриттів над приміщеннями переважно круглої, овальної або прямокутної форм, рідше — як панелі стін і покриттів. Такі конструкції потребують стабілізації, якої досягають уведенням у них жорстких ребер (окремих стрижнів або ферм) чи привантаженням покриття технологічним устаткуванням.

Конструкції підвісні

У конструкціях підвісних використовують основні гнучкі елементи — ванти (троси, кабелі, ланцюги) і мембрани (плівки), що сприймають тільки зусилля розтягнення, разом із жорстким опорним контуром, що забезпечує їх розтягнення. Гнучкі елементи виготовляють зі сталі, жорсткий опорний контур — із металу і залізобетону. Застосовують у конструкціях мостів (підвісні або вантові мости) та великопрогонових підвісних покриттях промислових і великих громадських спортивних споруд.

Конструкції тентові

Конструкції тентові — м’які оболонки з металевої сітки з дрібними чарунками або з тканини. Їхня стійкість забезпечується натягом за допомогою жорстких конструкцій у складну поверхню подвійної кривизни. Можуть бути

  • одношаровими із синтетичних тканин і полімерних плівок або сіток із нанесеним шляхом напилювання металевим (фольговим) покриттям;
  • двошаровими з тканин (плівок), натягнутих на тонку металеву сітку.

Застосовують як легкі великопрогонові покриття, переважно тимчасові та збірно-розбірні споруди (виставкові павільйони тощо).

Конструкції дерев’яні

Конструкції дерев’яні виготовляють повністю або переважно з деревини — брусів, дощок, рейок, деревного шпону, з’єднаних врубками або металевими елементами (цвяхами, шурупами, болтами). Можуть бути суцільними і ґратчастими. Вони мають малу вагу, технологічні, транспортабельні, але недостатньо вогнестійкі, потребують спеціального захисту деревини від загнивання. Здавна застосовували у зрубах, тепер — каркасних стінах малоповерхових будинків, в елементах горищних покриттів (крокви, стояки, мауерлати), а також як суцільні та ґратчасті колони, арки, балки і просторові покриття (намети, склепіння, бані, оболонки). Іноді виконують як комплексні металодерев’яні конструкції, у яких деревина сприймає зусилля стиснення, метал — розтягнення.

Конструкції муровані

Конструкції муровані — елементи будівлі (споруди), які виконують з окремих природних або штучних каменів, щільно підігнаних один до одного, або таких, що з’єднують будівельним розчином, який об’єднує їх у суцільну монолітну масу. Мурування без розчину з природних каменів тепер не застосовують. Для конструкцій мурованих використовують рвані (бут) і пиляні камені з граніту, пісковику, черепашнику тощо, цеглу глиняну, силікатну і шлакову, камені керамічні і шлакобетонні, блоки із цегли, бетону на цементному, вапняному і змішаних розчинах. Конструкції муровані довговічні, вогнестійкі, можуть виконуватися з місцевих матеріалів. Недолік — великі об’ємна вага та затрати ручної праці. Використовують для фундаментів, тримальних зовнішніх і внутрішніх стін та перегородок, окремих опор, а також для склепінчастих і купольних перекриттів, покриттів.

Конструкції армокам’яні (армоцегляні)

Конструкції армокам’яні (армоцегляні) — кам’яне або цегляне мурування, армоване металевими стрижнями і сітками або залізобетонними елементами. Арматура розміщується у швах мурування або утворює зовнішню обойму. Застосовують у стінах, колонах, стовпах, простінках, перекриттях тощо.

Конструкції бетонні

Конструкції бетонні виготовляють із монолітного неармованого бетону. Застосовують у масивних (під важке устаткування) та стрічкових фундаментах цегляних і кам’яних стін, а також у гідротехнічному (греблі) і шляховому (покриття) будівництві.

Конструкції залізобетонні

Конструкції залізобетонні — елементи будівлі (споруди) з монолітного і збірного залізобетону. Розрізняють за

  • видом бетону (важкий, легкий, порожнистий, гідротехнічний тощо);
  • видом арматури (гнучка, жорстка, прокатні профілі та інші);
  • характером армування (окремі стрижні, каркаси, сітки, зовнішня обойма тощо);
  • напруженим станом (звичайні, попередньо напружені тощо).

