Расчет строительных конструкций

Одной из составных частей проектной документации на объект капитального строительства является раздел 4 — «Конструктивные решения», а в составе рабочей документации конструктивные решения детализируются в разделах КМ – металлические конструкции, КЖ —  конструкции железобетонные и КД – конструкции деревянные.  Разработка этих разделов возможна только после расчета строительных конструкций и определения направления и величины усилий, воздействующих на них.

Принципы расчета строительных конструкций

Строительные конструкции рассчитываются в соответствии с положениями, приведенными в ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований». Расчеты производятся по предельным состояниям:

• первой группы – когда превышение уровня допускаемого состояния конструкций или их элементов может достичь величины, при которой ими будет превышена предельная несущая способность с последующим образованием аварийной ситуации;
• второй группы, превышение которой делает невозможной нормальную эксплуатацию конструкций; заканчивается лимит их долговечности или возникает дискомфорт;
• особым, превышение которых может привести к катастрофическим последствиям.    

Первую группу предельных состояний составляют:

• хрупкое, пластическое или любое другое разрушение;
• потеря устойчивости конструкций или всего строения;
• условия, требующие прерывания эксплуатации строения – заметные невооруженному глазу деформации, широкие трещины и др.

К второй группе предельных состояний относятся:

• возникновение критических прогибов, заметных поворотов и др., величина которых определена технологическими условиями, особенностями конструкции или эстетичностью;
• возникновение предельного уровня колебаний конструкций, препятствующих стабильной эксплуатации оборудования или стимулирующих возникновение физиологически вредных последствий;
• возникновение трещин, не препятствующих стабильной деятельности в строении;
• достижение видимыми трещинами максимальной величины раскрытия;
• прочие ситуации, ограничивающие длительность стабильной работы объекта.

Все виды строительных конструкций рассчитываются по предельным состояниям с учетом:

• определенного расчетом срока эксплуатации;
• механических характеристик материалов, установленных действующими нормативами, а грунтов – соответствующими изысканиями;
• наименее выгодными сочетаниями нагрузок и воздействий, образующихся в ходе строительства и эксплуатации строения;
• возможных негативных последствий при возникновении предельных состояний;
• утрате материалами паспортных характеристик;
• специфики технологии изготовления конструкций, возведения и эксплуатации объектов недвижимости.

Все расчеты производятся исходя из класса ответственности строения, который устанавливается согласно положений ГОСТ 27751-2014 и фиксируется заданием на проектирование. Действующий технический регламент устанавливает три класса ответственности зданий и сооружений:

• КС-1 – временные склады, сборно-разборные строения, теплицы и другие здания с ограниченным сроком работоспособности и без рабочих мест;
• КС-2 – объекты, не входящие в перечень объектов классов КС-1 и КС-3;
• КС-3 – особо опасные, технически сложные и уникальные объекты; сооружения, входящие в состав городской систем жизнеобеспечения, туннели, трубопроводы и др.

Надежность конструкций считается обеспеченной, если выполняются условия всех предельных состояний, подлежащие учету в конкретном случае, при воздействии наименее выгодного сочетания нагрузок при эксплуатации. 

Последовательность расчета строительных конструкций

Расчет строительных конструкций производится на надежность и устойчивость по правилам строительной механики и теории упругости исходя из возникающих в них усилиях, величина которых зависит от нагрузок, воздействующих на здание. Поэтому сначала составляется расчетная схема объекта, формируется состав и определяется величина вертикальных и горизонтальных нагрузок, воздействующих на элементы здания. При выборе расчетной схемы учитываются особенности элемента конструкции: его жесткое или шарнирное опирание, расчетная длина, количество пролетов неразрезной балки и др.

Расчет нагрузок на поперечник строения производится сверху вниз. К ним относятся следующие виды:

• снеговая нагрузка, величина которой зависит от снегового района, принятого согласно СП 131.13330.2018 «Строительная климатология», а также от профиля покрытия согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Снеговая нагрузка увеличивается в местах снеговых мешков, возникающих в зоне перепада высот и при определенных направлениях ветра;

• вес кровли – гидроизоляционное покрытие, теплоизоляция (с учетом объемного веса и толщины), пароизоляция, обрешетка или прогоны;
• вес конструкций покрытия – железобетонных плит покрытия, стального профнастила, стропильных конструкций;
• нагрузки на междуэтажные перекрытия, величина которых нормируется действующими техническими регламентами и зависит от назначения здания или технологии производства;
• вес междуэтажных перекрытий – плит перекрытия, ригелей и элементов пола;
• вес несущих конструкций каркаса, ограждающих конструкций, подвесных и мостовых кранов.

