1

Vilniaus Gedimino technikos universitetas

G. MARČIUKAITIS

STATYBINĖS MEDŽIAGOS IR KONSTRUKCIJOS

PASKAITŲ KONSPEKTAS

Vilnius 2007

2

TURINYS Įvadas ..................................................................................................................................................4 1. Bendrosios žinios apie pastatų ir jų konstrukcijų sistemas.............................................................5 1.1. Pastatų klasifikacija ir bendrieji reikalavimai..............................................................................5 1.2. Pastatų konstrukcinės sistemos ....................................................................................................6 1.3. Pastatų konstrukcijų klasifikacija ..............................................................................................10 2. Statybinės medžiagos ir dirbiniai..................................................................................................12 2.1. Bendrosios statybinių medžiagų savybės...................................................................................12 2.2. Fizinės ir cheminės medžiagų savybės.......................................................................................12 2.3. Statybinių medžiagų mechaninės savybės .................................................................................14 2.4. Mediena ir jos dirbiniai..............................................................................................................15 2.4.1. Bendrosios žinios apie medieną..............................................................................................15 2.4.2. Fizinės ir mechaninės medienos savybės................................................................................15 2.4.3. Medienos sortimentas ir dirbiniai ...........................................................................................17 2.4.4. Medienos apsauga ir ilgaamžiškumas.....................................................................................18 2.5. Statybiniai metalai......................................................................................................................19 2.5.1. Metalų klasifikacija.................................................................................................................19 2.5.2. Plienas, jo rūšys ir savybės .....................................................................................................20 2.6. Statybinės medžiagos iš uolienų ................................................................................................20 2.7. Statybinė keramika.....................................................................................................................21 2.8. Gaminiai iš mineralinių lydinių .................................................................................................23 2.9. Mineralinės rišamosios medžiagos ............................................................................................24 2.9.1. Bendrosios žinios ....................................................................................................................24 2.9.2. Orinės rišamosios medžiagos..................................................................................................24 2.9.3. Gipsinės ir anhidritinės rišamosios medžiagos .......................................................................25 2.9.4. Hidraulinės rišamosios medžiagos..........................................................................................25 2.9.5. Organinės rišamosios medžiagos ............................................................................................26 2.10. Betonai, skiediniai ir mineralinių rišamųjų medžiagų dirbiniai .............................................................................................................................................27 2.10.1. Cemento betonai ...................................................................................................................27 2.10.2. Statybiniai skiediniai.............................................................................................................29 2.10.3. Mineralinių necementinių rišamųjų medžiagų dirbiniai .......................................................30 2.11. Termoizoliacinės, akustinės ir apdailos medžiagos .................................................................31 2.11.1. Termoizoliacinės medžiagos ir gaminiai ..............................................................................31 2.11.2. Garsą izoliuojančiosios medžiagos .......................................................................................32 2.12. Apdailos medžiagos .................................................................................................................32 2.12.1. Dažai ir lakai .........................................................................................................................32 2.11.2. Ritininės ir lakštinės apdailos medžiagos .............................................................................34 2.11.3. Pagalbinės apdailos medžiagos .............................................................................................34 3. Konstrukciniai pastatų elementai..................................................................................................36 3.1. Pamatų pagrindai........................................................................................................................36 3.2. Pamatai ir jų konstrukcijos.........................................................................................................37 3.3. Sienos ir pertvaros......................................................................................................................39 3.3.1. Sienų rūšys. Medinės sienos ...................................................................................................39 3.3.2. Mūrinės sienos ........................................................................................................................41 3.3.3. Konstrukcijos iš mažagabaričių blokų ....................................................................................43 3.3.4. Monolitinio betono sienos ir pastatai......................................................................................46 3.3.5. Sienos iš stambių blokų ir plokščių.........................................................................................47 3.3.6. Karkasiniai pastatai ir jų sienos ..............................................................................................50 3.3.7. Pertvaros..................................................................................................................................51 3.4. Pastatų perdangos.......................................................................................................................52 3.5. Stogai ir jų dangos......................................................................................................................54 3.6. Grindys.......................................................................................................................................58 3.7. Laiptai ........................................................................................................................................60 3.8. Langai ir durys ...........................................................................................................................61

3

4. Pastatų konstrukcijų mechanikos pradmenys................................................................................64 4.1. Pastatų konstrukcijų mechanikos samprata................................................................................64 4.2. Pastatų konstrukcijų tipai mechanikos požiūriu ........................................................................65 4.3. Strypinių sistemų sudarymo principai........................................................................................68 4.4. Bendrosios žinios apie konstrukcijų apkrovas ir poveikius .......................................................70 4.5. Mechanikos dėsnių pritaikymas pastatų konstrukcijų statikai ...............................................................................................................................................70 4.6. Apkrovų sukeliamos įrąžos konstrukcijoje ................................................................................72 4.6.1. Gniuždomieji ir tempiamieji elementai...................................................................................72 4.6.2. Apkrovų sukeliami lenkimo momentai konstrukcijose...........................................................75 4.7. Įtempiai ir deformacijos konstrukcijų elementuose ...................................................................80 4.7.1. Tempimo ir gniuždymo įtempiai ir deformacijos ...................................................................80 4.7.2. Lenkimo įtempiai ir deformacijos...........................................................................................83 4.7.3. Skerspjūvių geometrinių charakteristikų nustatymas .............................................................84 Literatūra...........................................................................................................................................88

4

ĮVADAS Statyba, kaip viena iš svarbiausių šalies ūkinės veiklos sričių, užima reikšmingą vietą visame žmonių ir visos valstybės socialiniame ekonominiame gyvenime. Įvairių paskirčių statyba buvo ir yra bet kurios valstybės to laikotarpio ekonominio gyvenimo atspindys. Peržvelgę keletą šimtmečių, pamatysime, kad tobulinant pastatų tipus, jų formas ir statybines konstrukcijas vyravo natūralus dėsnis: visuose kraštuose gamtos teikiama statybinė medžiaga nulemdavo pastato konstrukcijos tipą. Pavyzdžiui, senovinis žmogaus būstas buvo statomas iš vertikalių susmeigtų kuolų, išpintų šakomis ar nendrėmis, stogas iš šakų ir nedidelių rąstų su lapų ar žolės danga laikėsi ant sienų ir viduje esančio kuolo. Vėliau žmonės, išmokę daryti sudėtingesnes konstrukcijas iš stipresnių medžiagų, ėmė statyti ir sudėtingesnės formos ir įvairesnės paskirties pastatus. Prireikė šimtų ir tūkstančių metų, kad nuo primityvios paprastos pastatų konstrukcijos iš gamtos sukurtų medžiagų būtų pastatyti aukščiausi dangoraižiai, įvairūs keleto šimtų metrų aukščio bokštai, dešimčių kilometrų ilgio tiltai ir kitokie statiniai. Tobulėjant technikai gerėjo naujų, stiprių ir ilgaamžių medžiagų gamyba, buvo kuriamos naujos, lengvos, atsparios įvairiems poveikiams konstrukcijos, leidžiančios pastatyti pačius sudėtingiausius pastatus. Kartu plėtojosi ir pastatų, ir jų konstrukcijų skaičiavimo ir projektavimo metodai, leidžiantys daugiau išnaudoti medžiagų savybes, užtikrinti patikimą pastatų eksploatavimą. Todėl norint sukurti visus reikalavimus atitinkantį pastatą arba įvertinti jo būklę, susiduriama su trijų neatsikariamų dalių problema: konstrukcija, medžiaga, jų mechanika arba būviu su apkrova. Negalime sukurti efektyvios ir patikimos konstrukcijos arba įvertinti jos būklės, nežinodami medžiagos savybių ir jų naudojimo būdų atsižvelgiant į konstrukcijų paskirtį, jos naudojimo sąlygas ir aplinką. Todėl kiekvienas specialistas, norintis teisingai orientuotis pastatų konstrukcijų, jų medžiagų bei jų sistemų įvairovėje, turi turėti tam tikrų žinių apie pastatus, jų elementus, statybinių medžiagų savybes ir jų racionalų naudojimą, pastatų konstrukcinių sistemų ir atskirų jų elementų būvį eksploatacijos metu. Neįvertinus pastato techninės būklės, dažnai neįmanoma teisingai jo įvertinti ekonomikos bei moralės požiūriu.

5

1. BENDROSIOS ŽINIOS APIE PASTATŲ IR JŲ KONSTRUKCIJŲ SISTEMAS 1.1. Pastatų klasifikacija ir bendrieji reikalavimai Visi pastatai pagal paskirtį skirstomi į tokias tris pagrindines grupes: civilinius, pramoninius ir žemės ūkio. Didžiausią savitų bruožų spektrą turi civiliniai pastatai, kurie taip pat gali būti skirstomi į tris grupes: gyvenamieji, visuomeniniai ir komunaliniai (aptarnavimo sferos pastatai). Atsižvelgiant į paskirtį, pastatai gali būti šildomi ir nešildomi. Pagal tai, iš kokių medžiagų pastatytos sienos, pastatai sutartinai skirstomi į mūrinius, surenkamuosius monolitinius, medinius ir mišriuosius. Pagal aukštingumą pastatai skirstomi į mažaaukščius (1–2 aukštų) ir daugiaaukščius. Dažnai pastatuose įrengiami cokoliniai aukštai ir pusrūsiai. Atsižvelgiant į paskirtį, taip pat ekonomijos sumetimais bei įvertinant moralinį susidėvėjimą pastatai statomi iš skirtingų medžiagų. Vadinasi, skirtingas yra jų kapitališkumo laipsnis. Pastato kapitališkumas priklauso nuo pagrindinių konstrukcijų (pamatų, sienų, perdangų, pertvarų, laiptų, stogo) patvarumo ir atsparumo ugniai. Pastato patvarumas – tai tokia savybė, kai eksploatuojamas pastatas išlieka stiprus, patvarus, kai ilgą laiką yra veikiamas įvairių mechaninių ir aplinkos poveikių (atmosferos, temperatūros ir kt.). Beveik visiems pastatams ir jų elementams yra keliami atitinkami reikalavimai, kuriuos galima suskirstyti į tokias penkias grupes: funkciniai, architektūriniai estetiniai, techniniai, ekonominiai ir gamtosauginiai. Funkcinių reikalavimų esmė ta, kad kiekvienas pastatas turi atitikti savo paskirtį: turi reikalaujamas eksploatacijos savybes, sudaro geriausias sąlygas žmogaus veiklai (gyventi, dirbti). Pastato eksploatacinės savybės, užtikrinančios normalų naudojimą, nustatomas patalpų kiekiu, jų tūriu ir plotu, vidaus ir išorės apdaila, inžinerinės įrangos pritaikymu ir kokybe. Architektūriniai estetiniai reikalavimai nurodo, kad pastatas turi estetiškai atrodyti, teigiamai veikti žmonių psichologinę būklę. Pastatas savo architektūra ir organiškai turi susilieti su aplinka, pastato išorė priklauso nuo jo paskirties, konstrukcinės schemos bei teritorijos ir pačio pastato plano. Pastato ir jo aplinkos architektūros kompozicija labai priklauso nuo to, kaip tiksliai ir kūrybiškai parinktas jo pagrindinis kompozicinis branduolys, o kiti kompoziciniai elementai susieti su pagrindiniu į vieną monolitą. Techniniai reikalavimai yra vieni iš svarbiausių, nes jie turi užtikrinti, kad pastatas būtų stiprus, tvirtas, ilgaamžis, patikimai apsaugotų žmones ir įrangą nuo įvairių atmosferos poveikių, saugus gaisro atvejais, atitiktų visus higienos reikalavimus. Pastato ilgaamžiškumas – savybė, užtikrinanti neyrančio ir nesideformuojančio pastato eksploatavimą numatytą laiką ir numatytomis sąlygomis. Tai iš esmės sąlygoja medžiagų ir konstrukcijų ilgaamžiškumas – jų stiprumas, atsparumas šalčiui, drėgmei, korozijai, ugniai ir pan. Medžiagų ir konstrukcijų ilgaamžiškumą galima padidinti įvairiais būdais: naudojant tinkamus konstrukcinius sprendimus, pavyzdžiui, neleidžiant lietaus vandeniui patekti ant šalčiui mažai atsparių plytų arba kitas neilgaamžes medžiagas padengiant atspariomis dangomis ir kt. Kiekybiniu požiūriu pastatų konstrukcijų ilgaamžiškumas nustatomas jų eksploatavimo, neprarandant reikiamų savybių, laiku. Todėl yra keletas pastatų ilgaamžiškumo klasių, kurios nurodo, kiek metų gali būti naudojamas pastatas ar jo konstrukcija – 125, 100, 50, 20, 5. Svarbią techninių reikalavimų grupę sudaro gaisrinės saugos reikalavimai. Statybinės medžiagos ir konstrukcijos pagal degumo laipsnį yra skirstomos į tokias pagrindines grupes: nedegiosios, kurios, veikiamos ugnies ar aukštos temperatūros, nesuliepsnoja, neminkštėja ir neanglėja; mažai degiosios, kurios sunkiai liepsnoja, minkštėja ir anglėja, bet užgesinus ugnį ar sumažinus aukštą temperatūrą, nustoja degti ir minkštėti; degiosios, kurios, veikiamos ugnies ar aukštos temperatūros, suliepsnoja arba minkštėja, ir šie procesai nesustoja net pašalinus ugnies židinį. Pagal atsparumą ugniai pastatai yra skirstomi į 5 grupes. Pirmos grupės pastatai yra labiausiai atsparūs ugniai, o penktos – mažiausiai. I, II ir III atsparumo ugniai grupės pastatams priklauso mūriniai ir betoniniai pastatai. Mediniai pastatai priskiriami ketvirtai (jeigu tinkluoti) ir penktai (netinkuoti) grupei. Šie pastatai gali būti ne didesni kaip dviejų aukštų. Svarbus techninis reikalavimas – galimybė be sudėtingos rekonstrukcijos pakeisti pastato funkcionalumą, perplanuoti vidų ir pan. Ekonominiai reikalavimai – priimti tokius sprendimus, kad pastatas būtų pastatytas su mažiausiomis išlaidomis per trumpiausią laiką ir kad per visą naudojimo laiką pastato eksploatacinės išlaidos būtų kuo mažesnės.

6

Gamtos saugos reikalavimai ir jų vykdymas turi garantuoti normalias žmonių gyvenimo ir darbo sąlygas, nesukelti visos aplinkos užterštumo, išsaugoti landšaftą ir visą aplinką. 1.2. Pastatų konstrukcinės sistemos Pastatų konstrukcinės sistemos yra įvairių tipų ir priklauso nuo daugelio veiksnių, taip pat ir nuo nurodytų 1.1 skirsnyje reikalavimų. Seniausia pastato konstrukcinė sandara ir sistema – tai apvalios arba stačiakampio formos patalpa iš natūralių medžiagų, skirta žmogaus būstui. Pirmųjų gyvenamųjų namų sienos buvo įrengiamos iš nedegtų, degtų plytų arba tašyto akmens, miškingose vietose – iš rąstų. Perdangoms ir stogui naudoti rąstai bei tašai. Tokių pastatų tarpatramiai buvo ne didesni kaip 4–5 m, planas paprastas – stačiakampis arba artimas kvadratui. Į sienas rėmėsi perdangų sijos ir stogų gegnės. Jei pastato ilgis būdavo didesnis už plotį, būdavo daroma skersinė vidinė siena, kuri skaidė patalpą į dvi pagrindines dalis. Skersinė siena, sujungta su išorinėmis, didino išilginių sienų ir viso pastato standumą bei stiprumą (1 pav.). Tokio penkių sienų gyvenamojo namo konstrukcinė sistema plačiai taikoma iki šių dienų, ypač vieno dviejų aukštų namams statyti.

1 pav. Vieno dviejų aukštų gyvenamojo namo schema: 1 – išilginės išorinės sienos, 2 – skersinės išorinės sienos, 3 – skersinė vidinė siena Daugiabučiams bei daugiaaukščiams namams taikoma sistema su išorinėmis ir vidinėmis aukšto perdangas laikančiomis sienomis, išorinėmis galinėmis skersinėmis sienomis, laikančiomis pastogės konstrukcijas, ir vidinėmis skersinėmis sienomis, atitveriančiomis laiptinę bei laikančiomis laiptinės konstrukcijos apkrovas. Tokio tipo ilguose pastatuose papildomai įrengiamos skersinės vidinės sienos išilginių sienų ir viso pastato standumui bei stiprumui padidinti. Tokios konstrukcinės sistemos pastatai vadinami pastatais su išorinėmis laikančiosiomis sienomis. Dažnai daugiaaukščiams gyvenamiesiems namams statyti plačiai taikoma pastatų su skersinėmis laikančiosiomis sienomis sistema. Pagrindinės šiuolaikinės daugiaaukščių pastatų statybos konstrukcinės sistemos yra: sieninė, karkasinė, stiebinė ir jų deriniai. Yra pastatų su tūrine blokine sistema. Jie pastatyti iš tūrinių elementų. Kai konstrukcinė sistema sieninė, pagrindines apkrovas atlaiko išorinės ir vidinės sienos, nes sienų ir aukštų perdangų jungčių faktinis stiprumas ir standumas santykinai nedidelis. Tūrinė blokinė konstrukcinė sistema dažniausiai naudojama gyvenamiesiems namams. Viename elemente yra gyvenamasis kambarys ar kita pastato dalis. Kai konstrukcinė sistema yra karkasinė, tai svarbiausias apkrovas atlaiko kolonos, rygeliai. Tokia sistema gali būti sudaryta iš pavienių plokščiųjų rėmų, kai prie kolonų prijungiami rygeliai yra vienoje plokštumoje. Šio tipo sistema gali būti ir iš erdvinių rėmų, kai prie kolonų prijungiami rygeliai yra dviejose (ar net keliose) plokštumose. Stiebiniai pastatai yra aukštybiniai. Juos veikia didelės horizontaliosios vėjo apkrovos. Tokių pastatų centre yra įrengiama speciali konstrukcija – branduolys (stiebas, kamienas), kuri ir teikia pastatui reikalingą stiprumą bei standumą. Branduolio viduje įrengiamos liftų šachtos, laiptinės,

1

3 2

1

7

inžinerinių komunikacijų patalpos. Prie branduolio perdangomis prijungiamos pastato kolonos arba sienos, kurioms tenka atlaikyti vertikaliąsias apkrovas. Dangoraižiams būdingos ir daug sudėtingesnės konstrukcinės sistemos. Sieninės sistemos taikomos daugiausia nedidelio aukštingumo gyvenamiesiems pastatams. Kai sienos yra plytų mūro, pastatai ne aukštesni kaip 10–12 aukštų; kai sienos gelžbetoninės – 20–25 ir daugiau aukštų. Tradicinė konstrukcinė sistema susideda iš išilginių laikančiųjų sienų ir gelžbetoninių perdangų plokščių pakloto, esančio statinės būklės pagal sijinę schemą (2 pav.).

2 pav. Stambiaplokščio namo su trimis laikančiosiomis išilginėmis sienomis konstrukcinė schema: 1 – išorinė sienų plokštė, 2 – vidinė sienų plokštė, 3 – perdangos plokštė Bet dabar dažniau naudojamos sistemos iš kryžmai išdėstytų laikančiųjų vidinių sienų. Tokių pastatų aukštų perdangų plokštės standesnės, statybos aikštelėje mažiau darbo, paprastesnė jų gamyba, o pastato konstrukcija stipresnė. Iš pradžių buvo statomi pastatai su 2,4–4,2 m skersinių sienų žingsniu (3 pav.). Vėliau tarpatramiai padidinti iki 4,8–7,2 m. Tokių pastatų stiprumui ir standumui padidinti laiptinėse ir liftų šachtose naudojamos monolitinės arba surenkamosios sienų konstrukcijos, išdėstytos pastato centrinėje dalyje (4 pav.).

3 pav. Stambiaplokščio namo su mažu laikančiųjų skersinių sienų žingsniu konstrukcinė schema

8

4 pav. Namo su standumo branduoliu konstrukcinė schema Užsienio šalyse pasitaiko atvejų, kai namai statomi iš gatavų tūrinių blokų, t. y. taikoma pastatų tūrinė blokinė konstrukcinė sistema. Tūrinio blokinio pastato pagrindą sudaro gamykloje pagamintas kambario didumo erdvinis blokas, kurio masė siekia iki 25 t. Tūrinių gelžbetoninių blokų sienos ir perdangos yra statiškos kaip erdvinės konstrukcijos elementai, todėl joms reikia mažiau medžiagų negu konstrukcijoms iš pavienių plokščių. Kad pastatų fasadai nebūtų vienodi, tūriniai blokai komponuojami įvairiai. Tačiau tokių blokų gamybos technologija sudėtingesnė negu plokščių. Pastatai statomi ir iš blokų, ir iš plokščių. Toks pastatas yra geresnis ir konstrukciniu požiūriu: tūrinė blokinė pastato dalis yra lyg standumo branduolys, todėl pastato daliai iš plokščių tenka mažesnės apkrovos. Be surenkamųjų sieninių konstrukcinių sistemų, vis daugiau plinta monolitinės ir surenkamosios monolitinės sieninių konstrukcijų sistemos. Tokie pastatai statomi tik iš monolitinių gelžbetoninių, dažniausiai sluoksniuotųjų konstrukcijų arba, pavyzdžiui, sienos daromos monolitinės, o perdangos – surenkamosios. Monolitinės konstrukcijos yra ekonomiškos. Tokiai statybai reikia mažiau kapitalinių įdėjimų, pastatams statyti reikia mažiau energijos, įvairesnė gali būti pastatų architektūra. Monolitiniai ir surenkamieji monolitiniai pastatai skiriasi statybos metodu, naudojamais klojiniais, taip pat sienų konstrukcija. Jos gali būti vienasluoksnės ir kelių sluoksnių. Karkasinės sistemos dažniausiai naudojamos visuomeniniams pastatams: vaikų lopšeliams-darželiams, mokykloms, poliklinikoms, administraciniams pastatams ir kt. Tokios sistemos pastatuose galima įrengti didesnes patalpas negu sieninės sistemos pastatuose. Kartais karkasinė sistema taikoma ir gyvenamiesiems namams. Karkasas – tai pastato skeletas, sudarytas iš linijinių elementų: kolonų ir prie jų prijungtų rygelių (sijų). Plokščių perdangos ir sienos yra įrengiamos pastačius vieno aukšto arba viso pastato karkasą. Karkasų sistemos skiriasi rygelių išdėstymu. Rygeliai gali būti išdėstyti kryžmai, t. y. skersai ir išilgai pastato. Pagrindiniai karkaso elementai – kolonos ir rygeliai – gali būti iš monolitinio gelžbetonio ir plieniniai. Karkasiniai pastatai būna su ištisu arba daliniu karkasu. Ištisas karkasas – tai koks, kai kraštinių angų rygeliai abiem galais remiasi į kolonas, o išorinės sienos daromos iš pakabinamųjų plokščių ir gali save laikyti arba nelaikyti. Dalinis karkasas – tai toks, kai kraštinių angų rygeliai atremti į išorines sienas. Ištisas karkasas (6 pav.) naudojamas dažniau, nes paprastėja pastato statyba. Karkasinės plokščių sistemos pastatuose iki keturių - penkių aukštų vėjo horizontaliosios ir vertikaliosios apkrovos santykinai nedidelės. Racionaliausia tokių pastatų konstrukcija yra etažerės pavidalo rėminis karkasas, nes laikančiųjų konstrukcijų konstrukcinį plotą sudaro tik kolonos, ir patalpos gali būti suplanuotos bet kaip.

9

5 pav. Karkasinių pastatų iš surenkamųjų gelžbetoninių elementų planų schemos: a – kai rygeliai išdėstyti skersai pastato, b – kai rygeliai išdėstyti išilgai pastato; 1 – kolona, 2 – rygelis, 3 – ryšių plokštė, 4 – perdangos plokštė Aukštesnius pastatus, maždaug 14–16 aukštų, veikia didesnės vertikaliosios ir ypač horizontaliosios vėjo apkrovos. Todėl norint panaudoti unifikuotų matmenų bei skerspjūvių kolonas ir rygelius, reikia šių konstrukcinių elementų apkrovas mažinti. Pastate įrengiamos specialios konstrukcijos – standumo ryšiai, kurie iš dalies arba visai atlaiko vėjo apkrovas. Standumo ryšiais gali būti liftų šachtos, laiptų sienos, vidinės sienos arba įrengiamos specialios standumo diafragmos. Pastatų konstrukcinių sistemų įvairovė taip pat priklauso nuo tarpatramių dydžio. Dideli tarpatramiai naudojami visuomeniniams ir kai kuriems pramonės pastatams statyti. Tokių pastatų grupei priklauso parodų, koncertų ir sporto salės, prekybos centrai, dengtosios turgavietės, lėktuvų angarai, transporto stotys ir kt.

a

1

3

2

4

1

2

4 3

1 b

10

6 pav. Pastatų su rėminiais karkasais skersiniai pjūviai ir jų skaičiuojamosios schemos: a – su ištisu karkasu, b – su daliniu karkasu 1.3. Pastatų konstrukcijų klasifikacija Visi pastatai yra sudaryti iš panašios paskirties konstrukcijų ir jų elementų. Todėl neatsižvelgiant į pastato paskirtį ir jo konstrukcinę sistemą, jo konstrukcijos gali būti klasifikuojamos pagal tam tikrus požymius. Pagal paskirtį jos skiriamos į laikančiąsias ir atitvarines. Laikančiosios konstrukcijos – tai tokios, kurios atlaiko visų rūšių apkrovas ir poveikius ir perduoda juos per pamatus gruntiniam pagrindui. Jos atlaiko savąsias ir į jas atremtų pastato elementų masės apkrovas, naudingąją apkrovą (baldus, įrenginius, žmones ir kt.), sniego ir vėjo apkrovas, grunto slėgį bei temperatūros poveikius ir kt. Jos suteikia pastatui erdvinį standumą, stabilumą. Atitvarinės konstrukcijos – tai tokios, kurios atitveria patalpas nuo nepageidautino išorinės aplinkos poveikio, taip pat vienos patalpos aplinką nuo kitos. Jas daugiausia veikia: temperatūros bei drėgmės pokyčiai, vėjas ir garsas. Atitvarinėms priskiriamos taip pat skaidriosios konstrukcijos, skirtos patalpoms natūraliai apšviesti. Atitvarinės konstrukcijos turi sukurti normalias gyvenimo ar darbo sąlygas: numatytą temperatūrą, oro drėgmę, natūralų apšvietimą, apsaugą nuo triukšmo. Dažnai laikančiosios konstrukcijos kartu yra ir atitvarinės, ir atvirkščiai. Savo išdėstymu konstrukcijos skiriamos į vertikaliąsias ir horizontaliąsias. Vertikaliosios – tai išorinės ir vidinės sienos, laiptinių, liftų šachtų sienos, kolonos, pertvaros ir kt. Horizontaliosios – perdangos, sijos, santvaros ir kt. Pastatuose būna ir nuožulniųjų konstrukcijų, pavyzdžiui, stogo gegnės, laiptatakiai. Šių tipų konstrukcijos dažniausiai yra tiesūs ir plokšti elementai, kurie sujungti sudaro pastato erdvinę konstrukcinę sistemą, teikiančią pastatui ir jo dalims būtiną stiprumą bei standumą. Visi šie konstrukciniai skirtingos paskirties elementai yra sujungti į vieną konstrukcinę sistemą ir eksploatuojamos kartu.

a

b

11

Pastato pavienių dalių ir elementų sąveika sudėtinga bei įvairi. Statikos požiūriu horizontaliosios konstrukcijos dažnai būna vertikaliųjų konstrukcijų apkrova. Pavyzdžiui, sienos yra veikiamos perdangų masės ir jų apkrovų. Sienų, pertvarų ir kitų vertikaliųjų elementų apkrovos perduodamos pamatams, o pamatų – pagrindui. Pagal tai, kaip konstrukcijos išdėstytos pirmojo aukšto grindų lygio, kuris sąlygiškai laikomos nuline žyme, atžvilgiu, pastato konstrukcijos ir jo dalys skirstomos į antžemines, išdėstytas aukščiau nulinės žymės, ir požemines, išdėstytas žemiau nulinės žymės. Tos pačios paskirties konstrukcijos gali būti pagamintos iš įvairių medžiagų. Pagal tai pastatų konstrukcijos skirstomos: į medines, mūrines, plienines ir kitokias metalines, betonines ir gelžbetonines, plastmasines, kompozicines. Civilinių pastatų konstrukcijos sudaro 70–75% pastato statybos vertės. Todėl pastato ir jo pavienių elementų optimalios konstrukcinės sandaros nustatymas ir vertinimas yra labai atsakingas uždavinys. Konstrukcinė sandara priklauso nuo daugelio priežasčių: statybos materialinės bei techninės bazės, patyrimo ir tradicijų, klimato ir kitų statybos rajono vietinių sąlygų, pastato statybos būdo, jo paskirties, kapitališkumo, funkcinių savitumų, architektūrinės planinės sandaros, tarpatramių didumo, aukštų skaičiaus ir kt. Tokios pat architektūros pastato konstrukcinė sandara gali būti skirtinga. Dėl statybinių medžiagų ir konstrukcijų įvairovės, besiplečiančios nekilnojamojo turto rinkos ir žmonių poreikių, reikalingi nauji konstrukciniai sprendimai ir jų vertinimo metodai, geresnis pastatų ir jų konstrukcijų būsenos pažinimas. Beveik visų reikalavimų, keliamų pastatams, išpildymas priklauso nuo teisingo ir racionalaus medžiagų parinkimo statybai. Savikontrolės klausimai

1. Kaip skirstomi pastatai pagal aukštingumą? 2. Nuo ko priklauso pastatų kapitališkumas? 3. Kokie bendrieji reikalavimai pastatams? 4. Kokie galimi medžiagų ir konstrukcijų ilgaamžiškumo padidinimo būdai? 5. Kokia yra pastatų gaisrinės saugos reikalavimų esmė? 6. Kada daroma skersinė siena ir kokia jos įtakas pastatui? 7. Kokios yra daugiaaukščių pastatų konstrukcinės schemos? 8. Kokie svarbiausieji elementai yra karkasinės konstrukcinės sistemos pastatuose? 9. Kas yra aukšto pastato branduolys (kamienas) ir kokia jo paskirtis? 10. Kas yra surenkamieji pastatai ir monolitiniai? Kokie esminiai skirtumai tarp jų? 11. Į kokias grupes pagal paskirtį skirstomos pastato konstrukcijos? 12. Kaip skirstomos konstrukcijos pagal išdėstymą pastate?

12

2. STATYBINĖS MEDŽIAGOS IR DIRBINIAI 2.1. Bendrosios statybinių medžiagų savybės Statybinių medžiagų savybės yra skirstomos į tokias tris pagrindines grupes: fizikinės, cheminės ir mechaninės. Fizikinės savybės apibūdina medžiagų kurio nors fizinio būvio intensyvumą (pavyzdžiui, tankį, porėtumą) arba parodo medžiagų santykį su įvairiais fizikiniais procesais (pavyzdžiui, vandens laidumu, šilumos perdavimu ir kt.). Cheminės savybės apibūdina statybinių medžiagų cheminę kaitą veikiant aplinkai ir kitokiems veiksniams (pavyzdžiui, rūgštims, šarmams, druskoms, vandeniui, dujoms, saulės spinduliams ir kt.). Pastatų eksploatacijos metu gali vykti ir naudingi medžiagų cheminiai pokyčiai (pavyzdžiui, betono kietėjimas), ir žalingi (pavyzdžiui, plieno rūdijimas ir pan.). Mechaninės savybės apibūdina medžiagos atsparumą išorinėms apkrovoms, kurių veikiama medžiaga gali būti tempiama, gniuždoma, lenkiama ir kt. Visos statybinių medžiagų savybės įvertinamos kiekybiniu atžvilgiu, skaitiniais rodikliais, gautais bandant medžiagas (pavyzdžiui, plytų akytumas – 25%, medienos drėgnis – 15%, gniuždomasis betono stipris – 20 MPa). Statybinių medžiagų savybės priklauso ir nuo pačių medžiagų struktūros. Pavyzdžiui, šilumos laidis priklauso nuo medžiagos akytumo, porų dydžio, o stipris – nuo tankio ir pan. Gamtinių statybinių medžiagų struktūra ir savybės priklauso nuo jų kilmės ir susidarymo sąlygų, o dirbtinių – nuo jų žaliavos savybių, gamybos technologijos ir apdirbimo. Pagal struktūrą medžiagos skirstomos į izotropines ir anizotropines. Izotropinėmis vadinamos tokios medžiagos, kurių savybės visomis kryptimis yra vienodos. Anizotropinėmis vadinamos tokios medžiagos, kurių savybės įvairiomis kryptimis yra nevienodos. Pavyzdžiui, plienas yra izotropinė medžiaga, nes jo tempiamasis stipris bet kuria kryptimi yra tokio pat dydžio; mediena yra anizotropinė medžiaga, nes jos stipris, šilumos laidis ir kitos savybės įvairiomis kryptimis yra nevienodos. Neorganinės statybinės medžiagos būna kristalinės ir amorfinės. Kristalinė medžiagos struktūra – kai atomai, molekulės yra išsidėstę kristalinės gardelės mazguose griežta tvarka. Amorfinė medžiagos struktūra – kai atomai, molekulės išsidėstę netvarkingai. Amorfinių medžiagų savybės įvairiomis kryptimis yra vienodos. Statybinės medžiagos gali būti taisyklingos ir netaisyklingos geometrinės formos, biriosios (pvz., smėlis), rišliosios (pvz., cemento tešla), skystosios (pvz., dažai). Smulkios medžiagos dalelės, esančios ore, skystoje arba kietoje aplinkoje, vadinamos dispersinėmis. Sistemos, kurias sudaro nesusimaišantys skysčiai, vadinamos emulsijomis, pvz., vandens ir naftos emulsija. 2.2. Fizinės ir cheminės medžiagų savybės Fizinės medžiagų savybės nurodo medžiagos fizinio būvio ypatumus. Yra tokios pagrindinės statybinių medžiagų fizinės savybės, kurių rodikliai išreiškiami skaičių reikšmėmis: tankis – skaitine reikšme lygus medžiagos tūrio vieneto masei (kg/m3). Panašiai išreiškiamas ir medžiagos tūrinis tankis – tai natūralaus būvio medžiagos sunkis tūrio vienete (kg/m3). Kai kurių medžiagų šių dviejų savybių skaitinės reikšmės pateiktos 1 lentelėje. Svarbi statybinės medžiagos savybė yra poringumas (akytumas). Poringumu vadinamas medžiagos tūrio užpildymo poromis laipsnis. Kietoje medžiagoje esančios smulkios ertmės taip pat laikomos poromis. Porų dydis gali būti labai įvairus: nuo milijoninių milimetro dalių iki keleto milimetrų. Poros gali būti uždaros ir atviros, pasiskirsčiusios tolygiai ir netolygiai. Nuo porų dydžio, jų pobūdžio ir poringumo laipsnio priklauso ir medžiagų savybės: laidis šilumai, orui, vandeniui, stipris, atsparumas šalčiui, vandens įgeriamumas ir kt. Tarpai tarp atskirų grūdelių biriojoje medžiagoje vadinami tuštumomis. Biriosios medžiagos tuštumų tūrio ir jos bendro tūrio santykis vadinamas tuštumėtumu. Didelę įtaką statybinių medžiagų eksploatacinėms savybėms turi drėgmė. Dažniausiai ši įtaka būna neigiama. Pavyzdžiui, drėgnoje aplinkoje medinės konstrukcijos pūva, padidėja atitvarinių

13

konstrukcijų laidis šilumai ir pan. Labai dažnai drėgmė kenkia ir nenaudojamų medžiagų būsenai. Pavyzdžiui, sudrėkęs cementas netenka daugelio svarbių savybių. 1 lentelė. Kai kurių statybinių medžiagų tankio ir tūrinio tankio skaitiniai dydžiai

Medžiaga Tankis kg/m3 (×10-3) Tūrinis tankis kg/m3 (×10-3) Granitas 2,6–2,9 2,5–2,7 Kvarcinis smėlis 2,6–2,7 1,45–1,65 Portlandcementis 3,0–3,2 1,1–1,3 Molio plytos 2,65–2,7 1,5–1,9 Mediena 1,5–1,6 0,4–1,28 Statybinis plienas 7,8–7,9 7,8–7,9

Kita svarbi medžiagų savybė yra kapiliarumas, higroskopiškumas ir vandens įgeriamumas. Akytoji medžiaga sudrėksta, jeigu dalis jos yra vandenyje arba drėgname grunte, todėl kapiliarais arba susisiekiančiomis poromis vanduo kyla aukštyn. Šis reiškinys vadinamas kapiliarumu. Vanduo pakyla tuo aukščiau, kuo plonesni kapiliarai. Kapiliarumas būdingas betoninėms, medinėms, mūrinėms konstrukcijoms. Vanduo gali pakilti net keletą metrų. Norint išvengti kapiliarinio konstrukcijų sudrėkimo, jas reikia izoliuoti vandeniui nelaidžių medžiagų sluoksniu. Yra medžiagų, pavyzdžiui, mediena, kurios sudrėksta, įtraukdamos drėgmę iš oro. Mažėjant oro drėgniui arba pakilus aplinkos temperatūrai, tokių medžiagų drėgnis dažniausiai sumažėja. Medžiagos ypatybė įgerti drėgmę iš oro vadinama higroskopiškumu. Higroskopiškumu pasižymi smulkiaporės ir smulkios biriosios medžiagos. Tai neigiama medžiagų savybė, nes apsaugoti jas nuo higroskopinio sudrėkimo beveik neįmanoma. Medžiagos, kurių paviršius pritraukia vandens molekules, vadinamos hidrofilinėmis, o atstumiančios vandenį vadinamos hidrofobinėmis. Daugelis medžiagos savybių (pvz., tūrinis tankis, laidis šilumai, stipris ir kt.) priklauso nuo jos drėgnumo laipsnio. Drėgnis išreiškiamas medžiagoje esančio vandens ir tokios pat sausos medžiagos masių santykiu. Medžiagos turi ypatybę įgerti vandenį (ją mirkant) ir jį išlaikyti. Tai vadinama vandens įgeriamumu. Vandens įgeriamumas išreiškiamas įgerto vandens masės (arba tūrio) ir sausos medžiagos masės arba jo tūrio santykiu. Daugelis eksploatuojamų statybinių medžiagų ir konstrukcijų sudrėksta ir yra veikiamos besikeičiančių temperatūrų. Nukritus temperatūrai žemiau nulio, prisotintoje vandens medžiagoje susidaro įtempiai dėl augančių ledo kristalų slėgio ir dėl hidrostatinio besiplečiančio vandens slėgio (šąlančio vandens tūris padidėja apie 9%; hidrostatinis slėgis gali būti iki 200 MPa). Vanduo pripildęs poras, užšaldamas medžiagą suardo iš karto. Medžiagos gali būti užšaldomos daug kartų dėl to, kad ne visos poros ir kapiliarai prisipildo vandens. Prisotintų vandens medžiagų ypatybė atlaikyti daugkartinį įšalimą ir atšilimą vadinama atsparumu šalčiui. Pagal atlaikytų įšalimo ir atšilimo ciklų skaičių statybinės medžiagos skirstomos į markes: 10; 15; 25; 35; 50; 100; 150; 200; 300; 400 ir 500. Nuo medžiagos tankio ir struktūros priklauso jos laidis vandeniui, kai yra slėgis. Ši savybė labai svarbi hidroizoliacinėms, stogo dangų medžiagoms, talpoms, užtvankoms. Medžiagos laidis vandeniui išreiškiamas vandens kiekiu, kuris persisunkia per 1 m2 medžiagos per vieną valandą, kai vandens slėgis pastovus. Labai tankios medžiagos, pavyzdžiui, stiklas ir plienas, vandens nepraleidžia. Akytoji medžiaga, kurios poros uždaros, taip pat praktiškai nelaidi vandeniui. Šiuo metu labai svarbiomis yra laikomos šiluminės medžiagų savybės. Tai šilumos laidis, šilumos imlumas, perdavimas, temperatūrinės deformacijos ir šilumos perdavimas konvekcija bei spinduliais. Projektuojant naujus ir atnaujinant esamus pastatus yra labai svarbu nustatyti šių pastatų šilumos sąnaudas. Todėl reikia tinkamai parinkti atitvarinių konstrukcijų medžiagų termoizoliacines savybes. Svarbiausia iš jų – šilumos laidis. Ši savybė išreiškiama šilumos laidžio koeficientu λ, kuris parodo, kiek šilumos energijos pereina per 1 m2 medžiagos sluoksnį, kurio storis 1 m, o tą sluoksnį ribojančių paviršių temperatūrų skirtumas lygus vienam laipsniui. Šilumos laidžio koeficientai priklauso nuo medžiagų struktūros, poringumo, drėgnio, temperatūros, kurioje susidaro šiluminis srautas, ir kitų veiksnių. Poringoje medžiagoje šiluma sklinda kietuoju kūnu ir porose esančiu oru, kurio šilumos laidžio koeficientas yra labai mažas

