Расчет несущей способности конструкций

Как провести расчет несущей способности конструкций?

Расчет несущей способности конструкций обеспечивает безопасность людей, которые находятся в жилых, общественных, коммерческих зданиях и сооружениях. Услуга сберегает недвижимое имущество и материальные ценности от порчи и разрушения. Экспертное заключение суд принимает как доказательство.

Возведение и эксплуатация сооружений — сложный процесс, связанный с деформациями каркаса и других нагруженных конструкций. При работе возникают силы, которые отличаются величиной, направленностью, характером действия. Нагрузку воспринимают вертикальные и горизонтальные элементы: столбы, перекрытия, балки, стены, фундамент, кровельная система, колонны.

У каждой опоры свой уровень сопротивления деформации. Когда усилие превышает критическое значение, изменяется форма, размеры и структура строительных элементов. Об опасности дальнейшей эксплуатации сооружения свидетельствуют внешние признаки: трещины в простенках, деформированные балки.

Значение термина «несущая способность»

Обязательный этап предпроектной работы — сбор информации о состоянии грунта: составе, глубине промерзания и залегания водоносных слоев. Важное значение имеют климатические условия: уровень осадков, сила ветра, среднемесячная температура и влажность. Эти (и другие) внешние факторы влияют на выбор материалов и технологий строительства. Например, характеристики грунта определяют вид фундамента.

На основании предыдущих выкладок принимают решение о внешнем виде и организации внутреннего пространства: этажности промышленного сооружения, шаге балок, размерах помещений.

При разработке решений рассчитывают предельно допустимые усилия. Выбирают строительные материалы и стандартные изделия, которые соответствуют техническим регламентам по прочности, теплоемкости и другим эксплуатационным характеристиками. Для элементов под нагрузкой самый важный критерий — несущая способность.

Из-за серьезных ошибок в проектах происходят обрушения стен, балок, кровель и перекрытий. По этой причине техническая документация обязательно проходит государственную экспертизу. Максимальную величину рабочих усилий проверяют при возведении сооружения, эксплуатации и в других обстоятельствах.

Несущая способность — предельная величина нагрузки, при превышении которой отдельная конструкция (узел сопряжения, каркас) теряет устойчивость, прочность и функциональность. Термин включает все виды усилий: внешние и внутренние, статические и динамические, в горизонтальном и вертикальном направлении.

Потеря функциональности означает невозможность продолжения работ. Если при обследовании обнаружена проблема, дальнейшая эксплуатация здания опасна для здоровья и жизни людей.  

Влияние внешних и внутренних факторов

Величина максимального рабочего усилия зависит от характеристик материалов и особенностей сооружения. При увеличении допустимого значения опора деформируется. Ослабление отдельных элементов влияет на устойчивость всего объекта.

На сопротивляемость ригеля нагрузкам влияют внешние факторы: повышенная влажность воздуха, обильные осадки, ураганные ветра, недостаточная плотность грунта под подошвой основания. Совокупность негативных явлений уменьшает максимально допустимое усилие на балку.

Проверяют параметр специальные лаборатории, имеющие соответствующие сертификаты. В штате работают специалисты, которые получили профильное образование и сдали квалификационный экзамен.

Лаборатория располагает всеми контрольно-измерительными приборами, необходимыми для сбора информации о состоянии материалов и изделий. В помещениях установлены специальные машины, камеры, печи, контейнеры, виброплощадки.

Расчет несущей способности конструкций: заказать в Москве

Лаборатория «ТехЛабКонтроль» занимается технической экспертизой строительных объектов. Мы принимаем заказы на обследование зданий тепловизорами, контролируем прочность сварных соединений и материалов (щебня, песка, асфальтобетона, грунта), оказываем другие услуги.

О профессионализме нашей команды свидетельствуют факты: подразделение работает с 2016 года. База данных насчитывает свыше 3000 клиентов. Мы завершили 375 проектов, 85 строений в разработке.

На сайте представлены наши аттестаты и сертификаты. Лаборатория «ТехЛабКонтроль» укомплектована современным оборудованием, контрольно-измерительными приборами и приспособлениями: влагомерами, пирометрами, эндоскопами, термоанемометрами.

Мы хорошо знаем, как по внешним признаком определить проблемную балку. Подтверждаем свои заключения результатами испытаний и вычислений. Наша документация соответствует требованиям ФЗ № 73, всем нормативным актам и законам РФ. При рассмотрении исков о возмещении ущерба в суде экспертное заключение лаборатории имеет юридическую силу.

