Расчет строительных конструкций

Расчет строительных конструкций – общее название мероприятий, в рамках которых идет оценка следующих характеристик несущих конструкций здания:

• прочность;
• жесткость;
• устойчивость;
• уровень деформаций и напряжений.

Проводят подобный расчет на этапе проектирования нового здания, по итогам техобследования, перед началом реконструкции. Грамотное его выполнение гарантирует надежность, итоговую долговечность объекта, снижает расход стройматериалов во время работ.

Актуальность оказания подобной услуги

Компания «ОСЭ» предлагает услуги по расчету конструкций при возведении новых сооружений любого типа в рамках любого вида проектирования, формирования пакета документации, принятия конкретных конструктивных решений. На этом этапе при тесном взаимодействии с клиентом специалисты компании определяют оптимальную с точки зрения стоимости, надежности, целесообразности конструктивную схему. Подобное особенно актуально сегодня, когда затраты на возведение зданий быстро растут, что увеличивает время возврата инвестиций. Проведение грамотного обоснованного расчета строительных конструкций обеспечивает качественный баланс между безопасностью и размером сметы.

Кроме проектирования эти работы могут быть важны в качестве проверки для уже возведенных зданий. Подобные расчеты обычно выполняют в следующих случаях:

• появление дефектов и повреждений;
• изменение основного назначения здания, что сопряжено с увеличением плановых нагрузок на имеющиеся несущие конструкции;
• наличие планов по реконструкции, включая надстройку, пристройку и так далее.

Поверочные расчеты ориентируются на учет специфики уже актуального состояния сооружения, включая:

• актуальные геометрические характеристики;
• имеющийся уровень нагрузок;
• реальные параметры строительных материалов;
• уровень и степень имеющегося распространения имеющихся повреждений.

Поверочный расчет позволяет определить реальное состояние объекта недвижимости, а классический учитывает только проектные характеристики.

Подобная работа актуальна при наличии сомнений в правильности выполненных расчетов, подозрений к недостаточной квалификации проектировщиков. С помощью экспертизы можно определить наличие ошибок в пояснительной записке либо непосредственно в расчетах строительных конструкций. Это позволит затем определить дальнейшие действия со зданием: усиливать или демонтировать. В первом случае экспертиза позволяет оценить подлежат ли отдельные элементы укреплению с последующим расчетом необходимого объема работ. Здесь мы добавим, что наши конструкторы постоянно занимаются экспертизой и анализом подобных расчетных схем разных сооружений и зданий. Это позволяет в регулярном формате вести повышение квалификации персонала, предотвращая ошибки в собственных расчетах.

Еще одним направлением нашей работы станет ведение расчета усилений имеющихся конструкций. Их необходимость может появиться после выполнения поверочного расчета, когда возникает ситуация, что исчерпана или близка к этому несущая способность, экспертиза схем и моделей выявила ошибки либо отклонения в предыдущих расчетах.

Цели и задачи расчета строительных конструкций

Конкретный перечень зависит от ситуации, но в список самых популярных входят:

1. необходимость проектирования нового объекта недвижимости с нуля с подбором оптимальной расчетной схемы, когда желательно уложиться в определенную сумму по смете;
2. наличие планов по возведению надстройки одного или нескольких этажей над зданием, выполнение мансарды и так далее;
3. желание сделать пристройку дополнительной части, когда надо определить уровень и возможность влияния на степень безопасности старой части сооружения со стороны новой;
4. стремление перепрофилировать здания, которое сопровождается увеличением нагрузок, а также оценкой возможности установки нового более тяжелого технологического оборудования;
5. наличие планов по завершению недостроенного здания, когда надо оценить возможность выдержать его конструкциями расчетных нагрузок;
6. обнаружение каких-либо дефектов, когда надо рассчитать дополнительно конструкции для определения их технического актуального состояния, разработки схемы усиления и так далее;
7. наличие в планах перепланировки, которая затрагивает несущие конструкции здания, что потенциально требует усиления, подтверждения вообще возможности выполнения подобных работ.

Принципы расчета по предельно допустимым состояниям

Работа идет в полном соответствии с ГОСТ 27751-2014 по предельно допустимым состояниям, классифицируемым по трем категориям:

• 1-я группа, когда произошло превышение по факту уровня предельной допустимой несущей способности с дальнейшим развитием аварийной ситуации;
• 2-я группа, когда завершается лимит срока эксплуатации конструкций;
• специальные, когда превышение может закончиться катастрофой.

К 1-й группе относят следующие состояния:

• разрушение (хрупкое, пластичное или иное);
• потерю должного уровня устойчивости конструкции либо всего здания;
• появление заметных деформаций любого типа, широких трещин и других дефектов, когда создаются условия для остановки эксплуатации.