14

(apie 0,02 W/m⋅K). Vadinasi, pagal medžiagos poringumą galima spręsti ir apie jos šilumos laidį – kuo medžiaga poringesnė, tuo ji mažiau laidi šilumai. Be to, poringų medžiagų šilumos laidis priklauso ir nuo porų dydžio: stambiaporė medžiaga labiau praleidžia šilumą negu smulkiaporė. Atviraporė medžiaga praleidžia šilumą labiau, negu medžiaga su uždaromis poromis. Drėgnesnė medžiaga yra laidesnė šilumai, nes vandens šilumos laidumo koeficientas 25 kartus didesnis už oro šilumos laidžio koeficientą. Kita svarbi savybė, į kurią reikia atsižvelgti parenkant atitvarinių konstrukcijų medžiagas, – šiluminė talpa. Tai kaitinamos medžiagos savybė sugerti šilumą. Kintant temperatūrai medžiagos matmenys kinta. Kylant temperatūrai beveik visos statybinės medžiagos plečiasi. Temperatūrinis išsiplėtimas apibūdinamas linijinio plėtimosi koeficientu α, kuris rodo, kokia pradinio ilgio dalimi išsiplečia medžiaga, temperatūrai pakilus vienu laipsniu. Pavyzdžiui, plieno α=(11-11,9)⋅10-6; betono α=(10-14)⋅10-6; medienos (išilgai sluoksnių) α=(3-5)⋅10-6 ir t.t. Į medžiagos matmenų kitimą, kintant aplinkos temperatūrai, atsižvelgiama projektuojant ilgus pastatus – įrengiamos temperatūrinės siūlės. Dar yra skiriamos tokios medžiagų savybės, kaip laidis garams ir dujoms bei akustinės savybės, kurios taip pat priklauso nuo medžiagų struktūros. Skiriami du garsų tipai: garsai, susidarantys ir plintantys ore, ir garsai, plintantys kietomis medžiagomis. Atsižvelgiant į tai, akustinės medžiagos skirstomos į garsą sugeriančias ir garsą izoliuojančias. Garso sugėrimu vadinamas garso bangos, einančios per medžiagą, intensyvumo sumažėjimas. Garso izoliacija dažnai vadinama visuma priemonių, kurios sumažina garso (triukšmo) skverbimąsi per atitvarines konstrukcijas iki leistinų ribų. Garso izoliacija išreiškiama decibelais. Viena iš svarbiausių medžiagų cheminių savybių yra atsparumas įvairiems cheminiams poveikiams. Todėl cheminiu atsparumu vadinama medžiagos ypatybė atlaikyti rūgščių, šarmų, dujų, vandenyje ištirpusių druskų ir kitokių cheminių medžiagų poveikį. Eksploatuojamas konstrukcijas labai dažnai veikia agresyviosios medžiagos: ore esančios sieros dujos, chemijos pramonės medžiagos bei atliekos, kanalizacijos, jūros vanduo ir kt. Dauguma statybinių medžiagų yra neatsparios korozijai. Veikiamos agresyviųjų medžiagų jos irsta. Pavyzdžiui, betonas nelabai atsparus įvairioms rūgštims, mediena – rūgštims, šarmams ir pan. 2.3. Statybinių medžiagų mechaninės savybės Mechaninės savybės nusako medžiagos gebėjimą priešintis įvairių jėgų (apkrovų) poveikiams. Medžiagą veikiančios išorinės apkrovos medžiagas sudaromąsias daleles vieną nuo kitos stumia tempiant ir artina gniuždant. Todėl medžiagoje atsiranda įtempiai. Kai įtempiai viršija medžiagos dalelių sankabos jėgas – medžiagos stiprumą – ji suyra. Skiriamos medžiagos gniuždomasis, tempiamasis, lenkiamasis, skeliamasis, kerpamasis stipris. Atitinkamas medžiagos stipris nustatomas bandant jos pavyzdžius pagal standartuose nurodytą metodiką. Stipris išreiškiamas N/mm2 (dažniausiai MPa), t.y. kokią jėgą (Niutonais) atlaiko vienas medžiagos bandinio kvadratinis milimetras. Medžiagos nevienodai atlaiko apkrovas. Betonas, plytos yra stiprios gniuždomos ir palyginti nestiprios tempiamos, lenkiamos. Vadinasi, tokias medžiagas tikslinga vartoti gniuždomosioms konstrukcijoms. Plienas ir mediena gerai priešinasi lenkiami, tempiami, gniuždomi. Konstrukcijų medžiagų leidžiamasis įtempis (N/mm2, MPa) imamas tik tam tikrai tos medžiagos stiprumo ribos daliai. Tokiu būdu sudaroma stiprumo atsarga. Stiprumo atsargos koeficientas, vadinamas daliniu koeficientu užtikrina pakankamą statybinės konstrukcijos stiprumą ir ilgaamžiškumą. Kita mechaninė medžiagos savybė – atsparumas nuovargiui. Nuovargis – tai medžiagos ypatybė staiga suirti, veikiant pakaitomis atsirandantiems gniuždymo ir tempimo įtempiams, gerokai mažesniems už medžiagos stiprumo ribą. Pagrindinė tokio reiškinio priežastis yra struktūros pažeidimai, kurie susidaro dėl pakaitomis atsirandančių gniuždymo ir tempimo įtempių. Medžiagos pasižymi ir skirtingu kietumu. Kietumu vadinama medžiagos ypatybė priešintis kietesnės medžiagos skverbimuisi į ją. Labai dažnai stiprios medžiagos yra ir kietos, pavyzdžiui: betonas, plienas, bet yra ir medžiagų, kurios stiprios, tačiau palyginti nekietos, pavyzdžiui, mediena.

15

Apkrovų veikiamos medžiagos pakeičia formą ir matmenis, t.y. deformuojasi. Deformacijos gali būti įvairaus pobūdžio ir dydžio. Jeigu pašalinus apkrovą medžiaga įgauna pradinę formą ir matmenis, tai buvusi deformacija vadinama tampriąja; jeigu ji išlaiko įgautą deformaciją arba jos dalį, tai tokia deformacija vadinama plastine. Vadinasi, tamprumu vadinama medžiagos savybė atgauti pradinę formą ir pradinius matmenis nuėmus apkrovą. Priklausomybė tarp įtempių ir deformacijų yra tiesialijininė. Medžiagos, kurių tampriosios deformacijos būna nežymios, vadinamos standžiosiomis, o kurių didelės – elastingosiomis. Plastiškumas – tai apkrovos veikiamos medžiagos savybė keisti formą neyrant, o nuėmus apkrovą – išlaikyti įgautą formą. Plastiškos medžiagos yra bitumas, drėgnas molis, švinas. Priešinga plastiškumui medžiagos savybė yra trapumas. Perkrautos trapiosios medžiagos suyra staiga, be didelių deformacijų (stiklas, ketus, plytos). Trapiųjų (tempiamų) medžiagų stiprumo riba yra daug mažesnė už gniuždomų medžiagų stiprumo ribą. Medžiagų plastiškumas ir trapumas gali keistis, kai veikia drėgmė, temperatūra, jėgos didėjimo sparta. Pavyzdžiui, daugelio medžiagų bitumo, kai kurių plastmasių, plieno plastiškumas didėja aukštoje temperatūroje ir sumažėja žemesnėje temperatūroje. Įvairių pastatų grindų, šaligatvių ir kitų panašių statinių paviršinių sluoksnių medžiagos svarbi savybė yra atsparumas nusidėvėjimui, jų dilumas. Dilumu yra vadinamas medžiagos, veikiamos trinančių apkrovų, masės ir tūrio sumažėjimas, o nusidėvėjimu vadinamas medžiagos, veikiamos trinančių ir smūginių medžiagų irimas. 2.4. Mediena ir jos dirbiniai 2.4.1. Bendrosios žinios apie medieną Mediena – viena iš seniausių statybinių medžiagų. Ji nepraranda savo reikšmės ir dabar. Iš medienos gaminami langai, durys, grindys, apdailos plokštės, namų sienos, jų karkasai, stogo konstrukcijos. Iš jos atliekų gaminami termoizoliaciniai dirbiniai. Mediena plačiai naudojama statyboje, nes yra lengva, gniuždoma, tempiama ir lenkiama išlieka stipri, yra tampri, mažai laidi šilumai, atspari šalčiui ir daugeliui cheminių medžiagų, minkšta ir lengvai apdirbama; nesudėtingi medinių elementų sujungimo būdai. Mediena palankiomis sąlygomis išsilaiko šimtmečiais. Mediena, kaip statybinė medžiaga, turi ir trūkumų. Tai higroskopinė, anizotropinė, degi ir neatspari puvimui medžiaga. Mediena turi ir defektų: šakų, plyšių, įvijų sluoksnių ir kt. Medienos savybes galima pagerinti. Pavyzdžiui, antiseptikais impregnuota mediena gerokai atsparesnė puvimui; nudažyta arba įmirkyta specialiomis medžiagomis mediena sunkiai užsidega; iš plonų tašelių ar lentų polimeriniais klijais suklijuotos detalės mažiau traukiasi, nepersimeta. Statyboje naudojama įvairi mediena. Tačiau plačiausiai taikoma spygliuočių mediena: pušys ir eglės. Eglės mediena yra šiek tiek menkesnės kokybės, negu pušies. Iš lapuočių vertingiausia ąžuolo mediena. Tai tanki, sunki, labai stipri ir kieta mediena. Ji gerai išsilaiko ore ir vandenyje. Daugeliu savybių į ąžuolo medieną yra panaši uosio mediena. Šių medienų dirbiniai dažniausiai naudojami tik pastatų unikalių dalių gamybai. Rečiau statybinės konstrukcijos gaminamos iš beržo, juodalksnio bei drebulės medienos. 2.4.2. Fizinės ir mechaninės medienos savybės Pagrindinės fizinės medienos savybės ir ypatybės yra tūrinis tankis, spalva ir tekstūra, higroskopiškumas ir drėgnis, traukimasis ir brinkimas. Įvairių veislių (kartais tos pačios veislės) medienos tūrinis tankis būna įvairus. Tai priklauso nuo klimato, dirvos, miško tankumo, apšvietimo ir kitų medžio augimo sąlygų. Be to, kuo drėgnesnė mediena, tuo didesnė tūrio masė. Kai kurių medienos veislių vidutinis tūrinis tankis bei drėgnis yra duoti 2 lentelėje. 2 lentelė. Vidutinis nukirstų medžių tūrinis tankis ir drėgnis

Medžių kg/m3 Medžių kg/m3 veislė nukirstų W=15% veislė nukirstų W=15%

Eglė 790 460 Ąžuolas 1030 720 Pušis 860 530 Balteglė 800 390 Drebulė 760 500 Beržas 880 640

16

Kiekvienos veislės mediena pasižymi sava spalva ir tekstūra. Gražios spalvos ir tekstūros veislių (ąžuolo, uosio, buko) mediena labai vertinama ir vartojama apdailai. Daugumos veislių mediena šviesi. Pilkas, melsvas, rusvas atspalvis, dėmės ir dryžuotumas rodo, kad mediena yra nesveika, ima pūti. Tekstūra priklauso nuo matomų medienos struktūros elementų – metinių rievių, šerdies spindulių – derinio ir spalvos, sluoksnių išsidėstymo, blizgesio ir pjūvio krypties. Medis turi tam tikrą kiekį vandens. Medienos ląstelių sienelėse esanti drėgmė vadinama higroskopine, o esanti ląstelių tuštumose, induose ir tarpląstelinėse tuštumose – laisvąja. Vanduo turi įtakos medienos savybėms: sumažina jos stiprį, atsparumą puvimui; keičiantis drėgniui, kinta tūrinis tankis, mediena pleišėja ir pan. Vidutinis medienos drėgnis, atitinkantis didžiausią higroskopinės drėgmės kiekį, yra lygus 23–31%. Higroskopinės drėgmės kiekis medienoje priklauso nuo aplinkos oro temperatūros ir jo drėgnio. Ore laikomos medienos drėgnis svyruoja nuo 15 iki 20%. Tokia mediena vadinama orasause. Kambario sausumo medienos (esančios kambaryje) drėgnis – 8–12%, o nukirsto medžio – 35% ir daugiau. Kadangi mediena yra higroskopinė medžiaga, tai kintant aplinkos oro drėgniui ir temperatūrai, kinta ir medinių gaminių drėgnis. Siekiant sumažinti medienos higroskopiškumą ir vandens įgėrimo laipsnį, medinės konstrukcijos nudažomos arba nulakuojamos. Sudrėkus medienai maždaug iki 30%, ląstelių sienutės išbrinksta, pastorėja ir padidėja medienos matmenys. Džiūstant medienai, pastebimas atvirkščias reiškinys: garuojant laisvajai drėgmei, matmenys beveik nekinta, o garuojant higroskopinei drėgmei – medienos tūris mažėja. Dėl medienos struktūros ypatumų ji įvairiomis kryptimis susitraukia arba išbrinksta nevienodai: išilgai pluošto – 0,1–0,3%; radialine kryptimi – 3–6%; tangentine kryptimi – 6–12%. Dėl tokio nevienodo susitraukimo ir brinkimo įvairiomis medienos kryptimis pjaustiniai džiūdami deformuojasi įvairiai: lentos išsigaubia, pasikeičia tašų skerspjūvio forma. Lentos iš šerdinės kamieno dalies nesikeičia, bet jos kraštai suplonėja daugiau negu vidurinė dalis. Plačios lentos išsiriečia daugiau negu siauros. Todėl stalių dirbiniams ir grindims tikslinga vartoti siauras (10–12 cm) lentas. Staigiai džiūdama mediena pleišėja, nes periferiniai sluoksniai greičiau išdžiūsta ir traukiasi (atsiranda tempimo įtempiai), o vidiniai sluoksniai, kurių drėgnis dar nesumažėjo, neleidžia susitraukti.

7 pav. Medienos pjaustinių dėl nevienodo susitraukimo ir išbrinkimo deformavimosi schemos: a – įvairios formos pjaustinių, b – lentų; 1 – išpjovus, 2 – po išdžiūvimo

Dėl struktūros ypatumų medienos stiprumas įvairiomis kryptimis yra nevienodas. Be to, stiprumas priklauso ir nuo medienos drėgnio, jos defektų bei aplinkos temperatūros. Tačiau net tos pačios veislės medienos stiprumas tomis pačiomis sąlygomis, gali būti skirtingas. Todėl yra priimtos vidutinės stiprumų reikšmės. Esant ilgalaikei apkrovai medienos stiprumas labai sumažėja. Medienos bandinius bandant trumpalaike apkrova, stiprumas yra 3–4 kartus didesnis, negu jos skaičiuojamosios reikšmės. Įvairių rūšių 15% drėgnio medienos stipriai pateikti 3 lentelėje.

17

3 lentelė. Vidutiniai 15% drėgnio medienos stipriai Stipriai (MPa)

Veislė gniuždomasis lenkia- tempiamasis skeliamasis išilgai pluoštų masis išilgai pluoštų radialine kryptimi tangentine kryptimi

Ąžuolas 51 92,3 126,3 8,34 10,3 Beržas 44 98,1 117,6 8,35 10,8 Drebulė 36,8 75,6 128,6 5,88 7,85 Eglė 41 76 119,8 4,91 4,9 Pušis 43 77,5 113 6,87 7,35

Duomenys 3 lentelėje rodo, kad didžiausias medienos stipris yra tempiamasis ir gniuždomasis išilgai pluoštų. 2.4.3. Medienos sortimentas ir dirbiniai Statyboje yra naudojama apvalioji mediena, jos įvairūs pjaustiniai ir dirbiniai. Apvaliąja mediena vadinama įvairaus ilgio nugenėtos, o kartais ir nuluptos medžio kamieno nuopjovos. Apvalioji mediena skirstoma taip: rąstai – 4–9 m ilgio kamieno dalys, kurių skersmuo ≥ 14 cm; laibrąsčiai – dalys kamieno, kurio skersmuo – 8–13 cm; kartys – kamieno viršūnės dalys arba jaunų medžių kamienai, kurių skersmuo – 3–7 cm; laibrąsčių ir karčių ilgis – 3–9 m. Statybai ir pjaustiniams gaminti naudojamų rąstų ilgis nustatytas nuo 4 iki 6,5 m su 0,5 m gradacija. Apvalioji mediena (spygliuočių ir lapuočių) pagal kokybę skirstoma į I, II, III, IV rūšį ir nerūšinę. Rąstų rūšis nustatoma, atsižvelgiant į rąsto storį ir medienos ydas. Pjaustiniams gaminti naudojami I, II, III ir IV rūšies rąstai. Plačiausiai statyboje yra naudojami įvairūs medienos pjaustiniai. Išilgai pjaunant spygliuočių ir lapuočių medžių kamienus, gaunami pjaustiniai: pusrąsčiai, ketvirtainiai, lentos, tašeliai, tašai (8 pav.). Lentų plotis turi būti didesnis už dvigubą storį. Lentos būna apipjautos, kai kraštai apipjauti ištisai arba ne mažiau kaip per pusę jų ilgio. Neapipjautos – kai kraštai visiškai neapipjauti arba apipjauti mažiau kaip pusę lentos ilgio. Lentų storis būna 13, 16, 19, 22, 25, 32, 40, 45, 50, 60, 70, 75 ir 100 mm; plotis – nuo 80 iki 250 mm, ilgis – nuo 1 iki 6,5 m. Tašeliai – tai pjaustiniai, kurių plotis ne didesnis už dvigubą storį. Kai pjaustinių plotis ir storis didesnis negu 100 mm, jie vadinami tašais. Tašelių storis – 50, 60, 70, 75 ir 100 mm, plotis – nuo 80 iki 200 mm, ilgis – nuo 1 iki 6,5 m. Tašų storis ir plotis – nuo 130 iki 250 mm, o ilgis – iki 6,5 m. Pjaustiniai statybai yra paruošiami (supjaustomi) įvertinant matmenų sumažėjimą džiūvant, obliuojant, nulyginant galus. Atsižvelgiant į medienos ir jos apdirbimo kokybę, ruošiniai iš spygliuočių medienos skirstomi į I, II, III ir IV rūšį, iš lapuočių – į I ir II rūšį.

8 pav. Medienos pjaustiniai: a – pusrąstis, b – neapipjauta lenta, c – apipjauta lenta, d – tašelis, e – dvišonis tašas, f – stačiabriaunis tašas Obliuojant ir išdrožiant lentas bei tašelius, gaunami reikiamos formos obliuotieji gaminiai (9 pav.): (a) – grindims; vagonlentės (b) ir dailylentės (c ) – sienoms apkalti, grindjuostės (d) – kampui tarp grindų ir sienos užkalti; kampučiai (halteliai) (e) – kampui tarp medinių lubų ir sienos užkalti; porankiai (f) – laiptatakių turėklams; apvadai (g) – plyšiams tarp sienos arba pertvaros ir langų arba durų staktos užkalti; įlaidinės (špuntuotos) lentos. Paskutinieji keturi dirbinių tipai

18

apskaičiuojami metrais ir vadinami tiesiniais gaminiais; grindų lentos apskaičiuojamos kubiniais metrais. Viename grindų lentų šone yra išdroža, o kitame – įlaida. Lentos grindims pjaunamos iš pušies, eglės ir kitokios medienos. Jų storiai yra 22, 29 ir 37 mm. Iš kietųjų veislių – ąžuolo, uosio, beržo, klevo – medienos gaminamas keturių rūšių gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų grindų parketas: pavienis, parketlentės, mozaikinis ir skydinis. Plačiai taikoma fanera. Fanera – lakštinė medžiaga, sudaryta iš neporinio skaičiaus suklijuotų medienos lakštų. Yra trys faneros tipai – paprasta statybinė, vandeniui atspari ir dekoratyvinė fanera.

9 pav. Obliuotųjų gaminių tipų schemos Iš susmulkintos medienos ir polimerinių rišamųjų medžiagų yra gaminamos medienos pluošto plokštės. Jos būna labai kietos (tūrinis tankis daugiau kaip 950 kg/m3, storis 3–4 mm), kietos (tūrinis tankis ne mažesnis kaip 850 kg/m3, storis 3–6 mm), puskietės (400 kg/m3, storis 4–8 mm), izoliacinės apdailinės (250–350 kg/m3, storis 8–20 mm) ir izoliacinės (tūrinis tankis iki 250 kg/m3, storis 12–20 mm). Labai kietos plokštės yra naudojamos grindims, kietos, puskietės ir izoliacinės apdailinės – sienų ir pertvarų apdailai, o izoliacinės – šilumai ir garsui izoliuoti. Iš medžio apdirbimo atliekų (drožlių, pjuvenų, nuopjovų ir kitų), atitinkamai paruoštų, yra gaminamos medžio drožlių plokštės. Rišamoji medžiaga – dažniausiai aukštos kokybės karbamidinės dervos. Plokštės būna iki 3,6 m ilgio ir 1,75 m pločio, storis 10–25 mm. Jos yra naudojamos vidinei sienų apdailai, luboms apdailinti ir kt. 2.4.4. Medienos apsauga ir ilgaamžiškumas Medienos dirbinių ilgaamžiškumas priklauso nuo daugelio veiksnių. Ji eksploatuojama gerokai ilgiau, kai įvairiais būdais apsaugoma: išdžiovinama, antiseptikuojama, impregnuojama specialiais skysčiais, nudažoma arba įmirkoma specialiomis priešgaisrinėmis medžiagomis, apsaugoma įvairiomis konstrukcinėmis priemonėmis. Kad mediena nepūtų ir neužsiveistų kenkėjų, visų pirma, reikia ją tinkamai laikyti: sukrauti į rietuves ant padėklų su vėdinimo intarpais, padaryti pastogę, vengti sąlyčio su sena mediena. Be to, rekomenduojama naudoti medieną tik ten, kur bus nepalankios sąlygos veistis grybams. Patalpos turi būti vėdinamos, o uždarose patalpose naudojama tik sausa mediena. Kad medinėse konstrukcijose nesikauptų higroskopinė drėgmė, jos izoliuojamos hidroizoliacinėmis medžiagomis, apšildomas pogrindis. Medinių konstrukcijų elementai izoliuojami nuo grunto, mūro ir betono toliu arba ruberoidu. Be to, medines konstrukcijas galima nudažyti vandeniui atspariais ir nelaidžiais dažais. Nukirsto medžio medieną negalima iš karto naudoti kaip statybinę medžiagą, nes ji yra per drėgna. Tokios medienos gaminiuose atsiranda įvairių defektų, plyšių. Be to, drėgną medieną sunkiau apdirbti. Siekiant pagerinti medinių konstrukcijų kokybę ir pailginti jų eksploatacijos trukmę, medieną reikia išdžiovinti. Džiovinama natūraliai ir dirbtiniu būdu. Natūraliai mediena džiūsta labai ilgai (net keletą mėnesių). Dirbtiniu būdu galima medieną išdžiovinti per 5–10 valandų.

19

Kai mediena eksploatacijos metu sudrėksta daugiau kaip iki 20% arba kai mediena pakaitomis tai sudrėksta, tai išdžiūva, ją reikia apsaugoti nuo puvimo. Tam naudojami antiseptikai. Jie turi būti nuodingi grybams, ilgą laiką turi nepakisti jų savybės, turi nekenkti žmonėms, gyvuliams, pačiai medienai ir metalams (vinims, varžtams), turi gerai įsigerti į medieną. Neigiamos daugelio antiseptikų savybės yra stiprus, nemalonus kvapas ir aukšta kaina. Antiseptikus kiekvienu konkrečiu atveju reikia tinkamai parinkti. Gyvenamosiose ir ūkinėse patalpose naudojami bekvapiai, žmonėms nežalingi antiseptikai. Išorinėms konstrukcijoms naudojami aliejiniai, t.y. vandenyje netirpūs, kad neišplautų lietus, o stalių dirbiniams – nekeičiantys medienos spalvos antiseptikai. Medienos antiseptikai būna kelių tipų. Tai tirpūs vandenyje, naudojami vidinėms atsparioms vandeniui konstrukcijoms antiseptinti, riebaliniai antiseptikai, kurių neišplauna vanduo, organiniuose tirpikliuose tirpūs antiseptikai ir antiseptinės pastos. Antiseptinės pastos naudojamos antiseptinti medinėms konstrukcijoms, kurios eksploatuojamos drėgnomis sąlygomis ir kintamo drėgnumo grunte. Vienas iš didesnių medienos trūkumų – nedidelis atsparumas ugniai. Kad mediena neužsidegtų, ji apsaugoma šiais būdais: medinės konstrukcijos statomos atokiau nuo ugnies šaltinio; dideli mediniai pastatai suskaidomi gaisrasienėmis arba nedegiomis pertvaromis; medinės konstrukcijos nutinkuojamos arba izoliuojamos mažai laidžiomis šilumai medžiagomis (pavyzdžiui, asbesto kartonu); mediena nudažoma skystaisiais priešgaisriniais dažais iki 1 mm storio plėvele; medienos paviršius aptepamas specialia tiršta pasta, kuri sudaro iki 3 mm storio sluoksnį; mediniai elementai įmirkomi priešgaisriniais mišiniais, vadinamais antipirinais ir kt. Medienai apsaugoti naudojami silikatiniai, kazeininiai, aliejiniai ir chlorviniliniai priešgaisriniai dažai. Silikatiniai dažai gaminami iš skystojo stiklo ir užpildų (malto kvarcinio smėlio, kreidos, magnezito) ir pigių mineralinių pigmentų. Tačiau dabar dažniausiai medienos apsaugai nuo ugnies naudojami įvairūs antipirinai. Vieni antipirinai aukštesnėje temperatūroje lydosi ir medienos paviršių padengia plėvele, kuri izoliuoja šį paviršių nuo deguonies. Kiti antipirinai kaisdami išskiria nedegias dujas, kurios sumažina deguonies koncentraciją. Antipirinais įmirkoma sausa mediena. 2.5. Statybiniai metalai 2.5.1. Metalų klasifikacija Metalai statyboje naudojami labai plačiai. Iš plieno statomi įvairios paskirties pastatų karkasai, didelių angų perdangos, tiltai, elektros linijų atramos. Statyboms daug reikia ir metalinių gaminių: plieninių ir ketinių vamzdžių, gelžbetonio armatūros, skardos, vinių, varžtų, langų bei durų lankstų ir t. t. Nemažai naudojama ir lengvųjų lydinių iš aliuminio. Palyginus su plieninėmis, aliumininės konstrukcijos yra 2,5 karto lengvesnės, jos nerūdija. Metalai turi daug gerų techninių savybių: išlieka stiprūs tempiami, gniuždomi, yra izotropiški, pasižymi plastinėmis deformacijomis. Tačiau jie turi ir trūkumų: rūdija, aukštoje temperatūroje deformuojasi. Metalai skirstomi į juoduosius ir spalvotuosius. Juodieji metalai – tai geležies ir anglies lydiniai, kuriuose yra ir nedideli kiekiai kitų cheminių elementų. Pagal anglies kiekį juodieji metalai skirstomi į ketų ir plieną. Jie vienas nuo kito skiriasi anglies kiekiu. Ketumi vadinamas geležies lydinys, kuriame anglies yra 2–4,3%. Plienas – tai geležies lydinys, kuriame anglies yra iki 2%. Pagal anglies kiekį plienas skirstomas į mažaanglį (C<0,25%), vidutinio anglingumo (C nuo 0,25 iki 0,6%) ir daugiaanglį (C nuo 0,6 iki 2%). Pagal paskirtį plienas skirstomas į konstrukcinį (C nuo 0,02 iki 0,85%) ir įrankinį (C nuo 0,65 iki 1,4%). Konstrukcinis plienas yra netrapus ir naudojamas statybinėms konstrukcijoms, betonui armuoti ir mašinų gamyboje. Plieno mechaninės ir fizinės savybės pagerinamos legiruojančiaisiais priedais: Ni, Cr, W, Mo, Ko, Cu, Al ir kt. Kai legiruojančiųjų priedų yra iki 2%, plienas vadinamas mažai legiruotuoju; kai legiruojančiųjų priedų yra nuo 2 iki 10% – vidutiniškai legiruotuoju ir, kai priedų daugiau kaip 10% – labai legiruotu. Statyboje dažniausiai vartojamas mažai legiruotasis plienas. Spalvotieji metalai ir jų lydiniai yra skirstomi į lengvuosius (aliuminio ir magnio) ir sunkiuosius (vario, nikelio, cinko, alavo, švino). Lengvieji metalo lydiniai, kurių bazę sudaro aliuminis (tūrinis tankis iki 2700 kg/m3), naudojami gamintų įvairiems statybiniams dirbiniams.

20

2.5.2. Plienas, jo rūšys ir savybės Plienas – plačiausiai statyboje naudojamas metalas. Dabartiniu metu lengvosioms statybinėms konstrukcijoms gaminti yra naudojamas aliuminis ir jo lydiniai. Dėl blogesnių mechaninių savybių aliuminis ir jo lydiniai dažniausiai naudojami gaminti tik atitvarinėms konstrukcijoms. Statyboje naudojami plienai skirstomi pagal kokybę, paskirtį ir gamybos būdą (marteninis arba konverterinis). Pagal kokybę ir paskirtį skiriami šių rūšių plienai: anglinis paprastasis plienas, anglinis karštai profiliuotasis plienas, dažniausiai naudojamas tiltams statyti, anglinis storalakštis ir plačiajuostis termiškai apdirbtas plienas, anglinis kokybiškasis plienas, geležinkelių ir kranų bėgiai, mažai legiruotasis konstrukcinis plienas. Pagal apdirbimo būdą statybiniai plienai skirstomi į tris grupes: I – karštojo valcavimo: apvalus, kvadratinis, juostinis (lakštinis), lygiašonis ir nelygiašonis, kampuočiai, lovinis ir dvitėjis (10 pav.). II – šaltojo tempimo: labai stipri šaltai temptoji viela – apvalaus ir periodinio profilio, taip pat paprastos kokybės šaltai temptoji viela; III – kombinuotojo apdirbimo: lenkti iš lakštinio plieno įvairios formos profiliai.

10 pav. Pagrindiniai valcuotojo plieno (1–10) bei lenkti iš lakštinio plieno (11–13) profiliai Valcuotieji profiliai skiriasi ne tik savo geometrine forma, bet ir matmenimis. Lenkti profiliai gali būti ir kitokios formos, negu pavaizduota 10 pav. (11–13). Statyboje plačiausiai naudojamas paprastasis anglinis plienas. Tai geležies ir anglies lydinys, kuriame anglies yra nuo 0,06 iki 0,62%. Šiame pliene būna ir priemaišų: silicio, mangano. Ypač nepageidautinos priemaišos – fosforas ir siera. Jos padidina plieno trapumą. Plienai yra žymimi markėmis, kurios nustatytos pagal plieno cheminę sudėtį ir fizines mechanines savybes: tempiamąjį stiprį, tamprumą, santykinį pailgėjimą (ištįsimą), nuovargį. Cheminė sudėtis nustatoma pagal vadinamąjį ekvivalentinį anglies kiekį. Šis rodiklis priklauso nuo visų pagrindinių cheminių elementų priedų, įeinančių į plieno sudėtį. Legiruotieji plienai yra ne tik brangesni, bet ir ilgaamžiškesni: atsparesni korozijai, jų geresnės deformacinės savybės ir kt. Plačiausiai statyboje naudojamų plienų fizinės mechaninės savybės yra tokios: tūrinis tankis 7850 kg/m3, stipris 225–470 MPa, santykinis pailgėjimas (ištįsimas iki tūkstančio) – 9–21%, tamprumo modulis apie 2⋅105 MPa. Armatūros, naudojamos gelžbetoniui gaminti, stipris būna iki 1100 MPa. Tai priklauso nuo plieno cheminės sudėties ir gamybos būdo. 2.6. Statybinės medžiagos iš uolienų Statyboje sunaudojama daug medžiagų iš uolienų. Uoliena – tai tam tikras įvairių mineralų junginys, susidaręs sudėtingomis sąlygomis. Jeigu uoliena sudaryta iš vieno mineralo, tai ji vadinama monomineraline (gipsas, magnezitas), o jeigu iš keleto mineralų – polimineraline (granitas, dioritas). Mineralai yra atskiri gamtiniai cheminių elementų junginiai su maždaug vienodomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis (pvz., kvarcas). Pagal kilmę gamtinės uolienos skirstomos į tris grupes: magmines, nuosėdines ir metamorfines. Lietuvoje randamos ir statyboje naudojamos nuosėdinės ir metamorfinės kilmės uolienos. Nuosėdinės uolienos susidarė iškritus medžiagoms iš kokios nors terpės, dažniausiai vandens. Tokiu būdu susidarė atskiri nuosėdinių uolienų sluoksniai. Kai kurios mineralinės medžiagos

21

iškritusios iš vandeninių tirpalų, sutankėjo ir susicementavo (gipsas, anhidritas, kalkių tufas ir kt.). Šitaip susidarė vadinamosios chemogeninės uolienos. Tam tikras uolienų tipas susidarė iš kai kurių vandens augalų ir gyvų organizmų liekanų, kurios sutankėjo ir susicementavo (daugumas klinčių, kreida, diatomitas ir kt.). Tai organogeninės uolienos. Susikaupus gamtinių uolienų fizinio ir cheminio dūlėjimo produktams, susidarė vadinamosios trupinės (mechaninės) uolienos (rieduliai, gargždas, žvirgždas, smėlis, molis). Dalį tokių produktų sucementavo molis, kalkinės medžiagos, geležies junginiai, ištirpęs silicio dioksidas ir tokiu būdu susidarė sucementuotos uolienos (smiltainis, konglomeratas). Veikiant aukštai temperatūrai ir dideliam slėgiui bei įvairiems mineralizatoriams (tirpalams, dujoms) iš magminių ir nuosėdinių uolienų susidarė metamorfinės uolienos. Tokiomis sąlygomis mineralai gali persikristalizuoti arba susidaryti nauji mineralai. Tokiu būdu susidariusios uolienos dažniausiai yra tankesnės už pradines (pavyzdžiui, iš kristalinio smėlio – kvarcitas, iš molio – kristalinis skalūnas) ir labai dažnai yra skalūninės (gneisai, skalūnai). Vadinasi, metamorfinių uolienų grupei priklauso gneisai, molio skalūnai, marmuras, kvarcitas. Magminės kilmės uolienos yra taip pat kelių rūšių. Tai lengvos, minkštos – pemza, tufas bei kietos ir ilgaamžės uolienos – įvairūs granitai, sienitai, dioritai ir gabrai. Stipriausios iš jų yra granitai ir dioritai, kurių stipris yra iki 300 MPa, tūrinis tankis 2900 kg/m3. Iš granito daromos įvairios apdailos plokštės, pakopos, atraminės sienutės, paminklai, skalda ir kt. Uolienos naudojamos pastatų pamatams, sienoms, išorinių ir vidinių konstrukcijų apdailai, atraminėms sienoms statyti, keliams tiesti, iš jų gaminama betono, dekoratyvinio tinko ir kitokių konstrukcijų skalda. Tokios konstrukcijos yra stiprios, patvarios ir dekoratyvios. Medžiagos iš uolienų klasifikuojamos pagal jų tūrinį tankį, gniuždomąjį stiprumą, atsparumą šalčiui ir suminkštėjimą. Pagal tūrinį tankį (sauso būvio) uolienos skirstomos į sunkiąsias, kurių tūrinis tankis didesnis kaip 1800 kg/m3, ir lengvąsias, kurių tūrinis tankis mažesnis kaip 1800 kg/m3. Pagal gniuždomąjį stiprumą (MPa) nustatytos tokios medžiagų iš uolienų markės: sunkiųjų – nuo 10 iki 100, o lengvųjų – nuo 0,4 iki 20,0. Pagal atsparumą šalčiui medžiagoms iš gamtinių uolienų nustatytos markės nuo 10 iki 500. Vienokios ar kitokios paskirties medžiagoms ir gaminiams uolienos parenkamos pagal jų savybes, išvaizdą, konstrukcijų eksploatacijos sąlygas ir joms keliamus reikalavimus. Pavyzdžiui, jeigu akmenys yra naudojami sienoms, kurių paviršiui keliami ir architektūriniai reikalavimai, tai atitinkamai parenkama uolienos rūšis, jų gaminių paviršiaus (geroji pusė) apdorojimas. Daugiausia uolienų sunaudojama skaldai gaminti. Tai iki 150 mm dydžio uolienos gabalėliai, gaunami smulkinant akmenis. Smulkinama specialiais trupintuvais. Susmulkinta skalda rūšiuojama į frakcijas pagal gabalėlių dydį. Frakcijos, perplaunamos vandeniu. Skalda naudojama keliams tiesti ir ypač betonui gaminti. Šiam reikalui daug sunaudojama nuotrupinės kilmės uolienų – žvyro ir smėlio. Žvyras ir smėlis – tai purių grūdelių mišinys, slūgstantis žemėje, upėse ir jūrose. Smėlio grūdelių dydis 0,15–5 mm, žvyro 5–40 mm, o stambaus žvyro – iki 150 mm. Iš žemės smėlis ir žvyras kasamas atviru būdu ekskavatoriais ir kitomis mašinomis. Po to išvalomos įvairios priemaišos, kenksmingos betonui ar skiediniui, perplaunama vandeniu ir, jeigu reikia, frakcionuojama. 2.7. Statybinė keramika Keramika – tai iš molio arba kitokių analogiškos sudėties mineralinių žaliavų suformuoti ir išdegti gaminiai. Pagal tankį keramika santykiškai skirstoma į sukepusią ir akytąją. Sukepusiai keramikai priskiriami tie gaminiai, kurių vandens įgeriamumas masės atžvilgiu siekia iki 5%. Tai grindų plytelės, klinkerinės plytos ir pan. Akytajai – tie, kurių vandens įgeriamumas didesnis kaip 5%. Šiai grupei priklauso čerpės, plytos, drenažo vamzdžiai ir kt. Pagal paskirtį keraminiai gaminiai skirstomi į: ∗ sienų keramiką (paprastos molio plytos, tuščiavidurės ir lengvosios plytos, tuščiaviduriai

keraminiai blokai); ∗ įvairios formos tuščiaviduriai blokai perdangoms; ∗ stogo keramiką (čerpės); ∗ apdailos keramiką, skirtą išorinei ir vidinei apdailai (apdailos plytos, keraminės fasado

plokštės);

22

∗ grindų keramiką (grindų plytelės); ∗ specialiąją keramiką (kelių plytos, santechnikos gaminiai, chemiškai atsparios, atsparios ugniai

ir termoizoliacinės medžiagos); ∗ lengvųjų betonų užpildai (keramzitas, agloporitas). Pagrindinė keraminių gaminių žaliava yra kaolinas ir molis. Kaip priedas naudojamos liesosios medžiagos (šamotas, kvarcas, šlakai, smulkūs degieji priedai ir kt.). Ne visa keramikai naudojama žaliava vienodai atspari ugniai. Todėl moliai skirstomi į atsparius ugniai (daugiau kaip 15800C), sunkiai besilydančius (1350–15800C) ir lengvai besilydančius (mažiau kaip 13500C). Ugniai atsparus yra toks molis ir kaolinas, kuriuose mažai mechaninių priemaišų. Iš jų gaminamas porcelianas, fajansas ir kiti ugniai atsparūs gaminiai. Sunkiai besilydančiame molyje geležies oksidų, kvarcinio smėlio ir kitų priemaišų yra gerokai daugiau negu ugniai atspariame. Iš tokio molio gaminamos sunkiai besilydančios ir apdailos plytos, grindų plytelės ir kanalizacijos vamzdžiai. Lengvai besilydančiuose moliuose minėtų ir kitokių priemaišų (pavyzdžiui, organinių) yra dar daugiau. Iš šio molio degamos plytos, čerpės, keramzitas, agloporitas ir t. t. Keraminiai gaminiai formuojami plastiniu, pussausiu ir liejimo būdu. Plastiniu būdu iš drėgnos molio masės formuojamos plytos, keraminiai blokai, čerpės, apdailos plokštės, drenos. Formuojant pussausiu būdu molio masė būna mažesnio drėgnio. Šis būdas plačiai taikomas plytoms ir keraminiams blokeliams gaminti. Liejimo būdu gaminami sudėtingų formų gaminiai, tokie kaip kriauklės, klozetai ir kt. Didžiausią dalį iš keraminių statybinių medžiagų sudaro plytos. Plytos yra gaminamos pilnavidurės ir su kiaurymėmis. Paprasta molio plyta yra 250×120×65 mm, o jų stiprumą nusako markės: 75, 100, 125, 150, 200. 65 mm storio plytos yra pilnavidurės. Skylėtosios plytos būna 65 ir 88 (103) mm storio. Jos turi apvalios arba lašelių formos kiaurymes. Dar yra akytosios plytos, kurios gaminamos pridėjus į molio masę sudegančių medžiagų (sukapotų šiaudų, pjuvenų, spalių, sausų durpių). Poros ir tuštumos plytose, taip pat keraminiuose blokeliuose skirtos orui, kuris pagerina jų šilumos izoliuojamąsias savybes. Plytų bei keraminių blokų ir blokelių schemos yra pavaizduotos 11 paveiksle.