Уменьшение ресурса

Вначале эксплуатации строения деформационные разрушения малозаметны. В конце, — изменения видны невооруженным глазом: трещины на стенах, изогнутые опоры, выпавшие из каменной кладки кирпичи.

Специалисты различают несколько степеней деформации. Если обследование показывают, что самый важный критерий нагруженного строительного элемента уменьшился более чем на 50%, проводят полную разборку здания.

В нормативах перечислены обстоятельства, когда необходима экспертная оценка эксплуатируемых сооружений:

Наступил регламентированный срок обследования.

Специалист выезжает на объект, проводит визуальный осмотр, с помощью приборов и приспособлений определяет численные значения параметров. Результаты обследования и выводы основываются на сравнении полученных данных с информацией в технической документации.

Выявлены проблем с основанием, балками, перекрытиями.

Цель проверки параметра — выяснить причину уменьшения устойчивости опор на ранней стадии.

Утеряна проектная документация.

Задача — принять решение о возможности дальнейшей эксплуатации.

Клиент рассматривает вопрос о перепланировке, перепрофилировании или реконструкции сооружения.

Примеры: организации планирует надстроить дополнительный этаж, расширить проем, сделать из офисного пространства производственный участок. Специалисты нашей лаборатории обследуют строение, возьмут пробы, проведут испытания, сделают выводы о целесообразности перепланировки.

В профессиональной среде используют словосочетание «исчерпание несущей способности». Термин означает состояние, когда отдельный участок (или вся система) длительное время испытывает нагрузки максимальной величины. Ситуация требует срочного реагирования.

Непредвиденные случаи

В этот список включают обстоятельства, которые по тем или иным причинам не были предусмотрены при проектировании. Например, клиент планирует установить в производственном помещении тяжеловесное оборудования или разместить на фасаде массивные рекламные изображения.

Иногда возведение здание приостанавливают на неопределенный срок. Если строение вовремя полностью не законсервировали, происходят разрушения. Примеры: очаги коррозии на стальных деталях, видимые повреждения стен. Для возобновления процесса требуется новое заключение.

Большая часть построек находится на значительном расстоянии от водохранилищ или лесопосадок, но иногда случается непредвиденное. После пожара, затопления или другого стихийного бедствия необходимо проверить пригодность строения к дальнейшей эксплуатации. Эксперты «ТехЛабКонтроль» готовы обследовать здание и предоставить экспертное заключение.

Грамотное проектирование зданий

Каждая нагруженная конструкция, которая составляет каркас сооружения или взаимодействует с опорами извне, сопротивляется деформациям. Изначально параметр закладывают на стадии проектирования, при этом учитывают назначение здания и предполагаемые функции объекта. Сопротивляемость зависит от свойств грунта, вида фундамента, нагрузок на стены, перекрытия, колонны.

С течением времени сила противодействия уменьшается. Как быстро исчерпается ресурс, зависит от наличия жестких армирующих звеньев, времени действия нагрузок, качества материалов (если рассматривать кирпичную кладку, — от раствора или контактного слоя).

Персонал лаборатории исследует, измеряет и анализирует параметры. На первом этапе изучают проектно-техническую документацию. Особое внимание уделяют информации:

материалы, используемые при устройстве каркаса;

способы опирания элементов;

характер сопряжения деталей в узлах.

Документация содержит ответы на вопросы, которые начинаются со слов «какие» и «как». Речь идет о факторах агрессивной среды, внешних и внутренних нагрузках. При вычислениях используют параметры, которые негативно влияют на техническое состояние здания.

Второй этап — визуальный осмотр. Оценивают прочность и прочие количественные показатели конструктивных элементов. Если во время работы обнаруживают дефект или другие нормативные отклонения, изменяют параметры, например, прогиб, глубину выветривания кирпичной кладки.

Третий этап — анализ полученной информации. Вносят в компьютерную базу количественные показатели и запускают программу обработки данных.

Грунт и фундамент

Устойчивость каркаса зависит от фундамента, который, в свою очередь, опирается на грунт — многокомпонентный состав из песка, почвенного гумуса, минералов, других включений. Прочность основания зависит от физико-химических свойств: типа, плотности, влажности.

Чтобы определить, сколько килограммов сил на единицу площади выдерживает грунт, проводят предпроектные изыскания. Для пробы берут состав, который находится под опорной поверхностью.

Если расчетные показатели удовлетворительны, клиент может выбрать ленточный фундамент. Рыхлые грунты слабее сопротивляются усилиям, рекомендованный вариант — сваи или основание из плит.

