Проектирование чаш бассейнов.
Разработка проекта чаши - достаточно сложный и ответственный процесс. Именно на стадии проектирования определяются такие важные показатели как требуемый объем земельных и бетонных работ, номенклатура и расход материалов, сроки строительства, нагрузки на основание и так далее.
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.
Рис. 1. Пример устройства бассейна с чашей из железобетона.
Рис. 2. Пример армирования железобетонной 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 прочее.
При этом учитываются многие факторы:
1.Назначение бассейна - детский, взрослый, частный, общественный, спортивный, учебный, расположение - на улице, в помещении.
2.Требуемая пропускная способность человек в смену, количество людей одновременно находящихся в бассейне.
3.Наличие и расположение технического помещения для оборудования, раздевалок, душевых и других подсобных помещений.
4.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, гидромассажа, противотока, воздушных гейзеров, водяных пушек 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 настоящие время, исходя из перечисленных выше критериев, наиболее оптимальным конструктивным решением является чаша из монолитного железобетона, проектирование которой 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 о 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 колон, стен и межэтажных перекрытий (например, когда бассейн находится высоко над землей, на каком либо 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 и усадку. При выборе грунтового основания следует также уделять особое внимание таким факторам как: наличие и агрессивность грунтовых вод, глубина промерзания, пучность и просадочность грунта. В качестве основания под бассейн, находящийся высоко над землей (на каком-нибудь этаже здания) обычно применяются 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 тому подобное. 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 нагрузок:
1.Бассейн заполнен водой, но не обсыпан грунтом (стадия гидравлических испытаний).
2.Бассейн обсыпан грунтом, но не заполнен водой (стадия возведения).
3.Бассейн заполнен водой и обсыпан грунтом (стадия эксплуатации).
Чаша бассейна рассчитывается на все три варианта нагрузок, из которых для каждого элемента чаши выявляются 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), либо 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 прочее). Однако, для упрощения инженерных расчетов несущую систему резервуаров часто расчленяют на отдельные элементы (стены, днище), расчет которых выполняют отдельно. Тогда, в качестве расчета схемы стен обычно принимают - в прямоугольных бассейнах - пластину с тремя защемленными и одной свободной 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, сопротивлением 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 так далее. 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 стержней, минимальный процент армирования, длина анкеровки, минимальный класс бетона по морозостойкости, водонепроницаемости и так далее.
Кроме того, при конструировании чаши необходимо учитывать расположение закладных элементов оборудования бассейна. Все закладные элементы (форсунки, скиммеры, донные сливы, прожектора и другое) устанавливаются до бетонирования в опалубку. 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. Для надежной облицовки чаши бассейна мозаикой или керамической плиткой оптимально использование системных материалов. Это означает, что все слои облицовки чаши - выравнивающий, гидроизоляционный, клей, затирка - должны быть одной фирмы производителя, гарантирующей качество работы материалов в бассейне. При наличии высокого уровня грунтовых вод может потребоваться разработка проекта дренажа, либо других мероприятий по водопонижению.
На этапе проектирования бассейна необходимо выбрать материал, которым будет выполняться облицовка: пленка(лайнер), плитка или мозаика. При проектировании чаши, её габариты, длина, ширина и глубина, а также конструктивные элементы (ширина и высота ступеней, ширина борта) должны максимально соответствовать формату элементов облицовки, чтобы сократить количество отходов и улучшить эстетичный вид конечного продукта.
По результатам расчета и конструирования разрабатывается рабочая документация на чашу, которая включает в себя - опалубочные чертежи, схемы армирования, чертежи арматурных элементов, спецификации материалов и пояснительную записку.