11 pav. Sienų keraminiai dirbiniai: a – plytos, formuotos plastiškuoju būdu, b – formuotos pussausiu būdu, c – pertvarų blokas, d –pertvarų ir sienų blokai Kiaurymių ir tuštumų forma ir dydis gali būti skirtingi. Tai priklauso nuo konstrukcinių ir technologinių veiksnių bei žaliavos. Sienų vidinių paviršių apdailai ir apsaugai naudojamos degtos keraminės plytelės, plokštės ir įvairios detalės. Krosnims ir židiniams aptaisyti naudojami kokliai. Plytelės yra įvairių dydžių, matmenų su įvairiai apdorotais paviršiais (matinis, glazūruotas, įvairių spalvų ir atspalvių).

23

2.8. Gaminiai iš mineralinių lydinių Statybinių medžiagų ir gaminių grupei iš mineralinių lydinių priskiriamas stiklas, sitalai ir gaminiai iš lydytų uolienų bei šlako. Stiklu vadinama kieta, trapi, izotropinė medžiaga, gauta aušinant silikatinį lydalą. Sitalai – tai medžiagos iš silikatinio lydalo, kurioms būdingos teigiamos stiklo ir kristalinių medžiagų savybės. Gaminiai iš lydytų uolienų ir šlako turi daug bendro su dirbiniais iš stiklo ir naudojamų žaliavų, ir savybių atžvilgiu. Pagrindinės stiklo žaliavos medžiagos yra šios: švarus kvarcinis smėlis – pagrindinė stiklo sudaromoji medžiaga, feldšpatas, kaolinas, potašas, kreida, dolomitas, magnezitas. Be šių medžiagų, dar naudojamos ir pagalbinės medžiagos, kurios reguliuoja stiklo skaidrumą, spalvą ir kt. Stiklas – trapi, laidi šviesai medžiaga. Stipri gniuždant – 680–980 MPa, o tempiant – 29–58 MPa. Paprastas silikatinis stiklas praktiškai nepraleidžia ultravioletinių spindulių. Stiklas gerai izoliuoja garsą (10 mm storio stiklas lygiavertis 120 mm storio plytų sienai), atsparus daugeliui agresyviųjų medžiagų. Plačiausiai statyboje yra naudojamas lakštinis stiklas. Pagal savo paskirtį ir eksploatacijos reikalavimus lakštinis stiklas yra įvairių tipų. Langų stiklas gaminamas 2; 2,5; 3; 4; 5 ir 6 mm storio. Lakštų plotis – nuo 250 iki 1600 mm, o ilgis – nuo 250 iki 2200 mm. Langų stiklo lakštai yra vienodo storio, bespalviai, o jų briaunos – lygios ir tiesios; leistinasis lakštų gaubtumas – iki 0,3% lakšto ilgio. Daugiau kaip 25% ultravioletinių spindulių praleidžia uviolinis stiklas, gaminamas iš labai švarių žaliavų, kuriose yra minimalus geležies, titano ir chromo oksidų kiekis. Uvioliniu stiklu stiklinami vaikų ir gydomųjų įstaigų langai. Šilumą sugeriantis stiklas praleidžia iki 60% matomojo spektro spindulių ir yra mažiau laidus šilumos spinduliams. Šis stiklas gaminamas kaip paprastas langų stiklas, tačiau į stiklo masę įdedama kobalto, nikelio ir geležies oksidų. Raštuotasis stiklas, kurio paviršiuje yra reljefinis raštas, gaunamas formuojant bespalvę arba spalvotą stiklo masę horizontaliais graviruotais valcais. Raštuotasis stiklas išsklaido šviesą, sumažina matomumą. Juo įstiklinamos angos, durys, pertvaros. Plieninis matinis stiklas gaunamas įdėjus į stiklo masę fluoro junginių, fosfatų, alavo oksido. Matinis nepermatomas stiklas gaunamas paveikus stiklo paviršių fluoro vandeniliu arba smėlio srove. Šių rūšių stiklas naudojamas kaip ir raštuotasis. Yra gaminamas ir naudojamas grūdintasis stiklas. Jis yra kur kas stipresnis už paprastą stiklą ir naudojamas langams, pertvaroms, liftų šachtoms, vitrinoms įstiklinti. Kai įstiklinamos angos turi atitikti didesnius mechaninių poveikių reikalavimus, naudojamas armuotasis stiklas. Į gaminamo armuotojo stiklo lakštą lygiagrečiai su paviršiumi įspaudžiamas vielos tinklelis, kuris dūžtančiam stiklui neleidžia subyrėti. Be to, šis stiklas gaisro metu išlaiko aukštesnę temperatūrą. Yra banguotasis stiklas ir spalvotas vitražinis. Banguotasis stiklas naudojamas pramoninių ir visuomeninių pastatų peršviečiamai dangai, pertvaroms, apsauginiams stogeliams, balkonų ir laiptinių turėklų konstrukcijoms. Spalvotas vitražinis stiklas – tai vienasluoksnis arba dvisluoksnis stiklas, gaminamas iš spalvotos stiklo masės. Jis naudojamas dekoratyviniam angų, durų ir pertvarų įstiklinimui (viešuosiuose, prekybos pastatuose); iš šio stiklo daromas ir dekoratyvinis vitražas. Gaminamas ir naudojamas spalvotasis apdailos stiklas, įvairios faktūros lakštinis stiklas – stemalitas, emaliuotos stiklinės plytelės. Dabartiniu metu lakštinį langų stiklą pradeda išstumti stiklo paketai. Stiklo paketai – tai atitvarinių konstrukcijų (langų, pertvarų ir kt.) elementai, sudaryti iš dviejų arba trijų stiklo lakštų, kurie tarp savęs yra sandariai sujungti ir jų tarpe yra hermetiškai izoliuotas oro sluoksnis (12 pav.). Stiklo lakštai į paketus yra suklijuojami arba suvirinami. Stiklo paketo lakštai gali būti lygūs, skaidrūs, raštuoti, grūdinti, lakštų storis 3–6 mm. Tarpas tarp lakštų 4–25 mm (dažniausiai 15 mm). Paketo rėmeliai gali būti metaliniai (aliumininiai), mediniai, plastikiniai, guminiai. Klijuotų paketų plotas būna iki 16 m2. Stiklo paketai šilumos praleidžia beveik 4–5 kartus mažiau negu paprastas langas, gerai izoliuoja garsą, neužšąla, nerasoja.

24

12 pav. Stiklo paketų schemos: a, b – klijuotų, c – suvirintų: 1 – rėmelis, 2 – klijinė medžiaga Iš paprastos stiklo masės gaminami stiklo blokai suvirinant du pusblokius. Suvirinimo metu gaunamas vakuumas, dėl kurio sumažėja šilumos laidis. Jie palyginti yra stiprūs (iki 4 MPa) ir todėl naudojami gyvenamųjų, visuomeninių ir pramoninių pastatų angoms užpildyti, stiklinėms pertvaroms ir pan. Iš stiklo masės pagal skirtingas jos lydymo ir formavimo technologijas gaminama ir kitokių statybinių dirbinių –stiklas, stiklo vamzdžiai ir kt. 2.9. Mineralinės rišamosios medžiagos 2.9.1. Bendrosios žinios Mineralinės rišamosios medžiagos yra vienas iš pagrindinių sudedamųjų komponentų kitų statybinių medžiagų, dirbinių ir konstrukcijų gamybai. Mineralinėmis rišamosiomis medžiagomis vadinamos iš mineralinės žaliavos pagamintos miltelių pavidalo medžiagos, kurios sumaišytos su vandeniu sudaro pamažu kietėjančią ir akmenėjančią tešlą. Jeigu į tešlą įmaišoma kokių nors kietųjų medžiagų (pavyzdžiui, smėlio skaldos), taip pat surišamos ir sukietėjus gaunamas monolitinis akmuo. Mineralinės rišamosios medžiagos kietėja dėl fizinių, cheminių ir fizinių cheminių procesų, kurie priklauso nuo šių medžiagų sudėties ir kietėjimo sąlygų. Šie procesai vyksta savaime, nors statybos praktikoje kartais juos tenka sulėtinti arba pagreitinti. Pavyzdžiui, cemento kietėjimą – pagreitinti, o gipso tešlos tirštėjimą dažnai tenka sulėtinti. Mineralinės rišamosios medžiagos skirstomos į dvi grupes: orinės ir hidraulinės. Orinėmis vadinamos tokios rišamosios medžiagos, kurios kietėja ir išlieka stiprios tik ore (statybinės kalkės, molis, gipsinės ir magnezinės rišamosios medžiagos, skystasis stiklas). Drėgnoje aplinkoje orinių rišamųjų medžiagų stiprumas mažėja, o kai kuriais atvejais jos visiškai suyra. Hidraulinės rišamosios medžiagos, sumaišytos su vandeniu, gali kietėti ore ir vandenyje. Šiai grupei priklauso įvairūs portlandcemenčiai, aliuminatai, cementas ir kt. Hidraulinės rišamosios medžiagos ypač vertingos, nes sukietėjusios yra stipresnės ir atsparesnės už orines. Statybai naudojama rišamųjų medžiagų tešla, skiediniai, kuriuos sudaro rišamųjų medžiagų, smulkiųjų užpildų ir vandens mišiniai bei betono mišiniai. Pastarieji yra rišamosios medžiagos tešlos, smulkiojo ir stambiojo užpildo mišiniai. Rišamosios medžiagos yra pagrindinė tokių mišinių sudėtinė dalis. Svarbiausios rišamųjų medžiagų savybės yra stipris, gebėjimas kietėti, rištis. Pagal stiprio rodiklius rišamosios medžiagos skirstomos į klases arba markes, o kai kurios – į rūšis. Tai nurodoma standartuose. 2.9.2. Orinės rišamosios medžiagos Viena iš seniausių rišamųjų medžiagų yra kalkės, kurios savo reikšmės nepraranda ir dabar. Jų gamybos žaliava – klintys, klintiniai tufai, kreida ir kt. Žaliavoje dažnai randama ir priemaišų: molio (jo turi būti ne daugiau kaip 6%) ir magnio karbonato MgCO3. Klintys degamos 1100–12000C temperatūroje. Kalkės degamos įvairiais būdais, dažniausiai – sukamosiose arba šachtinėse krosnyse. Ypač švarios kalkės gaunamos, degant klintims dujinėse šachtinėse krosnyse. Degtos kalkės – tai akytieji šviesūs gabalai. Jos dar vadinamos gabalinėmis arba negesintosiomis kalkėmis. Šias kalkes dar reikia susmulkinti. Smulkinama gesinant arba malant. Statybos reikmėms yra dažniausiai naudojamos miltelių ir tešlos pavidalo gesintosios kalkės. Tai priklauso nuo vandens

25

kiekio, kuris sunaudojamas kalkėms gesinti. Kai gesinimui vandens imama 70–100% kalkių masės, degtosios kalkės subyra į baltus miltelius, kurių tūris maždaug 3 kartus didesnis už degtųjų kalkių tūrį. Kai gesinimui vandens imama 3–4 kartus daugiau, gaunama kalkių tešla, kurios kiekis priklauso nuo degtųjų kalkių kokybės. Kalkių tešlos išeiga sumažėja, kai degtosiose kalkėse lieka neišdegtų gabalų, yra perdegusių kalkių ir daug molio priemaišų žaliavoje. Aukštos kokybės kalkių tešla yra ta, kurioje nėra neužgesusių dalelių. Kalkių tešla ir iš jos pagaminti įvairūs statybiniai skiediniai yra plastiški, patogūs mūro ir tinko darbams. Maltų kalkių skiediniai yra mažiau plastiški. 2.9.3. Gipsinės ir anhidritinės rišamosios medžiagos Gipsinėmis rišamosiomis medžiagomis vadinamos neaukštoje temperatūroje degtos medžiagos, sudarytos iš pusvandenio gipso, o anhidritinėmis rišamosiomis vadinamos aukštoje temperatūroje degtos medžiagos, kurių pagrindinė sudėtinė dalis yra anhidritas. Gipsinės rišamosios medžiagos gaminamos iš gamtinio gipso, gamtinio anhidrito ir kai kurių pramonės atliekų: fosfogipso, borogipso ir kt., kurias sudaro dihidratis ar bevandenis kalcio sulfatas. Statybinis gipsas (CaSO4⋅0,5H2O) yra balta pilkų miltelių pavidalo orinė rišamoji medžiaga, gaunama iš gamtinio gipso, kaitinamo 150–1600 C temperatūroje. Statybinis gipsas, sumaišytas su vandeniu, sudaro plastišką tešlą, kuri labai greitai rišasi (po 4–6 min.) ir kietėja. Sukietėjusio statybinio gipso stiprumas priklauso nuo miltelių smulkumo, panaudoto vandens kiekio tešlai užmaišyti ir aplinkos drėgnumo. Smulkesni milteliai geriau sureaguoja su vandeniu, ir dirbiniai būna stipresni. Drėgnoje aplinkoje gipsas tirpsta ir sumažėja gaminio stiprumas. Gipso atsparumą vandeniui padidina kalkių, malto šlako priedas. Statybinio gipso rišimąsi sulėtina kalkės, kazeininių klijų tirpalai, sulfitiniai spirito žlaugtai. Statybinis gipsas yra greitai kietėjanti, o sukietėjusi gana stipri medžiaga, iš kurios pagaminti gaminiai yra nedidelio tūrinio tankio (akytieji) ir mažai laidūs šilumai. Gaminių paviršius lygus, baltas. Kietėjant gipsui, jų tūris padidėja iki 1%, ir gipsas gerai užpildo formas. Svarbiausias statybinio gipso trūkumas yra jo mažas atsparumas drėgmei. Statybinis gipsas naudojamas sausojo tinko lakštams, pertvaros plokštėms, architektūrinėms detalėms ir greitai kietėjantiems gipso ir kalkių tinko skiediniams gaminti. Orinių rišamųjų medžiagų grupei priklauso magnezinės rišamosios medžiagos. Tai smulkūs milteliai, kurių pagrindinė sudėtinė dalis yra MgO. Šią medžiagų grupę sudaro kaustinis magnezitas ir kaustinis dolomitas. Magnezinės rišamosios medžiagos gerai kietėja užmaišytos ne su vandeniu, o magnio chlorido, sulfato arba kitų druskų tirpalais. Kaustinis magnezitas ir kaustinis dolomitas kietėja greit. Kaustinio magnezito stiprumo markės yra 400, 500, 600, kaustinio dolomito – 100, 150, 200, 300. Tačiau šios medžiagos neatsparios vandeniui. Magnezinės rišamosios medžiagos naudojamos ksilolitui ir termoizoliacinėms medžiagoms, nes gerai sukimba su pluoštinėmis medžiagomis. Šiai grupei taip pat priklauso skystasis stiklas. Tai orinė gelsvos arba rudos spalvos skysta rišamoji medžiaga. Jis gaminamas iš kvarcinio smėlio ir kalcinuotosios sodos arba potašo mišinio, lydomo 1300–14000 C temperatūroje. Lydale yra apie 50–70% vandens ir jo tankis 1,3–1,5. Jis naudojamas priešgaisriniams silikatiniams dažams, ugniai atspariems betonams, rūgštims atspariems skiediniams ir betonams gaminti, gruntui sutankinti ir kt. 2.9.4. Hidraulinės rišamosios medžiagos Hidraulinės rišamosios medžiagos – tai hidraulinės kalkės ir įvairūs cementai, kurie gali kietėti ir ore, ir vandenyje. Hidraulinės kalkės gaunamos išdegus mergelingąsias klintis, turinčias nuo 8 iki 20% molingųjų priemaišų. Hidraulinės kalkės yra sumalamos ir gesinamos. Jos kietėja ir ore, ir vandenyje. Sukietėjusi hidraulinių kalkių tešla gali pasiekti iki 7 MPa stiprį. Jos naudojamos tinko ir mūro skiediniams bei žemos markės betonui gaminti. Tai yra vertinga vietinė rišamoji medžiaga, kuri pakeičia brangesnes rišamąsias medžiagas, pavyzdžiui, portlandcementį. Atskira hidraulinių kalkių rūšis – romancementis, kuris gaunamas smulkiai sumalus išdegtus klintinius arba magnezinius mergelius, turinčius daugiau kaip 20% molingųjų priemaišų. Jo stipris ir

26

kietėjimo greitis yra didesnis negu paprastų hidraulinių kalkių. Naudojamas tinko skiediniui, žemų markių betonui gaminti. Didžiausią hidraulinių rišamųjų medžiagų grupę sudaro portlandcemenčiai, gaunami smulkiai malant iki sukepimo išdegtą kalcio karbonatinių uolienų ir molio mišinį (klinkerį) su tam tikru gipso kiekiu. Iš kalcio karbonatinių uolienų dažniausiai naudojamos klintys, kreida. Labiausiai tinkamas mergelis, kuriame yra apie 75% kalcito ir 25% molio. Išdegus šį mergelį be jokių priedų gaunamas klinkeris – cemento pagrindas. Degimo temperatūra būna nuo 13000 C iki 14500 C. Pagamintas klinkeris kartu su gipsu ir aktyviais mineraliniais priedais malamas vamzdiniuose malūnuose. Į porlandcemenčio sudėtį įeina keletas dirbtinių mineralų, kurie susidaro deginant žaliavą. Pagrindiniai elementai yra trikalcis silikatas (alitas) (45–65%), dvikalcis silikatas (belitas (15–35%), trikalcis aliuminatas (4–14%), trikalcis aliumferitas (10–18%). Be to, gali būti magnio ir kt. elementų. Šie mineralai turi skirtingą poveikį cemento savybėms (stipriui, rišimosi greičiui, cheminiam atsparumui), todėl keičiant jų kiekius ir santykį yra gaminami įvairių savybių portlandcemenčiai. Pagrindinės portlandcemenčio savybės, nuo kurių priklauso jo, kaip rišamosios medžiagos (betono ir skiedinio) savybės, yra: smulkumas, tankis ir masė, rišimosi trukmė, tūrio kitimo kietėjant tolygumas, šilumos išsiskyrimas ir, svarbiausia, stiprumas (aktyvumas). Užmaišius vandeniu portlandcementį, gaunama plastiška lipni tešla. Po tam tikro laiko ji pradeda tirštėti – prasideda rišimasis (praėjus 45 min. po užmaišymo) ir po tam tikro laiko virsta kietuoju kūnu, kurio stiprumas būna nedidelis. Tai rišimosi pabaiga (praėjus 4–10 val. po užmaišymo). Po to stiprumas pradeda intensyviai didėti ir tešla suakmenėja. Per visus šio proceso etapus tešloje vyksta sudėtinga visų tešloje esančių medžiagų cheminė fizinė sąveika, kurios rezultatas – kietas akmuo, kuris normaliomis sąlygomis, nors nesmarkiai, bet kietėja visą laiką. Po trijų dienų cementas įgyja 35–50%, o po septynių – 60–75% stiprumo, kuris normaliomis sąlygomis įgyjamas po 28 dienų. Po 2–3 metų jo stiprumas padidėja 2 ir daugiau kartų. Pagrindinis cemento kokybės rodiklis yra jo gniuždomasis stipris. Pagal tai cementas skirstomas į klases. Yra tokios trys klasės: 32,5, 42,5 ir 52,5. Cemento tempiamasis stipris 10–20 kartų mažesnis negu gniuždomasis. Cementas gerai sukimba su kietosiomis uolienų kilmės medžiagomis (skalda, žvyras, smėlis), plienu ir kt. medžiagomis. Cementas greitai rišasi aukštesnėje temperatūroje ir drėgnoje aplinkoje. Pavyzdžiui, cemento tešla, šutinama 70–800 C temperatūroje su garais, po 12–15 valandų pasiekia 80–90% stiprio, kuris normaliomis sąlygomis įgyjamas po 28 dienų. Be paprasto portlandcemenčio yra gaminamas ir naudojamas greitai kietėjantis cementas, kuris, kietės vieną parą, ir gali įgyti nurodytų klasių stiprį. Tai paspartina betono gaminių ir konstrukcijų gamybą. Apdailos darbams ir architektūrinėms detalėms gaminti yra skiriamas baltasis ir spalvotasis cementas. Baltasis cementas gaunamas iš žaliavos, kurioje yra mažai geležies bei mangano oksidų priemaišų. Spalvotieji cementai gaunami į baltąjį cementą pridėjus šarmams atsparių mineralinių pigmentų. Betoninėms ir gelžbetoninėms konstrukcijoms, veikiamoms cheminių agresyviųjų medžiagų, betonuoti naudojamas sulfatams atsparus cementas. Yra gaminamas plastifikuotasis cementas, gaunamas susmulkinus klinkerį kartu su specialiais priedais. Jis betoną ir skiedinį padaro plastiškesnį, padidina jų atsparumą šalčiui ir nelaidumą vandeniui. Šias savybes betonui suteikia ir hidrofobinis cementas. Gaminamas ir naudojamas plėtrusis cementas. Kietėdamas betonas ar skiedinys plečiasi, todėl naudotinas remonto darbams, norint gerai užpildyti plyšius, siūles, tarpus tarp kitų konstrukcijų ir pan. Yra ir kitų rūšių cementų: pucolaninis, aliuminatinis, šlako portlandcementis ir kt. 2.9.5. Organinės rišamosios medžiagos Organinės rišamosios medžiagos skirstomos į dvi pagrindines grupes: bitumines ir polimerines. Bituminės medžiagos yra gamtinės kilmės ir gaunamos perdirbant naftą ir skalūnus. Mūsų šalyje plačiausiai naudojamas iš naftos gautas bitumas. Svarbiausios bituminių medžiagų savybės yra: nelaidumas vandeniui, atsparumas rūgštims, agresyviesiems skysčiams ir dujoms. Kaitinamos jos suminkštėja, o atšaldamos kietėja. Atsižvelgiant į žaliavos perdirbimo būdą, bitumas gali skirtis pagal kietumą, tąsumą ir minkštėjimo temperatūrą.

27

Pagal šias savybes bitumas skirstomas į 6 markes: kuo aukštesnė bitumo minkštėjimo temperatūra, tuo aukštesnė jo markė. Bitumo minkštėjimo temperatūra būna nuo 250 C iki 900 C. Kai kietėjimo temperatūra aukštesnė, tai tąsumas mažesnis. Mažesnės minkštėjimo temperatūros bitumas yra tąsesni. Bitumas gali būti ir skystasis, skirstomas į dvi klases – tirštėjančius vidutiniu greičiu ir lėtai tirštėjančius. Skystasis bitumas gali būti gaminamas iš karto perdirbant naftą arba praskiedžiant kietąjį bitumą skystaisiais naftos produktais. Bitumas yra naudojamas įvairiems asfaltiniams betonams ir skiediniams gaminti, stogo ir hidroizoliacinėms mastikoms, emulsijoms bei pastoms gaminti. Be to, bitumas yra vienas iš pagrindinių daugelio ruloninių stogo ir hidroizoliacinių medžiagų gamybos komponentų. Iš kartono, įmirkyto bitumu, yra gaminami plačiai naudojami ruberoidas ir pergaminas. Daugelio šiuolaikinių statybinių medžiagų gamybos pagrindas – rišamoji medžiaga – yra įvairūs polimerai. Į polimerus įdėjus įvairių užpildų, plastifikatų ir kietiklių gaunamos įvairios plastmasės. Plastmasėms gaminti polimeras parenkamas atsižvelgiant į reikiamas plastmasinių gaminių savybes. Polimerų ir plastmasių pagrindinė neigiama savybė – smarkus reagavimas į temperatūros pokyčius. Todėl pagal tai, kaip polimerai reaguoja į temperatūrą, jie skirstomi į termoplastinius ir termoreakcinius. Termoplastiniai polimerai pakartotinai kaitinami suminkštėja, o ataušinami – vėl sukietėja, o termoreakciniai polimerai pakartotinai kaitinami aukštoje temperatūroje nesilydo. Termoplastinių polimerų grupei priklauso polietilenai, polistirolai, polivinilchloridai, polivinilacetatai, poliakrilatai ir kt., termoreakcinių – fenolio formaldehidai, karbamidai, poliuretanai, poliesterinai ir epoksidiniai bei kt. polimerai. Jie skiriasi savo chemine sudėtimi, minkštėjimo temperatūra, stipriu, atsparumu agresyviems poveikiams ir kt. Nuo šių savybių priklauso ir jų naudojimo sritys. Todėl vienos (pavyzdžiui, polietilenas, polivinilchloridas ir pan.) naudojamos įvairioms izoliacinėms plėvelėms bei kai kurioms kitoms medžiagoms ir dirbiniams gaminti, o kitos – polistirolas, epoksidiniai polimerai ir pan. – naudojamos ir stipriems konstrukcinių elementams gaminti. Tai priklauso nuo kitų į polimerus dedamų komponentų – užpildų – savybių, apdorojimo technologijos ir kitų veiksnių. Naudojant polimerus kaip rišamąją medžiagą plastmasiniams dirbiniams gaminti užpildai gali būti įvairūs – kreidos, klinčių, grafito miltelių, talko, žėručio milteliai, susmulkinta mediena, taip pat įvairios plastmasinės ir lakštinės medžiagos (stiklo, medvilnės pluoštai, popieriaus, metalinės folijos lakštai ir pan.). Rišamosios polimerinės medžiagos ir užpildų santykis gali būti įvairus. Pavyzdžiui, putplasčiuose užpildų beveik nėra, o medienos pluošto plokštėms polimerų imama 6–10%. Užpildai nenaudojami organiniam stiklui, polietileniniams vamzdžiams ir plėvelėms gaminti. Polimerinės dervos yra naudojamos kaip rišamoji medžiaga, mažinanti agresyviuosius poveikius, taip pat atspariems betonams ir skiediniams gaminti. Be to, tokie betonai turi ir kitų teigiamų savybių, palyginti su cemento betonais. Jie nelaidūs vandeniui, atsparesni šalčiui, mažiau supleišėja ir pan. 2.10. Betonai, skiediniai ir mineralinių rišamųjų medžiagų dirbiniai 2.10.1. Cemento betonai Betonu vadinamas dirbtinis akmuo, kuris gaunamas, sukietėjus racionalios sudėties rišamosios medžiagos, vandens ir užpildų mišiniui. Nesukietėjęs tokių medžiagų mišinys vadinamas betono mišiniu. Cemento betonai gaminami iš cemento, o užpildais naudojamos įvairios, dažniausiai vietinės, medžiagos: smėlis, žvirgždas, šlakas, keramzitas ir kt. Rišamoji medžiaga ir vanduo yra aktyviosios betono mišinio sudėtinės dalys: rišamosios medžiagos tešla užpildo tarpus tarp užpildo dalelių, padengia jas plonu sluoksniu ir suteikia betono mišiniui būtiną slankumą ir sankabumą. Kietėdama cemento tešla suriša užpildų daleles, ir susidaro dirbtinis akmuo – betonas. Užpildai sudaro tankų, standų akmeninį skeletą. Betonas yra viena iš svarbiausių statybinių medžiagų ir palyginti nebrangi, nes jos didžiąją dalį sudaro vietiniai užpildai. Pagal užpildų stambumą betonai gali būti smulkiagrūdžiai (užpildų dalelės iki 10 mm) ir stambiagrūdžiai (užpildų dalelės iki 150 mm). Parinkus reikiamus užpildus ir betono gamybos technologiją, gaunami įvairių fizinių ir mechaninių savybių betonai: konstrukciniai, termoizoliaciniai, atsparūs rūgštims, kaitrai ir kt. Ypač universalių mechaninių savybių yra plienine armatūra armuotasis betonas – gelžbetonis.

28

Betonai skirstomi pagal jų tūrio masę, stiprį, atsparumą šalčiui, laidumą vandeniui, pagal jų paskirtį ir pagal rišamosios medžiagos tipą. Pagal tūrio tankį betonai skirstomi į labai sunkius, kurių tūrio tankis didesnis kaip 2500 kg/m3, sunkiuosius – (1800–2500 kg/m3), lengvuosius – (500–800 kg/m3), labai lengvus (termoizoliacinius), kurių tūrio tankis mažesnis kaip 500 kg/m3. Pagal gniuždomąjį bei tempiamąjį stiprį betonai skirstomi į stiprumo klases. Stiprūs betonai yra C12/15 – C90/105. Pirmas skaičius rodo kubikinį stiprį (priimta mūsų šalyje), antras skaičius (vardiklyje) cilindrinį stiprį. Pagal atsparumą šalčiui (išlaikytų ciklų skaičių) betonai skirstomi į tokias markes: sunkieji 50–500, lengvieji 10–500. Svarbi betono savybė – nelaidumas vandeniui. Pagal tai betonai skirstomi į nelaidumo vandeniui markes: W2, W4, W6, W8, W10 ir W12. Pagal paskirtį betonai skirstomi į konstrukcinius, konstrukcinius termoizoliacinius, termoizoliacinius, hidrotechninius, dekoratyvinius, specialiuosius (atsparius ugniai, rūgštims ir pan.). Svarbiausia konstrukcinių betonų savybė – stipris. Iš jų gaminamos laikančiosios pastatų konstrukcijos (kolonos, sijos, plokštės, pamatai ir kt.). Konstrukciniai termoizoliaciniai betonai yra ir stiprūs, ir šilumą izoliuojantys. Iš jų gaminamos laikančiosios atitvarinės konstrukcijos (sienų, stogo plokštės ir pan.). Termoizoliaciniai betonai turi geras šilumos izoliavimo savybes ir naudojami pastatų šiluminei izoliacijai. Hidrotechniniai betonai yra stiprūs, tankūs, nelaidūs vandeniui, atsparūs šalčiui. Jie naudojami užtvankoms, krantinėms, vandens pralaidoms, talpykloms statyti. Minėtų betonų pavadinimai nurodo ir jų paskirtį bei naudojimo sritis. Betono mišinių sudėtis (cementas, užpildai, vanduo) yra apskaičiuojama ir parenkama pagal laboratorinių bandymų rezultatus. Betono fizinės mechaninės savybės (stipris, atsparumas šalčiui, nepralaidumas vandeniui ir kt.) priklauso nuo naudotų medžiagų kokybės ir gamybos technologijos (išmaišymas, sutankinimas). Gaminant betoną cemento markė yra imama didesnė negu norimo gauti betono stipris. Pavyzdžiui, norint gauti C15/20 klasės betoną, cementą reikia imti 32,5–42,5 klasės. Vanduo betonui maišyti turi būti švarus, be priemaišų, stabdančių cemento rišimąsi, kietėjimą arba blogina betono kokybę. Vandenyje turi nebūti rūgščių, riebalų, cukraus ir pan. Pradiniu kietėjimo laikotarpiu betonas laistomas vandeniu, kuris tinka ir betono mišiniui gaminti. Užpildai naudojami smulkieji ir stambieji. Smulkusis užpildas – natūralus smėlis, kurio grūdelių stambumas 0,14–5,0 mm. Sunkiajam betonui gaminti daugiausia naudojamas kvarcinis smėlis. Grūdelių paviršius turi būti šiukštus. Upių ir jūros smėlio grūdeliai blogiau sukimba su cemento akmeniu, nes yra nugludinti. Kalnų (arba slėnių) smėlio grūdeliai šiurkštesni, aštriabriauniai. Jie geriau sukimba su cementu. Slėnių smėlyje paprastai būna žalingų priemaišų – dulkių, molio, organinių priemaišų. Tokį smėlį tenka plauti. Smėlio kokybė taip pat priklauso nuo jo sudėties, t.y. įvairių dydžių dalelių, jų santykio. Geriausia smėlio sudėtis tokia, kai smėlio grūdeliai yra įvairaus stambumo, nes tuomet tuštumų tūris, kuris, gaminant tankųjį betoną, užpildomas cemento tešlos, yra minimalus. Cemento tešla būtina ir smiltelių paviršiui aptepti, kad betono mišinys būtų pakankamai slankus ir grūdeliai tarp savęs sukibtų. Žalingos smėlio priemaišos yra žėrutis, sieros junginiai, įvairios dulkės, molis, organinės priemaišos. Jos mažina betono stiprumą, atsparumą šalčiui, didina laidumą vandeniui. Jų leidžiamas kiekis yra griežtai ribojamas (ne daugiau kaip 1,5–2%). Stambiausi betono užpildai yra žvirgždas arba skalda. Gamtoje dažniausiai randamas žvirgždo ir smėlio mišinys – žvyras. Skalda gaunama smulkinant gamtines uolienas ir riedulius. Aukštos klasės (stiprūs) betonai gaminami iš stiprių uolienų skaldos. Žvirgždo, žvyro ir skaldos kokybei kenkia tos pačios priemaišos, kaip ir smėlis. Gaminant betono gaminius, betono mišinys turi nesunkiai užpildyti formas, tarpus tarp armatūros ir sutankėti. Vadinasi, jis turi turėti tam tikrą plastiškumą ir slankį, vadinamą klojumu, kuris nustatomas pagal standartinio kūgio nuoslūgį (k. n.). Kūgio forma (13 pav.) yra užpildoma betono, tankinamo 16 mm skersmens smeigiamuoju strypu. Po to forma nuimama ir matuojamas kūgio nuoslūgis.

