Алгоритм выполнения расчетов конструкций

Архив рассылки "Непрошеные советы" для начинающих проектировщиков. Выпуск № 2.

Доброе утро! Это второй выпуск Непрошеных советов от Ирины. И сегодня я хочу поговорить о выполнении расчетов конструкций.

Если у Вас хороший учитель, он поступит следующим образом:

  • будет давать простые задания на расчеты и обязательно интересоваться результатами, обсуждать с Вами особенности расчета, его сложность, будет стараться выявить слабые места и указать на понимание или непонимание Вами вопроса;
  • постепенно будет усложнять задания, продолжая проверять или поручая проверку другим людям;
  • начнет давать задания, которые не просто непонятно, КАК выполнять, но и непонятно – ЗАЧЕМ. И только с годами Вы поймете, что это были самые ценные задания.

Если у Вас есть такой учитель, можете не тратить время на мою рассылку. Если же нет, то всегда есть возможность начать учиться самому.

Чтобы понять, как подступиться к расчетам, нужно знать алгоритм, который подойдет к любому из них. Постараюсь этот алгоритм расписать по пунктам.

1. Выбор расчетной схемы. За этим понятием много стоит, и самое противное, что понимание выбора расчетной схемы приходит лишь с опытом – поначалу это пустой звук, кажется: зачем думать? Давайте скорее начнем считать!

В чем же суть этой загадочной фразы? Чтобы посчитать конструкцию или часть конструкции, нужно ее представить. Нужно взвесить все «за» и «против», и выбрать оптимальный вариант. Даже в простой плите перекрытия есть выбор: шарнирно она опирается или защемлена по краям; опирается по двум сторонам или по четырем. Это все признаки расчетной схемы. Они есть у каждой конструкции и у части каждой конструкции. И чтобы их задать, нужно постепенно разобраться с типами конструкций и их особенностями.

Далее, для примера, я приведу несколько примеров вариантов признаков расчетной схемы для частей здания:

Столбчатый фундамент

а) на естественном основании или на сваях

б) сборный или монолитный

в) тип колонны опирающейся на фундамент и способ соединения с колонной (шарнир или защемление) – это влияет на нагрузки, а в итоге – на размеры фундамента

г) наличие или отсутствие ограничений на развитие в плане, предпочитаемая форма – квадрат или прямоугольник

д) учет влияния соседних фундаментов

Балка перекрытия (примерно то же – для плиты перекрытия)

а) однопролетная или многопролетная – это важный выбор, иногда стоит просчитать оба варианта, чтобы определиться, что выгодней, особенно начинающему расчетчику

б) материал балки

в) форма сечения балки

г) способ опирания: шарнир, защемление

д) заводское изготовление или изготовление на площадке

Колонна (столб)

а) способ опирания колонны на фундамент и способ опирания на колонну ригелей (шарнир или защемление)

б) материал колонны

в) форма сечения колонны

г) заводское изготовление или изготовление на площадке

Несущие стены

а) материал стены

б) геометрические параметры стены и высотность здания (высота  этажа, например, будет влиять на толщину и необходимость армирования стены из кладки)

в) наличие и размеры проемов в стене

г) наличие или отсутствие влияния горизонтальных (ветровых) нагрузок

д) длина стены (нужны ли пилоны или другие конструктивные решения при очень длинных стенах?)

Стена подвала

а) материал стены (монолит или ФБС)

б) связь стены с подошвой фундамента

в) наличие или отсутствие перекрытия, опирающегося на стену – стена подвижна вверху или развязана перекрытием

г) наличие или отсутствие перпендикулярных стен, препятствующих сдвигу подошвы

Как видно из таблицы (и это далеко не полный перечень), нужно перед расчетом проанализировать множество пунктов, чтобы выбрать наиболее выгодный, ну, или наиболее реально выполнимый в данных условиях. Чем тщательней Вы проведете анализ расчетной схемы, тем меньше шансов переделывать расчет множество раз в поиске новых решений. Если Вы начинающий расчетчик, исходные данные Вам даст в задании руководитель, из этого задания останется только выудить основные признаки расчетной схемы: шарнирное или жесткое опирание, материал и форма конструкции и прочее. Но лучше будет, если с самого начала Вы будете анализировать не часть конструкции (плиту или фундамент), а всю конструкцию в целом. Только тогда можно достичь оптимальных результатов.

