Краткие теоретические сведения.

Основные этапы проектирования строительных конструкций.

Как правило, проектирование несущих конструктивных элементов зданий и сооружений (балок, колонн, плит и т.д.) включает ряд последовательных этапов:

Компоновка конструктивной схемы элемента

Назначается форма сечения элемента и его основные габаритные размеры, а также положение в системе других конструктивных элементов каркаса.

Формирование расчётной схемы

Для определения внутренних усилий в элементе временно переходят от его фактической (действительной) конструктивной схемы к упрощенной (условной, идеализированной, теоретической) расчётной схеме, отражающей с достаточной степенью точности работу элемента под воздействием нагрузок. Как правило, в расчётной схеме элемент представлен в виде стержня, закрепленного по концам (шарнирно-подвижно, шарнирно-неподвижно, жестко, свободно).

Определение нагрузок, действующих на элемент

Устанавливается состав нагрузок, схема их приложения и величина.

Определение внутренних усилий в сечениях элемента от действия нагрузок

Решением этой задачи занимается строительная механика (статика сооружений). Поэтому такой расчет называется статическим. Его результатом являются эпюры внутренних усилий M, Q, N.

Подбор сечений (конструктивный расчёт)

В железобетонных конструкциях на этом этапе определяется площадь сечения арматуры. Обычно проводят расчёт из условия обеспечения несущей способности и последующее конструирование (выбор сечения в соответствии с сортаментом, конструктивными требованиями СНиП или опытом проектирования). Однако возможно и начальное конструирование, затем последующий расчёт (проверка несущей способности).

Расчёт и конструирование узлов закрепления, которые должны соответствовать принятой расчетной схеме.

Выполнение рабочих чертежей, по которым производится изготовление конструкций и изделий.

Таким образом, проектирование включает два взаимосвязанных процесса: расчёт и конструирование.

Нормативная база проектирования

Нагрузки на здания и сооружения определяются в соответствии со СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия [1].

Проектирование железобетонных конструкций производится в соответствии с требованиями нового СНиП 52-01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" [3]. Этот нормативный документ содержит общие (словесные) требования к бетонным и железобетонным конструкциям, включая требования к бетону, арматуре, расчётам, конструированию, изготовлению, возведению и эксплуатации конструкций. Детальные указания по расчётам и конструированию отдельных видов железобетонных конструкций (включая рекомендуемые методики расчёта) содержат соответствующие Своды Правил (СП). Разработка некоторых Сводов Правил ещё не закончена, поэтому в настоящее время для расчёта и конструирования широко используется и действовавший ранее СНиП 2.03.01 - 84*. Бетонные и железобетонные конструкции [2].

Концепция разработки современных отечественных и международных нормативных документов по строительному проектированию такова, что проектировщик сам выбирает применяемые расчётные модели и несёт полную ответственность за результаты расчётов и безопасность проектируемого сооружения.

Нагрузки и воздействия.

Чем нагрузки отличаются от воздействий. Понятие "воздействие" является более широким. Нагрузками принято называть силовые воздействия, а собственно воздействиями - несиловые, а именно воздействия среды (температурные, влажностные, химически агрессивные и т.д.), и кинематические воздействия (смещение опор).

Классификация нагрузок (схема 1).

Постоянные нагрузки в рассматриваемом здании возникают от собственного веса несущих и ограждающих конструкций: покрытия, перекрытий, колонн, стеновых ограждений.

Кратковременными нагрузками являются снеговая и ветровая, взятые с полным нормативным значением (п.1.8 СНиП [1]).

Длительными нагрузками могут быть снеговая и крановая, взятые с пониженным нормативным значением согласно п.1.7 СНиП [1].

В данной работе учитываются только вертикальные нагрузки: постоянная и длительные временные (технологическая, снеговая). Для железобетонных конструкций характерно снижение прочности при воздействии длительных нагрузок, поэтому их учёт имеет существенное значение.

Что такое полезная нагрузка. Нагрузки, связанные с эксплуатацией сооружения по его непосредственному назначению, принято называть полезными. В данном случае полезной является технологическая нагрузка.

Что означает "сбор нагрузок". При выполнении практических расчётов конструктивных элементов часто возникает необходимость преобразования поверхностно распределённой нагрузки в линейную или сосредоточенную. Для этого необходимо "собрать нагрузку" с определённой площади, которая называется грузовой площадью данного элемента. На рис. П-1 показано, как равномерно распределённая по площади покрытия нагрузка трансформируется в линейную нагрузку на ригель рамы и в сосредоточенную нагрузку на колонну.