Широко застосовують у цивільному, промисловому, гідротехнічному, шляховому будівництвах:

  • монолітні — як ребристі та безбалкові перекриття, тонкостінні просторові покриття, а також як цілі споруди (водонапірні й телевізійні вежі, силоси, димарі, цивільні будівлі);
  • збірні — як тримальні каркаси будівель і споруд (колони, ригелі, балки, ферми покриттів), стінові панелі й панелі перекриттів, перегородок тощо;
  • тонкостінні — як просторові системи покриттів (збірні оболонки — склепіння, куполи, складки тощо).

Конструкції армоцементні

Конструкції армоцементні — тримальні та огороджувальні тонкостінні конструкції з дрібнозернистого бетону, армованого металевими сітками з дрібними чарунками. Застосовують у будівлях (спорудах) переважно як поверхні складчастого або хвилястого профілів і поверхні подвійної кривизни. Використовують також як монолітні та збірні резервуари, водоводи тощо.

Конструкції металеві

З’єднання конструкцій металевих (переважно зі сталі та легких алюмінієвих сплавів, іноді чавуну, титану) та їхніх елементів здійснюють за допомогою заклепок, болтів і зварювання, іноді — клею.

Розрізняють конструкції металеві

  • стрижневі (ферми, ґратчасті та сітчасті балки, склепіння і куполи, стрижневі плити — структури);
  • пластинчасті, або листові (покриття і стінові огорожі, резервуари, газгольдери);
  • вантові (підвісні мости, великопрогонові покриття);
  • мембранні (стінові та покрівельні огородження);
  • змішані (вантово-стрижневі, стрижнево-листові тощо).

Конструкції сталеві

Конструкції сталеві — різновид конструкцій металевих, які виготовляють зі сталей різних марок. Основні переваги: відносна легкість, індустріальність виробництва, різноманітність конструктивних форм, можливість поєднання з іншими матеріалами (залізобетон, алюміній тощо); недоліки: схильність до корозії і зниження міцності при високих температурах. Застосовують переважно як тримальні елементи будівель (колони, рами, балки, ферми, арки, ґратчасті склепіння, куполи тощо), веж, мостів і віадуків, а також рухомих споруд та їхніх елементів (крани, затвори гребель, ворота шлюзів тощо).

Конструкції алюмінієві

Конструкції алюмінієві — різновид конструкцій металевих, які виготовляють з алюмінієвих сплавів. Застосовують як ферми, арки, стінові та покрівельні панелі, перегородки, рами вітрин, дверей і вікон. Мають невелику питому масу та декоративні властивості, міцні, довговічні, не піддаються корозії. Особливо ефективні у великопрогонових покриттях.

Конструкції каркасні

Конструкції каркасні — система, в якій одні елементи, з’єднані у ґратчастий кістяк будинку, виконують тримальні функції, інші — заповнюють простір між ними, виконуючи функції огородження. Каркасні конструкції можуть охоплювати усю будівлю (споруду) або тільки частину (каркасні стіни, каркасні покриття тощо).

Конструкції великопанельні (панельні)

Конструкції великопанельні (панельні) — збірні конструкції з великорозмірних панелей. Застосовують для стін, фундаментів, перекриттів, покриттів, перегородок будинків і споруд у трьох основних конструкційних системах: безкаркасній, каркасній, з неповним каркасом.

Безкаркасні житлові будинки виконують із поперечними (або перехресними) тримальними стінами або з трьома поздовжніми тримальними стінами. Каркас може бути збірним залізобетонним або сталевим. У будинках із неповним каркасом зовнішні стіни цегляні або блокові. Просторова жорсткість і стійкість панельних будинків забезпечується спільною роботою поперечних та поздовжніх стін і перекриттів, які з’єднують зварюваними випусками арматури, сталевими накладками, замонолічуванням швів.

Конструкції каркасно-панельні

Конструкції каркасно-панельні — збірні або збірно-монолітні конструкції великопанельні, у яких тримальні функції виконує каркас, функції огорожі — великі панелі. Стіни у таких будинках виконують, як правило, навісними (передають навантаження на стояки каркаса) або самотримальними (передають навантаження на фундаменти).