Основным видом горизонтальных нагрузок являются ветровые, с интенсивностью зависящей от высоты строения и быстро увеличивается с повышением вертикальной отметки. В промышленных зданиях с мостовыми кранами учитывается еще одна горизонтальная нагрузка – усилие от торможения мостового крана.

Когда величины нагрузок определены, в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016 выбираются их наименее выгодные сочетания, приводящие к возникновению максимальных значений крутящих и изгибающих моментов, нормальных и перерезывающих усилий, применяемых в расчетах строительных конструкций.

Расчет бетонных и железобетонных конструкций

Конструкции из бетона и железобетона рассчитываются в соответствии с положениями СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» по предельным состояниям первой группы, куда входят:

• расчет по прочности, когда усилия, возникающие от воздействий со стороны, с учетом предварительного напряжения, не оказываются выше предельных величин, регламентированных действующими нормативами;
• расчет по устойчивости формы и положения, производимые для конкретного вида конструкций, регламентированных действующими нормативами.

Расчеты по второй группе предельных состояний выполняются исходя из необходимости восприятия конструкцией сочетаний кратковременных и длительных нагрузок:

• расчет по образованию трещин, который заключается в сравнении величин усилий, возникающих в конструкции, от фактических нагрузок со значением величин предельных усилий, воздействующих на конструкцию или ее элемент в момент возникновения трещин;
• расчет по раскрытию трещин, когда     сравнивается фактическая ширина трещины и ее допускаемая по эксплуатационным требованиям ширина;
• расчет по деформациям заключается в сравнении прогибов, углов поворота, перемещений с аналогичными предельно допустимыми величинами.

Расчеты конструкций из бетона и железобетона производятся для изделий с преднапряженной и ненапрягаемой арматурой, для этапов изготовления, перевозки, монтажа и эксплуатации.

Расчет стальных конструкций

 Расчет стальных конструкций производится согласно требований СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» с учетом их предназначения, специфики изготовления, перевозки, монтажа, а также физико-механических показателей металла. Технический регламент рассматривает следующие варианты расчетных схем металлоконструкций:

• стойки и балки постоянного сечения;
• несвободные плоские и пространственные системы, которые рассчитываются посредством расчета каждого из элементов с учетом их воздействия на основание и друг на друга;
• свободные плоские и пространственные системы, в ходе расчета которых кроме проверки каждого из элементов учитывается риск достижения предельного состояния системой в целом;
• оболочки вращения – листовые конструкции.

Металлические конструкции согласно ГОСТ 27751-2014 рассчитываются по предельным состояниям первой и второй групп.

Проектирование несущих и ограждающих строительных конструкций из других материалов:

• деревянных по СП 64.13330.2017;
• каменных и армокаменных по СП 15.13330.2020;
• алюминиевых по СП 128.13330.2016,

производятся с учетом специфики их изготовления, условий их использования, перевозки и монтажа.  Они должны соответствовать техническим регламентам в части расчетов по первой группе предельных состояний (по прочности) и по второй (по деформациям, позволяющим беспроблемную эксплуатацию) с учетом вида и продолжительности действия нагрузок. 

Расчет строительных конструкций в компании «ПРОЕКОМ»

Для основной массы инженерных расчетов существует специализированное программное обеспечение, позволяющее быстро и безошибочно определить усилия, воздействующие на строительную конструкцию и определить ее сечение и необходимое армирование или требуемый стальной профиль. Однако для получения результата в компьютер нужно ввести расчетную схему объекта расчета, его геометрические характеристики, климатический район и другие исходные данные, от правильности которых зависят результаты расчета.

Компания «ПРОЕКОМ», недавно вошла в сегмент инжиниринговых услуг строительного рынка Москвы и Московской области, однако уже получило немало заказов крупных федеральных и международных компаний на работы по проектированию, обследованиям и изысканиям, которые были выполнены в срок и качеством удовлетворившем требовательных заказчиков. В ООО «ПРОЕКОМ» можно заказать:

• разработку комплексного проекта здания или сооружения любого класса ответственности;
• обследование объекта недвижимости, необходимого для определения цены его продажи или для проведения реконструкции;
• геологические, экологические или геодезические изыскания на земельных участках, отведенных под застройку.

Для определения стоимости и получения подробной консультации по всем возникшим вопросам Вы можете позвонить по телефону +7(495)660-39-75, либо оставить заявку с помощью формы ниже.