Загальні принципи проектування несучого кістяка і його елементів
Загальні принципи проектування несучого кістяка і його елементів Найважливіше призначення несучого кістяка - конструктивної основи будинку - полягає в сприйнятті навантажень, діючих на будівлю, роботі на зусилля від цих навантажень із забезпеченням конструкціям необхідних експлуатаційних якостей протягом всього терміну їх служби. Навантаження ділять на дві групи: постійні і тимчасові. Постійні - це власна вага всіх без винятку елементів будівлі та інші види навантажень. До тимчасових відносять: корисні, тобто функціонально необхідні - навантаження від періодично перебувають у приміщеннях людей, стаціонарного або пересувного обладнання тощо; навантаження, пов'язані з природними чинниками району будівництва (снігові, вітрові, сейсмічні, температурні впливу) і ін Тимчасові навантаження поділяють на довготривалі, короткочасні і особливі; при розрахунках їх враховують у різних поєднаннях. За характером дії навантаження можуть бути статичними (наприклад, від власної маси) або динамічними (пориви вітру, вибухові вібрації та ін.) За місцем докладання зусиль розрізняють навантаження зосереджені (вага обладнання) і рівномірно розподілені (від снігового покриву і т.п.). За направленням навантаження можуть бути горизонтальними (вітрової натиск, гальмівні сили рухомого обладнання, сейсмічні навантаження) і вертикальними (вага). Навантаження важливо враховувати не тільки в розрахунках, а й на всіх стадіях проектування як кількісних критеріїв оцінки прийнятих рішень. Справа в тому, що залежно від умов, для одних і тих же видів навантажень може бути значною різниця їх нормованих (нормативних) значень. Так, величина рівномірно розподілених корисних навантажень на перекриття житлових будівель може відрізнятися від тих же навантажень виробничих будівель в 10 ... 20 разів і більше (р = 1,5 ... 30 кН/м2), що істотно при встановленні параметрів і типів перекриттів. Нормативні снігові навантаження, в залежності від району будівництва, відрізняються в 5 разів (0,5 ... 2,5 кН / м 2). Тому для снігових районів істотна форма дахів; наприклад, при перепадах висот елементів будівель утворюються замети снігу - снігові мішки (зайва маса, труднощі зі збиранням і т.п.). Значна різниця і у величині швидкісних напорів вітру (0,27 ... 1,0 кН / м 2), особливо несприятливих у гірських районах і на узбережжях морів. Ці нормативні значення зростають і в міру зростання поверховості будівель - до двох і більше разів; тому в міру збільшення їхньої висоти будівлі стають все більш складними інженерними спорудами. Типи несучих кістяків. Горизонтальні несучі елементи перекриттів (покриттів) призначені, перш за все, для роботи при дії на них різноманітних вертикальних навантажень, які у вигляді опорних реакцій передаються на вертикальні опори. На рис.2 II.1 А показаний механізм впливів вертикальних рівномірно розподілених навантажень р на вертикальні опори: а - плити (2) в прольоті 1 спираються на стіни; розрахунковий проліт плити L менше L, тому що спираються плити лише на частину стіни; уздовж стіни на кожну одиницю її довжини (1 п.м.) діє сила q = р F / 2, де F = LI, інакше кажучи, на стіни діє рівномірно розподілене навантаження (9): q = р б - плити (2) спираються на ригелі (5), відстань між якими дорівнює /. Аналогічно попередньому, рівномірно розподілене навантаження q = IL / 2, але вже на ригель (5), який опертя на стіну і передає цій стіні вже зосереджене навантаження (10); в - аналогічна картина при закріпленні ригелів на стовпи. Вертикальні несучі конструкції сприймають всі види впливів і навантажень, що виникають у процесі експлуатації будівлі, і через фундаменти передають їх на грунт (на основу), що показано на рис, II.1 Б. З цього малюнка також видно, що перекриття одночасно є і горизонтальними діафрагмами, що сприймають у своїй площині згинальні і зсувні зусилля від горизонтальних навантажень, забезпечуючи геометричну незмінність будівлі в кожному з горизонтальних рівнів, спільну роботу вертикальних опор при таких навантаженнях, перерозподіл зусиль між ними і т.п. З вищезазначеного випливає, що вертикальні опори є визначальною ознакою для класифікації несучих кістяків за типами.
Відомі два типи вертикальних опор (див. рис. II.1): стрижневі - колони або стояка каркасу: площинні - стіни (можна також віднести до несучих опор об'ємні масиви типу пілонів і т.п., тобто такі елементи, у яких всі три генеральні розміру приблизно одного порядку, але подібні опори зустрічаються вкрай рідко). Так, стіна, незалежно від того, складена вона з колод, виконана з цегли або зі збірних панелей, завжди розглядається як площинний елемент, один розмір якого (товщина) значно менше за інших генеральних розмірів. Виходячи з такого визначення, розрізняють два основні типи несучого кістяка будівель: каркасний і стіновий (безкаркасний). Третій - комбінований (або змішаний) - складається з різних поєднань стрижневих і площинних вертикальних елементів (стійок каркаса і стін). Необхідно відзначити й існування таких несучих кістяків, в яких вертикальні опори взагалі відсутні, а похила конструкція покриття спирається безпосередньо на фундамент (арки, трикутні рами і т.п.). Такі споруди, що застосовуються при будівництві складів, ангарів, спортивних споруд тощо, називають шатровими.