Конструкції блокові

Конструкції блокові — збірні конструкції, які монтують кранами з великих блоків природного чи штучного каменю. Мурування блоків виконують на цементному розчині з перев’язкою вертикальних швів, у горизонтальні шви при потребі укладають додаткову арматуру. Блоки з’єднують між собою і з перекриттям сталевими в’язями, пази у стиках заповнюють бетоном. Такі конструкції застосовують для фундаментів і стін житлових, іноді цивільних і виробничих будівель, а також набережних, гребель, хвилеломів тощо.

Конструкції об’ємно-блокові

Конструкції об’ємно-блокові — будинки, що споруджують з об’ємних блоків, виготовлених на заводах. Блоки можуть бути покімнатними або на всю ширину будинку, самотримальними або монтуватися на каркасі.

Конструкції монолітні

Конструкції монолітні виготовляють безпосередньо на будівельному майданчику формуванням будівельного матеріалу (глини, бетону, залізобетону) в опалубці з утворенням цілісних елементів споруд (стін, рам, перекриттів, покриттів тощо) і цілих будівель (споруд). Такі конструкції здавна застосовували у глинобитних стінах малоповерхових будинків, а також як кам’яне, цегляне мурування. У сучасному будівництві найпоширеніші монолітні бетонні й залізобетонні конструкції, які застосовують у громадських, виробничих, житлових будівлях та інженерних спорудах.

Конструкції збірно-монолітні

Конструкції збірно-монолітні складають із заздалегідь виготовлених на заводах збірних елементів, що монолітно з’єднують на місці будівництва. Після замонолічування збірні й монолітні частини завдяки жорсткості зв’язків між ними працюють спільно. Збірними елементами можуть бути вироби з металу або залізобетону — монолітне з’єднання їх здійснюють бетоном або армованим бетоном.

Конструкції збірні

Конструкції збірні монтують з окремих попередньо виготовлених на заводах елементів, що не вимагають оброблення (обрізування, підлаштовування тощо) на місці будівництва. Для їхнього виготовлення використовують деревину, метал, залізобетон. У сучасному індустріальному будівництві найпоширеніші залізобетонні. Поява легких конструкційних матеріалів відкрила можливості використання збірно-розбірних конструкцій для тимчасових споруд, у сільськогосподарському будівництві, а також у малоосвоєних і важкодоступних районах.

Конструкції попередньо напружені

Конструкції попередньо напружені — у них створено початковий напружений стан (стиснення — у бетоні, розтягнення — у металевих конструкціях і арматурі залізобетону). Можуть бути збірними й монолітними.

Конструкції клеєні

Конструкції клеєні — найчастіше дерев’яні, іноді металеві та з інших матеріалів, усі або основні елементи яких монолітно з’єднані клеєм. Склеювання дозволяє використовувати маломірну деревину для виготовлення конструкцій значних розмірів із високою тримальною здатністю. Застосовують як балки, ферми, суцільні та ґратчасті, склепінчасті та купольні покриття. Клейові з’єднання металевих конструкцій не такі міцні, як зварні, проте їм властивий рівномірний розподіл напружень у місці з’єднання і гладенькі поверхні. У конструкціях клеєних можуть поєднувати два матеріали — метал та деревину, метал і пластмасу, деревину та пластмасу. Клейові з’єднання нерідко поєднують із болтовими, клепаними, зварними тощо.

Література

  1. Мардер А. Конструкції будівельні // Мардер А. П., Євреїнов Ю. М., Пламеницька О. А. та ін. Архітектура: короткий словник-довідник. Київ : Будівельник, 1995. С. 133–139.
  2. Винников Ю. Л., Пічугін С. Ф., Довженко О. О. Будівельні конструкції. Полтава : АСМІ, 2015. 402 с.

Автор ВУЕ

Редакція_ВУЕ


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Редакція ВУЕ Будівельні конструкції // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Будівельні конструкції (дата звернення: 16.06.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
02.06.2021


Увага! Опитування на честь 30-ліття незалежності