Так, например, может показаться, что лучше всего для фундамента выбрать шарнирное опирание колонны. Но если рассмотреть работу рамы, окажется, что шарнир внизу – не выгодное в данном случае решение, которое приведет к удорожанию рамы в целом, а ведь фундаменты – это малый процент от всех конструкций здания.

Возможно, в сегодняшнем примере я слишком расширила понятие выбора расчетной схемы. Кто-то из расчетчиков может начать спорить или отрицать многие из приведенных мною пунктов. Но поймите для себя раз и навсегда: расчетная схема – это все здание в целом, со всеми конструктивными особенностями, грунтами и нагрузками. И чем раньше это отложится в Вашем сознании, тем быстрее Вы вырастите как инженер.

2. Сбор нагрузок. Почему-то в этом лесу способен потеряться почти каждый начинающий. Когда речь заходит о сборе нагрузок, все хотят найти чудо-учебник с описанием и примерами, как же это делается. Хочу сразу разочаровать, я такого не знаю. Но и обрадовать поспешу: ничего сложного в сборе нагрузок нет, тут даже формул никаких знать не нужно. Просто надо подключить воображение и представить конструкцию на всех этапах строительства и эксплуатации, а затем задокументировать в килограммах каждое воздействие.

Подробный разбор сбора нагрузок я дала в этой статье "Сбор нагрузок для расчета конструкций - основные принципы" и еще вот в этой "Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома"

Сейчас не буду повторяться с примерами, скажу только, что сбор нагрузок всегда начинаем сверху вниз. Нагрузки нужно собирать на все несущие конструкции. Допустим, перегородки – это не несущие стены, они учитываются в расчете как нагрузка (с учетом веса штукатурки и прочей отделки). Полы – это тоже не конструкция, а элемент отделки, но вес они имеют, и зачастую приличный (особенно водный пол), поэтому полы тоже берутся в расчет в виде нагрузки. Отделка несущих стен – тоже нагрузка. Вода в бассейне – тоже нагрузка временного действия. Снег – да, ветер – да. Собственный вес конструкции – обязательно.

С логикой сбора нагрузок в этом выпуске я разбираться не буду, это будет темой отдельного выпуска чуть позже. А вот какие нагрузки чаще всего присутствуют в расчете здания, укажу, пусть это послужит памяткой для работы с расчетами:

  • Нагрузка от собственного веса конструкций (особенно важно для плит перекрытия, например, т.к. часто их вес составляет до половины всей несущей способности, и забыть о нем непростительно);
  • Нагрузка от веса полов и пирога покрытия;
  • Нагрузка от обратных засыпок;
  • Нагрузка от веса перегородок;
  • Нагрузка от веса отделочных материалов (о них часто забывают, но 20мм штукатурки с двух сторон стены иногда выливаются в значительную цифру);
  • Нагрузка от веса оборудования – часто это сосредоточенные (локально расположенные нагрузки), задают их смежники;
  • Снеговая нагрузка;
  • Ветровая нагрузка;
  • Временная нагрузка на полы (согласно ДБН «Нагрузки и воздействия» для гражданских зданий и согласно заданию ведущих отделов – для промышленных зданий);
  • Горизонтальное давление грунта на стены подвала ниже уровня земли – не совсем нагрузка, но о ней забывать не стоит;
  • Нагрузка на грунте вокруг здания (бывает значительная) – она передается горизонтально на стены подвала, как и предыдущая нагрузка.

Вот, собственно, и весь список. Не так уж и много.

