Проектирование чаш бассейнов
инженер проекта А.Бажуков
Сегодня мы предлагаем Вашему вниманию статью, посвященную вопросам проектирования чаши бассейна. Разработка проекта чаши - достаточно сложный и ответственный процесс. Именно на стадии проектирования определяются такие важные показатели, как требуемый объем земляных и бетонных работ, номенклатура и расход материалов, сроки строительства, нагрузки на основание и т.д.
Проектирование чаши бассейна обычно состоит из трех этапов:
1-й этап - архитектурное проектирование;
2-й этап - статический расчет чаши бассейна;
3-й этап - конструирование элементов чаши бассейна.
Архитектурное проектирование.
На этом этапе архитектор, учитывая пожелания заказчика, разрабатывает в соответствии с
действующими строительными и санитарными нормами эскизный проект бассейна - его расположение, форму, размеры, тип и пр.
При этом учитываются многие факторы:
назначение бассейна (детский, взрослый, частный, общественный, спортивный, учебный и т.п.);
требуемая пропускная способность человек в смену;
наличие и расположение технического помещения, раздевалок, душевых и других подсобных помещений;
материал внутренней отделки чаши.
Кроме того, одной из главных задач, решаемых на стадии архитектурного проектирования, является обеспечение гармоничного вписывания бассейна и используемых вместе с ним аксессуаров (горок, водопадов, фонтанов, освещения) в существующий интерьер, придание бассейну архитектурной выразительности и стиля.
Статический расчет чаши бассейна.
На этапе статического расчета производится определение внутренних усилий в элементах чаши бассейна от действия внешних нагрузок. Расчет чаши бассейна выполняет инженер- проектировщик.
Статический расчет чаши бассейна включает в себя следующие стадии:
1) выбор конструкции чаши бассейна, а также материалов, из которых она будет изготавливаться;
2) выбор основания, на которое будет устанавливаться чаша бассейна;
3) сбор нагрузок на элементы чаши;
4) составление расчетной схемы самой чаши либо ее элементов (зависит от конструкции чаши);
5) выполнение собственно статического расчета.
На первой стадии инженер-проектировщик исходя из требуемых формы и размеров бассейна выбирает конструкцию чаши бассейна, а также материалы, из которых она будет изготовлена. В каждом конкретном случае при выборе варианта исполнения чаши определяющими являются надежность, долговечность, эстетичность, сроки изготовления, стоимость и доступность используемых материалов.
В настоящее время исходя из перечисленных выше критериев наиболее оптимальным конструктивным решением являются чаши из монолитного железобетона, проектирование которых регламентируется СНиП 2.03.01-84* "Бетонные и железобетонные конструкции". Именно проектирование железобетонных чаш на сегодняшний день является наиболее актуальным и востребованным.
Вместе с тем, сейчас широкое распространение получили сборные бассейны благодаря своей простоте и высокой скорости монтажа. Встречаются разные конструкции таких бассейнов: из сборных панелей, металлических листов и даже надувные. Всех их объединяет одно - все элементы таких бассейнов фирмой-изготовителем уже рассчитаны и запроектированы на определенные строго оговоренные условия строительства и эксплуатации. Таким образом, вопрос проектирования чаши сборного бассейна решается фирмой-изготовителем.
На следующей стадии статического расчета производится определение основания, на которое будет устанавливаться чаша и на которое будут передаваться нагрузки от бассейна. В качестве основания могут служить либо грунт (например, когда бассейн выполнен погруженным в землю), либо система колонн, стен и межэтажных перекрытий (например, когда бассейн находится высоко над землей, на каком-нибудь этаже здания).
В качестве грунтового основания преимущественно используют скальные, гравелистые, песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые грунты. Ни в коем случае нельзя использовать в качестве основания илистые грунты, заторфованные грунты и почвы, поскольку они под нагрузкой могут дать большие деформации.
При выборе грунтового основания следует также уделить особое внимание таким факторам, как: наличие и агрессивность грунтовых вод, глубина промерзания, пучинистость и просадочность грунта.
В качестве основания под бассейн, находящийся высоко над землей (на каком-нибудь этаже здания) обычно применяют железобетонные или металлические перекрытия, опирающиеся на несущие стены либо колонны, при этом указанные конструкции также необходимо запроектировать с учетом нагрузки, которая на них передается от бассейна.