Прочность и устойчивость опорной поверхности определяется количественными и качественными свойствами материалов, наличием скрытых дефектов и армирования (стекловолокна, стальной сетки или стержней). Если величина фактических и вычисленных по формулам нагрузок примерно одинакова, каркас пригоден к эксплуатации.

Экспертное заключение заказывают при планировании или расположении эксплуатируемого строения в сейсмически активном районе. Еще вариант — для решения вопроса о возведении дома на проблемном месте: вблизи насыпей и склонов естественного происхождения или искусственно созданных откосов (террас).

Аналогичная ситуация возникает, когда клиент хочет построить дом на водонасыщенных, органических, пылевато-глинистых грунтах. Эти составы слабо сопротивляются нагрузкам.

Проверка необходима при строительстве фундаментов для подпорных стен и распорных конструкций, когда действуют значительные усилия, направленные горизонтально. Задача специалиста — вычислить показатель и потом проследить изменение в динамике: от начала эксплуатации до следующего установленного СНиП срока обследования.

Согласно правилам, у опорной поверхности должен быть ресурс, достаточный для предотвращения сдвигов и обеспечения устойчивости здания. Если по расчету подходит несколько типоразмеров в таблице ГОСТа, выбирают изделие, которое выдерживает максимально допустимую деформацию грунта. Требуемое количество свай определяют делением суммарного усилия на значение в стандарте.

При обследовании эксплуатируемых объектов используют два метода оценки: сопротивление грунта под острием и на боковой поверхности.

Кирпичная кладка. Бетонные и железобетонные изделия

Кирпичный каркас состоит из столбов и кладок, на нижнюю часть опираются верхние элементы. Чтобы предупредить исчерпание ресурса эксплуатируемого сооружения, объект регулярно обследуют.

В план входит внешний осмотр, измерение высоты, ширины и сечения стены с отделкой. В лаборатории определяют марку, тип, состав кирпича и кладочного раствора. На последнем этапе работы проверяют прочность изделий.

Чтобы узнать, насколько прочность кирпича и раствора соответствует заложенным в проекте маркам, применяют метод неразрушающего контроля. После полного обследования и снятия показателей определяют реальное значение параметра с учетом одного из двух коэффициентов: продольного изгиба и длительности действия сил.

Бетонные и железобетонные изделия — основные строительные материалы для возведения зданий и производства стандартных изделий: колонн, ферм, перекрытий. Экспертиза отвечает на вопрос: будет или нет строение сохранять заложенные при проектировании качества. Чтобы оценить несущую способность конструкций, применяют метод предельных состояний, разработанный профессором Н.С. Стрелецким.

Реальные объекты находятся в статически неопределенном состоянии. В своем методе профессор рассматривает конструкцию в момент, предшествующий деформации (при соблюдении равновесия внутренних и внешних сил перед достижением предельной величины). По мнению Н.С. Стрелецкого, статически неопределимые системы способны выдерживать дополнительные усилия за счет пластичности.

Метод применяют для опор, изготовленных из пластичных материалов. Когда в точке приложения силы возникает деформация, не образуются трещины. Изделия изменяют форму и размеры при действии сил, и возвращаются в исходное состояние, когда действие ослабевает.

Если расчетного значения недостаточно, для проекта выбирают опоры с блоками-вкладышами, изготовленными из материалов с низкой степенью деформации. Второй вариант усиления — стекловолокно, стальные сетки и арматура.

Каркас, кровля и фасад

Несущий каркас — единая система взаимосвязанных элементов, направленных вертикально и горизонтально.

При возведении дома между этажами устанавливают перекрытия (диски, балки, плиты), которые передают усилия опорам. Горизонтальные элементы каркаса воспринимают наибольшую нагрузку.

Вертикальные связи: опоры, колонны, столбы. В старых домах иногда встречаются лаги из дерева и металла. Современные здания возводят из бетонных и железобетонных опор.

Основное назначение элементов — поддержание микроклимата в помещениях, защита верхних и боковых частей от дождя, града, порывов ветра, скопления снега. Несущие и самонесущие системы нагружают основание собственным весом. Основное отличие — величина параметра. Фактор имеет решающее значение при возведении многоэтажек.

В целях безопасности на этапе проектирования к расчетному значению параметра добавляют запас прочности. Требование указано в нормативной документации.

Своевременно проведенное экспертное обследование — способ предотвратить аварию в жилом, производственном, торговом, складском или на другом объекте. Обращайтесь в лабораторию «ТехЛабКонтроль», чтобы заказать расчет несущей способности конструкций в Москве.