3. Выбор всех коэффициентов, влияющих на расчет. При сборе нагрузок Вы уже должны были выбрать коэффициенты, переводящие нормативные нагрузки в расчетные. Но помимо этого хочу обратить внимание на ДБН В.1.2-14 «Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений строительных конструкций и оснований», в котором можно найти значение коэффициента надежности по ответственности (таблица 5). Да и вообще необходимо тщательно изучить этот ДБН перед тем, как приступать к любому расчету. Заметьте, в зависимости от класса ответственности зданий и категории ответственности конструкций, могут быть разные коэффициенты надежности – могут быть даже понижающие. И вдумайтесь в эту фразу, из нее выходит, что для разных частей одного здания в зависимости от категории их ответственности могут быть разные коэффициенты. Обязательно учтите это в расчете.

4. Непосредственное выполнение расчета выбранным методом. Здесь сложно расписать, т.к. методов может быть много. Не забывайте одно: нынче нормы требуют, чтобы было выполнено два независимых расчета, и на мой взгляд это отличное требование (особенно для организаций, в которых проверка расчета считается непозволительной тратой времени). А так, будущая конструкция хоть будет иметь гарантии, что два расчета (даже выполненных одним человеком, в идеале – двумя не общающимися друг с другом в ходе работы) будут сверены, и ошибки – устранены. В общем, имея на руках собранные нагрузки и представление о расчетной схеме, самое время садиться за компьютер (или калькулятор) и выполнять расчет согласно алгоритму, предложенному в расчетных пособиях.

5. Самопроверка расчета. Это важная часть, которая должна выполняться на всех этапах, а не только в самом конце. Со временем на Вашей стороне окажется опыт. Пока его нет, советую просчитывать параллельно в разных программах, а также делать проверочные расчеты вручную. Допустим, никто не мешает после расчета здания в программном комплексе, выудить из здания одну колонну, собрать вручную на нее нагрузки (пусть приблизительно) и просчитать ее вручную по пособию к СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции». И просто сравните порядок цифр. Если он сошелся, можно спать спокойно. Точнее, можно отдавать расчет на проверку руководителю.

6. Проверка расчета. Еще один важный этап, от которого в некоторых организациях стараются отмахнуться. Если Вам не повезло, и Вы попали именно в такую, станьте самым нудным из всех нудных инженеров, и постоянно напоминайте руководителю о необходимости проверки расчета. Оформите расчет по всем правилам оформления текстовых документов (ДСТУ Б.А.2.4-4:2009 «Основные требования к проектной и рабочей документации» в помощь), в штамп запишите проверщика и требуйте от него подпись перед сдачей расчета в архив. Да, согласно нашим нормам, расчеты не выдаются заказчику, но сдаются в архив организации в обязательном порядке. Если же Вам повезло, и расчеты в организации проверяют, то радуйтесь каждой найденной ошибке! Это большое счастье, что они нашлись на стадии проверки.

Я желаю Вам успешного освоения этого сложного и интересного ремесла выполнения расчетов! До новых встреч!


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Подписка на статьи

Комментарии

  • Женя 02.12.2016 14:17
    Здравствуйте!Оч ень хотелось бы статью о плоской кровле, о правильных подсчетах ...

    Подробнее...

     
  • Тамара 02.12.2016 12:18
    Добрый день!Хотела бы спросить литературу о шпонках в фундаментах, в ...

    Подробнее...

     
  • Алексей 01.12.2016 08:50
    Не проще ли сразу плиты положить как положено на фундамент. А так вам ...

    Подробнее...

     
  • Александр 30.11.2016 20:47
    Здравствуйте! У меня два вопроса к вашему рамному узлу: зачем заводить ...

    Подробнее...

     
  • Айгуль 30.11.2016 14:22
    а можно ли тогда допустим, положить плиты ПК (пустотки) на землю в ...

    Подробнее...

Яндекс.Метрика