29

13 pav. Betono slankio tikrinimas Nuoslūgio dydis (cm) yra nustatomas betono mišinio slankio rodikliu, pagal kurį mišiniai skirstomi į labai standžius ir standžiuosius, kai S = 0 cm, mažai slankius (1–3 cm), slankiuosius (4– 5 cm) ir liejamuosius (S >15 cm). Betono mišinio slankis priklauso nuo cemento rūšies, cemento ir vandens kiekio, užpildų grūdelių formos ir stambumo, stambiųjų ir smulkiųjų užpildų santykio. Didinant vandens kiekį slankis didėja, tačiau betono stipris mažėja. Betono mišinio slankį didina plastifikatai. Betono mišinys yra gaminamas periodiniais betono maišytuvais, kurie pagal maišymo būdą yra gravitacinio ir priverstinio maišymo. Kai statybos darbų apimtys yra nedidelės, betonas gali būti gaminamas statybos aikštelėje, naudojant kilnojamuosius betono maišytuvus. Gaminant betoną svarbu tiksliai dozuoti medžiagas ir jas tinkamai sumaišyti. Maišymo trukmė priklauso nuo cemento ir vandens kiekio, cemento savybių, užpildų granuliometrinės sudėties, maišytuvo tipo bei talpos (ji būna nuo 45 iki 200 sekundžių). Pagrindinės sunkiojo cemento betono savybės yra gniuždomasis ir tempiamasis stipris, deformacijų modulis, tankis, laidumas vandeniui, atsparumas šalčiui, susitraukimas ir plėtimasis (išbrinkimas), atsparumas korozijai. Cementinių lengvųjų betonų tūrinis tankis mažesnis kaip 1800 kg/m3. Jie paprastai gaminami su akytaisiais užpildais: keramzitu, agloporitu, porėtojo stiklo granulėmis ir pan. Šie betonai taip pat gali būti konstrukciniai, konstrukciniai-termoizoliaciniai ir termoizoliaciniai. Jie skiriasi tankiu, gniuždomuoju stipriu ir šiluminėmis savybėmis. Apskritai, lengvieji betonai nuo sunkiųjų skiriasi tik užpildų rūšimi. Betone naudinga kryptimi išdėsčius plieninę ar kitokią armatūrą gaunamas gelžbetonis. Kietėdamas betonas sukimba su armatūra ir sąveikauja kartu. Betonas gerai atlaiko gniuždymą, o armatūrą – tempimą. Armatūra – tai plieniniai strypai, viela, vijos, pluoštai, lynai. Gali būti ir valcuotieji profiliai. Jeigu prieš betonuojant gaminį, armatūra yra iš anksto įtempiama į formą (klojinius) arba į specialias atramas, užbetonavus ir betonui pasiekus stiprį ne mažesnį kaip 70% galutinio stiprio, ji atleidžiama, tai toks gelžbetoninis gaminys vadinamas iš anksto įtemptuoju. Iš anksto įtemptieji gelžbetoniniai dirbiniai (sijos, plokštės) yra gerokai atsparesni supleišėjimui ir standesni, t.y. mažiau įlinksta. 2.10.2. Statybiniai skiediniai Statybinis skiedinys – tai dirbtinis akmuo, gaunamas sukietėjus rišamosios medžiagos, smulkiojo užpildo ir vandens mišiniui. Skiedinio rišamoji medžiaga yra cementas, kalkės, gipsas, taip pat jų mišiniai (cemento ir kalkių, kalkių ir gipso ir kiti). Pagal paskirtį statybiniai skiediniai skirstomi į mūrijimo, tinkavimo ir specialiuosius skiedinius (hidroizoliacinius, dekoratyvinius, akustinius ir pan.). Sausoje aplinkoje naudojami skiediniai gaminami su kalkėmis, gipsu, o eksploatuojami drėgnoje aplinkoje, su hidraulinėmis kalkėmis bei įvairių rūšių cementais. Kaip užpildai skiediniams gaminti naudojamas smėlis. Mūrui naudojamų skiedinių didžiausias smėlio grūdelių skersmuo ne didesnis kaip 2,5–3 mm, o tinkavimui – atsižvelgiant į tinko sluoksnio storį. Statybinio skiedinio sudėtis (cementai, kalkės, smėlis) išreiškiama medžiagų, reikalingų 1 m3 skiedinio pagaminti, tūrio kiekiais. Pavyzdžiui, 1:0,4:6 reiškia, kad 1 cemento tūrio daliai tenka 0,4 tūrio dalies kalkių ir 6 dalys smėlio. Svarbiausia nesukietėjusio skiedinio savybė yra jo plastiškumas ir vandens sulaikymas. Nuo to labai priklauso patogumas su juo dirbti. Nuo plastiškumo priklauso suspausto arba kitaip paveikto skiedinio gebėjimas pasislinkti. Mūrijant arba tinkuojant, kiekvienas paviršius, ant kurio dedamas

30

skiedinys, stengiasi sutraukti (sugerti) skiedinio vandenį. Dėl to skiedinys pasidaro standus, sunku jį išlyginti, pablogėja darbų kokybė. Vadinasi, skiedinio gebėjimas neatiduoti vandens kitam paviršiui yra svarbi sąlyga, kai norima gauti gerą darbų kokybę. Svarbiausios sukietėjusio skiedinio savybės yra stipris, atsparumas šalčiui ir kuo mažesnis traukumas. Skiediniai yra šių stiprio markių: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 ir 300. Skiedinių, kaip ir betonų, stipris priklauso nuo rišamosios medžiagos savybių, smėlio kokybės, vandens kiekio mišinyje, kietėjimo trukmės ir kitų sąlygų. Tinkuojamų paviršių kokybei ir jų estetinei išvaizdai didelę įtaką turi susitraukimo deformacijos, dėl kurių atsiranda plyšių. Kuo daugiau skiedinyje cemento, tuo didesnės jo susitraukimo deformacijos ir tuo didesnis pavojus supleišėti. Pastatų išorės ir vidaus sienų apdailai yra naudojami dekoratyvinio tinko skiediniai. Be bendrųjų sudedamųjų dalių, į mišinį yra įmaišoma šarmams ir šviesai atsparių pigmentų. Dar yra gaminami ir naudojami įvairūs specialūs skiediniai. Tai hidroizoliaciniai, siūlių užtaisymo, injekciniai ir kitokios paskirties skiediniai. 2.10.3. Mineralinių necementinių rišamųjų medžiagų dirbiniai Mineralinės necementinės rišamosios medžiagos yra kalkės ir gipsas. Iš kalkių yra gaminami silikatiniai dirbiniai (įvairių formų silikatinės plytos), silikatbetonio gaminiai – tankieji, silikalcitiniai ir akytieji. Iš gipso gaminami gipso blokeliai pertvaroms, gipsinės ir gipsbetonio plokštės, apdailos lakštai ir kitokios detalės. Plačiausiai paplitęs silikatinis gaminys – silikatinės plytos, gaminamos iš įvairaus stambumo švaraus kvarcinio smėlio (92–95%) ir statybinių kalkių (5–8%). Kartais dedama cemento dulkių ir mažiau kalkių. Plytų smėlio-kalkių mišinyje būna apie 7–9% vandens. Pagamintas mišinys papildomai sudrėkinamas ir iš jo presais formuojamos plytos ir šutinamos autoklaruose. Plytų forma yra gana tiksli ir todėl jos sudaro lygų mūro paviršių. Silikatinių plytų matmenys yra tokie kaip ir molio (250×120×65 ir 250×120×88 mm). Dabar yra gaminamos ir pusplytės, plytos su gruoblėtu paviršiumi arba jos specialiai skaldomos, norint gauti įvairesnį paviršių. Gaminamos ir spalvotos silikatinės plytos, į mišinį dedant šarmams atsparių pigmentų. Tačiau yra gaminamos ir naudojamos rausvai violetinės spalvos silikatinės plytos. Silikatinės plytos yra pigesnės už keramines apdailos plytas. Silikatinės plytos yra penkių stiprio markių: 75, 100, 125, 150, 200, 300. Dabartiniu metu vis plačiau naudojami įvairus silikatiniai blokeliai. Be silikatinių plytų, yra gaminami įvairūs silikatiniai betonai. Silikatinis betonas – tai becementis autoklavu kietinamas betonas, gaminamas iš kalkių ir smėlio mišinio. Silikatiniai betonai yra tankieji ir akytieji. Tankusis silikatinis betonas yra sunkiojo įprastinio betono rūšis. Pagrindinis skirtumas – rišamosios medžiagos tipas. Akytieji silikatiniai betonai skiriasi nuo sunkiųjų tuo, kad juose yra vienodai pasiskirsčiusių oro intarpų. Akytieji betonai kartais skirstomi į putų silikatinius ir dujų silikatinius. Pirmuoju atveju oro intarpai yra sudaromi į kalkių ir smėlio mišinį įdėjus specialių putų mišinį, antruoju – įmaišius dujodarių priedų (aliuminio miltelių, vandenilio peroksido ir kt.). Iš putų arba dujų silikato gaminami konstrukciniai-termoizoliaciniai ir termoizoliaciniai dirbiniai: įvairūs blokai, blokeliai, plokštės. Konstrukciniai-termoizoliaciniai akytieji dirbiniai gali būti armuojami ir iš jų daromas laikančiosios konstrukcijos – sijos, plokštės ir pan. Tačiau armatūra turi būti apsaugota nuo rūdijimo. Kaip žinoma, metalas “nemėgsta” kalkių. Akytųjų silikatinių betonų dirbiniai yra naudojami gyvenamųjų ir kitų pastatų atitivarinėms ir atitvarinėms–laikančiosioms konstrukcijoms statyti. Jas reikia apsaugoti nuo tiesioginio vandens poveikio ar per didelio įdrėkimo. Kai kurių statybinių dirbinių gamybai ir apdailos darbams kaip rišamoji medžiaga yra naudojamas gipsas. Gipsinės medžiagos ir dirbiniai paprastai yra gaminami iš statybinio gipso. Be to, yra naudojama kompleksinė rišamoji medžiaga, gipso-cemento-pucolanų rišamoji medžiaga, vadinama gipscemenčiu. Ji sudaryta iš pusvandenio gipso (60–75%), paprastojo arba pucolaninio cemento (15–20%) ir aktyvių mineralinių priedų (75% trepelio, pelenų ir kt.). Gaminius su šia rišamąja medžiaga galima naudoti ir drėgnoje aplinkoje. Iš jos pagamintas betonas būna 10,0–30,0 MPa stiprio. Gaminamos ir naudojamos gipsbetonio plokštės, pertvarų blokai, grindų pagrindo plokštės, sausasis tinkas. Gaminiai yra nedidelio tūrinio tankio (1000–1100 kg/m3), atsparūs ugniai, gerai izoliuoja garsą. Gipso plokštes galima armuoti medinėmis balanomis, nendrėmis, kurios sumažina trapumą, padidina lenkiamąjį stiprį.

31

2.11. Termoizoliacinės, akustinės ir apdailos medžiagos 2.11.1. Termoizoliacinės medžiagos ir gaminiai Šilumą ir garsą izoliuojančiosios medžiagos yra labai panašios. Jos skiriasi tik savo struktūra: šilumai izoliuoti geriau tinka medžiagos su uždaromis poromis, o garsui sugerti – su atviromis. Šilumą izoliuojančiosios medžiagos pasižymi nedideliu šilumos laidžiu, kurį apibūdina šilumos laidžio koeficientas λ W

m K⋅

. Kuo poros yra smulkesnės ir uždaresnės, tuo šilumos laidis yra

mažesnis. Dažniausiai šilumą izoliuojančiosios medžiagos yra skirstomos pagal pagrindinę žaliavą, tūrinį tankį ir struktūros pobūdį. Pagal žaliavos kilmę jos yra organinės (polimeriniai putų plastai, durpių plokštės, medienos pluošto plokštės) ir neorganinės (įvairi mineralinė vata, putų stiklas ir kt.). Yra ir mišrių: kalkių-pjuvenų, spalių, medienos drožlių-cemento (fibrolitas) ir pan. Dažnai termoizoliacinės medžiagos yra skirstomos pagal tūrinį tankį ir būna nuo 10 iki 400 kg/m3. Kai tankis didesnis, jos naudojamos kaip termoizoliacinės-konstrukcinės medžiagos. Pagal struktūros pobūdį jos yra skirstomos į biriąsias, įvairias pluoštines, grūdines, fibrų (keramzitas, agloporitas, spaliai, medžio pjuvenos ir pan., miltelių-perlitas ir kt.), elastingąsias (organinių ir neorganinių medžiagų dembliai, puskietės plokštės, rulonai, lakštai) ir kietąsias (kietosios plokštės, blokai ir blokeliai, kevalai ir pan.). Organinės kilmės kietosios termoizoliacinės medžiagos yra: medienos pluošto plokštės, kurių tūrinis tankis ρ=200–350 kg/m3 ir λ=0,06–0,09 W

m K⋅, medienos drožlių plokštės: ρ=250–400 kg/m3,

λ=0,05–0,08 Wm K⋅

, fibrolitas: termoizoliacinis – ρ=300–350 kg/m3, λ=0,085–0,09 Wm K⋅

, ir konstrukcinis – ρ=400–500 kg/m3. Minkštųjų organinės kilmės termoizoliacinių medžiagų grupei priklauso įvairūs dembliai (plokštės) iš augalinės kilmės medžiagų (nendrių, šiaudų ir pan.), kurių λ=0,04–0,08 W

m K⋅,

gofruotasis kartonas λ=0,05 Wm K⋅

ir įvairūs polimeriniai dirbiniai. Šiuo metu plačiausiai naudojamos įvairios putplasčio plokštės. Tai polistiroliniai, polivinilchloridiniai, policeretaniniai putųplasčiai. Jų tūrinis tankis – nuo 60 iki 200 kg/m3, λ=0,04–0,06 W

m K⋅. Jų gniuždomasis stipris 0,3–3 MPa.

Plačiai statyboje naudojamos neorganinės termoizoliacinės medžiagos, iš kurių plačiausiai paplitusi mineralinė vata. Tai iš išlydytų uolienų (akmens, smėlio ir stiklo, mergelio bei šlako) gautas pluoštas. Pluoštas gaunamas išlydžius žaliavą ir lydinio masę specialia įranga išpurškus mažais lašeliais, kurie vienas su kitu susiliesdami sudaro plonus siūlelius, krintančius ant specialaus transporterio ir sudarančius mineralinės vatos sluoksnį. Mineralinės vatos tūrinis tankis 30–125 kg/m3, λ=0,035–0,045. Mineralinė vata naudojama minkštųjų, pusiau kietų ir kietųjų plokščių, demblių, kevalų ir kitokių iš anksto suformuotų gaminių pavidalu. Plačiai taikoma mūsų šalyje gaminama PAROC akmens vata, taip pat iš kitų šalių atvežama, kurių tūrinis tankis priklauso nuo gaminio formos ir kietumo. Minkštos akmens vatos tūrinis tankis – 30–35 kg/m3, kietos – 100–140 kg/m3, yra ir 240 kg/m3. Tai priklauso nuo naudojimo vietos ir paskirties (koks veikia krūvis, slėgis, koks leistinasis spūdumas). Gaminami ir naudojami akytojo betono termoizoliaciniai gaminiai: plokštės, blokeliai ir pan. Jų tūrinis tankis – 300–500 kg/m3, λ=0,10–0,13 W

m K⋅. Birioji neorganinės kilmės termoizoliacinė

medžiaga yra išpūstas perlitas, kurio tūrinis tankis – 90–250 kg/m3 ir λ=0,05–0,7 Wm K⋅

.

32

2.11.2. Garsą izoliuojančiosios medžiagos Įvairūs triukšmai ir garsai erzina, trukdo ramybę. Tai žalinga žmogaus sveikatai. Įvairių triukšmo šaltinių visiškai pašalinti negalima, todėl tenka sumažinti sveikatai žalingą triukšmą, priimant atitinkamus konstrukcinius sprendimus ir naudojant akustines medžiagas. Akustinėmis vadinamos tokios medžiagos, kurios gali “sugerti” garso energiją. Atitvarinių konstrukcijų garso izoliacinės savybės daugiausia priklauso nuo jų masės ir deformacinių savybių. Kuo sunkesnės atitvarinės konstrukcijos, tuo geresnės jų garso izoliacinės savybės. Labai padidinti konstrukcijų masę netikslinga. Reikiamą garso izoliaciją galima pasiekti daugiasluoksnėse konstrukcijose paliekant oro tarpsluoksnius, kurie stabdo garso plitimą. Pagal paskirtį ir pagrindines savybes akustinės medžiagos skirstomos į garsą sugeriančiąsias ir garsą izoliuojančiąsias. Jos gali būti mineralinės ir organinės. Akustinės medžiagos turi būti atsparios drėgmei ir biologiniams veiksniams, nedegios, eksploatuojamos turi nepakeisti savybių. Garsą izoliuojančiosios intarpinės medžiagos naudojamos kaip intarpai ir tarpsluoksniai perdangose, vidinėse ir išorinėse atitvarinėse konstrukcijose ir kitokiose pastatų dalyse. Tokie intarpai, arba tarpsluoksniai, slopina perdangos ir kitų konstrukcijų perduodamą smūginį triukšmą (pavyzdžiui, nuo vaikščiojimo grindimis). Garsą izoliuojančiųjų medžiagų grupei priskiriamos elastingosios medžiagos: puskietės mineralinės vatos plokštės bei dembliai, sluoksninio kartono paketas su vandeniui nelaidžiu popieriniu arba folijos apvalkalu. Garsą sugeriančiosios medžiagos ir gaminiai sumažina garsinių virpesių, plintančių oru ir atsimušančių į atitvarines konstrukcijas (grindis, lubas, sienas), energiją. Pagal garso sugėrimo pobūdį medžiagos skirstomos į kietąsias-akytąsias, akytąsias-tampriąsias, membranines ir perforuotas. Kietųjų-akytųjų garsą sugeriančiųjų medžiagų grupei priklauso: 1) lengvojo betono su akytaisiais vienfrakciniais užpildais plokštės, kurių storis 25–40 mm,

gaminamos iš baltojo arba spalvotojo portlandcemenčio ir užpildų, o paties betono poros turi būti atviros;

2) akytųjų lengvųjų betonų plokštės, plytelės, kurių dydis – 450×450×45 mm; tūrio masė – 350 kg/m3. Lubos iš tokių plytelių sugeria 50–80% garso.

3) putstiklis. Akytųjų-tampriųjų garsą sugeriančiųjų medžiagų grupę sudaro mineralinės vatos plokštės, izoliacinės medienos pluošto plokštė, putplasčiai ir kt. Membraninių garsą sugeriančiųjų medžiagų ir gaminių grupę sudaro plonos fanerinės plokštės, tankus kartonas, kietos medienos pluošto plokštės, garsui nelaidūs audiniai, specialios plėvelės. Perforuotų garsą sugeriančiųjų dirbinių grupei priskiriama: plokštės su simetriškai išdėstytomis vieno skersmens kiaurymėmis; plokštės, kuriose yra netvarkingai išdėstytų įvairaus skersmens kiaurymių; dvisluoksnės medienos pluošto perforuotos plokštės; akmens vatos perforuotos plokštės ir kt. 2.12. Apdailos medžiagos 2.12.1. Dažai ir lakai Apdailos medžiagomis vadinamos medžiagos, statybinėms konstrukcijoms (sienoms, pertvaroms, luboms, grindims) ir jų paviršiui suteikiančioms norimą estetinį vaizdą. Jos skirstomos į tris grupes: skystąsias medžiagas, plėveles ir lakštus. Plačiausiai taikomos skystosios apdailos medžiagos – įvairūs dažai ir lakai. Dažai ir lakai – tai tokios medžiagos ir mišiniai, kurie užtepami plonu sluoksniu ant įvairių konstrukcijų (medinių, metalinių, betoninių, tinkuotų) paviršiaus. Toks sluoksnis sukietėja ir tampa kieta, stipriai su pagrindu sukibusia plėvele. Paviršiai dažomi, siekiant išgauti tam tikrą dekoratyvinį efektą, apsaugoti statybines konstrukcijas ir pastatų dalis nuo atmosferos veiksnių, drėgmės, agresyviųjų dujų, skysčių, garų ir pan. bei pagerinti kai kurių patalpų sanitarines ir higienos sąlygas. Dažomosioms medžiagoms taip pat priklauso gruntai ir glaistai, kuriais paviršius išlyginamas arba sutankinamas; rišamosios (klijinės) medžiagos spalvotiems milteliams surišti ir kietai plėvelei sudaryti (lakai, klijai, pokostas ir kt.); pigmentai (dar vadinami sausaisiais dažais) – spalvotieji milteliai dažų plėvelei nuspalvinti; dažai-pastos arba tirštųjų skysčių pavidalo mišiniai, kuriais dažomi

33

paviršiai. Lakai naudojami paviršiams lakuoti ir kaip rišamoji medžiaga – dažams gaminti; pagalbinės medžiagos: tirpikliai, skiedikliai (naudojami dažams ir lakams suskystinti); plaunamosios medžiagos (seniems dažams nuplauti); paviršių šlifavimo medžiagos ir kt. Dažai skirstomi į tokias pagrindines keturias grupes: vandeniniai, emulsiniai, polimeriniai ir aliejiniai. Šiuo metu besiplečiančioje chemijos pramonėje sukurta daug įvairių tipų dažų, kurių pagrindas yra įvairios organinės ir neorganinės kilmės medžiagos. Viena iš seniausiai naudojamų dažų grupių yra vandeniniai dažai. Atsižvelgiant į rišamąją medžiagą, vandeniniai dažai skirstomi į klijinius, kazeininius, kalkinius, silikatinius, cementinius ir polimercementinius. Klijiniai yra vieni iš pigiausių dažų. Jie naudojami gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų vidiniams tinkuotiems paviršiams sausose patalpose dažyti. Kazeininiai dažai, sudaryti iš kazeino, šarmo, kalkių ir antiseptiko (fenolio), praskiedžiami vandeniu. Kazeininiai dažai naudojami gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų vidaus apdailai, tinkuotiems fasadams ir mūriniams bei betoniniams paviršiams dažyti. Kalkiniai dažai gaminami iš orinių arba hidraulinių kalkių. Jie paprastai naudojami tinkuotiems fasadams ir įvairiems plytiniams, akmeniniams, betoniniams ir tinkuotiems paviršiams dažyti. Silikatiniai dažai gaminami iš šarmams atsparių pigmentų, užpildų ir skystojo kalio stiklo. Sukietėjęs silikatinių dažų sluoksnelis yra atsparus tirpikliams, stiprus, gražus ir patvarus atmosferiniams veiksniams. Silikatiniai dažai naudojami fasadams (tinkuotiems, betoniniams, mūriniams, asbocementiniams), laiptinėms, koridoriams, virtuvėms. Cementiniai dažai gaminami iš spalvotųjų cementų, su kalkių, kalcio chlorido, kalcio stearato, smulkaus asbesto ir smėlio priedu. Jais dažomi betoniniai, plytiniai, tinkuoti fasadai ir vidinės drėgnos patalpos; nerekomenduojama jais dažyti organinių ir labai tankių medžiagų (metalo, stiklo, tankiojo betono). Polimercementiniai dažai gaminami praskiedžiant sausus cementinius dažus nedidelės koncentracijos sintetinių polimerų emulsija. Jie gerai sukimba su paviršiumi, yra atsparūs atmosferos veiksniams, patvarūs, elastingi ir kietėja sausoje aplinkoje. Paprastai naudojamos polivinilacetatinės ir perchlorvinilinės emulsijos. Polivinilacetatinius cementinius dažus galima naudoti ir vidaus darbams. Emulsinių dažų grupei priklauso šie plačiausiai naudojami dažai: polivinilacetatiniai emulsiniai dažai, kurie naudojami vidaus ir išorės tinkui, betonui, kartonui ir medienai dažyti. Jie gerai prilimpa prie paviršių, nepavojingi dažant, higieniški, nes neturi nuodingų tirpiklių; stirolbutadieniniai emulsiniai dažai, kuriais dažomos įvairios vidinės ir nesvarbios išorinės konstrukcijos; akrilatiniai emulsiniai dažai, kurių danga atspari atmosferos veiksniams, silpnoms rūgštims ir šarmams, yra ilgaamžė, atspari mechaniniams veiksniams, plovimo priemonėms ir mineralinėms alyvoms. Akrilatiniais emulsiniais dažais galima dažyti įvairias vidines ir išorines konstrukcijas (betonines, plytines, tinkuotas, medines, metalines). Tai vieni kokybiškiausių emulsinių dažų. Polimeriniai dažai dar yra vadinami emaliniais dažais. Jų yra labai daug rūšių. Jie gaminami trinant pigmentus su įvairiais lakais ir gaunamas tinkamos dažyti suspensijos. Jos būna atsparios šviesai, pakankamai stiprios ir atsparios aplinkos veiksniams. Emalis greit sukietėja, o sukietėjusi danga būna stipri, lygi, glotni ir blizganti, t.y. panaši į emalį. Dažniausiai jų gamybos pagrindine žaliava yra alkidinės, epoksidinės ir karbamidinės dervos ir yra šių rūšių: ∗ bendrosios paskirties gliftaliniai emaliniai dažai, naudojami dažyti įvairiems patalpų vidaus

paviršiams, kurių neveikia vanduo ir tirpikliai; ∗ gliftalinis emalis, atsparus vandeniui ir atmosferos veiksniams, tačiau jį nerekomenduojama

naudoti išorės darbams. Be to, jis neatsparus šarmams. Šis emalis naudojamas metaliniams ir kitokiems paviršiams dažyti;

∗ pentaftaliniai emaliniai dažai yra su pentaftaliniu laku trintų pigmentų suspensija su sikatyvo ir tirpiklio priedu. Prieš naudojant jie praskiedžiami solventu, vaitspiritu, terpentinu. Šie dažai mažiau nuodingi, stipresni ir atsparesni vandeniui. Išoriniams mediniams ir metaliniams paviršiams dažyti gaminami specialūs pentaftaliniai emaliniai dažai;

∗ nitrogliftaliniai emaliniai dažai yra nitroceliuliozės ir gliftalinio polimero tirpalas organiniuose tirpikliuose, į kuriuos primaišyta plastifikatų ir pigmentų. Jais dažomi tokie mediniai ir metaliniai vidaus ir išorės paviršiai, kuriems nebūtina ypatingai dekoratyvi apdaila;

∗ alkidostiroliniai emaliniai dažai, kurie atsparūs vandeniui ir labai atsparūs agresyviajai cheminei aplinkai; sukietėjęs sluoksnelis kietas, blizga. Jais dažomos sienos, langai, durys, lubos, virtuvių baldai, radiatoriai, tinkuoti ir kitokie paviršiai, kurių neveikia atmosferos veiksniai;

34

∗ alkidinis emalis grindims – tai trintų pigmentų suspensija aliejiniame lake su sikatyvo ir tirpiklių priedu. Emalis yra geltonos, šviesiai rudos spalvos. Tirštas emalis praskiedžiami terpentinu. Šis emalis yra gana atsparus vandeniui, o jo sukietėjęs sluoksnelis mažai dilus. Jais dažomos medinės grindys;

∗ nitroemaliai – tai nitroceliuliozės ir dervos tirpalas lakiuosiuose organiniuose tirpikliuose su pigmentų ir plastifikatų priedu. Jais gruntuojamos patalpų viduje esančios metalinės ir medinės konstrukcijos;

∗ tilceliulioziniai emaliniai dažai – tai etilceliuliozės ir dervos tirpalas lakiųjų organinių tirpiklių mišinyje, į kurį pridedama pigmentų ir plastifikatų. Jais dažomi tie mediniai ir metaliniai paviršiai, kurių neveikia atmosferos veiksniai. Etilceliulioziniai emaliai greit kietėja, ir gaunami labai švelnūs tonai, sunkiai išgaunami kitokiais dažais;

∗ epoksidiniai emaliniai dažai – tai pigmentų suspensija epoksidiniame lake. Jie atsparūs šilumai, atmosferos veiksniams ir rūgštims. Jais dažomos metalinės konstrukcijos, kurios eksploatuojamos drėgnose patalpose, taip pat dažomos išorinės metalinės, medinės ir kitos konstrukcijos. Jie naudojami ir antikorozinei dangai sudaryti.

Nemažą ir seniai naudojamų dažų grupę sudaro aliejiniai dažai. Aliejiniai dažai – tai pigmentų, pokosto ir priedų mišinys. Aliejiniai dažai gaminami kruopščiai trinant pigmentus ir užpildus su nedideliu kiekiu natūralaus pokosto ir pridedant skiediklių bei sikatyvų. Aliejiniais dažais nudažytas paviršius gali būti blizgantis arba matinis. Blizgantis paviršius gaunamas praskiedus tirštus dažus pokostu, o matinis – praskiedus mažesnį kiekį pokosto su tirpiklių priedu. Gaminant matinius dažus, galima įmaišyti vaško arba parafino. Matiniai dažai gaminami statybos aikštelėje. Aliejiniai dažai naudojami plieninėms konstrukcijoms apsaugoti nuo korozijos, jais dažomi langų rišiniai ir tie mediniai elementai bei paviršiai, kurie dažnai plaunami bei trinami (pavyzdžiui, grindys ir pan.). 2.11.2. Ritininės ir lakštinės apdailos medžiagos Sienų ir kartais lubų apdailai dabar plačiai naudojami įvairūs ploni apmušalai, kurių pagrindu yra popierius ar įvairūs audiniai. Jų paviršiuje būna išspausdintas vienos ar kelių spalvų piešinys. Jų yra įvairių rūšių, besiskiriančių medžiagos tipų (popierius, audinys, polimerinė plėvelė), gamybos būdu bei naudojimo sritimi. Pagal gamybos būdą ir naudojimo sritį jie yra: negruntuoti (piešinys išspausdintas negruntuotame paviršiuje), paprastai dažyti, gruntuoti foniniai, plaunamieji, reljefiniai. Kai pagrindas yra audinys, jie gali būti natūralūs ir sintetiniai. Grindų apdailai yra naudojama ruloninė medžiaga – linoleumas, kuris gaminamas vienspalvis ir raštuotas. Būna vienasluoksnis ir sluoksniuotas, su audinio (arba plono veltinio sluoksniu) pagrindu ir be jokio pagrindo. Pagrindinio dengiamojo, taip pat ir visų sluoksnių rišamoji medžiaga yra iš įvairių plastmasių. Lakštinės apdailos medžiagos yra įvairios: natūralios medienos lentelės (dailylentės), naudojamos vidaus ir išorės apdailai, medienos pluošto plokštės, įvairios keraminės ir polimerinės plytelės ir kitokie lakštiniai dirbiniai, pagaminti iš organinės ir neorganinės kilmės žaliavų. 2.11.3. Pagalbinės apdailos medžiagos Atliekant dažymo darbus, taip pat naudojant apdailai kai kurias ritinines arba lakštines medžiagas yra reikalingos pagalbinės medžiagos. Tokios pagalbinės medžiagos yra: glaistai, gruntai, skiedikliai, tirpikliai, sikatyvai, plovimo medžiagos, paviršių šlifavimo medžiagos, klijai ir kt. Glaistas yra tiršta, plastiškos masės pavidalo medžiaga, kuri naudojama paviršių nelygumams išlyginti ir plyšiams užtaisyti. Glaistai gaminami iš rišamosios medžiagos, užpildo (dažniausiai kreidos, kuri sudaro didžiąją glaisto dalį) ir priedų. Rišamoji medžiaga parenkama, atsižvelgiant į tai, kokiais dažais numatoma dažyti išlygintus paviršius. Pavyzdžiui, jeigu paviršius bus dažomas klijiniais dažais, naudojamas klijinis glaistas; dažant aliejiniais arba emaliniais dažais – klijų–pokosto, pusiau aliejinis ir aliejiniai glaistai; dažant perchlorviniliniais dažais – glaistoma perchlorviniliniu glaistu ir kt.

35

Apdailos darbams naudojamas specialus mišinys – gruntas, pagamintas iš pigmentų, užpildų ir rišamosios medžiagos. Gruntai naudojami dažomųjų paviršių poringumui sumažinti (mažiau sunaudojama dažų, o dažų sluoksnis ir spalva būna vienodesni), metalinių paviršių antikorozinei apsaugai sustiprinti. Atsižvelgiant į dažymo rūšį, gruntai parenkami pagal dažomo paviršiaus medžiagą, norimą gauti atsparumą poveikiams ir įsigeriamumą bei dažų rūšį. Dažai, lakai ir gruntas skiedžiami skiedikliais. Jų yra įvairių tipų. Tai terpentinas, paprastas žibalas, ksilolas, įvairių markių specialūs tirpikliai ir skiedikliai, vaitspiritas. Ritininės ir lakštinės medžiagos prie apdailinamojo paviršiaus dažniausiai yra tvirtinamos klijais. Kaip ir apdailos medžiagų, taip ir klijų įvairovė yra labai didelė. Nuo senų laikų yra naudojami gyvulinės ir augalinės kilmės klijai (kaulų, kazeino, dekstrino ir kt.), augaliniai dirbtiniai (karboksimetilceliuliozė ir metilceliuliozė). Dabartiniu metu labiausiai paplitę ir efektyviausi yra polimeriniai klijai. Polimeriniai klijai būna emulsijų, vandeninių ir spiritinių tirpalų pavidalo. Sintetiniams klijams gaminti dažniausiai naudojamas polivinilacetatas, epoksidinės ir kitokios polimerinės dervos. Polivinilacetatiniai klijai naudojami apmušalams priklijuoti, glaistui gaminti ir kt. Pasirinkta klijų rūšis priklauso nuo klijuojamų medžiagų tipo, jų paviršių, būsimos eksploatacinės aplinkos (drėgna, sausa, veikia ar neveikia apkrovos ir pan.) ir kitų veiksnių. Yra polimerinių dervų pagrindu pagamintų klijų, kurie atstoja metalo privirinimą, detalių sujungimą varžtais arba vinimis. Savikontrolės klausimai

1. Kokios yra fizikinės ir cheminės statybinių medžiagų savybės? 2. Kokios yra statybinių medžiagų mechaninės savybės? 3. Į kokias grupes medžiagos skirstomos pagal savo struktūrą? 4. Mediena, jos dirbiniai ir kokios jos panaudojimo statyboje sritys? 5. Medienos dirbinių kokybės ir ilgaamžiškumo užtikrinimo būdai. 6. Kokie yra statybiniai metalai ir kokios pagrindinės jų savybės? 7. Kokie yra keramikiniai dirbiniai ir kokios jų panaudojimo statyboje sritys? 8. Kokios yra mineralinės rišamosios medžiagos? 9. Koks skirtumas tarp orinių ir hidraulinių rišamųjų medžiagų? 10. Kur naudojamos organinės rišamosios medžiagos? 11. Kas yra betonas? Jo sudėtis? 12. Kokios pagrindinės betonų fizikinės – mechaninės savybės ir jų reikšmės? 13. Kokie pagrindiniai kokybiniai reikalavimai betono sudedamosioms medžiagoms? 14. Kas yra gelžbetonis? Kaip jis gaunamas? 15. Kas yra statybinis skiedinys ir jo savybės? 16. Kas yra necementiniai mineraliniai statybiniai dirbiniai? 17. Pagal kokius pagrindinius požymius yra skirstomos termoizoliacinės medžiagos? 18. Kokie yra pagrindiniai termoizoliacines savybes charakterizuojantys rodikliai ir nuo ko

jie priklauso? 19. Kaip pagal paskirtį ir savybes yra skirstomos akustinės medžiagos? 20. Kaip akustinės medžiagos skirstomos pagal garso sugėrimo pobūdį? 21. Kokios pagrindinės apdailos medžiagų grupės ir kokie skirtumai tarp jų? 22. Kokios yra pagrindinės dažų grupės ir kokie jų sudėties pagrindiniai komponentai? 23. Kokios yra ritininės ir lakštinės apdailos medžiagos? 24. Kas tai yra pagalbinės apdailos medžiagos ir kokia jų paskirtis?

36

3. KONSTRUKCINIAI PASTATŲ ELEMENTAI 3.1. Pamatų pagrindai Grunto masyvas, atlaikantis pastato su visomis jį veikiančiomis apkrovomis svorį, vadinamas natūraliu pagrindu. Jeigu natūralus pagrindas yra silpnas ir neatlaiko pastato slėgio, jis stiprinamas, įrengiant dirbtinį pagrindą. Gruntai skirstomi į dvi klases: uolinius ir neuolinius. Uoliniams gruntams priskiriami vulkaninės, metamorfinės ir nuosėdinės kilmės gruntai su standžiaisiais ryšiais tarp grūdelių. Standusis ryšys tarp grūdelių suteikia uoliniams gruntams tvirto bei trapaus kūno savybių. Uolinių gruntų deformacijos yra proporcingos slėgiui. Žemės paviršiuje tokių gruntų mažai, todėl pagrindu jie esti retai. Neuoliniai gruntai skirstomi pagal sudedamųjų dalelių stambumą ir formą, taip pat pagal ryšį tarp grūdelių. Nerišliesiems gruntams priklauso gabaliniai ir smėliniai gruntai. Juose nėra ryšių tarp grūdelių. Kuo didesni grūdelių matmenys, tuo geriau jie susiglaudžia ir būna didesnė laikomoji galia. Gamtinėmis sąlygomis tarpai tarp stambių grūdelių būna pripildyti gerokai smulkesnių grūdelių, vandens arba oro. Žvyringojo ir smulkiojo smėlio laikomoji galia nepriklauso nuo drėgnio; smulkesnių smėlių stiprumas mažėja, didėjant drėgnumui. Smėlių savybėms didelę įtaką daro įvairios molingos ir organinės priemaišos. Jos mažina laikomąją galią. Dulkingieji smėliai, prisisotinę vandens, yra slankūs ir vadinami dribsmėliu. Smėlinių gruntų savybėms didelę įtaką daro tekantis gruntinis vanduo, kuris gali išplauti smulkesnes smėlio frakcijas. Dėl to sumažėja grunto tankumas ir pastatas nevienodai nusėda. Kylant vandeniui į viršų, smėlis taip pat išsipurena. Krintant vandens lygiui, smėlinis gruntas sutankėja ir darosi tvirtesnis. Taip tankėdami gruntai sėda. Moliniai gruntai yra sankabūs. Svarbiausias jų komponentas yra molio dalelės. Keičiantis drėgmei, molinis gruntas gali pereiti iš tvirtos būsenos į plastinę bei takią, ir atvirkščiai. Moliniai gruntai susispaudžia sumažėjus porų tūriui, išspaudus iš porų laisvąjį vandenį. Tačiau vanduo išsispaudžia iš jų labai lėtai ir statiniai, pastatyti ant molinių gruntų, sėda daugelį metų. Moliniams gruntams priskiriami dumbliai, slūgūs ir kilsnūs gruntai. Dumblas – tai pradinės formavimosi stadijos molinis gruntas. Slūgūs gruntai – moliniai gruntai, kurie, veikiami išorinių apkrovų arba savosios masės, drėkinami papildomai. Kilsnūs gruntai – tai moliniai gruntai, kurių tūris, sudrėkinus vandeniu, padidėja daugiau kaip 4%. Gruntuose gali būti ir augalinių liekanų. Jei jų daugiau kaip 10%, gruntai vadinami uždurpėjusiais gruntais. Tokie gruntai labai drėgni, spūdūs, jie netinkami statinių pagrindams. Rajonuose, kuriuose buvo ledynas, pastatų pagrindais dažniausiai yra ledynų kilmės gruntai. Jiems priskiriami moreniniai gruntai, kurie susidarė daugiausia ledyno dugne ir sutankėjo jo svorio veikiami. Moreniniuose gruntuose, susidedančiuose iš priesmėlių ir priemolių, yra vandens prisotintų smėlio linzių, kartais panašių į dribsmėlius. Tačiau moreniniai gruntai tinka pagrindams. Bet dėl jų sandaros nevienodumo ir struktūros pažeidimo pastatai ir statiniai gali nevienodai sėsti. Apie 57% Lietuvos dengia moreniniai moliniai gruntai, kurie dažniausiai tankūs, kieti, mažai deformuojasi, yra geras pastatų pagrindas. Apie 10% teritorijos dengia limnoglacialiniai priemoliai ir moliai. Jie yra nelabai stiprūs ir, apkrovų veikiami, smarkiai deformuojasi. Apie 32% teritorijos dengia įvairios kilmės smėliai. Dauguma jų yra vidutinio tankumo ir tankūs, todėl yra geras pastatų pagrindas. Grunto, kaip pastato pagrindo, stiprumą mažina drėgmė. gruntiniai vandenys gali ne tik iš po pamatų pado išplauti smulkiąsias grunto daleles, gali veikti gruntą chemiškai, ištirpindamas kai kurias jo sudėtines dalis, bet ir ardo pamatų konstrukciją. Todėl parenkant natūralų pagrindą reikia atsižvelgti į galimą kenksmingą gruntinio vandens poveikį ir numatyti priemones, kaip nuo jo apsisaugoti. Kitas veiksnys, turintis įtakos pagrindo savybėms – peršalimas. Nevienodas tūrio didėjimas (grunto kilsnumas) šąlant ir netolygus sėdimas atšylant yra daugelio pastatų ir statinių pažeidimų priežastis, ypač kai būna didelis gruntų sezoninio peršalimo gylis.