На третьей стадии статического расчета определяются направление и величина нагрузок, которые действуют на стенки, днище и основание чаши бассейна от прилежащего грунта, воды, людей, оборудования и т.п. Сбор нагрузок осуществляется в соответствии со СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия". Все нагрузки следует рассчитывать с учетом коэффициентов надежности, которые также регламентируются указанным СНиПом.
Для любого бассейна возможны три варианта нагружения:
бассейн заполнен водой, но не обсыпан грунтом (стадия гидравлических испытаний);
бассейн обсыпан грунтом, но не заполнен водой (стадия возведения);
бассейн заполнен водой и обсыпан грунтом (стадия эксплуатации).
Чаша бассейна рассчитывается на все три варианта нагружения, из которых для каждого элемента чаши выявляется наиболее неблагоприятный с точки зрения внутренних усилий.
На четвертой стадии составляется расчетная схема чаши бассейна либо ее отдельных элементов. Здесь следует отметить, что емкостные сооружения относятся к пространственным конструкциям, при расчете которых необходимо учитывать совместную работу дна и стен.
При таком подходе чашу обычно рассчитывают на компьютере с использованием метода конечных элементов (МКЭ) или метода конечных разностей (МКР). Расчетная схема чаши представляется как пространственная конструкция, стены и дно которой состоят из определенного количества плоских четырехугольных, треугольных либо цилиндрических конечных элементов с заданными геометрическими и физическими характеристиками (длина, ширина, толщина, модуль упругости, моменты инерции и пр.).
Однако, для упрощения инженерных расчетов несущую систему резервуаров часто расчленяют на отдельные элементы (стены, днища), расчет которых выполняют отдельно.
Тогда, в качестве расчетной схемы стены обычно принимают: в прямоугольных бассейнах - пластину с тремя защемленными и одной свободном стороной; а в круглых в плане бассейнах - цилиндрическую оболочку. Днища прямоугольных и круглых в плане чаш в этом случае рассчитываются как плиты на упругом основании. На пятой стадии выполняется сам статический расчет чаши бассейна. Статический расчет проводится в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с использованием методов строительной механики, сопротивления материалов и теории упругости.
В результате расчета определяются внутренние усилия в стенах, днище, а также в узлах сопряжения и подбираются сечения несущих элементов чаши (например, толщину дна и стен, площадь арматуры и т.д.). Подобранные сечения элементов чаши должны удовлетворять нормативным требованиям по прочности, деформациям и трещиностойкости (для железобетонных конструкций).
Конструирование элементов чаши бассейна.
Конструирование элементов чаши бассейна делится на два раздела:
1) конструирование несущих элементов чаши бассейна (днища и стен);
2) конструирование защитных, гидроизоляционных и отделочных покрытий.
Конструирование стен и днища чаши заключается в оптимальной расстановке их конструктивных элементов (например, арматурных каркасов в железобетонных чашах) с точки зрения принятой технологии изготовления, результатов расчета и в соответствии с действующими строительными нормами и правилами.
В частности, при конструировании железобетонной чаши следует учитывать такие нормативные показатели, как: защитный слой бетона (расстояние от грани арматуры до ближайшей грани бетонного сечения), минимальный и максимальный допустимый шаг и диаметр арматурных стрежней, минимальный процент армирования, длина анкеровки, минимальный класс бетона по морозостойкости, водонепроницаемости и т.д. Кроме того, при конструировании чаши необходимо учитывать расположение закладных элементов оборудования бассейна (форсунок, донных сливов и др.). В случае необходимости, в чаше бассейна предусматриваются температурные и деформационные швы.
При конструировании защитных, гидроизоляционных и отделочных покрытий производится выбор конструкции гидроизоляции и отделочного покрытия. При наличии высокого уровня грунтовых вод может потребоваться разработка проекта дренажа, либо других мероприятий по водопонижению.
По результатам расчета и конструирования разрабатывается рабочая документация на чашу, которая включает опалубочные чертежи, схемы армирования, чертежи арматурных элементов, спецификации материалов и пояснительную записку.