Ко второй группе относят следующие ситуации:

• заметные визуально прогибы критического уровня, другие дефекты, размер которых определяется имеющимися техусловиями, эстетикой, нюансами конструкции;
• появление колебаний на предельном уровне у конструкции, способствующие развитию неприятных последствий, не позволяют стабильно использовать установленное оборудование;
• наличие трещин, которые при этом не препятствуют нормальной штатной эксплуатации здания;
• максимальная величина раскрытия видимых на здании трещин;
• иные ситуации, когда ограничена стабильная длительная эксплуатация здания.

При расчете всех типов строительных конструкций учитывают предельные состояния, принимая во внимание:

1. расчетный срок эксплуатации;
2. реальные механические основные параметры строительных материалов, грунтов;
3. наиболее невыгодные сочетания нагрузок, иных воздействий, которые могут образоваться во время строительства и использования сооружения;
4. потенциальные негативные проявления, возникающие в предельных состояниях;
5. потеря строительными материалами имеющихся паспортных характеристик;
6. учет специфики технологии производства готовых конструкций, их монтажа, эксплуатации.

Все расчеты выполняют с учетом конкретного класса ответственности. Для определения последнего используют положения действующего ГОСТ 27751-2014 с дальнейшим указанием в техническом задании на последующее проектирование.

Актуальный на сегодня технический регламент предполагает три класса степени ответственности:

• КС-1 – всевозможные сборно-разборные сооружения, СВХ, теплицы и иные здания, которые не имеют рабочих мест и для них характерен ограниченный период использования;
• КС-2 – здания, которые не входят в категории КС-1, КС-3;
• КС-3 – объекты, которые относятся к категории опасных, сложных с технической точки зрения, входящие в состав жизнеобеспечения в городе, трубопроводы, тоннели и так далее.

Достаточный уровень надежности сооружения будет считаться достигнутым при выполнении всех имеющихся предельных состояний при наличии воздействия самого невыгодного сочетания нагрузок, которые могут появиться во время эксплуатации.

Этапы выполнения расчётов

Расчет ведется по актуальным на сегодня правилам и законам механики, упругости. Во время работы принимаются во внимание имеющиеся усилия, размер которых прямым образом зависит от уровня нагрузок, действующих на здание. Перед началом работы формируется специальная расчетная базовая схема, выясняются размеры актуальных нагрузок (вертикальные, горизонтальные), оказывающие воздействие на конкретные элементы здания. Во время выбора учитывают особенности, включая:

• расчетную длину;
• число пролетов, которую имеют неразрезной балки;
• вид опирания (шарнирное, жесткое) и так далее.

Непосредственно расчет нагрузок на поперечник ведут в направлении сверху вниз. Сюда входят:

1. Нагрузки от снега, определяемые видом снегового района в соответствии с параметрами СП 131.13330.2018, профилем покрытия. Дополнительно нагрузка серьезно растет в местах образования снеговых мешков, образующихся в точках перепада высот и при некоторых направлениях ветра.
2. Масса кровли, который включает не только сам материал, но и теплоизоляцию, пароизоляцию, обрешетку, прогоны, гидроизоляцию.
3. Вес элементов покрытия, включая стропила, плиты перекрытия ЖБИ, стальной профнастил;
4. Нагрузки на перекрытия между этажами, размер которых регламентируется действующими нормативами, зависит от основного назначения здания, специфики расположенного там производства.
5. Масса всех междуэтажных перекрытий, включая плиты, ригели, элементы пола.
6. Вес всех конструкций самого каркаса, кранов, ограждений и так далее.

Основным типом нагрузок в горизонтальном направлении в здании остаются ветровые. Их интенсивность зависит от высоты сооружения и быстро растет с увеличением отметки по вертикали. В промышленных объекта, где установлены мостовые краны, дополнительно учитывают нагрузку в горизонтальном направлении, представляющую собой усилие от замедления грузоподъемного механизма.

Для расчета нагрузок используют актуальную версию СП 20.13330.2016, который определяет самые невыгодные сочетания. Последние создают условия для появления наибольших значений моментов, усилий, учитываемых при выполнении работ.

Услуги по выполнения расчета конструкций от компании «ОСЭ»

Для выполнения базового перечня инженерных расчётов есть специализированное ПО. Оно позволяет оперативно и без ошибок определить все усилия, действующие на несущую конструкцию, рассчитать быстро сечение и необходимое для обеспечения надежности армирование, подходящий профиль. Одновременно для получения итоговых результатов предварительно в компьютер надо ввести необходимую схему объекта для ведения расчета, специфику климата, геометрические характеристики, иные исходные параметры. От корректности последних зависят итоговые результаты и, соответственно, правильность.