Šaldami labiausiai kilsnūs tie gruntai, kuriuose yra daug molingų ir, ypač dulkingų, dalelių. Smulkiuosiuose, dulkinguose smėliuose, priesmėliuose ir priemoliuose, juostiniuose moliuose aukštas

37

kapiliarinio vandens lygis, todėl įšalo zonoje kaupiasi vanduo. Susidaro ledo “linzės”, ir grunto tūris gali padidėti daugiau kaip 9%. Tai pagrindinė gruntų kilsnumo priežastis.

Moliuose vandeniui judėti kapiliarais sunkiau. Jis kyla lėčiau, o gruntas įšąla greičiau, todėl gerokai mažesnė ledo “linzių” susidarymo galimybė. Žvyro, žvyringojo smėlio, vidutinio stambumo smėlio pagrindai užšaldami nesideformuoja.

Jeigu pastatą būtinai reikia statyti silpnuose gruntuose, neturinčiuose pakankamos laikomosios galios, daromi dirbtiniai pagrindai – gruntiniai arba poliniai.

Po pamatais silpnus gruntus pigiau ir paprasčiau pakeisti stipriais, negu paplatinti pamatą. Silpni gruntai iškasami iki 1,5–2 m gylio ir pakeičiami smėlio ar žvyro pasluoksniu. Smėlio ar žvyro posluoksnis paskirsto slėgį didesniame grunto plote, ir taip padidėja pagrindo laikomoji galia.

Gruntai tankinami taip pat voluojant, plūkiant, vibruojant, įrengiant smėlio arba specialaus grunto polius. Šie poliai įrengiami kimštinių polių principu, tik vietoj betono į gręžinius beriamas smėlis arba specialiai parinktas grunto mišinys.

Norint padidinti smėlių laikomąją galią, gruntas silikatinamas. Tam naudojamas skystojo stiklo skiedinys ir kalcio chloridas, kurie įšvirkščiami į gruntą. Vykstant cheminei reakcijai, susidaro vandenyje netirpus, stiprus struktūrinis smėlio grūdelių junginys, panašus į smiltainį.

Dulkingiems ir vandeniui prisotintiems smėliams (dribsmėliams) sutvirtinti įšvirkščiamas skystasis stiklas ir fosforo rūgštis.

Gruntai taip pat sutvirtinami naudojant cemento skiedinį. 3.2. Pamatai ir jų konstrukcijos Pamatas – tai pastato dalis, kuri perduoda jų apkrovas pagrindui ir yra viena iš svarbiausiųjų pastato dalių. Pagal sąlyčio su pagrindu pobūdį pamatai skirstomi į sekliuosius, polinius ir giliuosius. Seklieji pamatai statomi iškastoje duobėje, kuri, pastačius pamatą, užpilama gruntu ir sutankinama. Tokie pamatai perduoda pastato apkrovą pagrindui padu. Sekliųjų pamatų gylis dažniausiai būna ne didesnis kaip 3–5 m. Poliniai pamatai pastato apkrovą perduoda polių galais ir jų šonais. Jie įrengiami tokiuose pagrinduose, kur stiprus gruntas slūgso giliau. Gilieji pamatai naudojami, kai stiprus gruntas slūgso giliai (10–60 m). Jie pastato apkrovą pagrindui perduoda padu ir šonais, nes įrengiami grunte arba į jį įgilinami. Gilieji pamatai yra ekonomiškesni ir įrengiami, kai poliniai pamatai neefektyvūs. Pagal pastato konstrukcinę schemą pamatai gali būti juostiniai, atskirieji (pavieniai) ir ištisiniai po visu pastatu. Pamato kontūras plane paprastai atkartoja dalį virš pamato. Po ištisinėmis sienomis pamatai daromi nenutrūkstamos juostos pavidalo ir vadinami juostiniais (14 a pav.). Tokius pamatus racionalu įrengti ir tada, kai kolonos išdėstytos tankiai ir yra veikiamos didelių apkrovų (14 b pav.). Juostiniai pamatai įrengiami po išorinėmis ir vidinėmis sienomis. Jie gali būti iš surenkamųjų betoninių blokų; monolitiniai juostiniai; iš pavienių stulpų (14 c pav.) ir kai viršus sujungiamas pamatų sijomis (stulpiniai) (14 d pav.). Ištisinė gelžbetoninė monolitinė plokštė po visu pastatu daroma tada, kai pagrindo viršutinis sluoksnis yra per silpnas kitokių pamatų apkrovoms atlaikyti. Kai apkrovos didelės, o stiprus gruntas labai giliai, gali būti kalami poliai, kurie sujungiami gelžbetoniniu plokščiu rostverku. Šiuo metu gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų pamatai yra akmenbetonio, betoniniai ir gelžbetoniniai. Akmenbetonio pamatai įrengiami iš skaldytų akmenų. Tokie akmenys geriau sudedami, ir pamatas būna stipresnis. Akmenbetoninio ir betoniniai pamatai priskiriami prie ilgaamžių konstrukcijų. Jų eksploatacijos trukmė siekia iki 200 metų. Gelžbetoniniai pamatai taip pat yra ilgaamžė konstrukcija ir pastaruoju metu dažniausiai naudojama. Tai labai stiprūs pamatai, todėl jais galima perduoti pastato slėgį į didelį pagrindo plotą, kai pamato aukštis nedidelis. Įprasta išskirti dvi pamato būdingąsias plokštumas: viršutinę, ant kurios paremti laikantieji pastato elementai (14 pav., 1) ir apatinę, kuria slėgis perduodamas į pagrindo gruntą (14 pav., 2).

38

Viršutinė plokštuma vadinama pamato viršumi, o apatinė – pamato padu. Pamatas savo padu perduoda apkrovas į pagrindo gruntą.

14 pav. Pamatų rūšys: a – juostinis sienos pamatas, b – juostinis kolonų pamatas, c – pavienis kolonos pamatas, d – stulpinis sienos pamatas su pamatų sija; 1 – pamato viršus, 2 – pamato padas, 3 – siena, 4 – pamatų sija, 5 – kolona Pamatai vadinami standžiaisiais, jei jie, pagrindui deformuojantis, nesideformuoja arba deformuojasi mažai. Jeigu deformuojantis pagrindui pamatai linksta, tai jie vadinami liaunaisiais ir daromi iš atsparaus lenkimui gelžbetonio. Vienas iš svarbiausių veiksnių, užtikrinančių reikiamą pagrindo laikomąją galią ir deformacijas, kurios leistinos pagal pastato eksploatacijos sąlygas, yra pamatų įgilinimo dydis. Jis priklauso nuo pastato paskirties ir konstrukcinio sprendimo, pagrindą veikiančių apkrovų, šalia blokuojamų pastatų pamatų gylio, geologinių ir hidrogeologinių sąlygų. Visų rūšių gruntuose pamatai turi būti įgilinti ne mažiau kaip 0,5 m nuo išorinio lyginamojo paviršiaus. Kilsniuose pagrindo gruntuose (smulkieji ir dulkingieji smėliai, stambieji nuotrupiniai gruntai su molio priemaiša), pamatų įgilinimo dydis turi būti toks, kad gruntas neperšaltų po pamato padu. Peršalusiame kilsniame grunte susidaro sušalusių sluoksnių (ledo „linzių“) ir grunto tūris padidėja. Dėl to gruntas, o kartu ir konstrukcijos deformuojasi. Atšilęs kilsnus gruntas būna peršlapęs ir suminkštėjęs, dėl to taip pat atsiranda nepageidaujamų deformacijų. Todėl kilsniuose gruntuose pamatai įgilinami daugiau už skaičiuojamąjį grunto peršalimo storį. Atskirą pamatų grupę sudaro poliniai pamatai, kurie daromi, kai stiprūs gruntai yra giliai. Poliai – tai apskriti arba daugiakraščiai strypai, įgilinti į gruntą. Polinius pamatus sudaro poliai ir juos jungiančios monolitinės sijos ar plokštės, vadinamos rostverku, į kurį atremta virš pamato esanti konstrukcija. Vadinasi, pastato apkrova perduodama rostverkui, nuo jo – poliams, nuo polių – gruntui (15 pav.). Pagal gamybos būdą poliai skirstomi į kalamuosius, kurie įgilinami mechaniniu būdu, ir plūkiamuosius, kurie betonuojami grunte. Jų būna medinių, plieninių, betoninių ir gelžbetoninių. Mediniai poliai daromi iš spygliuočių medienos ir yra 6,5–8,5 m ilgio, jų plonasis galas yra 18–34 cm skersmens. Mediniai poliai naudojami tik ten, kur bus eksploatuojami žemiau paties žemiausio gruntinio vandens lygio. Priešingu atveju mediena neišvengiamai supus. Plieniniai poliai naudojami retai. Jie daromi iš plieninių valcuotųjų profilių arba vamzdžių. Dabar statybose dažniausiai naudojami betoniniai ir gelžbetoniniai poliai. Tokių polių įrengimo technologija tiek išplėtota ir patobulinta, kadangi ši pamatų rūšis yra pagrindinė. Civilinių pastatų poliniams pamatams įrengti dažniausiai naudojami kalamieji gelžbetoniniai poliai. Jie dažniausiai gaminami kvadratinio skerspjūvio, kurio kraštinė 20–40 cm ir 3–16 m ilgio. Polių ilgis parenkamas pagal reikalingą laikomąją galią. Dažnai juostiniai pamatai kartu būna ir pastato rūsio siena (15 pav.). Tokie pamatai turi atlaikyti ne tik vertikaliąsias apkrovas, bet ir didelį grunto šoninį slėgį. Tai reikia įvertinti darant tokius pamatus ir rūsio sienas.

39

15 pav. Pastato su rūsiu polinių pamatų ir hidroizoliacijos įrengimo schemos: 1 – įkalamasis polis, 2 – monolitinis gelžbetoninis rostverkas, 3 – rūsio sienos surenkamasis betoninis blokas, 4 – hidroizoliacija, 5 – betono paruošiamasis sluoksnis Dažnai pastatų rūsio sienas ir patalpas reikia apsaugoti nuo kapiliarinės drėgmės ir kartais nuo laikino gruntinio vandens lygio pakilimo. Jei statybvietėje nuolat aukštas gruntinio vandens lygis, tenka spręsti efektyvios hidroizoliacijos įrengimo klausimus. Rūsio sienoms apsaugoti nuo kapiliarinės drėgmės paprastai naudojama horizontali ir vertikali hidroizoliacija (15 pav.). Horizontali hidroizoliacija dažniausiai daroma virš papėdės, kad į rūsio sieną vanduo neprasiskverbtų iš apačios. Be to, tokia hidroizoliacija daroma ir virš pamato ir rūsio sienos norint apsaugoti nuo drėgmės sieną ir perdangą. Vertikali hidroizoliacija įrengiama iš išorinės rūsio sienos pusės ir apsaugo sieną iš grunto pusės.

3.3. Sienos ir pertvaros 3.3.1. Sienų rūšys. Medinės sienos Išorinės ir vidinės sienos – svarbiausi pastato konstrukciniai ir atitvariniai elementai. Tad pastatai dažnai vadinami pagal sienų rūšį: mediniai, plytiniai, stambiaplokščiai, karkasiniai ir kt. Pagal naudojamas medžiagas sienos skirstomos į medines, mūrines, betonines, kompleksines ir metalines. Statomos ne vien metalinės gyvenamųjų namų sienos, daromi ir sluoksniuotųjų sienų išoriniai sluoksniai (iš profiliuotųjų lakštų). Medinės sienos – vienas iš seniausių pastatų konstrukcinių ir atitvarinių elementų. Medinės sienos būna santykinai neilgaamžių pastatų. Mediena yra deficitinė ir brangi medžiaga, todėl sienoms dabar naudojama retai. Medinės sienos daromos ręstinės – iš apvalių, apipjautų arba profiliuotų sienojų, karkasinės – iš tašų, lentų, plokščių ir skydinės – surenkamos iš stambių, gamyklose pagamintų skydų. Ręstinės sienojų sienos sudarytos iš sujungtų sienojų eilių. Kampuose sienojai jungiami spraustine sandūra arba dygiais. Mediniai gaminiai sienoms statyti gaminami iš spygliuočių ir lapuočių medienos – pušies, eglės, ąžuolo, beržo, liepos, buko ir kt. Dažniausiai naudojama spygliuočių mediena, nes tokių medžių kamienai tiesesni, mediena – nedidelio tankio, lengvai apdirbama, joje yra smalingų medžiagų, todėl lėčiau pūva. Sienos daromos iš rąstų ir tašų (16 pav.). Rąstų sienos dabar rečiau naudojamos. Dažniau ręstinės sienos daromos iš tašų. Tašų sienos būna dvejopos: tokios pat konstrukcijos kaip ir iš rąstų arba daromas tašų karkasas, iš tokių pat tašų. Pastaruoju metu vis plačiau gyvenamiesiems namams statyti naudojamos medinės karkasinės sienos (17 pav.). Karkasas yra surenkamas iš medinių tašų. Ant pamato dedama hidroizoliacija, o virš jos apatinis karkaso vainikas. Ant jo statomi statramsčiai ir sutvirtinami ramsčiais. Paskui uždedamas viršutinis vainikas. Visi karkaso elementai sujungiami vinimis, kabėmis, metalinėmis juostelėmis ir kt. Į viršutinį vainiką remiamos perdangos sijos ir stogo gegnės.

40

16 pav. Medinis namas ir jo elementai: a – rąstų, b – tašų, 1 – termoizoliacinis kamšiklis (pakulų, samanų, mineralinės vatos ir pan.), 2 – dygis, 3 – rąstas (tašas) Karkaso statramsčiai dažniausiai daromi iš 180×100 ir 150×100 mm tašų, išdėstytų kas 0,8–1,2 m. Angose statomi papildomi statramsčiai ir rygeliai. Jie kartu yra ir langų bei durų staktos elementai. Karkaso elementai gali būti ir metaliniai. Jie daromi įvairių profilių iš plonų metalinių lakštų. Dažniausiai būna lovio formos, jungiami specialiomis sriegvinimis. Karkasas paprastai apkalamas apdailos lentelėmis ar kitomis lakštinėmis medžiagomis. Tarp išorinio ir vidinio apvalkalo dedamos lengvos mineralinės vatos plokštės ar dembliai, polistirolas ar kitos efektyvios termoizoliacinės medžiagos. Kad sieną mažiau prapūstų vėjas, klojamos ruloninės medžiagos (polietileno plėvelė, pergamentas ir kt.).

17 pav. Medinių karkasinių sienų elementai: 1 – pamatas, 2 – apatinis vainikas, 3 – inkarinis varžtas, 4 – statramstis, 5 – viršutinis vainikas, 6 – standumo spyriai, 7 – pirmo aukšto sijos, 8 – antro aukšto sijos, 9 – sienos plokštė, 10 – plokščių sandūra

41

Karkasinių sienų apvalkalu gali būti įvairios plokštės: kietos medienos plaušo, medienos drožlių, fibrolito, gipsokartonio ir kt. Kad sienos ilgiau laikytų ir būtų geresnės išvaizdos, jos apmūrijamos ½ plytos storio sienute. Tarp sienos ir išorinio sluoksnio yra paliekamas 2–3 cm oro tarpas susidarantiems vandens garams išgaruoti. 3.3.2. Mūrinės sienos Mūrinės sienos mūrijamos iš smulkiųjų ir stambiųjų elementų. Smulkieji elementai gali būti natūralūs, išpjauti ar kitaip pagaminti iš akmenų ir dirbtiniai – keraminiai, silikatiniai, betoniniai. Sienos statomos iš keraminių pilnavidurių ir skylėtųjų plytų bei skylėtųjų blokelių, silikatinių plytų ir blokelių, pilnavidurių ir skylėtųjų betoninių blokelių. Jos gali būti vieno tipo mūro (plytų, blokelių) ir kompleksinės (sluoksniuotosios). Mūro tipo parinkimas priklauso nuo pastato paskirties, apkrovų ir šilumos izoliavimo bei kitų eksploatacinių reikalavimų. Kadangi siena iš vieno tipo medžiagų negali patenkinti visų šių reikalavimų, tai dabar mūrinės sienos daromos sluoksniuotosios: iš sluoksnių, kurie gerai perima apkrovas (plytų, betoninių blokelių) ir gerai šilumą izoliuojančių sluoksnių (18 pav.) (akyto ir putų betono blokelių ir kt.). Tokios sienos vadinamos kompleksinėmis arba plytų mūro su apymūriu. Visos pastatų sienos paprastai buvo daromos masyvios: išorinės – dviejų plytų storio, o vidinės – pagal vertikaliąsias apkrovas ar kanalus sienose 1, 1½ ir retkarčiais 2 plytų storio. Dabar pastatų su išilginėmis laikančiosiomis sienomis išorinės masyvios sienos, siekiant taupyti patalpų šildymo energiją, daromos sluoksniuotos. Tokios pat daromos ir skersinės išorinės sienos. Plytiniai pastatai praktiškai būna ne aukštesni kaip 10–12 aukštų. Skiriamos tokios pastatų sienų dalys: rūsio, cokolinė ir antžeminė.

18 pav. Kompleksinės mūrinės sienos schema: 1 – plytų mūras iš išorės, 2 – termoizoliacinių blokų mūras, 3 – plytų mūras iš vidaus, 4 – tinkas, 5 – ryšys tarp mūro sluoksnių Cokolis – išorės sienų apatinė dalis. Kadangi ji labiausiai drėkinama atmosferos kritulių ir dažniausiai mechaniškai pažeidžiama, todėl daroma iš surenkamųjų betoninių blokų arba monolitinio betono. Cokolinė dalis daroma ne žemesnė kaip 30–40 cm. Mūrinių sienų cokolinė dalis iš išorės apsaugoma stipriomis ir šalčiui atspariomis medžiagomis. Aplink pastatą įrengiama priegrinda, paprastai iš šaligatvio betoninių plytelių, padėtų ant smėlio sluoksnio su nuolydžiu nuo sienos pusės, kad paviršiaus akmenys netelkšotų prie sienos. Karnizas – tai stogo tęsinys visu pastato perimetru, saugantis sienų išorinius paviršius nuo lietaus vandens, ir architektūrinis pastato elementas. Jo matmenys priklauso nuo pastato monumentalumo, jo aukščio, vietovės. Siauresnis už pusę sienos storio karnizas laiko savo masę, mūro eilės iškišamos pamažu 6–8 cm. Platesnis už pusę sienos storio karnizas daromas iš surenkamųjų gelžbetoninių plokščių (19 pav.). panašios formos būna ir mediniai karnizai. Jų plotis (užsikišimas nuo rūsio) būna 40–50 cm.

42

19 pav. Mūrinių sienų karnizų įrengimas ir tipai: a – iškišant plytų eiles, b – naudojant gelžbetoninę plokštę, 1 – karnizo gelžbetoninė plokštė, 2 – inkarinis plieninis kampuotis, 3 – privirintas prie kampuočio armatūros strypas, 4 – perdangos plokštė Sienose įrengiamos langų ir durų angos. Sienos dalis tarp langų yra vadinama tarpulangiu ir ji dažniausiai būna labiausiai apkrauta, nes laiko viršutines sienos dalis, perdangų apkrovas. Kartais, kai nepakankama laikomoji galia, mūrinys stiprinamas armatūra arba apkabomis. Angoms sienose perdengti yra įrengiamos sąramos. Jos būna gulstinės ir gelžbetoninės, arkinės, kartais – pleištinės (20 pav.). Dažniausiai naudojamos gelžbetoninės sąramos, kartais metalinės. Pagal laikančiąją galią sąramos skirstomos į laikančiąsias ir nelaikančiąsias. Nelaikančiosios sąramos laiko tik savąją ir virš sąramos esančio mūrinio masę. Laikančiosios sąramos atlaiko ne tik savąją ir virš jos esančio mūrinio masę, bet ir atremtas į mūrinį konstrukcijas: perdangas, sijas, ilginius ir kt. Laikančiosios sąramos dedamos iš tos pusės, iš kurios remiama ant sienos konstrukcija. Dažniausiai tai išorinės sienos vidinė pusė.

20 pav. Mūrinių sienų angų sąramos: a – arkinė, b – gulstinė, c – surenkamoji gelžbetoninė, 1 – nelaikančioji sąrama, 2 – laikančioji sąrama

43

Seniai naudojami pastato architektūriniai elementai yra balkonai. Jie daromi gelžbetoniniai, kaip gembinės plokštės iš vandeniui nelaidaus (hidrotechninio) betono. Jos inkaruojamos sienoje arba perdangoje. Balkonų tvorelės tvirtinamos prie sienos ir prie plokštės. Vidinėse sienose yra įrengiami vėdinimo ir dūmų (jeigu reikia) kanalai. Kanalų skerspjūvio matmenys yra pusės plytos ilgio kartotiniai. Mūrinėse sienose dažnai paliekami vamzdžių grioveliai, kuriuose klojami elektros ir kitos paskirties laidai. Sienose įrengiamos deformacinės siūlės, kad būtų išvengta plyšių dėl temperatūros poveikių, medžiagų susitraukimo, netolygių nuosėdžių. Jos skirstomos į dvi pagrindines rūšis: temperatūrines susitraukimo (išsiplėtimo) ir sėdimo dėl pagrindų deformacijų. Temperatūrinės siūlės daromos ilgose sienose (daugiau kaip 50–150 m, atsižvelgiant į sienos tipą), o sėdimo – visais atvejais, kai pastato pagrindas (pamatai) gali netolygiai nusėsti. Tai įvyksta, kai: − atskiros pastato dalys statomos ant skirtingų arba suspaustų ir nesuspaustų gruntų; − statant pastato dalis skirtingu laiku arba pristatant naują pastatą prie esamo; − kai didelis (daugiau kaip 10 m) pastato dalių aukščių skirtumas; − kai gretimų sienų pamatų pado plotis ir įgilinimo dydis smarkiai skiriasi. Temperatūrinės ir sėdimo siūlės paprastai daromos atskirai, bet jos gali atlikti ir bendras funkcijas. Jų konstrukcijos yra panašios (21 pav.).

21 pav. Deformacinių siūlių mūro sienose schemos: a – vienos krypties sienoje, b – tarp išilginės ir skersinių sienų, 1 – hidroizoliacinė medžiaga (ruberoidas ar kt.), 2 – termoizoliacinė medžiaga, 3 – sandarinamoji medžiaga (elastinga mastika ar kt.) 3.3.3. Konstrukcijos iš mažagabaričių blokų

Blokelių tipai ir paskirtis. Įvairių pastatų statyboje vis plačiau naudojami įvairios formos blokeliai. Jų įvairumas mažai tesiskiria nuo kitų statybinių konstrukcijų medžiagų tipų įvairumo. Pagal paskirtį pastate jie skirstomi į blokelius sienoms ir perdangoms. Plačiausiai taikomų blokelių schemos pavaizduotos 22 pav. Pagal blokelių gamybai panaudotą rišamąją medžiagą, jie suskirstomi į šias grupes:

• betoniniai, • keraminiai, • silikatbetoniniai, bei akytojo dujų silikato ir gipsiniai, • stiklo.

Pagal paskirtį blokeliai skirstomi į tris grupes: • konstrukciniai, • izoliaciniai–konstrukciniai, • izoliaciniai. Blokelių tipo parinkimą apsprendžia sienų ar perdangų konstrukcija, atskirų sluoksnių, kuriems

naudojami blokeliai, paskirtis ir eksploataciniai reikalavimai. Konstrukciniai blokeliai naudojami išoriniams sienų sluoksniams, t. y. sluoksniuotųjų sienų

laikančiajam sluoksniui (iš patalpos vidaus) ir išoriniam apdailiniam sluoksniui – ekranui (iš lauko pusės). Konstrukciniai blokeliai dažniausiai gaminami iš sunkiojo betono ≥ B7,5. Tam, kad sumažinti tokių blokelių masę gali būti į betono mišinį įdedamas atitinkamas kiekis lengvų užpildų (pvz., pjuvenų, spalių ir pan.).

44

22 pav. Sienų blokelių schemos: a–g – betoniniai arba biobetono; h–k – keraminiai; l, m – blokeliai su šilumą izoliuojančiu sluoksniu

45

Izoliaciniai–konstrukciniai blokeliai dažniausiai naudojami sluoksniuotųjų sienų išoriniam laikančiajam sluoksniui (iš patalpų pusės). Tokie blokeliai gaminami iš betono mišinių su lengvais užpildais: keramzito, perlito, porėto stiklo, putų polistirolo, poliuretano ir kt. šilumą izoliuojančių medžiagų granulėmis. Pastaruoju metu gaminami blokeliai iš betono su biointarpais, t. y. medžio drožlių bei pjuvenų, spalių, šiaudų, kapotų nendrių ir kitokiais. Konstrukciniai–termoizoliaciniai blokeliai, kai kuriais atvejais, gali būti naudojami ir vienasluoksnėms bei palengvinto mūro sienoms.

Konstrukcinių ir izoliacinių–konstrukcinių blokelių formos ir dydžiai gali būti įvairūs, tačiau rekomenduojama, kad jų masė būtų ne didesnė kaip 25–30 kg. Tai leidžia juos montuoti, nenaudojant brangiai kainuojančių kėlimo mechanizmų.

Konstrukcinių ir izoliacinių–konstrukcinių blokelių matmenys yra kartotini keraminių plytų matmenims: blokelių aukštis atitinka dvi, tris, rečiau keturias plytų mūro eiles, o plotis – vienos, pusantros ar dviejų plytų storio mūrą; ilgis taip pat dažniausiai atitinka plytų modulį, t. y. 250, 380 mm ir pan.

Blokeliai gali būti ištisinio skerspjūvio arba tuštymėti. Blokelių tuštumų kiekis, o taip pat jų forma priklauso nuo gamybos būdo, medžiagų savybių, sienų konstrukcinių–technologinių sprendinių. Tuštumos gali sudaryti iki 60% viso blokelio tūrio.

Vienasluoksnėms ir daugiasluoksnėms sienoms naudojamų blokelių plačiausiai taikomos geometrinės schemos parodytos 22 pav.

Konstrukciniai blokeliai gali būti naudojami ir pamatams bei rūsio sienoms. Panašių formų gaminami ir termoizoliaciniai blokeliai, tiktai jie yra žymiai lengvesni (tūrio masė ≤ 300 kg/m3), nedidelio stiprumo gniuždymui. Jie gaminami iš tokių pačių medžiagų kaip ir izoliaciniai–konstrukciniai blokeliai tik intarpų (šiaudų, spalių, medžio drožlių, pjuvenų, kapotų nendrių, putų polistirolo granulių ir pan.) yra daugiau. Blokeliai su organinės kilmės termoizoliaciniais intarpais. Plačiausią pritaikymą mažagabaričių dirbinių gamybai turi įvairūs dispersiniai įvairios kilmės ir formos intarpai. Tačiau beveik visos organinės kilmės medžiagos (medis, spaliai, meldai, šiaudai ir kt.) yra blogesni šilumos laidininkai, negu neorganinės kilmės. Perdirbant neorganinės kilmės medžiagas, galima sukurti tokios struktūros gaminius, kad jų šilumą izoliuojančios savybės būtų geresnės už organinės kilmės medžiagas. Tai miško ir medžio pramonės atliekos: šakos, lapai, žievė, nuopjovos, pjuvenos, skiedros ir pan., o taip pat įvairios popieriaus–kartono gamybos įvairios atliekos, kurių šilumos laidumo koeficientas yra, palyginus nedidelis. Kitą organinės kilmės į atliekas išmetamų medžiagų grupę sudaro žemės ūkio gamybos atliekos – spaliai, dalis šiaudų – ir laukiniai augalai – nendrės, įvairi miško žolė ir kt. Visos šios atliekos sudaro didelę žaliavų bazę, statybinių medžiagų ir dirbinių su pagerintomis termoizoliacinėmis savybėmis gamybai. Jų panaudojimo efektyvumas dar labiau padidėja, kada jas galima išgauti ir panaudoti be specialaus energoimlaus paruošimo. Kompozitai su medžio ar kitų organinės kilmės atliekų intarpais daugelyje pasaulio šalių yra gaminami rišamąja medžiaga – matrica – priimant cementą. Šiuo pagrindu gaminamas fibrolitas, arbolitas, įvairūs cemento – medžio drožlių dirbiniai ir pan. Rišamąją medžiaga – matrica – gali būti ir gipsas. Taip neorganinės kilmės rišamųjų medžiagų pagrindu gaminamas biobetonas. Kuriant kompozitus su organinės (augalinės) kilmės intarpais ir cementine matrica, reikia įvertinti šiuos ypatumus: padidintą cheminį agresyvumą; deformacijų kaitaliojimąsi nuo drėgmės pokyčių; intarpų anizotropiškumą; didelį drėgmės pralaidumą; mažą adgezinį stiprumą; mišinio tamprumą. Didžiausią pritaikymą kompozitų su medžio ir augalinės kilmės intarpais turi spygliuočių ir lapuočių veislių medžio atliekos. Šias atliekas galima suskirstyti į tris grupes:

a) miško paruošimo pramonės atliekos, kurios gaunasi kirtavietėse ir pirminio sandėliavimo vietose. tai medžių viršūnės, šakos, lapai, nulūžę ploni medeliai, žievė, malkinė mediena ir pan.

b) Medžio pjovimo atliekos, kurios gaunasi pirminio medžio apdorojimo (pjovimo metu). Tai įvairios nuopjovos, atraižos, pjuvenos, žievė ir kita.

c) Medžio apdirbimo pramonės atliekos, kurios gaunasi gaminant įvairias statybines konstrukcijas, stalių dirbinius, baldus. Gamybos metu į atliekas patenka įvairaus dydžio medienos gabalai, o taip pat „minkštos“ atliekos (obliavimo skiedros), pjuvenos, įvairios atraižos, nuopjovos ir pan.

46

Daugelyje pasaulio šalių platų pritaikymą statyboje, kaip termoizoliacinė medžiaga, turi meldai (nendrės). Senovėje jie buvo naudojami ir kaip armatūra, sustiprinant molio sienas ir kitus pastatų iš molio elementus. Meldo stiebelio stipris tempiant yra 1,5–3 kartus didesnis negu ąžuolo, 127–270 MPa ir 99 MPa atitinkamai. Laikui bėgant, esančio, pavyzdžiui mūrinėje sienoje meldo stiebelio stipris beveik nemažėja. Smulkinant meldus jų savybės keičiasi – padidėja 1,5–2 kartus vandens įgeriamumas, 2–3 kartus sumažėja stipris, kadangi juos smulkinant pažeidžiama struktūra.

Panašias savybes turi ir šiaudai, tačiau jų stiebų sienelės yra plonos, dėl juos surinkant, transportuojant ir apdirbant pažeidžiama struktūra labiau negu meldų, nukenčia jų stipris. Tačiau termoizoliacinių kompozitų gamybai jie patenkina visus termoizoliaciniams intarpams keliamus reikalavimus.

Geromis termoizoliacinėmis ir ilgalaikiškumo savybėmis pasižymi luobinių kultūrų spaliai. Ypač daug susikaupia linų spalių, kurie nuo senų laikų Lietuvoje buvo naudojami kaip biri termoizoliacinė medžiaga. Jų šilumos laidumas, esant sausiems, yra 0,04–0,37 W/m0C.

Gaminant dirbinius su pagerintomis termoizoliacinėmis savybėmis efektyviai gali būti panaudotos popieriaus – kartono pramonės atliekos – pluoštinės masės, kaolino ir kitų organinių ir neorganinių medžiagų mišinys. Pluoštinės masės dalis sudaro 50% ir daugiau procentų bendro tūrio. Dabar mūsų šalyje ši masė išmetama kaip niekam nereikalinga atlieka, teršia gamtą. Jos panaudojimas leidžia pagaminti įvairius termoizoliacinius ir konstrukcinius – izoliacinius dirbinius.

Blokelių su organinės kilmės intarpais savybės priklauso nuo daugelio technologinių faktorių, kurių poveikis gali būti reguliuojamas cheminiais priedais. Į mišinį jie dedami, norint padidinti biobetono stiprį, pagreitinti kietėjimą, pagerinti mišinio paslankumą, vienodumą ir kitas savybes. Vienas iš svarbiausių cheminių priedų teigiamų poveikių yra įvairių ekstaktyvinių medžiagų, esančių intarpuose, neigiamos įtakos lokalizavimas. Be to šie priedai padengia intarpų, turinčių celiuliozės, paviršių vandeniui nepralaidžia plėvele, kliudančia intarpe esančioms kenksmingoms medžiagoms susiliesti su rišamąja matricos medžiaga.

Vartojamų priedų tipas priklauso nuo intarpo medžiagos tipo, jos sudėties ir kiekio. Priedai, kurie greitina kietėjimą, sumažina intarpuose esančių kenksmingų medžiagų poveikio cementui trukmę ir tuo pačiu pagerina kokybę. Efektyviausiais yra laikomi šie priedai: 1) greitinantys kietėjimą – kalcio chloridas, kalcio nitratas, skystas stiklas + aliuminio chloridas, kalcio hidroksidas; 2) sudarantys plėvelę ant intarpų paviršiaus: skystas natrio stiklas, skystas stiklas + kalcio chloridas, skystas stiklas + furilinis spiritas.

Jeigu intarpai yra iš mišrios medienos arba vien lapuočių, tai efektyviausias kompleksinis cheminis priedas yra skystas stiklas + kalcio chloridas arba kalcio chloridas + kalkės. 3.3.4. Monolitinio betono sienos ir pastatai Monolitinis betonas ir gelžbetonis yra plačiai paplitusios šiuolaikinės statybinės medžiagos. Šių medžiagų pastatai ir jų konstrukcijos yra standesni, gali atlaikyti didesnius poveikius, galima gauti gerą sienų paviršių, kurio nereikia tinkuoti, yra gera sienų izoliacija nuo išorinio triukšmo, nesunku mechanizuoti statybos darbus, galima įrengti skirtingus tarpatramius ir pritaikyti įvairesnius architektūrinius sprendimus. Šio tipo namų ir jų sienų statyba pagrįsta industrinių klojinių naudojimu. Daugiausia naudojami blokiniai skydiniai klojiniai, kurie surenkami statybvietėje. Mūsų šalyje iš monolitinio betono statomi įvairaus aukštingumo pastatai (iki 36 aukštų). Iš monolitinio betono gali būti gaminamos ne tik išorinės ir kitos laikančiosios sienos, bet ir pertvaros (23 pav.). Išorinės sienos yra daromos iš lengvojo betono (putbetonio, keramzitbetonio) arba sluoksniuotos, kad būtų galima pasiekti didesnę šiluminę varžą. Darant monolitines sluoksniuotąsias sienas, išoriniai sluoksniai dažniausiai būna iš sunkiojo betono, o vidurinis – iš kietųjų putplasčių arba akmens vatos plokščių. Sunkiojo betono laikomasis sluoksnis iš patalpos dažniausiai pusės daromas 10–12 cm, o iš išorinės pusės – 6–8 cm. Termoizoliacinės plokštės prieš betonuojant sienas yra specialiais ryšiais fiksuojamos klojiniuose, kad išoriniai betoniniai sluoksniai būtų numatyto storio (24 pav.). Monolitinių namų perdangos gali būti taip pat monolitinės. Tačiau dažniausiai yra daromi iš kiaurymėtų iš anksto įtemptųjų gelžbetoninių plokščių arba iš vienalyčių plokščių, kuriomis perdengiamas visas kambarys.

47

23 pav. Pastato su monolitinėmis sienomis aukšto plano schema: 1 –sienų betonavimo klojiniai, 2 – užbetonuotos sienos ir pertvaros

24 pav. Sluoksniuotosios monolitinės sienos su nuimamaisiais klojiniais schema: 1 – klojiniai, 2 – išoriniai sunkiojo betono sluoksniai, 3 – termoizoliacinis sluoksnis, 4 – termoizoliacinio sluoksnio fiksatoriai (ryšiai) Monolitinės statybos sričiai priklauso pastatų statyba perdangų ir aukštų pakėlimo metodu. Šio metodo esmė yra tokia: − žemės lygiu, iš anksto pastačius kolonas, betonuojamas visų perdangų ir stogo plokščių paketas; − stogo plokštė pakeliama į reikiamą vietą (aukštį) ir tvirtinama prie kolonų; − panašiu būdu nuosekliai, pradedant nuo viršutinio aukšto perdangos, visos perdangų plokštės

pakeliamos į projektinį aukštį ir pritvirtinamos prie kolonų. Šiuo metodu galima statyti įvairios paskirties, aukštingumo, bet kokių matmenų ir konfigūracijos pastatus. 3.3.5. Sienos iš stambių blokų ir plokščių Stambiablokių gyvenamųjų namų pagrindinė konstrukcinė schema yra su trimis išilginėmis laikančiosiomis sienomis (viena vidinė ir dvi išorinės). Siena susideda iš tokių blokų: tarpangių, sąraminių, palangių, eilinių ir kampinių juostinių blokų (25 pav.). Tarpanginis blokas gali būti vienas arba iš trijų atskirų blokų. Blokai mūrijami cemento arba sudėtiniais skiediniais. Betoniniai blokai gaminami iš įvairių lengvųjų betonų, kurių tūrinis tankis yra nuo 600 iki 1600 kg/m3. Darant vienalyčius blokus šiluminė varža yra nedidelė. Todėl ši statyba nebuvo plačiai išplėtota. Gaminti ir montuoti didelių matmenų blokus su termoizoliaciniais sluoksniais yra sudėtinga ir išeina daug siūlių šalčio tiltelių. Todėl juos plačiai pakeitė statyba iš didelių, nestorų, palyginti su jų aukščiu ir pločiu, plokščių. Stambiaplokščių pastatų konstrukcinės schemos yra trys: su išilginėmis išorinėmis ir vidinėmis laikančiosiomis sienomis ir su skersinėmis laikančiosiomis sienomis. Sienų

48

plokštės gaminamos iš įvairių rūšių lengvųjų betonų, gelžbetonio, gerai šilumą izoliuojančių medžiagų. Plokštės yra be angų ir su įstatytais langais ir durimis.

25 pav. Stambių blokų sienos schema: 1 – tarpangio blokas, 2 – palangės, 3 – sąramos, 4 – juostinis, eilinis, 5 – juostinis kampinis, 6 – kampinis, eilėmis Pagrindiniai konstrukciniai stambiaplokščių pastatų elementai yra išorinių sienų plokštės. Jos gali būti laikančiosios, save laikančiosios ir kabamosios. Jų aukštis dažniausiai būna lygus vienam pastato aukštui, o plotis apima vieną arba du kambarius. Bendras plokščių ir jų išdėstymo vaizdas pateiktas 26 paveiksle.

