Конструкциялық жүйе ғимараттардың, бірігіп беріктігін, қатаңдығын және орнықтылығын қамтамасыз ететін, вертикальды және горизонтальды көтеруші конструкцияларының өзара байланысқан жиыны болып табылады. Ғимараттардың үш негізгі конструкциялық жүйелері болады: қаңқасыз, қаңқалы және аралас (толық емес қаңқалы) (3–сурет).
3–сурет. Азаматтық ғимараттардың конструкциялық жүйелері:
а–қаңқасыз; б– қаңқалы; в – аралас; 1 – көтеруші қабырғалар; 2 – қабатаралық жабындар; 3 – ұстындар; 4 – ригельдер; 5 – өзін көтеруші қабырғалар
Ғимараттардың орнықтылығын және кеңістік қатаңдығын қамтамасыз ету. Орнықтылық – статикалық немесе динамикалық тепе–теңдігінің бастапқы жағдайынан шығаруға ұмтылатын күштерге қарсыласатын ғимараттар қабілеті.
Кеңістік қатаңдық– пішінінің геометриялық өзгермеуін сақтап, түсірілген күштердің әсерінен деформацияланбайтын бөлек элементтердің немесе барлық ғимараттардың қабілеті.
4–дәріс тақырыбы. Азаматтық ғимараттар негіздері және іргетастары.
Топырақ –уақыт бойынша өзгеретін және ғимараттар мен құрылымдарды тұрғызуға негіз, орта немесе материал ретінде қолданылатын көпкомпонентті жүйе болып табылатын тау жынысы.
Ғимаратқа әсер ететін барлық күштер, оның ішінде ғимараттың өз салмағы, іргетас арқылы топыраққа беріледі. Бұл күштерді қабылдайтын топырақ негіз деп аталады. Негіздің сенімділігі және беріктігі ғимаратты қалыпты пайдалану үшін маңызды болып табылады.
Өзінің табиғи жағдайында тұрғызылған ғимараттан түсетін күштерді қабылдауға қабілетті топырақ табиғи негіз деп аталады.
Жасанды негіз – табиғи жағдайында жеткілікті іскерлік қабілеті жоқ жасанды тығыздалған немесе беріктендірілген топырақ.
Негізге ғимараттан берілетін қысым салдарынан, іргетас асты топырақтары айтарлықтай сығылу күштерін қабылдайды. Осы күштердің әсерінен топырақтар біркелкі тығыздалады. Топырақ шөгуі деп аталатын мұндай біркелкі деформациялар іргетастардың шөгуін тудырады. Тығыздау кезінде және сыртқы күштердің, топырақтың өз салмағының және басқа факторлардың әсерінен пайда болатын топырақтың біркелкі емес деформациялары (отыратын топырақтың сулануы, топырақта мұз линзаларының еруі және т.б.) отыру деп аталады. Олар іргетастың бұрылуынан бастап толық қирауын тудыруы мүмкін. Негіздің отыруы жіберілмейді.
Ғимарат негізі ретінде жұмыс істейтін топырақ келесі талаптарды қанағаттандыруы тиіс: қажетті іскерлік қабілетінің болуы, сонымен қатар аз және біркелкі сығылуы (әлсіз, берік емес немесе қатты сығылатын топырақтар ғимараттың бұзылуына және қирауына әкелетін үлкен және біркелкі емес отыруларды тудырады); ісінуге ұшырамауы, яғни оның қуыстарындағы ылғалдың қатуынан көлемін ұлғайтуы (құрылыс ауданындағы топырақтың қату тереңдігіне байланысты іргетастың орналасу тереңдігін таңдайды); топырақ суларымен шайылмауы және ерімеуі (негізде іскерлік қабілетін төмендететін қуыстардың пайда болуы); отыруды болдыртпау (егер оның астында әлсіз топырақ орналасқан болса, негіз топырағы қабатының жеткіліксіз қуатында пайда болады); жылжуын болдыртпау (топырақ қабаттары қиғаш орналасқанда пайда болады); жайылуын – күштер әсерлерінен ұзақ сөнбейтін деформациялардың болуын болдыртпау.
Топырақтар түрлері және олардың қасиеттері:
Тасты топырақтар – тұтас массив (граниттер, кварциттер, әктастар) немесе жарықшақты қабат түрінде болады. Олар суға тұрақты, сығылмайды, ісінуге ұшырамайды, сенімді негіз болып табылады.
Ірікесекті – 2 мм–ден үлкен өлшемді (50% жоғары) кесектері бар, тасты жыныстарының байланыспайтын кесектері. Оларға жатады: щебень, галька, гравий. Бұл топырақтар аз сығылады, суға тұрақты, ісінбейді, егер оның астында тығыз топырақ болса, жақсы негіз болады.
