Расчет строительных конструкций

Каждый, желающий построить собственный дом, прокручивает в голове все этапы строительства, начиная с фундамента и заканчивая крышей. Каким будет фундамент: ленточным, столбчатым, на сваях, плитным? Из каких материалов? А стены: деревянные, кирпичные, из бетонных блоков или монолитные? А перекрытия? А крыша? А если стены кирпичные, а перекрытия бетонные, то каким делать фундамент? И какой толщины? На все эти вопросы, с учетом Ваших пожеланий, поможет ответить расчет строительных конструкций зданий. Он как раз и проводится для определения возникающих в конструкциях усилиях от действующих на них нагрузок в зависимости от выбранного строительного материала. Зная характер и величину нагрузок, назначают размеры поперечного сечения, количество и вид арматуры (если необходимо) для того, чтобы здание, состоящее из расчетных конструкций, с уверенностью выдержало установленный для него срок эксплуатации.

 Методы расчета.

Причиной, по которой конструкции дома могут не выдержать установленный срок, может быть одна из трех: потеря несущей способности, чрезмерные деформации или образование трещин, превышающих по величине допустимые. На этом и основан расчет конструкций, который проводится в два этапа. На первом этапе составляются расчетные схемы для наиболее опасных участков проектируемых конструкций и рассчитываются по законам сопротивления материалов и строительной механики. Такой расчет называется статическим или динамическим, в зависимости от рассчитываемой конструкции. Второй этап − это конструктивный расчет, с учетом выбора материала, оптимальных форм и размеров сечения, а также марок и классов материала и т.д.

Одним из методов конструктивного расчета, которым пользуются проектировщики, является метод расчета материалов по предельным состояниям. Расчет ведется, руководствуясь тем, чтобы значения возникающих усилий и напряжений, а также перемещений и деформаций не превышали предельных значений.
Установлены три расчетных предельных состояния:

• по несущей способности − по достижении этого этого предельного состояния теряется или несущая способность конструкции или ее устойчивость. По несущей способности рассчитываются все основные элементы конструкций;
• по деформациям − достигнув предельного состояния, упругие деформации конструкции достигают таких величин, при которых дальнейшая ее эксплуатация становится невозможной;
• по образованию или раскрытию трещин − расчет по этому предельному состоянию производится для конструкций, у которых появление трещин или большая ширина их раскрытия не допускает возможность эх эксплуатации.

Количество недопустимых предельных состояний определяется назначением конструкций и условиями их эксплуатации. Первый расчет (по несущей способности) выполняется, как правило, для всех видов основных элементов конструкций. Для остальных двух состояний в случае необходимости.

Нормативные и расчетные нагрузки.

Возникновение напряжений, перемещений и деформаций в строительных конструкциях обуславливается влиянием нагрузок на них в период изготовления, хранения,перевозке, а также строительства и эксплуатации здания. Наибольшие нагрузки, действующие на конструкцию при нормальной ее эксплуатации, называют нормативными (qⁿ) и измеряется в кг/м². Но жизнь не всегда предоставляет нам нормальные условия  эксплуатации, поэтому наряду с нормативными, существуют расчетные значения нагрузки (q_r), которые определяются как произведение нормативной нагрузки  на коэффициент перегрузки (q_f):

q_r=qⁿq_f

Они могут отличаться от нормативных как в большую, так и в меньшую сторону.
Классифицируют нагрузки в зависимости от длительности их действия и разделяют на постоянные и временные, которые в свою очередь подразделяются на краткосрочные и длительные, а также особые нагрузки. Их довольно много. Значения расчетных и нормативных нагрузок и коэффициентов перегрузок и более подробно познакомиться с их видами можно в СНиП 2.01.07-85*.

Нормативные и расчетные сопротивления материалов и конструкций.

Прочность, а значит и долговечность дома, в основном зависит от прочности материалов и конструкций, из которых он построен, т.е. от степени сопротивляемости, воздействующих на него, внешних факторов или, иначе говоря, прочностных характеристик материала. Основной, пожалуй, можно назвать нормативное сопротивление (Rⁿ), устанавливаемое ГОСТом. Но, в зависимости от вида материала, условий использования ( в том числе и временнЫх),прочностные характеристики меняются, что и учитывается в расчетном сопротивлении (R) коэффициентом безопасности (К).

R=Rⁿ/K

В дальнейшем будут рассмотрены некоторые расчеты на конкретных примерах.

Еще почитать:

Расчет фундамента для дома.