26 pav. Bendras plokščių išdėstymo vaizdas: 1 – sienos plokštė su lango anga, 2 – su durų anga, 3 – pertvaros beangė plokštė, 4 –apkrovą laikančioji pertvaros plokštė, 5 – laiptinės plokštė, 6 – laiptų aikštelė, 7 – laiptai Pagal savo konstrukciją išorinės sienų plokštės būna vienasluoksnės ir sluoksniuotos (27 pav.). Vienasluoksnės yra gaminamos iš lengvojo betono. Joms sujungti su vidinėmis sienomis ir perdangos plokštėmis yra naudojamos įvairios detalės ir fiksatoriai. Plokščių išorinis sluoksnis yra daromas iš sunkaus dekoratyvinio betono (15–20 mm storio), o vidinis apdailos sluoksnis (10–15 mm) – iš sudėtinio skiedinio. Trisluoksnės sienų plokštės susideda iš dviejų gelžbetoninių sluoksnių ir termoizoliacinio sluoksnio tarp jų (27 pav. 2-2). Išoriniai gelžbetoniniai sluoksniai gali būti iš lengvojo arba sunkiojo betono. Termoizoliaciniam sluoksniui įrengti vartojamos pusiau kietos akmens vatos, putų polistirolo plokštės, putų stiklo, putų silikato blokeliai ir kitos panašios termoizoliacinės medžiagos ir dirbiniai. Išorinių sluoksnių storis ne mažesnis kaip 5 cm, vidinis nustatomas šiluminiais skaičiavimais ir būna iki 20 cm. Plokščių išoriniai sluoksniai standžiai sujungiami (visu perimetru) arba lanksčiaisiais ryšiais iš nerūdijančio plieno arba plieno strypų, padengtų patikima antikorozine danga. Dabartiniu metu pastatų statybai vis plačiau pradedama naudoti sudėtinės trisluoksnės plokštės, kurių išoriniai sluoksniai yra įvairių tipų tinkas, lakštinės medžiagos ir jų dirbiniai: plieno, aliuminio, stikloplasčio ir pan. lygūs ir profiliuoti lakštai. Sienų sudėtinės plokštės vidinis sluoksnis dažniausiai būna iš mineralinės vatos ar putplasčio plokščių. Vidinių laikančiųjų sienų plokštės ir pastato standumo sienos daromos iš sunkiojo betono ir būna kambario didumo. Pastatų iš stambiaplokščių elementų statyboje ypatingas dėmesys skiriamas sandūroms. Nuo jų konstrukcijos ir kokybės priklauso viso pastato patikimumas, ilgaamžiškumas bei eksploatacinės savybės.

49

27 pav. Išorės sienų plokščių konstrukcinė schema: 1-1 – vienasluoksnė, 2-2 – trisluoksnė, 1 – strypinis fiksatorius, 2 – fiksatoriaus lizdas, 3 – kilpinis fiksatorius, 4 – armatūros strypynas, 5 – armatūros tinklas, 6 – lango blokas, 7 – mediniai kamščiai, 8 – apsauginis barjeras, 9 – ketera, 10 – lengvas betonas, 11 – vidaus apdaila, 12 – išorės apdaila, 13 – gelžbetoniniai sluoksniai, 14 – termoizoliacija, 15 – standumo briauna

28 pav. Išorinių ir vidinių sienų plokščių jungimo tipų schemos: a – suvirinamasis, b – kilpinis, c – užfiksuojantis, 1 – išorinės plokštės, 2 – vidaus sienų plokštė, 3 – įdėtinės metalinės detalės, 4 – metalinis antdėklas, 5 – iškištos plokščių armatūros kilpos, 6 – metalinė apkaba, 7 – suvirinimo siūlė, 8 – metalinė plokštelė su išpjovomis, 9 – fiksatorius Jungtys turi būti stiprios, turi izoliuoti garsą, drėgmę, nepraleisti oro ir vandens, turi būti atsparios korozijai. Paprastai sandūros yra skirstomos pagal ryšių pobūdį (suvirinamosios, kilpinės, užfiksuotosios ir varžtinės, 28 pav.) ir pagal hermetiškumą (uždarosiosios ir atvirosios, 29 pav.).

29 pav. Pagrindiniai išorinių sienų plokščių sandūrų tipai: a – atviroji vertikalioji ir horizontalioji sandūros, b – uždaroji vertikalioji ir horizontalioji sandūros, 1 – išorinės sienos plokštė, 2 – vidinės sienos plokštė, 3 – perdangos plokštė, 4 – termoizoliacija, 5 – hidroizoliacija, 6 – vandenį atmušanti juosta, 7 – monolitinis betonas, 8 – pleištinis lizdas, 9 – poringas tarpiklis (gumos ar pan.), 10 – hidroizoliuotas nuožulnusis paviršius, 11 – skiedinys, 12 – tamprusis tarpiklis, 13 – hermetikas, 14 – ertmė

9 8

5 5 7

6 4 3

50

Vidinių sienų plokščių sandūros, kaip ir išorinių sienų, yra horizontaliosios ir vertikaliosios. Vertikaliosios įrengiamos naudojant panašius ryšius. Horizontaliosios sandūros konstrukciniu požiūriu skirstomos į platformines ir kontaktines. Plačiau yra taikomos (iki 16 aukštų pastatams) platforminės sandūros (30 pav.).

30 pav. Vidaus sienų platforminių horizontaliųjų sandūrų schemos, kai perdangos plokštės ištisinio skerspjūvio (a, b, c) ir daugiatuštuminės (d, e, f): 1 – kamštis; 2 – fiksatorius; 3 –skiedinio siūlė; 4 – monolitinis betonas 3.3.6. Karkasiniai pastatai ir jų sienos Karkasinius pastatus sudaro karkasas, perdangų plokštės, sienų plokštės ir kiti elementai. Karkasas gali būti gelžbetoninis (surenkamasis arba monolitinis) ir plieninis. Perdangos – gelžbetoninės arba kompleksinės (metalas ir betonas), rečiau – vien metalinės. Sienos – įvairios. Karkasinei statybai naudojamos trys pagrindinės konstrukcinės schemos: rėminė, rėminė diafragminė ir diafragminė. Svarbiausi laikomieji rėminio karkaso elementai yra plokšti rėmai arba statramstinės sijinės konstrukcijos su standžiaisiais sujungimais. Rėminio tipo konstrukcijos būdingos gelžbetoniui. Ypač paprasta padaryti monolitinių ir surenkamųjų monolitinių konstrukcijų standžiuosius sujungimo mazgus. Pastato rėmai, sujungti perdangomis, taip pat sienomis arba specialiai tam skirtomis konstrukcijomis, sudaro erdvinę strypinę sistemą – karkasą. Perdangos, jungiančios rėmus ir kitus vertikaliuosius elementus į visumą, atlaiko horizontaliąsias apkrovas bei jas perskirsto. Karkasas gali būti sudarytas iš rėmų, išdėstytų skersai arba išilgai pastato, taip pat iš rėmų, išdėstytų ir išilgai, ir skersai pastato, t. y. iš sukryžmintų rėmų (31 pav.). 31 pav. pavaizduotos schemos gali tikti ir metaliniam rėmui, tačiau rygelių sustorėjimai (vutai) ties beveik nedaromi. Iki šiol mūsų šalyje plačiai naudojami surenkamieji gelžbetoniniai karkasai, kurių pagrindinės schemos pavaizduotos 32 paveiksle. Pagal karkaso laikančiųjų elementų suskaidymą yra naudojamos 4 konstrukcinės schemos: 1. Rygeliai padalyti sandūromis prie kolonų, kurios mazguose yra vientisos. 2. Kolonos padalytos rygeliais, kurie mazguose ir visu ilgiu yra vientisi. 3. Rygeliai ir kolonos padalyti mazguose, jų sandūros sutampa su rėmų mazgais. 4. Kolonos mazguose yra vientisos, jų ir rygelių sandūros įrengiamos už mazgų.

51

31 pav. Monolitinių gelžbetoninių karkasų schemos: a – su skersiniais rėmais ir rygelių vutais, b – su skersiniais gebiniais rėmais, c – su išilginiais rėmais, d – su kryžminiais rėmais Mūsų šalyje labiausiai paplitę pirmojo ir trečiojo tipo rėmai.

32 pav. Surenkamųjų karkasų kolonų ir rygelių sujungimo ir sandūrų išdėstymo schemos: a – kolonos ties mazgu vientisos, rygeliai tarp kolonų, b – rygeliai vientisi, kolonos tarp rygelių, c – kolonos ir rygeliai karpyti, d – sandūros įrengiamos mažiausių lenkimo momentų vietose Rygeliai ir kolonos jungiamos įvairiai ir tai priklauso nuo sandūrų vietos. Sujungiama gembėmis, įdėtinėmis metalinėmis detalėmis, armatūros strypais. Jeigu sujungimo mazgas yra daromas standus, tai dažniausiai jis yra užmonolitinamas. 3.3.7. Pertvaros Pertvaros – tai vidinės sienų konstrukcijos, atskiriančios vieną patalpą nuo kitos. Pertvaras veikia tik jų savoji masė, nedidelės atsitiktinės jėgos eksploatacijos metu (perstumiant baldus, įrenginius ir kt.) bei akustiniai poveikiai. Jos daromos iš smulkiųjų ir stambiųjų elementų. Smulkiųjų elementų pertvaros daromos vietoje, o stambių elementų pertvaros sumontuojamos iš stambių plokščių. Pertvarų statybai naudotini įvairių medžiagų dirbiniai: plytos, tuščiaviduriai keraminiai ar lengvojo betono blokai, medinės lentos, medienos drožlių ar medienos plaušo plokštės, gipso pjuvenų, lengvųjų ar akytųjų betonų blokeliai ir plokštės, stiklo blokai ar stiklo profilitas ir kt.

52

33 pav. Pertvaros iš plytų (a) ir iš blokelių (b) Stambiaplokščiai pertvarų elementai daromi gamyklose. Tai įvairaus didumo plokštės iš sunkiojo betono, gipsbetonio bei lengvųjų betonų. Dabartiniu metu plačiai naudojamos pertvaros iš metalinio arba medinio karkaso, apkalant gipsbetonio plokštėmis, tarpą užpildant izoliacinėmis medžiagomis. 3.4. Pastatų perdangos Perdangos skiria pastatą į aukštus ir atlaiko bei perduoda žmonių, baldų, įrenginių, savosios masės, grindų ir pertvarų masės ir kt. nuolatines bei laikinąsias vertikaliąsias apkrovas sienoms arba kolonoms. Perdangomis išorės ir vidaus sienos arba kolonos sujungiamos viena su kita, todėl pastatas būna stabilus ir standus. Perdangos gali būti klasifikuojamos pagal funkcinius požymius, medžiagas, laikančiųjų elementų konstrukciją, degimo laipsnį. Pagal funkcinius požymius perdangos skirstomos į rūsio, esančias virš rūsio patalpų, tarpaukštines ir pastogės, esančios virš viršutinio aukšto. Jeigu pastatai yra be pastogės, tai perdanga virš paskutinio aukšto vadinama denginiu. Pagal medžiagas perdangos skirstomos į: medines, plienines, gelžbetonines, taip pat kompleksinės iš plytų, keraminių ar kitokių medžiagų blokų. Šiuo metu svarbiausia perdangų medžiaga yra gelžbetonis. Pagal laikančiųjų elementų konstrukciją perdangos būna sijinės ir nesijinės. Sijinių perdangų laikančiosios sijos išdėstytos tam tikru atstumu išilgai ar skersai pastato ir atremtos į sienas arba kolonas. Nesijinių perdangų plokštės remiasi tiesiog į kolonas arba jų kapitelius bei sienas. Pagal degimo laipsnį perdangos būna: nedegamosios, sunkiai degamos ir degamosios. Medinės perdangų sijos paprastai naudojamos iki 5 m tarpatramiams padaryti. Sijos dedamos kas 0,6–1,2 m taip, kad jų įlinkis nuo apkrovos būtų ne didesnis kaip 1/250 tarpatramio. Tai priklauso nuo sijų skerspjūvio, apkrovų bei grindų konstrukcijos. Visa sijos atraminė dalis apvyniojama ruberoidu arba toliu. Garso izoliacijos efektyvumui padidinti erdvė tarp grindų ir juodlubių, paklojus tolio sluoksnį, užpildoma garsą izoliuojančių medžiagų. Virš pastogės perdangų grindys nedaromos, o virš juodlubių įrengiamas šilumą izoliuojantis sluoksnis. Plieninių sijų perdangas galima įrengti ir kai tarpatramiai didesni kaip 6 m. Jos tinka bet kokio aukštingumo pastatams. Pagrindiniai konstrukciniai medinių ir plieninių perdangų pavyzdžiai pavaizduoti 34 ir 35 paveiksluose.

53

34 pav. Medinių perdangų schemos: 1 – sija, 2 – gulekšnis, 3 – grindys, 4 – juodlubės, 5 – apdailos sluoksnis (tinkas, plokštės, lakštai), 6 – birioji izoliacinė medžiaga, 7 – oro tarpas, 8 – lubų sija, 9 – garso izoliacija, 10 – mineralinė vata Perdangos su metalinėmis sijomis, kai naudojamos gelžbetoninės monolitinės plokštės, yra stipresnės ir standesnės bei naudotinos visuomeniniams ir pramonės pastatams statyti.

35 pav. Perdangų su metalinėmis sijomis schemos: a – su monolitinio gelžbetonio plokštė, b – su surenkamosiomis gelžbetoninėmis ar kitokiomis plokštėmis, c – šalutinės sijos sujungimas su pagrindine metaline sija, 1 – metalinė sija, 2 – gelžbetoninė plokštė, 3 – armatūros tinklas, 4 – surenkamoji plokštė, 5 – gulekšnis, 6 – grindys Perdangų tipų įvairovę padidina surenkamosios monolitinės perdangos, montuojamos iš pavienių surenkamųjų elementų, o tarpus tarp jų užpildant monolitiniu gelžbetoniu.Gali būti daromas ir viršutinis monolitinis sluoksnis, sujungiantis visus surenkamuosius elementus į monolitą. Surenkamaisiais elementais gali būti gelžbetoninės sijelės, ant jų lentynų remiami blokeliai (sunkiojo ar lengvojo betono, keraminiai, gelžbetonio ir kt.) ar plokštės, tarpai užpildomi betono (36 pav.).

54

36 pav. Surenkamųjų monolitinių perdangų schemos: a – keraminių blokelių ir laikančiųjų gelžbetoninių sijų, b – keraminių blokelių ir monolitinio betono, c – gelžbetoninių sijelių, lengvojo betono blokelių ir monolitinio betono, 1 – laikančiosios sijelės, 2 – blokeliai, 3 – monolitinis betonas, 4 – armatūros tinklas Plačiai naudojamos perdangos iš surenkamųjų plokščių. Vienos iš pirmųjų surenkamųjų perdangų – lovinio skerspjūvio surenkamosios gelžbetoninės plokštės (37 pav. a, b). Tačiau iš tokių plokščių sunkiau padaryti lygias lubas. Todėl racionalesnės yra kiaurymėtos perdangų plokštės su apskritomis kiaurymėmis (37 pav. c). Dabartiniu metu jos yra gaminamos įvairaus ilgio (iki 9 m) ir pločio (iki 1,6 m). Racionaliausias aukštis (storis) – 22 cm. Įrengiant perdangą, plokštės sudedamos vientiso pakloto pavidalu ir atremiamos į išorines bei vidines sienas ar sijas.

37 pav. Surenkamųjų perdangų gelžbetoninių plokščių tipai: a – su briaunomis į viršų, b – briaunomis į apačią, c – kiaurymėtoji 3.5. Stogai ir jų dangos Stogai apsaugo pastatą nuo vertikalių išorinių veiksnių: lietaus, sniego ir kt. Stogo ir denginio geometrinė bei konstrukcinė forma, jų šlaitų nuolydis priklauso nuo pastato dydžio plane, jo konfigūracijos, stogo dangos medžiagos, vandens nuleidimo būdo, klimato sąlygų, techninių ekonominių ir architektūrinių reikalavimų. Daugiausia yra vienšlaičių ir dvišlaičių stogų. Būna ir keturšlaičių, daugiašlaičių, valminių, kupolinių, kūginių (38 pav.). Tarp stogo ir viršutinės perdangos esanti uždara erdvė vadinama pastoge. Pastogėje įrengiamos vėdinimo kameros ir kanalai, liftų mašinų skyrius, išvedžiojami vamzdžiai ir kt. Aukštesnėse pastogėse gali būti įrengiamos patalpos, vadinamos mansardomis. Šiuo atveju stogas yra apšiltinamas. Patalpoms apšviesti bei vėdinti daromi specialūs stoglangiai. Šlaitinių stogų laikančiosios konstrukcijos yra paremtinės gegnės arba santvaros. Atitvarinę stogo konstrukciją sudaro danga, klojama ant vientiso arba išretinto pagrindo (lentų, grebėstų). Paremtinės gegnės daromos, kai yra tarpinės atramos ir kai tarp jų nedidelis atstumas (tarpatramis). Neplataus pastato (iki 5,5 m) vienšlaičio stogo paremtinės gegnės gali būti be tarpinių atramų. Pagrindinės stogų su medinėmis gegnėmis konstrukcinės schemos yra pavaizduotos 38 paveiksle.

55

38 pav. Šlaitinių stogų formos: a – vienšlaičiai, b – dvišlaičiai, c – keturšlaičiai (valminiai), d – pusvalminiai, e – daugiašlaičiai, 1 – stoglangis, 2 – kraigas, 3 – briauna, 4 – valma, 5 – pusvalmė, 6 – latakas

39 pav. Kai kurios stogų su gegnėmis konstrukcinės schemos: a – vienšlaitis, kai tarpatramis iki 5,5 m, b – dvišlaitis, kai tarpatramis 5,6–12 m, c, d – dvišlaičiai su atramomis ir spyriais, 1 – gegnė, 2 – mūrlotis, 3 – spyris, 4 – statramstis, 5 – ilginis, 6 – gulekšnis, horizontalusis spyris, 8 – sąvarža (templė) Čia taip pat pavaizduoti visi pagrindiniai šlaitinių stogų medinių konstrukcijų elementai (1–8). Gegnėmis sudaromas reikalingas stogo nuolydis, o kiti elementai paremia gegnes ir visą stogo konstrukciją padaro pastovesnę. Gegnės daromos 0,6–1,4 m atstumu viena nuo kitos. Tai priklauso nuo gegnės matmenų. Apatiniai gegnių galai, kai sienos mūrinės arba betoninės, remiasi į mūrlotį – padėklą iš tąšų, kai sienos medinės – į viršutinį vainiką. Viršutinis vienšlaičių stogų gegnių galas remiasi panašiai kaip ir apatinis, o dvišlaičių – į ilginius. Gegninės santvaros yra gerokai sudėtingesnės už paremtines gegnes. Jos daromos tada, kai dideli tarpatramiai ir nėra vidinių atramų, pavyzdžiui, darant stogus virš salių. Gegninė santvara – tai konstrukcija, susidedanti iš vienoje plokštumoje esančių strypų, kurių galai sujungti vienas su kitu (40 pav.).

40 pav. Stogo santvarų schemos: a – trikampės, b – trapecinės santvaros

56

Strypai, einantys viršutiniu santvaros kontūru, vadinami viršutine juosta, apatiniu kontūru – apatine juosta. Strypai tarp juostų sudaro santvaros tinklą. Vertikalūs strypai vadinami statramsčiais, o pasvirę – spyriais. Jų sandūros (sujungimo vietos) su juostomis yra vadinamos santvaros mazgais. Pagal viršutinės juostos kontūrą gegninės santvaros skirstomos į trikampes, trapecines, daugiakampes, gali būti ir su lygiagrečiomis juostomis. Pastogių perdangos pakabinamos ir pritvirtinamos prie apatinių santvaros mazgų. Stogų su pastoge atitvarinė dalis susideda iš grebėstų (pakloto) ir stogo dangos. Pagrindinė stogo dangos paskirtis – apsaugoti nuo kritulių. Grebėstai arba paklotas reikalingi stogo dangai pritvirtinti. Jie atlaiko stogo dangos masę ir sniego apkrovas, vėjo slėgį bei kitus poveikius ir perduoda juos gegnių konstrukcijai. Dažniausiai naudojami mediniai grebėstai iš tašų arba lentų, sudėtų su tarpais. Kartais naudojamas viengubas ar dvigubas ištisinis lentų paklotas. Ištisas paklotas daromas, kai stogo danga minkšta (ruloninė).

41 pav. Šlaitinių stogų dangos: a – standžiųjų lakštų (plieno, aliuminio ir kt.), b – ruloninė su dvigubu mediniu paklotu, c – plytelių, d – čerpių, 1 – paklotas (grebėstai), 2 – stogo danga, 3 – frontoninė lenta Stogo danga būna iš įvairių medžiagų: plieno, keramikos, plastmasės, medienos ir kt. Stogo dangos medžiaga parenkama pagal ekonominius, priešgaisrinius ir architektūrinius reikalavimus, taip pat pagal stogo šlaito nuolydį. Pagal savo standumą ir matmenis bei medžiagos tipą dangos yra: ⇒ ruloninės: ruberoidas, sintetinių medžiagų ritiniai ir pan.; ⇒ lakštinės: plieniniai ir aliuminiai lakštai, skarda, padengti įvairia antikorozine danga, eternitas

(asbestocementis) ir pan.; ⇒ minkštų plytelių; ⇒ čerpių: keraminių, polimerbetoninių, betoninių, plastmasinių. Kartais naudojamos medinės dangos iš plonlenčių ir malksnų (skiedrų). Daugiaaukščiai, daugelis visuomeninių ir pramoninių pastatų dengiami sutapdintaisiais stogais (42 pav.). Sutapdintųjų stogų danga yra nedidelio nuolydžio (2–5%) ir dažniausiai būna su vidiniu vandens nutekėjimu. Stogo nuolydis daromas įrengiant kintamojo storio sauso smėlio sluoksnį arba keičiant termoizoliacijos storį. Laikančioji plokštė yra su nuolydžiu, tada patalpos lubos būna pasvirusios. Sutapdintieji stogai dažniausiai susideda iš šių sluoksnių (nuo viršaus): − ruloninės dangos – ruberoido, hidroizolo ar kitų ruloninių medžiagų, suklijuotų mastika, klijais; − 15–20 mm storio išlyginamojo sluoksnio – cemento skiedinio, kai termoizoliacija yra iš kietųjų

dirbinių (blokelių, kietųjų akmens vatos plokščių ir pan.), ir 25–30 mm storio, kai termoizoliacija iš biriųjų medžiagų (kad pluta nesupleišėtų, į skiedinį dedamas 2–3 mm skersmens su 200–300 mm akutėmis armatūros tinklas);

57

− termoizoliacijos – akytojo betono, mineralinės (akmens) vatos, keramzito, šlako ir kt.; − garo izoliacijos – vieno arba dviejų sluoksnių ruberoido ar kitos hidroizoliacinės ruloninės

medžiagos, priklijuojamos mastika (bitumas, specialūs klijai); − laikančiosios konstrukcijos – gelžbetoninių plokščių pakloto, padėto ant sienų, sijų arba

santvarų; − apdailos sluoksnio – užtrintos skiediniu arba dažytos lubos.

42 pav. Sutapdintųjų stogų schemos: a – iš gelžbetoninių plokščių ir nuolydis yra iš smėlio ar kitos biriosios neorganinės medžiagos sluoksnio, b – iš trisluoksnių su termoizoliaciniu sluoksniu plokščių, c – iš gelžbetoninių plokščių, dedant ant jų termoizoliacines plokštes ir paliekant tarpą tarp jų, d – iš vienasluoksnių lengvojo arba akytojo betono plokščių, darant vėdinimo kanalus, 1 – laikančioji gelžbetoninė plokštė, 2 – stogo (hidroizoliacinė) danga, 3 – vandens nutekėjimo įlaja, 4 – smėlio ir cemento išlyginamasis sluoksnis, 5 – termoizoliacinis sluoksnis iš kietųjų dirbinių, 6 – nuolydžio smėlio ir cemento sluoksnis, 7 – garo izoliacija, 8 – trisluoksnė laikančioji plokštė, 9 – termoizoliacinė plokštė ir lengvojo arba akytojo betono, 10 – oro tarpas, 11 – vienasluoksnė laikančioji plokštė iš lengvojo arba akytojo betono, 12 – vėdinimo kanalai Sutapdintieji stogai būna nevėdinamieji ir vėdinamieji. Vėdinimui tarp dangos ir termoizoliacijos paliekamas oro tarpsluoksnis. Vėdinamųjų sutapdintųjų stogų oro tarpsluoksniu pašalinama drėgmė iš termoizoliacijos (tada, kai ši įdedama sudrėkusi arba sudrėksta eksploatuojant), ir taip pagerinamos jos termoizoliacinės savybės.

43 pav. Sutapdintojo stogo dangos prijungimas prie sienų: a – prie apie 450 mm aukščio parapeto, b – prie sienos ir parapeto, 1 – cemento ir smėlio skiedinys (M100), 2 – mūrvinės, 3 – kronšteinas, 4 – antikorozine danga padengta skarda, 5 – pjuvenų ir betono blokas (tik plytų sienose) kas 650 mm, 6 – papildomi vandens izoliuojamieji sluoksniai, 7 – pagrindinis vandens izoliuojamasis sluoksnis, 8 – termoizoliacija, 9 – apatinio sluoksnio priklijavimas, 10 – laikančioji gelžbetoninė plokštė, 11 – apsauginis stogelis iš cinkuotos skardos

58

Stogo konstrukcijai priklauso ir vandens nutekėjimo sistema. Vandens nutekėjimas nuo stogo sistema gali būti vidinės ir išorinės. Išorinė vandens nutekėjimo sistema yra dviejų tipų: neorganizuotoji ir organizuotoji. Kai vanduo teka ant žemės tiesiog nuo stogo per visą jo ilgį – tai yra neorganizuotoji vandens nutekėjimo sistema. Ji paprastesnė ir pigesnė negu vidinė arba organizuotoji vandens nutekėjimo sistema. Tačiau darant neorganizuotąją vandens nutekėjimo sistemą, susidaro pavojus sudrėkinti išorinei sienai, nes nuo stogo bėgantis vanduo gali patekti ant sienos. Kad ji nedrėktų, daromi ne mažesnio kaip 500 mm pločio karnizai. Neorganizuotoji vandens nutekėjimo sistema leistina ne aukštesniems kaip dviejų aukštų pastatams. Organizuotoji vandens nutekėjimo sistema dažniausiai naudojama statant iki penkių aukštų pastatus. Tam prie stogo nuosvyros tvirtinami latakai, jungiami prie įlajų, iš kurių vanduo kietvamzdžiais nuteka žemyn (44 pav.). Latakai daromi pakabinamieji, nuosvyriniai, rečiau karniziniai.

44 pav. Latakai vandeniui nuo stogo nutekėti: a – pakabinamieji, b – nuosvyriniai Vidinė vandens nutekėjimo sistema dažniausiai įrengiama esant didelio ploto sutapdintiesiems stogams arba kai pastatai aukštesni kaip 5 aukštų. Principinė vandens surinkimo ir nuleidimo schema pavaizduota 42, a, b, c paveiksluose. Vandens surinkimo įlajos daromos kas 20–60 m, surenkančios vandenį iš 300–1000 m2 stogo ploto. Per įlajas vanduo nuleidžiamas žemyn į lietaus kanalizacijos tinklą. 3.6. Grindys Grindys yra neatskiriama pastato ir jo interjero dalis. atliekanti dekoratyvines funkcijas. Viršutinis grindų elementas – danga. Ji tiesiogiai patiria eksploatacinius poveikius. Danga būna vientisa (betono, cementinio skiedinio, teraco, asfalto ir kt.), gabalinė – iš įvairių plytelių (betono, teraco, keraminių, plastmasinių ir kt.) ir plokščių, taip pat iš medinių lentų, ruloninė ir lakštinė (linoleumo, kiliminė, medienos pluošto ir drožlių bei kt.). Grindų eksploatacines savybes apibūdina daugelis išorinių ir vidinių veiksnių. Grindų išvaizdą apibūdina spalva, dažyto paviršiaus vienodumas, piešinio kokybė, lygumas ir horizontalumas. Išorinis grindų dangos paviršius turi būti lygus, be plyšių, dėmių, įbrėžimų, įspaudų, pūslelių ir iškilimų. Vienspalvė medžiaga turi būti vienoda ir neturi keisti spalvos. Danga neturi atšokti nuo pagrindo, lūžinėti ir lukštentis. Grindys gali būti šaltos arba šiltos. Grindys kartu su perdanga turi izoliuoti garsą. Virš perdangų įrengiami garso izoliacijos elementai. Oriniam garsui (balso, radijo, muzikos instrumentų ir kt.) izoliuoti tarpaukštinės perdangos daromos reikiamos masės, tankio ir standumo. Smūginiai garsai izoliuojami dedant į perdangas arba grindis minkštų tampriųjų medžiagų, gebančių nuslopinti virpesius (nuo vaikščiojimo, šokių, smūgių, baldų stumdymo ir kt.).

59

Vienas iš seniausių ir populiariausių grindų tipų yra lentų grindys. Jos turi geras šilumos technines savybes, jų eksploatavimo trukmė ilga. Bet mediena – deficitinė medžiaga. Grindys klojamos ant tarpaukštinių perdangų arba grunto (45 pav.).

45 pav. Lentų grindų tipai: a – ant grunto, b – ant tarpaukštinės perdangos, 1 – lentų danga, 2 – 40 mm storio gulekšnis, 3 – 25 mm storio lentinis padėklas (a) arba juostinė garso izoliacija (b), 4 – hidroizoliacija, 5 – plytų arba betoninis stulpelis, 6 – gruntas Grindų dangai naudojamas 100–120 mm pločio ir 29–37 mm storio įlaidinės lentos, kurių drėgnis turi būti ne didesnis kaip 10–12%. Panašiai yra įrengiamas ir parketlenčių grindys. Parketinės lentos yra iš dviejų sluoksnių. Apatinis sluoksnis – iš apipjautų lentų su giliomis įpjovomis iš spygliuočių medžių veislių. Viršutinis sluoksnis – parketo sluoksnis yra iš stačiakampių plokštelių, pagamintų iš parketui naudojamos medienos. Abu sluoksniai tvirtai suklijuojami. Parketlentės taip pat dedamos ant gulekšnių. Tokių grindų konstrukcinė schema yra panaši į pavaizduotą 45 paveiksle – vietoj lentų (1) yra parketlentės. Parketinės grindys daromos iš parketo kaladėlių. Jos yra vienos iš geriausių ir puošniausių. Parketo kaladėlės daromos iš vertingų veislių medžių ir aukščiausios rūšies medienos: ąžuolo, buko, skroblo, uosio, klevo, beržo, pušies, maumedžio ir kt.

Grindų iš parketo kaladėlių pagrindinės konstrukcinės schemos yra pateiktos 46 paveiksle.

46 pav. Parketinės grindys: a – ant lygios perdangos plokštės, b – su garso izoliacija, 1 – parketo kaladėlės, 2 – greitai kietėjančios mastikos su vandeniui atspariu rišikliu pasluoksnis, 3 –lygaus paviršiaus perdangos plokštė, 4 – surenkamoji plokštė arba betono sluoksnis, 5 – ištisinis garso izoliacijos sluoksnis: 16 mm storio biologiškai atsparios medienos plaušo plokštės, 30 mm storio pusiau kietos akmens vatos plokštės, 40 mm storio kietos akmens vatos plokštės Vienas iš paprasčiausių ir pigiausių grindų yra grindys iš medienos plaušo (47 pav.). Dažniausiai gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų grindys klojamos iš polimerinių medžiagų (linoleumo, polivinilchloridinių plytelių ir tekstilinės kiliminės dangos ir pan.). Polimerinių medžiagų grindų danga klojama tiesiog ant perdangos plokščių. Nelygių plokščių paviršius išlyginamas cemento-smėlio skiediniu. Panašiai, kaip pavaizduota 47 a pav., gali būti įrengtas garso izoliacijos sluoksnis. Ilgaamžiškiausios, tačiau brangiausios ir daugiausia reikalaujančios darbo yra natūralių akmens medžiagų grindys. Jos naudojamos unikalių visuomeninių pastatų vestibiuliams, laiptinėms, taip pat toms vietoms, kur yra didžiausias pėsčiųjų judėjimas, įrengti. Natūralių akmenų plokštės yra ypač dekoratyvios, visai nelaidžios vandeniui, labai atsparios dilumui, labai patvarios, lengvai valomos.

60

47 pav. Medienos plaušo grindys: a – klijuojant greitai kietėjančiomis mastikomis, b – tvirtinant ant lentų pakloto, 1 – medienos plaušo plokščių danga, 2 – greitai kietėjančios mastikos su vandeniui atspariu rišikliu tarpsluoksnis, 3 – surenkamoji arba monolitinė betono plokštė, 4 – ištisinis garso izoliacijos sluoksnis: 16 mm storio biologiškai atsparios medienos plaušo plokštės, 30 mm storio pusiau kietos akmens vatos plokštės, 40 mm storio kietos akmens vatos plokštės, 5 – perdangos plokštė, 6 – ištisinis antiseptinių lentų paklotas, 7 – 80–100 mm pločio ir 40 mm storio gulekšniai, 8 – juostinė garso izoliacija, 9 – cemento ir smėlio skiedinio išlyginamasis sluoksnis arba be jo Cementinės ir betoninės monolitinės grindys vientisos, įrengiamos techninės paskirties patalpose ir cemento ir smėlio skiedinio arba betono. Jos klojamos ant grunto ir ant perdangų. Jos gali būti įvairių konstrukcijų. Rūsiuose ir kartais visuomeninių pastatų komunikacinėse patalpose (koridoriuose, laiptinėse, perėjose ir kt.) yra daromos asfaltbetoninės grindys. Jos būna 20–25 mm storio monolitinio lieto asfalto sluoksnio ant betoninio arba sutankinto skaldos 100–120 mm storio paruošiamojo sluoksnio. Analogiška cemento smėlio ar betoninių grindų konstrukcijai yra mozaikinės monolitinės grindys, daromos iš cemento ir marmuro grūdelių mišinio. Labai dažnai iš įvairių plytelių klojamos grindys vestibiuliuose, koridoriuose, tualetuose, voniose ir kitose patalpose. Jos klojamos ant perdangų ir ant grunto, paruošus pagrindą iš betono ir įrengus hidroizoliaciją. Keraminės ir akmens masės plytelės yra įvairių dydžių, spalvų ir piešinių. Prie paruošto paviršiaus plytelės yra klijuojamos cemento skiediniu arba specialia mastika ir klijais. Keraminių ir ypač akmens masės plytelių grindys labai atsparios drėgmei, mažai dyla, galima suteikti norimą estetinį vaizdą, tačiau labai didelis jų šilumos imlumas, reikia daug darbo sąnaudų. 3.7. Laiptai Laiptai yra neatskiriama pastato dalis, kuria susisiekiama su patalpomis, išdėstytomis skirtingu lygiu arba skirtinguose aukštuose. Laiptus sudaro nuožulnūs laiptatakiai, horizontalios aikštelės ir turėklai. Laiptai gali būti mediniai, metaliniai, gelžbetoniniai (surenkamieji arba monolitiniai), mišrūs (metalinės sijos, gelžbetoninės pakopos). Pagrindiniai laikomieji elementai yra laiptatakis, kurį sudaro laiptasijos, pakopos ir turėklai bei laiptų aikštelės, kurios sudarytos iš aikštelių sijų, perdangos, grindų (48 pav.). Gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų laiptų formos plane (49 pav.) laiptatakių nuolydis priklauso nuo pastato architektūrinių-planinių sprendimų. Pakopų matmenys priklauso nuo laiptatakio nuolydžio. Mažiausias pakopų aukštis būna 10 cm ir didžiausias – 20 cm. Plačiausiai naudojami laiptų laiptakių nuolydžiai yra 1:2, 1:1,8, 1:1,5. Viename laiptatakyje (nuo vienos aikštelės iki kitos) būna 10–15 pakopų. Parenkant laiptatakio plotį pastatuose atsižvelgiama į pastato paskirtį ir į visuose aukštuose, išskyrus pirmąjį, esančių žmonių skaičių. Laiptatakio plotis, t. y. atstumas nuo sienos iki atitvaros (turėklų) būna 1–1,2 m. Vienbučių namų vidinių laiptų ir laiptų į rūsį ir cokolinius aukštus plotis 0,8–0,9 m. Žmonių evakuacijai skirtų laiptų minimalus plotis – 1,2 m.

61

48 pav. Laiptų konstrukcinės schemos: a – medinių, b – gelžbetoninių, c – kompleksinių, 1 – laiptų aikštelė, 2 – laiptatakis su vienalytėmis pakopomis, 3 – tas pat su uždedama antpakope, 4, 6 – frizinės pakopos, 5 – klostės tipo laiptų maršas, 7 – surenkamosios pakopos, 8 – metalinė laiptasija, 9 – laiptų aikštelės plokštė, 10 – polaiptinė sija, 11 – grindų konstrukcija Kaip parodyta 48 pav., laiptatakis susideda iš sijų ir laiptų pakopų. Kai pakopos gelžbetoninės sijos būna taip pat gelžbetoninės arba metalinės. Daugiabučiams namams statyti naudojami iš anksto pagaminti laiptatakiai (laiptasijos ir pakopos yra kaip vienas elementas) ir aikštelės, kurie sumontuojami pastate. Laiptų aikštelės atremiamos į išilgines laiptinės sienas, o laiptatakiai remiami į aikšteles. Gelžbetoniniai monolitiniai laiptai naudojami tik išimtiniais atvejais. Dažniau – prie išorinių lauko durų. Laiptų aikštelės daromos ne siauresnės už laiptatakio plotį ir gyvenamuosiuose pastatuose būna ne siauresnės kaip 1,2 m. Plane laiptai gali būti įvairios konfigūracijos (49 pav.). Turėklų aukštis būna 0,9–1,0 m. Turėklai gali būti mediniai – prie medinių laiptų, metaliniai – prie metalinių. Kai laiptai kitokių medžiagų, tvorelė būna metalinė su mediniu porankiu. Gali būti plytų arba gelžbetonio sienelė su mediniu porankiu. Porankiai gali būti metaliniai, metaliniai ir plastmasiniai.

49 pav. Laiptų tipai: a – vieno laiptatakio, b – dviejų laiptatakių, c, d – trijų laiptatakių, e, f – netaisyklingos formos su gembiniais laiptatakiais 3.8. Langai ir durys Patalpos natūraliai apšviečiamos (dažnai ir vėdinamos) per langus sienose ir denginiuose. Jų matmenys ir vieta apskaičiuojama bei nustatoma architektūriniais sprendimais. Dažnai gyvenamųjų patalpų langų plotas parenkamas remiantis praktiniu patyrimu – langų plotas turi būti ne mažiau kaip 1/8 grindų ploto. Langų angos, kaip ir patys langai, gali būti įvairių dydžių ir formos. Dažniausiai naudojami stačiakampės formos langai. Gyvenamųjų namų langų angų aukščiai būna 0,6–1,5 m, o plotis – 0,9–2,1 m. Angų aukštis ir plotis yra derinami, jų gausybė teikia galimybes kurti įvairius architektūrinius sienų ir angų santykių kompozicinius derinius. Plačiausiai naudojamų langų formos ir matmenys pateikti 50 paveiksle. Pagrindiniai lango elementai yra šie: stakta, prie jos vyriais ar kitais būdais tvirtinamas rėmas, stiklas arba stiklo paketas. Langų stakta ir rėmai gali būti mediniai, plastmasiniai, metaliniai (plieniniai, aliuminiai), aliuminiai ir plastmasiniai. Geriausi ir dažniausiai naudojami yra langai iš medienos.