Құмды –0,1–2 мм түйіршіктерден тұрады. Құмдар түйіршіктерінің ірілігіне байланысты қиыршық тасты, ірі, орташа ірі, ұсақ, шаңды болып бөлінеді.
Қиыршық тасты, ірі, орташа ірі құмдар күш түскенде біркелкі сығылады, сондықтан ғимараттың отыруы тез тоқтайды, қатқанда ісінбейді және берік және сенімді негіз болып табылады.
Ұсақ және шаңды топырақтар ылғалданғанда және қатқанда ісінеді, ылғалданғанда іскерлік қабілеті төмендейді.
Сазды –ірілігі 0,005 мм–ден кіші түйіршіктерден тұратын байланысқыш топырақтар. Іскерлік қабілеті ылғалдылыққа байланысты. Құрғақ және аз ылғалды жағдайда айтарлықтай күштерді қабылдайды, ылғалданғанда іскерлік қабілеті төмендейді. Күш түскенде ұзақ отыруымен және қатқанда ісінуімен ерекшеленеді.
Сары сазды –шаңды түйіршіктердің үлкен мөлшерінің және ірі қуыстарыныңболуымен сазды топырақтар. Бұл топырақтар құрғақ жағдайда қажетті іскерлік қабілетіне ие болады. Ылғалданғанда сары сазды топырақтардың құрылымы бұзылады, және күштер әсерінен шөгу пайда болады. Мұндай топырақтарды негіз ретінде қолданғанда бекіту және ылғалдан қорғау бойынша арнайы шаралар қажет.
Үйінді –сайларды, көлшіктерді, жергілікті қоқыстарды жапқанда пайда болған жасанды топырақтар. Бұл топырақтар құрылымы бойынша біртекті емес, біркелкі емес сығылады. Мұндай топырақтарды негіз ретінде қолданғанда олардың іскерлік қабілетін зерттеу керек.
Құрылысқа берілген жерге тұрақты негізді таңдау үшін оның түрін, қабаттар қуатын, олардың физикалық және механикалық қасиеттерін, топырақ суларының деңгейлерінің орнын анықтауға геологиялық және гидрогеологиялық зерттеулер жүргізіледі.
Ғимарат қабатына және жергілікті жағдайларға байланысты зерттеу тереңдігі 6 – 15 м және одан көп м – ді құрайды.
Егер құрылыс алаңындағы топырақ қойылатын талаптарды қанағаттандырмаса, онда жасанды негіздерді орнатады. Мұндай негіздерді ғимаратты әлсіз топырақтарға тұрғызғанда оларды жасанды беріктендіру немесе әлсіз топырақты ауыстыру арқылы орнатады.
Топырақты беріктендіру келесі тәсілдермен жүзеге асырылуы мүмкін:
– пневматикалық тығыздау немесе 2 – 4 т салмақты плиталармен тығыздау. Бұл тәсіл топырақтар жеткілікті тығыз болмағанда, сонымен қатар үгінді топырақтарда қолданылады. Егер топырақтар құмды немесе шаңды болса, онда оларды тығыздау үшін беттік вибраторлар қолданылады. Бұл тәсіл, топырақ тез тығыздалатындықтан, өте тиімді;
– құмдарды, сары сазды топырақтарды бекіту үшін силикаттау. Ол үшін құмды топыраққа кезек–кезек сұйық әйнек пен хлорлы кальций ерітіндісін енгізеді, шаңды топырақтарды бекіту үшін – фосфор қышқылының ерітіндісімен араласқан сұйық әйнек ерітіндісі, ал сары сазды топырақтарды бекіту үшін – тек қана сұйық әйнек ерітіндісі қолданылады. Ерітінділерді енгізу арқылы топырақ уақыт өткен сайын айтарлықтай үлкен іскерлік қабілетіне ие болады;
– топыраққа құбыр арқылы, топырақ тетіктерінде қатып, оған тас түріндегі құрылымды беретін, сұйық цементті ерітіндісін немесе цементті сүтті енгізіп цементтеу. Цементтеуді қиыршық тасты ірі және орташа дақылды құмдарды бекіту үшін қолданады;
– қысыммен арнайы орнатылған скважиналарға беретін жанатын заттарды жандыру арқылы күйдіру. Бұл тәсіл сары сазды топырақтарды бекіту үшін қолданады;
– әлсіз топырақты берік топыраққа ауыстыру. Ауыстырылған топырақ қабаты төсеніш деп аталады. Үлкен емес күштерде негізге ірі немесе орташа ірі құмнан құмды төсеніш қолданады. Төсеніш қалыңдығы есептеу арқылы қабылданады.