62

50 pav. Dažniausiai naudojamų gyvenamųjų namų langų formos ir matmenys (įstrižos linijos rodo atidarymo kryptį) Staktos ir rėmai daromi iš sausos medienos. Gali būti vientiso skerspjūvio arba klijuoti. Rėmai būna su viengubu, dvigubu ir trigubu stiklu arba stiklo paketais. Kad langai turėtų kuo didesnę šiluminę varžą ir geresnę garso izoliaciją, reikia daryti rėmus su trigubu 4–5 mm storio stiklu arba stiklo paketu, ar paketu ir vienu stiklu. Langas su dvigubais stiklais arba vienu stiklo paketu turi vienus rėmus, o esant daugiau įstiklinimo sluoksnių – su sudvejintais rėmais. Kai staktos medinės – jos turi būti apsaugotos nuo drėgmės, patenkančios iš sienų, visu kontūru padengiamos hidroizoliacine medžiaga (51 pav.).

51 pav. Langų blokų sujungimas su sienomis: a – akytojo betono blokelių su apymuriu, b – stambiaplokščių, 1 – stakta, 2 – ruberoidas, 3 – kamšalas, 4 – angokraščio tinkas, 5 – nuolaja, 6 – palangės lenta, 7 – tamprusis sandarinimo tarpiklis ir hermetinė mastika

63

Dažniausiai rėmai būna varstomi. Jie gali būti varstomi į vidų ir išorę, pasisukti apie horizontaliąją ar vertikaliąją ašį. Patalpoms vėdinti langų blokuose gali būti įrengiamos orlaidės arba anga lango šone. Langų kategorijai yra priskiriamos ir balkonų durys, kadangi dažniausiai jos būna su stiklais. Balkono durys įstiklinamos tokiu aukščiu kaip ir langai. Stiklo sluoksnių arba paketų skaičius parenkamas pagal šiluminės varžos ir garso izoliacijos reikalavimus. Durys, kaip ir langai, gali būti įvairių matmenų ir formų. Jos skirstomos į išorines duris ir vidines. Gyvenamųjų namų bei visuomeninių pastatų išorės durys daromos medinės, plastmasinės arba kompleksinės, rečiau – metalinės, įstiklintosios ir aklinosios, vienvėrės ir dvivėrės, su vienodo ir skirtingo pločio sąramomis. Durų aukščiai 2–2,3 m. Vienvėrių durų plotis – 0,9 m, dvivėrių 1,3–2 m. Durys susideda iš staktos, kurios apatinė dalis daroma su slenksčiu arba be jo ir įkabinamų su vyriais durų sąvarų. Durų sąvaros daromos iš įvairių medžiagų, dažniausiai iš įvairių medinių skydų ar kitų tarp savęs sujungtų plokštinių medžiagų. Durys įstiklinamos skaidriu arba raštuotu 4–5 mm storio stiklu, rečiau – stiklo paketais. Vidinės patalpų durys taip pat būna vienvėrės ir dvivėrės, aklinosios ir įstiklintosios, su slenksčiu ir be jo. Tai priklauso nuo jų paskirties. Pagalbinių patalpų, vonios ir pan. durys būna aklinosios ir yra 0,6–0,7 m pločio. Bendrųjų kambarių durys gali būti aklinosios ir įstiklintosios, vienvėrės 0,9–1,1 m pločio ir dvivėrės iki 1,4 m pločio, miegamųjų – dažniausiai vienvėrės 0,8–1,0 m pločio. Pagal varstymo kryptį durys būna: varstomos į vieną pusę, švaistinės – varstomos į abi puses, stumdomosios, sukamosios. Pastarosios naudojamos, kai yra nuolatinis, bet ne intensyvus žmonių srautas. Savikontrolės klausimai

1. Kas yra pastato naturalus pagrindas ir kas jį sudaro? 2. Koks skirtumas tarp smėlinių (žvyringųjų) ir molinių? Kuo pasižymi moreniniai

gruntai? 3. Kaip galima sustiprinti grunto pagrindą ant kurio dedami pamatai? 4. Kaip skirstomi pamatai pagal sąlytį su pagrindu ir koks skirtumas tarp jų? 5. Juostinių pamatų panaudojimas ir jų konstrukcinės schemos? 6. Kada yra įrengiamos ištisinės monolitinės gelžbetoninės plokštės po visu pastatu? 7. Polinių pamatų tipai ir paskirtis. 8. Koks skirtumas tarp juostinio pamato ir rūsio sienos? Nuo kokių poveikių reikia

apsaugoti rūsio sienas ir kaip tai daroma? 9. Kokie yra pagrindiniai medinio karkasinio namo elementai? 10. Kaip sudaromos mūrinės kompleksinės sienos? 11. Kas yra mūrinių sienų cokolis ir karnizas? 12. Kam naudojamos mūrinių sienų sąramos? Kokia jų paskirtis? 13. Kas yra deformacinės sienų siūlės? Kokia jų paskirtis? 14. Kokios būna monolitinio gelžbetonio sienos? 15. Kaip atrodo stambiablokis gyvenamųjų namų pagrindinė konstrukcinė schema? Iš ko ji

susideda? 16. Kokios būna išorinių sienų plokštės? 17. Jungčių tarp plokščių paskirtis ir reikalavimai joms. 18. Kokios yra pagrindinės gelžbetoninių monolitinių karkasų ir sienų schemos? 19. Kokios yra pagrindinės medinių perdangų schemos? 20. Kuo skiriasi perdanga nuo denginio? Jų paskirtys? 21. Kokios yra perdangų su metalinėmis sijomis konstrukcinės schemos? 22. Kokių tipų surenkamos gelžbetoninės plokštės naudojamos perdangoms? 23. Iš ko susideda surenkamos – monolitinės perdangos? 24. Nuo kokių veiksnių priklauso stogo geometrinė ir konstrukcinė schema?

64

25. Kokia paskirtis gali tekti erdvei tarp stogo ir viršutinės perdangos? 26. Kokios yra pagrindinės šlaitinių stogų konstrukcinės schemos? Jų elementai. 27. Kokia gegnių paskirtis? Kas yra gegninė santvara? 28. Kokios naudojamos šlaitinių stogų dangos? 29. Kas yra „sutapdintasis stogas“, ir koks jo nuolydis? 30. Kokios pagrindinės sutapdintųjų stogų schemos? 31. Grindys ir jų paskirtis. 32. Kokios gali būti grindų dangos? 33. Kokie yra lentų grindų tipai? 34. Kokios yra ir kaip įrengiamos parketinės grindys? 35. Kur naudojamos monolitinės gelžbetoninės grindys? Kokia jų konstrukcinė schema? 36. Kokie yra laiptų tipai? 37. Kokie pagrindiniai laiptų tarp aukštų konstrukciniai elementai ir iš kokių medžiagų jie

daromi? 38. Kokie yra plačiausiai naudojami laiptatakių nuolydžiai? Kokie būna pakopų aukščiai? 39. Kokie būna laiptatakių aukščiai ir nuo ko jie priklauso? 40. Kaip įrengiamos laiptų aikštelės? 41. Koks turėklų aukštis? Iš ko jie daromi? 42. Kokie yra langų tipai ir formos? 43. Priklausomai nuo grindų ploto, koks mažiausias gyvenamųjų patalpų langų

reikalaujamas plotas? 44. Kokie yra pagrindiniai lango elementai? 45. Kokie yra durų tipai? 46. Kokie yra durų elementai, jų paskirtis?

4. PASTATŲ KONSTRUKCIJŲ MECHANIKOS PRADMENYS 4.1. Pastatų konstrukcijų mechanikos samprata Pastatų konstrukcijų mechanikos sąvoka atsirado plėtojantis fizikos šakai – mechanikai. Žodis “mechanika” kilęs iš graikų kalbos ir reiškia įrankį, statinį. Dabar mechanikos sąvoka yra labai plati ir apima daugelį įvairių sričių, susijusių su materialiųjų kūnų sąveika, jų judėjimu. Pastatas yra sudėtingas kūnas, sudarytas iš įvairių atskirų tarp savęs sujungtų elementų. Atskiri elementai yra skirtingos sandaros ir skirtingai kinta bendroje sistemoje. Pagrindiniai atskirų elementų ir jų dalių kitimo, veikiant apkrovoms, matai yra jėgos ir jų sukeliami momentai. Bet kokios jėgos veikimo matas yra jos momentas ir darbas, kurie sukelia visos konstrukcijos ar atskirų jos elementų judėjimą – įvairias deformacijas, pasislinkimą, ryšių tarp atskirų elementų ir medžiagos dalelių pokyčius iki jų nutrūkimo. Tai yra mechaniniai veiksniai. Iš fizikos kurso yra žinomi Niutono mechanikos dėsniai, sudarantys vadinamosios klasikinės mechanikos pagrindą. Yra trys pagrindiniai klasikinės mechanikos dėsniai: ⇒ I dėsnis – inercijos dėsnis. Pagal jį bet kokio kūno ar jo taško tiesiaeigio judėjimo būsena

pakinta tik dėl kitų materialiųjų taškų (kūnų) poveikio. Pavyzdžiui, lango stiklas suskils tuomet, kai jį paveiks koks nors smūgis ar kitoks poveikis.

⇒ II dėsnis – jėgos dėsnis. Materialiojo taško pagreitis bet kurios atskaitos sistemos atžvilgiu proporcingas tą tašką veikiančių jėgų atstojamajai. Pavyzdžiui, per medinės lentos lieptą einant sunkesniam žmogui, jis įlinks daugiau, negu einant lengvesniam.

⇒ III dėsnis – veiksmo ir atoveiksmio dėsnis. Iš šio dėsnio išeina, kad jeigu bet koks materialus taškas (kūnas) A veikia kitą materialųjį tašką (kūną) B, tai ir materialus taškas B veikia tašką A. Abiejų taškų (kūnų) sąveikos jėgos FA ir FB yra vienodo didumo tik priešingų krypčių (FA=–FB). Jeigu su delnu spausime į medį vinį, tai mes delne taip pat jausime spaudimą. Mes veikiame vinį, o vinis – mūsų delną.

65

Šių materialiųjų taškų arba kūnų sąveikos pavyzdžiais ir sąveikos dėsningumų egzistavimu yra paremtas pastato nenumatytos padėties konstrukcijų buvimas. Dėl šių dėsnių reikalavimų nesilaikymo įvyksta griūčių ir avarijų. Pirmasis dėsnis reikalauja, kad pastatą ar jo dalis veikiantys poveikiai neturi sukelti jo būklės pokyčių. Pagal antrąjį dėsnį pastato konstrukcija, pavyzdžiui, perdangos įlinkimas, priklauso nuo apkrovos dydžio, o pagal trečiąjį – pastato pamatai nenuslūgs žemyn į gruntą, jeigu slėgis nuo pamatų bus ne didesnis, negu atlaiko gruntas. Vadinasi, žinomi iš fizikos kurso mechanikos dėsniai galioja ir pastatams bei jų konstrukcijoms. Remiantis šiais dėsniais yra sukurtas statybinės mechanikos mokslas, nagrinėjantis pastatus ir jų dalis vidinių ir išorinių poveikių ir jėgų atžvilgiu. Statybinę mechaniką sudaro dvi pagrindinės dalys: medžiagų mechanika ir statybinė statika. Medžiagų mechanika nagrinėja įvairių medžiagų stiprumo, tamprumo, tąsumo savybes, įvairių poveikių (temperatūros, drėgmės) ir jėgų veikiamus atskirus elementus. Statybinė statika nagrinėja sudėtingesnes pastatų dalis – rėmus, santvaras, arkas, skliautus ir pan. Kiekvieno pastato atskiros dalys, kaip parodyta 52 paveiksle, yra veikiamos tam tikrų jėgų (įrąžų). Stogo dangas ir sniego sunkis veikia stogo sijas, gegnes. Nuo jų ir perdangų apkrovos perduodamos į sienas ar kolonas, o nuo šių – į pamatus ir į žemę. Kiekviena šio pastato dalis turi atlaikyti jai tenkantį krūvį. Veiksmas (nuo apkrovų) turi būti lygus atoveiksmiui (elementų atlaikomajai galiai). Poveikių ir apkrovų dydžiai ir jų veikimo pobūdis, kryptis, viso pastato ir jo dalių dydžiai ir geometrinė įvairovė turi būti įvertinti projektuojant naują pastatą ar įvertinant jo būklę po tam tikro eksploatavimo laiko.

52 pav. Pastato dalis veikiančios apkrovos ir susidariusios įrąžos 4.2. Pastatų konstrukcijų tipai mechanikos požiūriu Visi pastatai atlaiko tam tikrą krūvį bei yra veikiami jėgų ir šį veikimą betarpiškai ar per kitas konstrukcijas perduoda žemei. Dažniausiai pastatai būna ne vienalyčiai, o sudėti iš atskirų dalių. Atskiros dalys yra skirtingai veikiamos jėgų. Kai kurios iš jų gali būti veikiamos nežymiai ir statomos su pastatais be jokių patikrinamųjų skaičiavimų. Kai konstrukcijos perima apkrovas, yra skaičiuojama ar jas atlaikys. Prie tokių konstrukcijų priskiriamos pastatų kapitalinės vidaus ir išorės sienos, karkasai, perdangų sijų, plokštės, stogo konstrukcijos, atramos ir kolonos, skliautai, arkos, pamatai ir kt. Neskaičiuojant, o tik remiantis patyrimu bei konstrukciniais nurodymais, gali būti statomos pertvaros, grindys, stogų paklotai, danga ir pan. Skaičiuojant pastatų ir jų dalių stiprumą, standumą, pastovumą tenka naudotis ne tikruoju vaizdu, o supaprastintomis schemomis. Tai palengvina skaičiavimą, nors darant supaprastinimo prielaidas gali

66

nukentėti skaičiavimo ir įvertinimo tikslumas. Todėl sudarant pastato ar jo konstrukcijos schemą, yra siekiama kad ji atitiktų tikrąsias pastato ar konstrukcijos buvimo sąlygas. Norint patenkinti nurodytų mechanikos dėsnių reikalavimus, reikia žinoti konstrukcijos schemą, elementų išdėstymą, ryšius tarp jų. Kita vertus, konstrukcijos skaičiuojamosios schemos parodo statybinės mechanikos dėsnių taikymo galimybes, jų tikslumą bei skaičiavimo metodų taikymo galimybes. Atsižvelgiant į pastatų konstrukcijų skaičiavimus, ir projektuojant naujus, ir įvertinant eksploatuojamus, pastatai ir jų konstrukcijos yra klasifikuojami pagal požymius, turinčius esminę reikšmę skaičiavimo metodo parinkimui ir tikslumui. Geometrijos požiūriu yra trys pastatų ir konstrukcijų tipai: 1. Sudaryti iš strypų, t.y. iš tokių elementų, kurių vienas matmuo (ilgis) yra gerokai didesnis už

kitus du. Tokios konstrukcijos vadinamos strypinėmis. Pavyzdžiui, sijos, rygeliai, statramsčiai, kolonos ir pan. (53 a pav.).

2. Pastatai arba konstrukcijos sudarytos iš elementų, kurių matmenys dvejom kryptimis yra gerokai didesnės už matmenį trečiąją kryptimi. Pavyzdžiui, plokštės, kevalai, klostės ir pan. (53 b, c pav.).

3. Pastatai arba konstrukcijos, kurių matmenys yra panašios eilės visomis kryptimis. Pavyzdžiui, masyvūs pamatai, blokai ir pan. (53 d pav.).

Toks pastatų ir jų konstrukcijų schemų suskirstymas yra labai svarbus, kai norima tiksliai nustatyti atskirus elementus ir jų vietas veikiančias įrąžas.

53 pav. Geometriniai konstrukcijų tipai: a – strypai, b – plokštės, c – kevalai, klostės, d – masyvūs elementai Iš atskirų strypų sudaromos strypinės sistemos. Jos yra skirstomos į plokščiąsias ir erdvines (54 pav.).

a

b

54 pav. Strypinių konstrukcijų sistemos: a – plokščioji, b – erdvinė Tikrinant ar konstrukcija atitinka pagrindinius mechanikos dėsnius, labai svarbu žinoti ir įvertinti atskirų elementų ar jų dalių tarpusavio ryšį. Pagal šį požymį konstrukcijos yra skirstomos į konstrukcijas su šarnyriniais (55 pav.), standžiaisiais (57 a pav.) ir mišriaisiais (57 b pav., 58 pav.) ryšiais.

67

55 pav. Šarnyriškai sujungtų konstrukcijų (a, b, c) ir jų skaičiuojamoji (d) schemos Šarnyrinis sujungimas (atrama) – tai yra toks sujungimas arba tokia atrama, kai ji netrukdo sistemai (strypui, rygeliui, sijai ir pan.) laisvai pasisukti jos plokštumoje. Šarnyrinės atramos (šarnyrai) gali būti paslankios (B) ir nepaslankios (A) (55 pav.). Paslankios leidžia ne tik pasisukti konstrukcijai savo plokštumoje, bet ir pasislinkti horizontaliąja kryptimi (55 c, d pav.), o nepaslankios leidžia lankstytis, bet neleidžia pasislinkti (atrama A). Kaip rodo 55 pav. pavaizduotos schemos, rygeliai (sijos) ties A atrama gali tik pasisukti savo plokštumoje, o ties B atrama parito dėka sijos galas gali horizontaliai laisvai pasislinkti jai linkstant ir pasisukti. Standusis elementų sujungimas yra toks, kai ties sujungimo vieta jie vienas kito atžvilgiu negali nei pasisukti, nei pasislinkti. 56 pav. pavaizduota sija, galais įbetonuota į sieną, taip pat negali nei pasisukti galuose, nei pasislinkti.

1 2a

b 56 pav. Standžių atramų schema: 1 – siena, 2 – sija, a – reali konstrukcijos schema, b – supaprastinta skaičiuojamoji schema 57 pav. b ir d schemos yra mišriojo sujungimo pavyzdys – kolonos su pamatu sujungtos standžiai, o su rygeliu – šarnyriškai. Mišrusis jungimas, kai vienoje konstrukcijoje (sistemoje) yra ir standieji, ir šarnyriniai elementų sujungimai, pavaizduota 58 pav. 55–58 pav. pateiktos schemos rodo, kaip reali konstrukcija yra pakeičiama į supaprastintą skaičiuojamąją schemą. Vienokia ar kitokia konstrukcinė schema turi didelę įtaką įrąžų pasiskirstymui tarp atskirų elementų, konstrukcijos, kurią veikia apkrova, būviui. Nuo to priklauso priemonės, padedančios išpildyti mechanikos dėsnius, t. y. pusiausvyrą ir konstrukcijos saugų darbą eksploatacijos metu.

68

M

pC

3

12

1

3

2

a

c

b

d

57 pav. Standžiųjų (a) ir mišriųjų (b) konstrukcijų sujungimai ir jų skaičiuojamosios schemos, c – standusis kolonų (1) ir rygelių (2) sujungimas, d – šarnyrinis kolonų (1) ir rygelių (2) sujungimas. Sujungimas kolonų (1) su pamatu (3) – standusis

1 2

3

58 pav. Konstrukcija su mišriaisiais ryšiais: tarp 1 ir 2 elementų – standusis ryšys, tarp 3 ir 1 ir 2 – šarnyrinis, 1 ir 2 elementai yra vientisas nekarpytas strypas 4.3. Strypinių sistemų sudarymo principai Strypinės sistemos – tai strypai, sujungti jų susikirtimo vietose. Realiose konstrukcijose ir pastatuose šios sistemos turi geometriškai nesikeisti, perimti apkrovas be geometrinės formos pokyčių. Jeigu strypai tarp savęs sujungti šarnyriškai, tai būtina žinoti, ar sistema bus geometriškai nekintama. Kiekvieno šarnyro padėtis plokščioje strypinėje sistemoje yra nustatoma dviem koordinatėmis. Vadinasi, jis turi du laisvus laipsnius, t. y. du nepriklausomus geometrinius parametrus, nustatančius šarnyro padėtį. Jeigu statramsčio taškas B pritvirtintas prie nejudamosios konstrukcijos strypu AB (59 pav.), tai jo niekas nevaržo ir jis nesunkiai gali pasisukti ir pereiti į padėtį B’. Laikoma, kad tokia sistema turi vieną laisvės laipsnį. Sistema, kuri turi nors vieną laisvės laipsnį, vadinama geometriškai kintamąja sistema. Kintamųjų sistemų mazgai gali keisti padėtį, nekintant juos jungiančių strypų ilgiui.

69

A

B

B'

59 pav. Geometriškai kintamoji sistema Statybinių strypinių konstrukcijų kūrimo nekintamosios sistemos paprasčiausias pavyzdys pavaizduotas 60 pav. A taškas yra nejudamas. B taškui judėti neleidžia kiti strypai. C taškas irgi negali keisti padėties, kadangi jį varžo BC ir DC strypai, prijungti prie nekintamosios ABD sistemos. Tokios sistemos gali perimti bet kokias apkrovas iki visiško jų laikomosios galios išnaudojimo.

A D

B C

60 pav. Geometriškai nekintamoji sistema: ištisinė linija – jos sudarymo pradžia, punktyrinė –jos tęsinys Strypinės sistemos dalis, kuri nekinta dėl apkrovų poveikio, vadinama disku. Pagrindiniu pastatų nekintamu disku yra žemė, prie kurios prijungiamos kitos pastato sistemos. Norint sudaryti nekintamąją plokščią sistemą, pakanka šarnyrą prijungti prie disko dviem strypais, kurių ašys nesutampa su viena tiesiąja. Tai pavaizduota 60 pav. Čia prie ABD nekintamo disko dviem strypais BC ir CD prijungtas šarnyras C ir taip sudaromas naujas nekintamas BCD diskas.

61 pav. Geometrinio nekintamumo suteikimas sistemai: a – kintamoji sistema, b – nekintamoji Jeigu strypinė sistema perima apkrovas trimis kryptimis, tai kuriama erdvinė sistema. Norint, kad ši sistema būtų nekintamoji, būtina, kad kiekvienas naujas šarnyras būtų prijungtas prie prieš tai sudaryto standaus disko trimis strypais, negulinčiais vienoje tiesėje. Vadinasi, bet kokią sistemą galima padaryti statiškai nekintamąja, prijungus papildomus strypus (ryšius). 61 a pav. pavaizduota sistema turi keturis šarnyrus visuose kampuose. Ji paveikta ir nedidele jėga, gali lengvai geometriškai pasikeisti. Norint šią sistemą padaryti geometriškai nekintamąja, pakanka pridėti vieną įstrižą strypą (61 b pav.). Jeigu vietoje šarnyrų yra standūs mazgai, tai jie gali užtikrinti sistemos geometrinį nekintamumą. Tokia sistema vadinama statiškai nesprendžiama. Statiškai nesprendžiama gali būti ir šarnyrinius ryšius turinti sistema, jeigu joje yra daugiau strypų (ryšių), negu reikia geometriniam nekintamumui užtikrinti.

70

4.4. Bendrosios žinios apie konstrukcijų apkrovas ir poveikius Kiekvienas pastatas, atskiros jo dalys ir konstrukcijos yra veikiami įvairių apkrovų ir poveikių. Pagrindinė pastatų konstrukcijų paskirtis atlaikyti tas apkrovas ir poveikius, kokio pobūdžio ir veikimo ilgumo jie bebūtų. Apkrovos ir poveikiai yra skirstomi į nuolat veikiančias (apkrovos nuo savojo pastatų dalių, konstrukcijų, grunto masės ir slėgio) ir laikinąsias apkrovas, kurios dar skirstomos į ilgalaikes, trumpalaikes ir ypatingąsias. Laikinosios ilgalaikės apkrovos susidaro nuo stacionarių įrenginių masės, biriųjų medžiagų slėgio, knygų saugyklose, archyvuose ir pan. Trumpalaikes apkrovas sukelia žmonės, montuojantys įrenginius ir konstrukcijas, trumpą laiką sandėliuojamos medžiagos, taip pat vėjas ir sniegas. Prie trumpalaikių apkrovų priklauso ir temperatūros poveikiai. Ypatingąsias apkrovas sudaro įvairūs sprogimai, smūgiai. Nurodytų apkrovų tipai veikia ne atskirai, o susidaro įvairūs jų deriniai. Pavyzdžiui, stogo konstrukcijas veikia ne tik savasis sunkis (pastovioji apkrova), bet ir sniegas (laikinoji apkrova), gyvenamųjų patalpų perdangas – savasis svoris, žmonės, baldai, t.y. pastoviosios ir laikinosios apkrovos. Todėl nustatant konstrukcijų atlaikymo galią reikia nustatyti ir patį pavojingiausią apkrovų derinį, jų dydį. Apkrovos gali būti koncentruotos ir paskirstytosios (62 pav.).

a

b

c

p

p1p2

l

F F

62 pav. Lenkiamųjų sijų apkrovų schemos: a – koncentruotos apkrovos, b – vienodai tolygiai paskirstytosios, c – nevienodai tolygiai paskirstytosios Apkrovų dydis, atstumai tarp jų priklauso nuo krūvių, besiremiančių į konstrukciją, dydžio, išdėstymo, atstumų tarp jų ir pan. Jeigu konstrukcijos ilgiu veikia daugiau kaip 4 vienodos koncentruotos jėgos, tai jas galima pakeisti vienodai paskirstytu sluoksniu p nF

l= . Čia n > 4 – jėgų skaičius, l – atstumas tarp atramų. 4.5. Mechanikos dėsnių pritaikymas pastatų konstrukcijų statikai Statika yra mokslas apie materialių kūnų arba konstrukcijų pusiausvyrą ir apie veikiančias tuos kūnus jėgas. Kūno (statybinės konstrukcijos) pusiausvyra yra tam tikras būvis, kuris nekinta laikui bėgant ir pusiausvyrą palaiko tam tikros jėgos. Pavyzdžiui, įsivaizduokime, suolą iš lentos ant dviejų atramų. Jis, atrodo, nėra veikiamas jokių jėgų. Tačiau jeigu viena atrama išslys, suolo galas kris žemyn. Jeigu norime to išvengti, turėtume suolo galą paveikti iš apačios tam tikra jėga, pavyzdžiui, palaikyti rankomis. Vadinasi, kūnų pusiausvyrą palaiko tam tikros jėgos. Sprendžiant įvairius konstrukcijų pusiausvyros uždavinius, paprastai susiduriame su keliomis jėgomis, kurios, būdamos įvairiuose taškuose, veikia įvairiomis kryptimis. Kartu veikiančios jėgos sudaro jėgų sistemą. Jėgos gali veikti taip, kad viena kitą atsveria. Jeigu jėgų sistema yra atsisverianti, tai jos veikiama sistema yra pusiausviroje. Atsisveriančioji jėgų sistema nesuteikia pusiausviros sistemai jokio judėjimo, atrodo, kad šios sistemos neveikia jokios jėgos. Vadinasi, atsisveriančioji jėgų sistema yra ekvivalenti nuliui. Jeigu jėgų sistema yra ekvivalenti vienai jėgai, tai ši yra vadinama tos jėgų sistemos atstojamąja. Vadinasi, sistema (konstrukcija) taip pat bus pusiausviroje, jeigu ją veikiančią jėgų sistemą pakeisime ekvivalenčia jėgų sistema. Pavyzdžiui, ant pakabintos sijos yra uždėti trys krūviai

71

(63 pav.) po 1 kN (1 kN=1000 N⋅10N≅1 kg). Kiekvienai pakabai tenka atlaikyti po 1,5 kN krūvį (A=B= 1 1 1

2+ + =1,5 kN). Sistema pusiausviroje: kiek uždėta, tiek pakabos atlaiko (A+B=1,5+1,5=3

kN). Jeigu vietoje trijų simetriškai išdėstytų krūvių uždėsime viduryje vieną atstojantį visus tris, t. y. 3 kN (63 b pav.), tai kiekvienai pakabai teks atlaikyti taip pat 1,5 kN (A+B= 3

2=1,5). Ir pirmuoju, ir

antruoju atveju sistema bus pusiausviroje. Jeigu konstrukciją ar jos elementą veikia dvi (F1 ir F2) skirtingu kampu pridėtos jėgos (64 a pav.) tai jos gali būti pakeistos viena joms ekvivalenčia jėga (F), kuri veikia tą patį tašką ir geometriškai atvaizduota įstrižaine (64 a pav.) lygiagretainio, kurio kraštines sudaro minėtos jėgos. Arba, atvirkščiai, vieną F jėgą galima išskaidyti į dvi parinktomis kryptimis veikiančias F1 ir F2 jėgas (64 b pav.). Konstrukcija arba jos elementas nekeis savo padėties ir liks pusiausviroje prie jos taškų pridėjus arba atmetus atsisveriančias (lygias) jėgas. Pavyzdžiui, stalas nepajudės iš vietos, jeigu jį iš abiejų pusių stumsime 2 kN jėgomis arba 1 kN didesnėmis, t. y. 3 kN, arba mažesnėmis, t. y. 1 kN. Iš abiejų pusių jėgos viena kitą atsveria.

1kN

1kN

1kN

A B

3 kN

A B

a

b

63 pav. Pusiausviros jėgų sistemos (a) pakeitimas jai ekvivalenčia (b)

F1

F2

F FF1

F2

a b

64 pav. Dviejų jėgų pakeitimas ekvivalenčia jėga Dvi jėgos, pridėtos prie standžios konstrukcijos taškų, atsisveria tik tuomet, t. y. konstrukcija nepakeičia padėties, kai jų intensyvumas (dydis) yra vienodas, jų bendra veikimo tiesė eina per jų pridėties pradinius taškus, o jėgų linkmės yra priešingos. Pagal mechanikos dėsnius dviejų lygiagrečiųjų jėgų atstojamoji veikia tarp jėgų (65 pav.). Dviejų priešingų krypčių sudedamų lygiagrečiųjų jėgų atstojamoji veikia sudedamųjų jėgų išorėje už didesniosios sudedamosios jėgos (65 b pav.).

72

F1

F1F2

F2

F=F 1+F 2

a b F=F 1-F2

65 pav. Lygiagrečiųjų jėgų (F1 ir F2) atstojamųjų (F) padėtis ir kryptys: a – vienodo dydžio jėgos, b – skirtingo dydžio jėgos Jeigu dvi lygiagrečiosios jėgos yra priešingos krypties, bet vienodo intensyvumo, tai jų atstojamųjų rasti negalima. Šitokia dviejų jėgų F1=F2 sistema yra vadinama jėgų pora, o atstumas tarp jėgų veikimo tiesių vadinamas poros petimi (66 pav.).

F1

R2

R1

F2

Aa/2a

c

b 66 pav. Jėgų poros veikimo schema Jeigu paimsime bet kokį kūną (konstrukciją) pakabintą jo centre (taške A), ir pridėsime jo lygiagrečiuose kraštuose lygiagrečiai veikiančias vienodo dydžio jėgas (F1=F2=F), tai jos šį kūną apie A tašką suks. Sukimo momentas susidės iš abiejų jėgų sukimo momentų. Momentas – tai jėga, dauginta iš atstumo tarp jėgos ir taško, apie kurį suka. Vadinasi,

M F a ir M F a1 1 2 22 2= ⋅ = ⋅ .

Bendras momentas

( )M M M F a F a a F F= + = + = +1 2 1 2 1 22 2 2.

Kadangi F1=F2=F, tai

M a F F a= ⋅ = ⋅2

2 . Tai rodo, kad dviejų vienodų jėgų poros momentas yra lygus vienai jėgai, padaugintai iš atstumo tarp jėgų. Vadinasi, kiekvienoje konstrukcijoje, kurią veikia pridėtos apkrovos (jėgos), atsiranda jas atsveriančios vidinės jėgos ir momentai. Kad konstrukcija ar jos dalis nepajudėtų iš nustatytos vietos, nepasislinktų ar nepasisuktų tarp visų tų jėgų (vidinių ir išorinių) turi būti pusiausvyra. Jėgą, atsirandančią nuo išorinių apkrovų, turi atsverti vidinės jėgos. Kad konstrukcija nepasisuktų apie A tašką, F1 ir F2 jėgų veikimą turi atsverti priešingos krypties jėgos. Pavyzdžiui, c ir b taškuose pridėtos tam tikros atramos arba įremtos kitos šalia esančios konstrukcijos. Nagrinėjant 66 pav. pavaizduotą konstrukciją (sistemą) pagal mechanikos pusiausvyros dėsnius, jėgos F1 ir F2 jų veikimo linkmės linijos kryptimi gali būti perkeltos į c ir b taškus. Šiuose taškuose padarytos atramos turės perimti šias jėgas, kad konstrukcija nesisuktų. Vadinasi, ties atramomis (taškai c ir b) F1, F2 sutiks atoveikio jėgas, vadinamas reakcijomis, ir jos bus lygios, t.y. taške c reakcija bus R1=F1, taške b – R2=F2. 4.6. Apkrovų sukeliamos įrąžos konstrukcijoje 4.6.1. Gniuždomieji ir tempiamieji elementai Dažniausiai pastatuose naudojamos konstrukcijos yra įvairios sijos, plokštės, kolonos, tarpuangiai ir kt. Jas veikia įvairios jėgos, kurios atsiranda nuo uždėtų kitų konstrukcijų, įrenginių, žmonių buvimo ir pan. Šios jėgos sukelia įvairias vidines įrąžas, kurios konstrukcijas gali tempti, gniuždyti, kirpti, lenkti. Paprasčiausias elementas yra tempiamasis arba gniuždomasis strypas. 57 pav. b schemoje pavaizduoto rėmo kolona (1) yra gniuždoma apkrovų, kurios, uždėtos ant rygelio (2), per jį pereina į

73

koloną, taip pat nuo jų savojo svorio. 66 pav. pavaizduotos pakabos, pritvirtintos A ir B taškuose, yra tempiamos. Jas tempia ant sijos sudėti krūviai. Šias gniuždymo ir tempimo jėgas turi atlaikyti gniuždomos kolonos (57 pav.) arba tempiamos pakabos (63 pav.). Kiekviena pastato konstrukcija yra sudaryta iš medžiagų, turinčių pagrindinę įtaką konstrukcijos būviui, yra apkrauta ar veikiama kitokių poveikių: temperatūros, drėgmės, agresyviosios aplinkos. Medžiaga, iš kurios pagaminta konstrukcija, daugiausiai nusako jos tokius kokybės rodiklius, kaip laikomoji galia, ilgaamžiškumas, kaina. Be to, nuo medžiagos tipo priklauso ir pastato ar jo atskirų dalių konstrukcinė ir architektūrinė formos. Pavyzdžiui, metalinė kolona visiškai nepanaši į medinę ar mūrinę. Pagrindiniai reikalavimai, kurie keliami medžiagoms, naudojamoms pastatų ir jų konstrukcijų gamybai, yra tokie:

⇒ didelis stipris, ⇒ nedidelis deformavimasis, ⇒ stiprio parametrų ilgaamžiškumas, ⇒ atsparumas atmosferos poveikiams, ⇒ atsparumas ugniai, ⇒ lengvumas, ⇒ paprastumas apdoroti ir kt.

Praktiškai nėra nei vieno pastato ar konstrukcijos, kurių medžiagos atitiktų visus reikalavimus. Norint užtikrinti saugų pastato eksploatavimą, svarbiausia, kad medžiagos, iš kurių pagamintos konstrukcijos ir pastatytas pastatas, atitiktų tris pirmuosius pagrindinius reikalavimus: stiprumas, nedidelės deformacijos, stiprumo parametrų ilgaamžiškumas. Šie reikalavimai – tai įstatymas. Didelio stiprumo reikalavimas yra lengvai paaiškinamas: būtent nuo medžiagos stiprumo priklauso ir konstrukcijos stiprumas, jos būsena pastate. Tačiau medžiaga turi mažai deformuotis (gniuždoma – mažai susispausti, tempiama – mažai ištįsti). Pavyzdžiui, guminė juosta gali išlaikyti didelę tempimo jėgą tik iki tam tikro ištįsimo. Esant santykinai mažam ištįsimui, ji nesiskiria savo stiprumu. Jeigu tokia juosta yra kaip konstrukcinis elementas, tai norint išnaudoti jos stiprumą, ją reikia kaip galima daugiau ištempti. Tačiau visiems aišku, kad niekas nenori turėti medžiagos ir konstrukcijos, kuri gali atlaikyti apkrovas neapsakomai daug deformuojantis arba persislenkant. Jeigu, pavyzdžiui, pastatas, vėjo pučiamas, pradėtų siūbuoti kaip medžio kamienas, tai išdužtų langai, supleišėtų sienų apdaila, lubos, grindys, o visi kanalai ir vamzdžiai nutrūktų. Kam būtų patogu gyventi tokiame name, kuris supasi kaip laivelis atviroje jūroje?! Daugeliu atvejų stiprumas ir deformatyvumas yra tarp savęs susiję. Žymus XVII amžiaus mokslininkas, vienas iš medžiagų mechanikos pagrindinių principų kūrėjų Robertas Hukas yra pasakęs: “Koks pailgėjimas (deformacija) – tokia ir jėga”. Trečiasis pagrindinis reikalavimas – stiprumas ir deformacijų pastovumas laikui bėgant. Tačiau tai labai “gudrus” ir sunkus reikalavimas, kadangi daugelio pagrindinių statybinių medžiagų stiprumas ir deformacijos laikui bėgant kinta. Jų kitimas gali lemti ir teigiamų, ir neigiamų pasekmių atsiradimą. Pavyzdžiui, normaliomis sąlygomis betonai laikui bėgant didina savo stiprumą, tinko arba mūro skiedinio stiprumas taip pat didėja. Tačiau daugelio medžiagų savybės laikui bėgant, blogėja. Veikiant apkrovoms kartu su laiku keičiasi medžiagų ir konstrukcijų vidinė bei išorinė būsena, jų eksploatacinės savybės. Šį visą kitimo procesą, jo padarinius būtina suprasti ir įvertinti projektuojant naujus pastatus ir nustatant eksploatuojamų pastatų būklę. Tik žinojimas, kokia yra ir gali būti tolesnė pastato būklė bėgant laikui leidžia garantuoti jo esamą ir būsimą saugaus eksploatavimo patikimumą ir vertę. Gniuždomųjų ir tempiamųjų elementų būseną apibūdina jo matmenys, medžiagų savybės ir apkrovų veikimas. Gali būti centriškai ir necentriškai tempiamieji bei gniuždomieji elementai (67 pav.).

74

F F F F

F F F Fe

F F F Fe

F FFF F FFF

a

b

c

I II

67 pav. Tempiamųjų (I) ir gniuždomųjų (II) elementų schemos: a – centriškai, b – necentriškai, c – ekvivalentinė necentriškai veikiama Strypo centrišku tempimu arba gniuždymu yra laikoma deformacija, kai veikia dvi lygios priešingų krypčių jėgos (F), pridėtos prie elemento ašies jo galuose. Jeigu šios jėgos nukreiptos į elemento išorę, vyksta tempimas (67 pav., I a), jeigu į vidų – gniuždymas (67 pav., II a). Kai jėgų veikimo krypties linija nesutampa su strypo ašimi (67 b pav.), tai toks tempimas arba gniuždymas yra vadinamas necentrišku. Taikant nurodytus mechanikos dėsnius, ties elemento ašimi galima pridėti dvi vienodas priešingos krypties jėgas, kurios nepakeičia elemento pusiausvyros. Tokiu būdu gauname trijų jėgų sistemą (67 c pav.). Dvi F jėgos sudaro jėgų porą (jos yra vienodo dydžio ir veikia priešingomis kryptimis), sukelia sukimo (lenkimo) momentą

M=F⋅e, ir ašinę jėgą, sukeliančią centrinį tempimą arba gniuždymą. Vadinasi, necentriškai apkrauti elementai yra veikiami lenkimo momento ir centrinio tempimo arba gniuždymo. Pastatų konstrukcijose dažniausiai pasitaiko necentriškai apkrautų elementų – tai pastatų išorės sienos, nesimetriškai apkrautos kolonos, gelžbetoninių santvarų elementai, įvairių rėmų kolonos ir rygeliai ir kt. Jeigu strypai yra ilgi, palyginti su skerspjūvio matmenimis, tai gniuždomi, esant tam tikros apkrovos dydžiui, jie gali išklupti ir netekti atlaikymo galios anksčiau negu gali atlaikyti medžiaga, nesant išklupimui. Jėga, kuriai esant strypas pradeda išklupti yra vadinama kritine. Ji priklauso nuo daugelio veiksnių, taip pat nuo ilgio ir skerspjūvio matmenų santykio, strypų galų įtvirtinimo būdo, medžiagų deformatyvumo. Stačiakampio skerspjūvio strypas neišklups, jeigu jo ilgio santykis su mažesniuoju skerspjūvio matmeniu ne didesnis kaip 4. Galų įtvirtinimo įtaka išklupimui pavaizduota 68 pav. Kaip matome iš 68 pav., strypas mažiausiai išklumpa, kai abu galai įtvirtinti standžiai (68 c pav.), o daugiausiai, kai vienas galas laisvas (68 d pav.).

l

F F F F Fa b c d

68 pav. Gniuždomųjų strypų išklupimas atsižvelgiant į galų įtvirtinimo būdą Išklupimo dydis (didžiausias atitinkamų taškų pasislinkimas į šoną nuo pradinės padėties) tarp šių dviejų įtvirtinimo būdų skiriasi 4 kartus. Gniuždymą arba tempimą sukeliančias apkrovas turi atlaikyti strypo skerspjūvis, kuris yra labiausiai apkrautas ir deformuojamas.

75

4.6.2. Apkrovų sukeliami lenkimo momentai konstrukcijose Kaip buvo parodyta anksčiau, lenkimo momentus sukelia jėgos, verčiančios kūną arba jo dalį pasisukti apie tam tikrą tašką, t. y. jo atžvilgiu. Lenkimo sąvoka yra visiems aiški. Jeigu mes eisime per lentą, padėtą skersai griovio, ji išlinks. Ji išlinksta nuo mūsų svorio (krūvio). Jos išlinkimo dydis priklauso nuo mūsų padėties – jei būsime arčiau krašto, ji išlinks mažiau, jei būsime ties viduriu – daugiau. Jeigu mūsų svoris būtų didelis arba lenta silpna, tai ji, daug įlinkusi, gali lūžti. Per griovį gali būti permesta ne tik lenta, bet ir nestori liauni rąstai, tašai. Ir jie išlinks. Tokie konstrukciniai elementai yra sijų tipo. Sija yra pati paprasčiausia, seniausia ir plačiausiai naudojama pastatų konstrukcija. Tai, be abejonės, yra pats paprasčiausias būdas perdengti tam tikrus atstumus tarp atramų, galimybė pastatui suteikti norimą funkcinę paskirtį. Visos konstrukcijos (perdangų, stogų), į kurių sistemą įeina sijos ar jų tipo elementai (dviatramės plokštės, stogų gegnės yra kaip sijos) yra plokščios. Iš sijų tipo elementų yra sudarytos pačios sudėtingiausios konstrukcijos ir statiniai. Yra pastatyti sijinio tipo tiltai, kurie perdengia iki 260 m tarpatramius. O lenkiamieji elementai žmogaus reikmėms pradėti naudoti dar priešistoriniais laikais, kai buvo imtas naudoti paprastas medžio kamienas. Didžiulis matmenų diapazonas, apibūdinantis šių konstrukcijų tobulėjimo eigą ir reiškinius, pareikalavo šimtų ir tūkstančių vis tobulesnių sprendimų, turinčių savo formą ir specifiką, paskirtį ir galimybes, savo vietą žmogaus veikloje ir istorijoje. Kiekvienos konstrukcijos formai ir išvaizdai, taip pat ir lenkiamajai konstrukcijai, didelę įtaką turi trys veiksniai:

⇒ medžiaga, ⇒ konstrukcijos paskirtis, ⇒ statybos metodas.

Įvairių jų kombinacijų skaičius praktiškai neįsivaizduojamas. Todėl egzistuoja ir nesuskaičiuojama daugybė jų sprendimų, kurių pagrindas yra sija – lenkiamasis konstrukcinis elementas. Tačiau sija nėra toks paprastas elementas, kaip atrodo daugeliui. Ji gali būti pagaminta iš įvairių medžiagų (medžio, metalo, gelžbetonio), būti įvairios skerspjūvio formos, įvairiai apkrauta ir paremta. Pagrindiniai svertai, kuriais galime reguliuoti lenkiamosios sijos būvį, yra jos atrėmimas ir skerspjūvio forma. Tačiau tai priklauso ir nuo įrąžų, kurias sukelia veikiančios apkrovos. Jos nepriklauso nuo sijos skerspjūvio formos. Pažiūrėkime, kokios įrąžos veikia dviatramę šarnyriškai ties atramomis paremtą trimis apkrovomis apkrautą siją (pavyzdžiui, ant pastogės ilginio remiasi trys gegnės) (69 pav.). Šios apkrovos – sutelktos (koncentruotos) jėgos – būna žinomos ir vadinamos aktyviosiomis. Nežinomas – pasyviąsias jėgas (apkrovas) sudaro –atraminės A ir B reakcijos.

F F F

a a a al

BA x1 2 3

69 pav. Laisvai paremtos dviatramės simetriškai apkrautos sijos įrąžų nustatymo schema Sija remiasi ant dviejų atramų, ir norint, kad ši sistema būtų pusiausviroje, atrėmimo jėgos A ir B turi atsverti veikiančias F jėgas. Vadinasi A+B=3F. (1) Kadangi sija apkrauta simetriškai – jėgos išdėstytos vienodais a atstumais, tai slėgis į atramas arba atramų reakcijos į sijos galus bus lygios, t. y. A=B. Tokiu būdu į (1) lygtį vietoje B įstatę A, gauname A+A=3F arba 2A=3F, (2) ir tuomet

76

A=1,5F=B. (3) Turime kūną (siją), veikiamą 5 pusiausviros jėgų sistemos. Ar teisingai yra nustatytos A ir B reakcijos (jėgos) ir ar sistema yra pusiausviroje, galima patikrinti pagal tokią sąlygą: ∗ visų jėgų projekcijų į vertikaliąją ašį suma turi būti lygi nuliui (žemyn veikiančias jėgos turi

atsverti priešingos krypties jėgas), t.y. 3F – A – B =0 (4) Kaip buvo nurodyta 4.4 skyriuje, jėgos, sukdamos (lenkdamos) elemento dalį apie tam tikrą tašką sudaro momentą. Pagal 69 pav. pavaizduotą jėgų sistemą, B jėga (reakcija) lyg ir stengiasi pakelti (lenkti) sijos galą. Kadangi, kaip nurodyta 4.5 skyriuje, momentas – tai jėga padauginta iš atstumo tarp tos jėgos ir taško, kuriame norime rasti lenkimo momentą, tai jėgos B sukeltas momentas, pavyzdžiui, 1 taške bus:

M1=A⋅a. (6) Jeigu norime nustatyti momentą tarp 1 ir 2 taškų, t. y. x atstumu nuo A atramos, reikia įvertinti momentą, kuris atsiranda nuo F jėgos, esančios tarp x taško ir B atramos. Ši F jėga yra priešingos A jėgai krypties. Jėgos sukeltas momentas taip pat bus priešingos krypties. Tokiu būdu lenkimo momentas taške x bus:

Mx=A⋅x – F(x–a). (7) Jėgos, sudarančios momentą pagal laikrodžio rodyklę, imamos su + ženklu, prieš laikrodžio rodyklę su – (minuso) ženklu. Momentas 2 taške, t. y. sijos viduryje, bus: M2=A⋅2a – F⋅a. (8) Kadangi A=1,5F, tai M2=1,5F⋅2a – F⋅a=3Fa–Fa=2Fa (9) ir M1=1,5Fa. (10)

(9) ir (10) formulių lyginimas rodo, kad didžiausias lenkimo momentas, esant simetriškam apkrovimui, yra ties sijos viduriu.

Jeigu laikytume, kad 69 pav. pavaizduotos F apkrovos yra nelygios: ties 1 tašku veikia F1 jėga, ties 2 – F2 ir 3 tašku – F3, tai ir slėgis į atramas (jų reakcijas) bus nevienodas. Panašiai bus ir tuomet, kai jėgos išdėstytos nesimetriškai, t. y. a reikšmės–atstumai tarp jėgų yra skirtingi. Tokiais atvejais nustatant nežinomas A ir B atramų reakcijas reikia vadovautis tokia taisykle: ∗ visų jėgų momentų apie tam tikrą x tašką suma yra lygi nuliui, t.y. M x =∑ 0 . (11) Kadangi reikia rasti dvi jėgas (A ir B reakcijas), o sąlyga viena, tai imame visų jėgų momentų sumą apie vieną iš atramų (pavyzdžiui B), nes jos momentas apie savo pridėties tašką lygus nuliui: M A l F a F a F aB = ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⋅ =∑ 1 2 33 2 0 . (12)

Iš (12) gauname A l F a F a F a⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅1 2 33 2 , (13) ir

77

A F a F a F al

=⋅ + ⋅ + ⋅1 2 33 2 . (14)

B atramos reakciją randame iš sąlygos, kad visų jėgų projekcijų į vertikaliąją ašį suma lygi nuliui, t. y. A+B – F1 – F2 – F3 =0. (15) Iš čia B=F1+F2+F3 – A. (16) Momentai atitinkamuose taškuose bus randami kaip ir pirmuoju atveju, t.y. pagal panašias į (6)–(10) lygtis. Dažnai sijos būna apkrautos vienodai paskirstytuoju krūviu (62 ir 69 pav.). Vadinasi, apkrovimas yra simetrinis ir reakcijos bus lygios. Pagal 70 paveiksle pavaizduotą schemą A B p l

= =⋅

2 . (17)

l

A Bx

pv

70 pav. Sijos, apkrautos vienodai paskirstytuoju krūviu, momentų skaičiuojamoji schema Vadinasi, paskirstytasis krūvis yra redukuojamas į ekvivalentinę jėgą, lygią sloginio p intensyvumui, padaugintam iš ilgio, kuriuo paskirstytas krūvis. Norėdami rasti momentą bet kuriame sijos x taške turime atstumu x esantį krūvį redukuoti į koncentruotą jėgą, kuri bus lygi p⋅x ir pridėta atstumo x viduryje. Tokiu būdu lenkimo momentas x taške bus

M B x px x B x pxx = ⋅ − ⋅ = ⋅ −12 0 5 2, . (18)

Sijos viduryje (v taške) lenkimo momentas bus: M B l p l l B l p l

v = ⋅ − ⋅ ⋅ = −⋅

2 2 4 2 82 . (19)

B reikšmę iš (17) sąlygos įstatę į (19) sąlygą gauname: M p l l pl pl pl

v =⋅⋅ − = −2 2 8 4 8

2 2 2 . (20) Subendravardiklinę šios lygties dešiniąją pusę gauname: M pl pl pl

v = − =28 8 82 2 2 . (21)

Duotos pusiausvyros lygtys, nustatant dviatramių laisvai paremtų sijų lenkimo momentus, ir jų sudarymo principai ir gembėms bei sijoms su gembėmis skaičiuoti. Didžiausias gembės lenkimo momentas (71 a pav.) bus ties A atrama. Naudojantis pateiktomis sąlygomis galima užrašyti, kad

78

M F l p l l F l plA = ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ +2 2

2 . (22)

Ap

lA B

p

l

aa

F

F

71 pav. Gembės (a) ir sijos su gembėmis (b) skaičiuojamosios schemos Jeigu nebūtų koncentruotos jėgos (F=0), tai M pl

A =2

2 . (23) Tai rodo, kad didžiausias momentas paskirstytuoju krūviu apkrautoje gembėje yra 4 kartus didesnis, negu tokio pat ilgio dviatramėje sijoje. 71 pav. pavaizduotos sijos su gembėmis atraminės reakcijos bus: ( ) ( )[ ]A B p l a a F p l a F= =

+ ++ = + +2 2

12 2 . (24)

Lenkimo momentai ties atramomis yra tokie: M M p a a pa

A B= = ⋅ ⋅ =2 22 . (25)

Momentas sijos viduryje, t. y. ties F jėgos pridėties tašku

M A l p a a l p l lx = ⋅ − ⋅ +

− ⋅2 2 2 2 4 . (26)

Momentų nustatymas yra paremtas pjūvio metodu, t. y. lenkimo momentas tam tikrame pjūvyje yra lygus apkrovų, veikiančių vienoje bet kurioje pjūvio pusėje, momentų to pjūvio atžvilgiu algebrinei sumai: M M Fx x i

i

n=

=

∑ ( )1

, (27) čia n – jėgų skaičius atitinkamoje pjūvio pusėje. Lenkimo momentas laikomas teigiamu, kai apkrovos veikiama sija išsigaubia žemyn (gniuždomi sijos sluoksniai yra viršutiniai), ir neigiamu – kai sija išsigaubia aukštyn (gniuždomi sijos sluoksniai yra apatiniai) (72 pav.).

72 pav. Momentų ženklų nustatymas: a – teigiamieji, b – neigiamieji

79

Duotųjų formulių ir pusiausvyros lygčių analizė rodo, kad momentai pagal sijos ilgį kinta. Nors sijų skerspjūviai ir jų atlaikymo galia yra parenkami pagal didžiausią momentą, tačiau žinant momentų kitimą pagal ilgį galima orientuotis, kokiose vietose kokią atsargą konstrukcija turi. Momentų pasiskirstymas pagal sijos ilgį priklauso nuo sijos atrėmimo būdo, jos galų įtvirtinimo, jėgų išdėstymo ir jų dydžio. 73 ir 74 pav. pavaizduota įvairiai apkrautų ir paremtų sijų išlinkimo ir momentų pasiskirstymo schemos bei dydžiai. Kaip rodo šios schemos, didžiausių momentų reikšmės priklauso nuo atrėmimo sąlygų. Tai galai standžiai įtvirtinti arba sija nekarpyta (kai remiasi be šarnyrų ant kelių atramų), momentai būna mažesni. Be to, ties standžiai įtvirtintais galais arba virš atramų gaunami priešingo ženklo, negu sijos viduryje, momentai (73 pav.).

lMmax=pl 2/8

lMmax=Fl/3

F F F

F F F1 F2

l/2 l/2 l a

p

lMmax=pl 2/2

73 pav. Momentų pasiskirstymas pagal laisvai paremtų (statiškai sprendžiamų) sijų ilgį Kaip pavaizduota 74 pav., standžiai įtvirtintąsias sijas galime pakeisti šarnyriškai įtvirtinta sija, ties šarnyrais pridėjus priešingų krypčių momentus. Panašiai daroma ir kai sija yra daugiangė (nekarpytoji). Todėl ties tokių sijų atramomis atsiranda neigiamų momentų (74 pav.). Momentų pasiskirstymo rėmo tipo konstrukcijose su standžiaisiais mazgais schema pateikta 57 c pav.

80

M1=pl 2/11

M2=pl 2/14

M3=pl 2/16

M2=pl 2/16

74 pav. Momentų pasiskirstymas standžiai įtvirtintosiose ir nekarpytosiose (daugiangėse) sijose. Punktyrine linija pavaizduota išlinkio pobūdis 4.7. Įtempiai ir deformacijos konstrukcijų elementuose 4.7.1. Tempimo ir gniuždymo įtempiai ir deformacijos Kiekviena apkrauta konstrukcija ar jos dalis yra arba tempiama, gniuždoma, arba lenkiama ir kerpama. Kiekviena lenkiama konstrukcija yra tempiama ir gniuždoma. Todėl svarbu žinoti, kiek kokia medžiaga gali susispausti arba išsitempti. Žymus XVII a. anglų mokslininkas A. Hukas, atlikęs daugybę eksperimentų su tempiamomis, taip pat laikrodžių spyruoklėmis pastebėjo, kad bet koks kietas kūnas po tempimo stengiasi grįžti į pirmykštę būklę, atkurti savo buvusią formą. Jis empiriniu būdu nustatė santykį tarp tempimo jėgos ir elemento pailgėjimo ir tai tapo konstrukcijų skaičiavimo pagrindu iki šių dienų. Iš Huko dėsnio išeina, kad jėga, su kuria bet koks kūnas priešinasi išorinei apkrovai, stengdamasis atkurti savo pirminę formą, yra proporcinga deformacijai, kurią sukelia išorinė jėga. Skaičiuojant konstrukcijas dažnai naudojamos tokios sąvokos, kaip “išorinė jėga” ir “vidinė jėga”. Išorinė jėga – tai apkrovos poveikis, kuris iš esmės sąlygojamas žemės trauka. Vidinę jėgą, dar vadinamą vidiniu atsparumu, lemia kūno molekulinė sandara, medžiagos vidinių dalelių sankiba. Kada naudojamasi vidinėmis jėgomis, yra patogiau imti ne visą jėgą, o tik tą dalį, kuri tenka skerspjūvio ploto vienetui. Ši santykinė jėga yra vadinama įtempiu. Jis žymimas graikiška raide σ. Jeigu paimtume tempiamą strypą ir jį perpjautume pjūviu m–n į dvi dalis (78 pav.), tai kad šios dalys neišsiskirtų, veiks vidinės jėgos (tarp viršutinės ir apatinės strypo dalies dalelių). Šios jėgos bus vienodai pasiskirsčiusios visame skerspjūvyje. Dalys neatsiskirs, jei šių vidinių jėgų atstojamoji N bus pusiausvira su išorine jėga F, t. y. N=F. Skaičiuojant konstrukcijas ir vertinant jų būklę yra patogu naudotis ne visu konstrukcijos ar elemento pailgėjimu, o santykiniu pailgėjimu, pavyzdžiui, koks yra vieno metro pailgėjimas. Toks santykinis pailgėjimas yra vadinamas santykine deformacija. Medžiagų, apkraunamų apkrova, struktūra kinta. Vienos medžiagos beveik nesideformuoja arba deformuojasi nedaug ir pasiekusios tam tikrą apkrovą staigiai suyra (stiklas, granitas, keramika ir pan.), kitos nuo pat apkrovimo pradžios deformuojasi ir iki suirdamos labai ištįsta tempiamos arba susispaudžia gniuždomos (varis, mažai anglies turintis plienas, plastmasės ir kt.).

81

78 pav. Vidinių (įtempių) ir išorinių jėgų pusiausvyra: a – išorinių jėgų padėtis, b – išorinės jėgos ir vidiniai įtempiai Pagal šiuos požymius medžiagos yra skirstomos į trapiąsias, kietąsias ir plastiškąsias. Jų deformavimosi pobūdį rodo 79 pav. pateiktos kreivės. Jos gaunamos tempiant arba gniuždant tam tikro ilgio bandinį, jį pamažu apkraunant, išmatuojant jo pailgėjimą ∆l. Kaip rodo šios kreivės, pradžioje apkrovimo pailgėjimas didėja proporcingai apkrovai. Grafikų OA dalis yra tiesė. Taškas A yra vadinamas proporcingumo riba. Toliau didinant apkrovą, deformacijos pradeda didėti greičiau negu apkrova – grafikas įgauna kreivąjį pavidalą (išlinksta į viršų). Toliau 1 ir 2 grafikų forma smarkiai pradeda keistis. Kietojo plieno grafikų (2) kreivis kinta tolygiai, o minkštojo plieno, pasiekus B tašką, deformacijos didėja, beveik nedidinant apkrovos, plienas “teka”. Grafike susidaro horizontalus ruožas – aikštelė. Apkrova arba įtempiai, kuriems esant medžiaga teka –esant pastoviai apkrovai deformacijos didėja – vadinami takumo riba. Pasiekusi tam tikrą takumo deformaciją, medžiaga vėl pradeda priešintis apkrovai ir norint padidinti deformacijas, reikia suteikti tam tikrą jėgą. C taškas ant 1 grafiko atitinka didžiausią apkrovą, kurią atlaiko medžiaga. Kietoji medžiaga, (2 grafikas) pasiekusi proporcingumo ribą, toliau deformuojasi tik didinant apkrovą. Tačiau kuo daugiau ji deformuojasi, tuo mažesnę apkrovą reikia suteikti. Šio tipo medžiagos neturi aiškios takumo ribos. Skaičiuojant egzistuoja vadinamoji sąlyginė takumo riba, kuri plienų yra apie 0,7–0,8 nuo stiprumo ribos.

F

A

2 1

∆lα

B

A C

79 pav. Minkštojo (1) ir kietojo (2) plieno deformavimosi kreivės Žinant gaminio, kurį tempiame arba gniuždome, ilgį l arba ant jo pažymėtą tam tikrą dalį ir šio ilgio arba jo dalies padidėjimą ∆l, didinant apkrovą, galima rasti santykinę deformaciją ε = ∆ l

l. (31)

Žinodami bandinio skerspjūvio A plotą ir F jėgą bet kuriuo apkrovimo momentu galime nustatyti įtempius, kurie buvo bandinyje, veikiant tam tikrai apkrovai, t. y.

82

σ =FA

. (32) Kaip rodo 79 pav. grafikai, tarp jėgos ir pailgėjimo yra priklausomybė. Iki proporcingumo ribos (A taškas) ši priklausomybė yra tiesinė. Vadinasi, kaip rodo (31) ir (32) formulių palyginimas, tokia pat priklausomybė egzistuoja ir tarp santykinių deformacijų ir įtempių. Šie du grafikai taip pat rodo, kad jų tiesioji dalis, išreiškianti tiesinį ryšį tarp jėgos ir pailgėjimo arba sutrumpėjimo, yra skirtingai pasvirusi ir tai priklauso nuo santykio tarp įtempių ir deformacijų. Nesunku remiantis trigonometrija nustatyti, kad tg arba tgα

σ

εσ α ε= = ⋅ . (33)

Vadinasi, norint išreikšti bet kokios medžiagos priklausomybę tarp įtempių ir santykinių deformacijų reikia žinoti tam tikrą proporcingumo koeficientą, išreiškiamą tgα dydžiu, ir kurį įprasta žymėti E raide. Šiuo koeficientu yra susiejama priklausomybė tarp įtempių ir deformacijų, ir jis vadinamas medžiagos tamprumo moduliu. Vadinasi, (33) sąlyga užrašoma taip: σ ε= E . (34) Ši lygtis vadinama Huko dėsniu. Skirtingų medžiagų tamprumo modulis yra skirtingas (1 lentelė). Nagrinėjant medžiagų deformavimosi pobūdį, kaip rodo ir 79 pav. grafikai, esant skirtingam apkrovos dydžiui, medžiagos deformuojasi skirtingai. 1 lentelė. Kai kurių medžiagų tamprumo modulis

Medžiagos pavadinimas Tamprumo modulis, E, MPa Mediena išilgai pluoštų 10000 Mediena skersai pluoštų 500–1000 Mūras iš plytų 2700–3000 20 MPa stiprio betonas 18000–2300 Plienas 206000 Aliuminis 71000

Laikoma, kad iki proporcingumo ribos (A taškas, 79 pav.). medžiaga deformuojasi tampriai, o už

šios ribos – tampriai-plastiškai. Todėl deformacijos yra išskiriamos į tampriąsias ir plastiškąsias. Jeigu medžiaga apkraunama apkrova, neviršijančia proporcingumo, kartais vadinamo tamprumo riba, tai apkrovą nuėmus deformacijos atsistato. Jeigu apkrova yra didesnė už šią ribą, tai ją nuėmus, dalis deformacijų neatsistato – plastinės deformacijos negrįžta – medžiaga pasilieka šiek tiek ištęsta arba suspausta ir jos matmenys negrįžta į pirmykštę padėtį. Tempiama arba gniuždoma medžiaga deformuojasi ne tik jėgos veikimo kryptimi, bet ir skersine kryptimi (80 pav.). Iš pateiktų schemų (71 pav.) nesunku nustatyti, kad išilginės santykinės deformacijos bus ε = ∆ l

l.

Panašiai nustatomos ir skersinės deformacijos. Elemento suplonėjimas yra ∆b=b – b1 (80 a pav.), o išsiplėtimas ∆b= b1 – b (80 b pav.). Turint absoliutines skersines deformacijas ∆b, randamos santykinės skersinės deformacijos, kurios yra: ε1 =

∆ bb

. (35) Santykinių skersinių (ε1) ir išilginių (ε) deformacijų santykis yra vadinamas skersinių deformacijų koeficientu, arba Puasono koeficientu: µ ε

ε=1 . (36)

83

b1

b

F

∆ll

l+∆l

b1

b

F

∆ll−∆l

ba

80 pav. Tempiamojo (a) ir gniuždomojo (b) elementų deformavimosi schemos Puasono µ koeficientas, kaip E tamprumo modulis, yra svarbiausios medžiagos tamprumo charakteristikos, būtinos skaičiuojant ir įvertinant daugelį statybinių konstrukcijų. 4.7.2. Lenkimo įtempiai ir deformacijos Paprasčiausiai lenkiamojo elemento pavyzdžiai gali būti lenta arba rąstas, permesti per upelį. Kai lenta linksta, pavyzdžiui, einant žmogui, tuo aiškiai parodoma viena iš svarbiausių statybinių konstrukcijų techninių charakteristikų – lenkimas.

81 pav. Lenkiamojo elemento įtempių ir deformacijų schemos: a – lenkiamojo strypo deformacijos, b – strypo išilginių sluoksnelių būklė iki lenkiant, c –lenkiamųjų sluoksnelių būklė Kaip pavaizduota 81 pav., lenkiamojo elemento viršutiniai sluoksniai sutrupėjo (susispaudė), o apatiniai – pailgėjo. Sluoksnių sutrumpėjimo (susispaudimo) deformacijos, kaip rodo Huko dėsnis, įvyksta nuo gniuždymo įtempių, o pailgėjimo (ištįsimo) deformacijos – nuo tempimo įtempių. Tai rodo, kad lenkimas – tai gniuždymo ir tempimo įtempių susidarymas tuo pačiu momentu tame pačiame skerspjūvyje. Lenkimo modelis yra paremtas plokščių pjūvių hipoteze. Laikoma, kad strypas (sija) susideda iš daugybės išilginių pluoštų, kurių kiekvienas deformuojasi nepriklausomai nuo šalia esančių (81 c pav.). Tuo pačiu metu strypo pjūviai, statmeni jo išilginei ašiai, pasisuka ir lieka statmeni išsikreivinusiai ašiai. Kartu pasisukant dviems gretimiems pjūviams (iš padėties a–a ir b–b į padėtį a’–a’ ir b’–b’) labiausiai deformuojasi kraštiniai sluoksniai. Vadinasi, pagal Huko dėsnį, šiuose sluoksniuose atsiranda ir patys didžiausi įtempiai. Sluoksniai, esantys arčiau centro, deformuojasi mažiau ir todėl įtempiai juose yra mažesni. Vidurinis sluoksnis visai nesideformuoja ir nepatiria jokių įtempių. Todėl šis sluoksnis vadinamas neutraliuoju, arba neutraliąja ašimi (82 pav.). Kadangi išilginės tempimo ir gniuždymo deformacijos pagal skerspjūvio aukštį pasiskirsto tiesiškai (81 c pav.),

84

tai ir įtempiai išilgai sluoksnių, vadinamieji normaliniai įtempiai, taip pat pasiskirsto tiesiškai (82 pav.).

σmax

-

+

1

1

Μ-

n.a.

82 pav. Lenkimo įtempių pobūdis: + – tempimo įtempiai, - –gniuždymo, n. a. – neutralioji ašis Didžiausi gniuždymo ir tempimo įtempiai yra elemento viršutiniame ir apatiniame sluoksnyje ir apskaičiuojami pagal tokią formulę: σmax max= =

MW

MJ y . (37)

Jeigu norime įtempius nustatyti bet kuriame kitame sluoksnyje, esančiame nuo neutraliosios ašies atstumu y, tai σ =

MJ y , (38)

čia M – lenkimo momentas pjūvyje, kuriame nustatomi įtempiai; W – skerspjūvio atsparumo momentas; J – skerspjūvio inercijos momentas; y – atstumas nuo neutraliosios ašies iki sluoksnio, kuriame nustatomi įtempiai. Šlyties įtempiai, kurie atsiranda nuo šlyties įrąžų, gali būti apskaičiuojami pagal tokią formulę: τ =

MJ y, (39)

arba τ =

⋅

⋅

Q SJ b , (40)

čia Q – skersinė jėga, veikianti nagrinėjamame skerspjūvyje; S – skerspjūvio dalies (ploto), esančio virš sluoksnio, kuriame skaičiuojame įtempius, statinis momentas neutraliosios ašies atžvilgiu; b – skerspjūvio plotis ties nagrinėjamu sluoksniu; W, J ir S – skerspjūvio geometrinės charakteristikos. 4.7.3. Skerspjūvių geometrinių charakteristikų nustatymas Aukščiau buvo parodyta, kad skaičiuojant įtempius ir deformacijas jėgų veikiamuose strypuose (konstrukcijose) reikia žinoti jų matmenis. Skaičiuojant tempiamus ir gniuždomus elementus reikia žinoti jų skerspjūvio plotus A. Skaičiuojant lenkiamus ar kitaip veikiamus strypus ir konstrukcijas (sukamus, sudėtingai deformuojamus) reikia žinoti kitas geometrines jų skerspjūvių charakteristikas: statinį momentą S, inercijos momentą J, atsparumo momentą W ir inercijos spindulį i. Be šių charakteristikų negalima apskaičiuoti nei lenkimo momento veikiamos konstrukcijos stiprumo, nei jų įlinkių ir kitų deformacijų, nei jų pastovumo. Jų žinojimo svarba – tai konstrukcijų mechanikos abėcėlės dalis, nes

85

jie įvertina skerspjūvio formos matmenų įtaką lenkiamųjų elementų stiprumui ir standumui (įlinkiams), kai konstrukcijos medžiaga yra proporcinga (galioja Huko dėsnis: σ=ε⋅E). Statinis momentas – tai ploto “momentas” arba tam tikras plotas padaugintas iš atstumo nuo to ploto svorio centro iki taško (ašies), kurio atžvilgiu ieškomas šis momentas.

xc

xm

dA

x

y

y

yc

ym

x

B 83 pav. Bet kokios formos skerspjūvio schema 83 pav. pavaizduoto skerspjūvio bet kokios ploto dalelytės dA statinis momentas x–x ir y–y ašių atžvilgiu bus: dS dA y dS dA xx c y c= ⋅ = ⋅; , (41) čia xc ir yc – atstumai nuo ∆A plotelio svorio centro iki x ir y ašių. Viso skerspjūvio statinis momentas šių ašių atžvilgiu bus lygus nuliui, nes jos ploto svorio centras sutampa su šiomis ašimis (atstumas lygus nuliui). Bendruoju atveju bet kokio skerspjūvio ploto ar jo dalies statinis momentas bet kokios ašies atžvilgiu bus (83 pav.) S ydA A y S xdA A xx c y c

AA= = ⋅ = = ⋅∫∫ ; . (42)

Esant sudėtingos formos skerspjūviui ir norint rasti svorio centrą, jį reikia padalyti į paprastos formos (stačiakampius, kvadratus) plotelius, nustatyti bendrą statinį momentą pagal formulę S A ai i= ⋅∑ , (43) čia ai – plotelio atstumas iki tam tikro taško. Pasinaudojus (42) formule yc ir xc bus lygūs S

A

A a

A

i ii

i=

∑∑ . Statiniai momentai išreiškiami

linijiniais vienetais trečiuoju laipsniu (m3). Inercijos momentai gali būti taip pat centrinių ašių ir kitų, lygiagrečių su jomis atžvilgiu. Centrinių ašių atžvilgiu imami inercijos momentai vadinami ašiniais inercijos momentais, t. y. J y dA ir J x dAx y

AA= = ∫∫ 2 2 . (44)

Ašiniai inercijos momentai bet kurių kitų ašių atžvilgiu apskaičiuojami pagal (45) formulę ir įvertinant lygiagretųjį ašių perkėlimą: ( ) ( )J J A x J J A bx xi i i y yi i i

ii= + = +∑∑ , 2 , (45)

čia Jxi ir Jyi – atskirų figūrų inercijos momentai savųjų ašių atžvilgiu; ai, bi – atstumai tarp savųjų ir centrinių viso skerspjūvio figūros ašių x ir y.

86

Kadangi ploto linijinis vienetas yra m2, tai jo ir atstumo kvadrato (m2) sandauga rodo, kad inercijos momento linijinis vienetas išreiškiamas ketvirtuoju laipsniu (m4). Skersinio atsparumo momentas gaunamas inercijos momentą centrinės ašies (einančios per skerspjūvio figūros svorio centrą) atžvilgiu padalijus iš absoliučiai tolimesnio skerspjūvio taško atstumo nuo centrinės ašies. Pavyzdžiui, x ašies atžvilgiu tolimiausias taškas B yra skerspjūvio krašte (83 pav.). Tokiu būdu W J

y ir W Jxx x

my

y

m= = . (46)

Atsparumo momentai išreiškiami linijiniais vienetais trečiuoju laipsniu J

ymm m( )( )

4 3=

.

Bet kokios formos skerspjūvio inercijos spinduliai atitinkamos centrinės ašies (arba svorio centro) atžvilgiu apskaičiuojami pagal formulę: i J

A i JAx x yy

= =, . (47) Skaičiuojant normaliai lenkiamus elementus dažniausiai reikia žinoti geometrines charakteristikas tik x–x ašies atžvilgiu. Paprasčiausios formos skerspjūvio pagrindinės geometrinės charakteristikos pateikiamos 2 lentelėje. 2 lentelė. Pagrindinės skerspjūvių geometrinės charakteristikos

Pagrindinės geometrinės skerspjūvio charakteristikos Skerspjūvio forma plotas A,

m2 inercijos momentas Ix,

m4 atsparumo momentas

Wx, m3 inercijos spindulys ix, m

y

xh

b

bh bh3

12 bh2

6 h

63

x

d

π d2

4 π d4

64 π d3

32 d

4

x

de

di

( )π

42 2d de i−

( )π

644 4d de i− ( )π

324 4

dd d

ee i−

0,35de

Hxh

H2–h2 H h4 4

12− H h

H4 4

64− H h2 2

12−

h

b b

a x

a/2

H

bH–ah bH ah3 3

12− bH ah

h3 3

6− J

Ax

Savikontrolės klausimai

1. Kokia yra Niutono mechanikos dėsnių galiojimo esmė pastatų konstrukcijų mechanikoje?

2. Kaip ir per ką apkrovų veikimas nuo pastato viršaus persiduoda į apačią?

87

3. Kokie yra konstrukcijų tipai mechanikos požiūriu? 4. Kas yra lankstus (šarnyriškas) ir standus konstrukcijų sujungimas? Jų pavyzdžiai. 5. Kas yra geometriškai kintama ir nekintama strypinė sistema? Kaip užtikrinamas jos

nekintamumas (standumas)? 6. Kokios apkrovos ir poveikiai veikia konstrukcijas? 7. Kaip atliekamas pusiausvyros jėgų sistemos pakeitimas ekvivalentine? 8. Kokie yra pagrindiniai reikalavimai, keliami pastatų ir jų konstrukcijų medžiagoms? 9. Kas sukelia konstrukcijos centrišką ir necentrišką tempimą, gniuždymą ir lenkimą?

Kaip tokiais atvejais veikia jėgos išilginės elemento ašies atžvilgiu? 10. Kas yra įtempiai ir deformacijos konstrukcijos elemente? Jų nustatymo tempiamame ir

gniuždomame elemente principas. 11. Huko dėsnis, kokia jo analitinė ir grafinė išraiška? 12. Kokias konstrukcijos geometrines charakteristikas reikia žinoti jas skaičiuojant ir nuo

kurių konstrukcijos matmenų jos priklauso? 13. Didėja ar mažėja įtempiai konstrukcijoje (ir jos stiprumas) didėjant jo geometrinių

charakteristikų reikšmėms?

88

LITERATŪRA 1. . A. Nakas, J. Gajauskas, M. Prikšaitis. Civilinių pastatų konstrukcijos. Vilnius: Mokslas, 1992.

317 p. 2. B. Grigaliūnas. Statybinės medžiagos ir gaminiai. Vilnius: Mintis, 1974. 311 p. 3. G.Marčiukaitis, J.Valivonis. Pastatų konstrukcijų projektavimo pagrindai. Vilnius: Technika,

2001. 324 p. 4. А. С. Щербаков. Основы строительства. М.: Высшая школа, 1984. 336 с. 5. J. Deltuva, A. Gailius ir kt. Statybinės medžiagos. Vilnius: Mokslas, 1982. 347 p 6. A. Iljičiovas ir kt. Statybos pagrindai. Vilnius: Mintis, 1965. 462 p. 7. A. Bulovas. Medžiagų atsparumo pradmenys. Kaunas: Technologija, 1997. 124 p. 8. A. Čižas. Medžiagų atsparumas: konstrukcijų elementų mechanika. Vilnius: Mokslas, 1993. 408 p. 9. A. Čižas ir kt. Aiškinamasis medžiagų atsparumo uždavinynas. Vilnius: Mokslas, 1985. 278 p. 10. V. Paliūnas. Teorinė mechanika. Vilnius: Mokslas, 1991. 348 p. 11. В. С. Волга и др. Архитектурные конструкции гражданских зданий. Киев: Будивельник,

1988. 240 с. 12. A. J. Macdonald. Structure and architecture. Oxford: Butterworths – Heinemann, 1984. 131 p. 13. J. A. Wilkes. Encyclopedia of Architecture: Design Engineering and Construction. A.Wiley –

Interscience Publication, New York, 1988. 849 p.