Расчет деревянной стойки на сжатие. Общие положения.

Деревянные стойки и колонны, не смотря на обилие металлопроката, железобетона и пластика, по-прежнему востребованы. Приятно иметь в саду деревянную беседку или навес во дворе. Как правило сечение элементов таких беседок или навесов подбирается из эстетических (архитектурных) соображений, но просчитать несущие элементы таких сооружений и в частности колонны или стойки на прочность не помешает, так как исторически сложившиеся архитектурные каноны приблизительно одинаковы по всей стране, а вот нагрузка на конструкции может быть ощутимо разной. Это же относится и к опорным стойкам, а также подкосам стропильных систем, да и любых других деревянных ферм.

Все основные требования по расчету деревянных колонн, стоек, подкосов и любых других элементов, работающих на центральное или внецентренное сжатие, можно найти в СНиП II-25-80 (1988). А в данной статье лишь максимально упрощенно изложены основные принципы расчета сжимаемых деревянных элементов, не более того.

Расчет стропильной системы и обрешетки. Общие положения

Подобрать стропила для кровли можно разными способами. Можно поспрошать у соседей и сделать так же, можно посерфить в сети и подобрать сечение по одной из предлагаемых таблиц или воспользоваться одной из программ для расчета стропил. Ничего подобного я Вам предложить не могу, напротив, приводящийся ниже пример расчета стропил требует хотя бы начального уровня знаний основ сопромата и строительной механики. Не скажу, что эти основы так уж сложны, тем не менее людям, которые считают, что единицей измерения объема является лопата, эта статья никак не поможет, но зато, ознакомившись с этой статьей, вы сможете подобрать сечение стропил не только из древесины, но и из любого металлического прокатного профиля.

Итак, к делу.

Расчет поликарбоната на прочность и прогиб

Поликарбонат - достаточно новый строительный материал. В том смысле, что в Советском Союзе поликарбонат не использовался, а потому не было никаких ГОСТов или СП, регламентирующих параметры и свойства поликарбоната. Не появились подобные нормативные документы и за последние 20 лет использования поликарбоната. В основном потому, что производится поликарбонат все больше за границей или на совместных предприятиях и отвечает требованиям пока мало известных нам норм.

Зато рекламных материалов, посвященных удивительным и невероятным свойствам поликарбоната, в сети немало. И про прекрасные прочностные свойства, типа в 200 раз прочнее стекла,  и про чудесные упругопластические свойства, мол, выгибать можно по достаточно малому радиусу, и светопроницаемость лучше, чем у стекла и срок службы огромный, чуть ли не 20 лет, и так далее. Все это, конечно, очень хорошо, но для расчета конструкций нужны несколько другие данные, а именно геометрические характеристики поперечного сечения, расчетное сопротивление сжатию и растяжению (если разное), модуль упругости. А такой информацией ни производители, ни продавцы делиться не торопятся, потому как вместе с поликарбонатом к нам с Запада пришла узкая специализация.

Расчетная длина колонны (стены)

При расчете колонн или стоек ферм постоянного по длине сечения требуется помимо всего прочего знать расчетную длину колонны или стойки. Знание расчетной длины также необходимо при расчете участка стены на прочность. При этом не имеет решающего значения, из какого материала изготовлена или проектируется колонна, стойка или стена. Ни дерево ни металл ни бетон ни пластик на значение расчетной длины почти не влияют. А вот способ закрепления рассчитываемой конструкции на опорах или на опоре влияет на значение расчетной длины весьма значительно.

Так, например, для колонны с высотой Н с жестким защемлением только на нижней опоре, другими словами, глубоко заделанной в фундамент или крепящейся к фундаменту анкерными болтами, расчетная длина будет в 4 раза больше, чем колонны с такой же высотой Н и жестким защемлением на нижней опоре, но дополнительно имеющей жесткое защемление сверху. Почему? Сейчас попробуем разобраться.

Расчет на ударные нагрузки

Обычно в жилых домах расчет перекрытий на ударные нагрузки не производится. Считается, что никаких особенных ударных нагрузок на перекрытие в квартирах и жилых домах нет, а те что есть, учтены расчетом на действующую нагрузку, принятую с хорошим запасом.

Как правило так оно и есть. Однако если вы собираетесь сделать в своей квартире спортзал и предполагаете, что на пол иногда будет падать штанга или гиря, при этом пол в помещении будет вполне обычным, т.е. без дополнительных амортизаторов удара, то такое перекрытие желательно просчитать на действие ударной нагрузки

Определение прогиба ж/б балки

Существующие на сегодняшний день методики расчета железобетонных конструкций по второй группе предельных состояний, в частности расчет по деформациям, выглядят достаточно сложными и трудоемкими из-за использования множества уточняющих формул, иногда полученных эмпирическим путем.

Между тем человек, с трудом осиливший расчет на прочность (расчет по первой группе предельных состояний) железобетонной балки или плиты перекрытия для частного дома, выполнить расчет по второй группе предельных состояний в соответствии с требованиями нормативных документов уже не в состоянии. Остается только надеяться, что прогиб если и будет, то будет небольшой.

Однако, как показывает практика, для железобетонных конструкций - шарнирно опертых однопролетных балок именно расчет по второй группе предельных состояний является определяющим, в том смысле, что прогиб таких балок, рассчитанных только на прочность, очень часто больше предельно допустимого.

Основные принципы расчета ферм

Все чаще возле жилых и общественных зданий и даже возле гаражей можно увидеть открытые навесы - ажурные конструкции, состоящие из ферм, как правило сваренных из профильной трубы - самых невероятных форм и размеров. Однако количество желающих сделать себе подобный навес еще больше, и увеличивается с каждым днем.

Сейчас купить сварочный аппарат и заказать любой металлический профиль - не проблема. Проблема в том, как определить сечение этого самого профиля. Точнее для инженера-проектировщика это не проблема, а вот как быть простому человеку, оснащенному только умелыми руками, сообразительной головой, ну и понятное дело, энным количеством денег?

Расчет опорной площадки стены на смятие

При строительстве домов по старым добрым технологиям, то бишь со стенами из прочного природного камня, шлакоблока, пустотелого, а тем более из полнотелого кирпича, опорные участки стены рассчитывать на смятие обычно не нужно, если проемы в таких стенах не превышают 2-3 метров, да и количество этажей ограничено двумя-тремя.

Прочности указанных материалов стен как правило хватает с многократным запасом, чтобы избежать смятия опорных площадок. И даже если на стены будут опираться стальные балки или перемычки, то при указанных пролетах и этажности с прочностью опоры тоже проблем быть не должно, хотя проверить прочность кладки на смятие не помешает. А вот если при возведении стен используются популярные нынче блоки из ячеистых бетонов (пенобетона или газобетона) низкой плотности, да и проемы в таких стенах хочется сделать побольше, то проверить опорные площадки на смятие нужно, особенно если планируются металлические балки перекрытия, да и от железобетонных плит перекрытия нагрузка может быть не малой.

Расчет опорного участка балки на смятие

Что такое - "смятие"?

Когда Вы забиваете гвоздь в доску и наносите последний удар, чтобы утопить шляпку гвоздя, то после слишком сильного удара на поверхности доски вокруг шляпки гвоздя останется вмятина. Если описывать ее терминами сопромата, то эта вмятина и есть "смятие" в результате неупругой деформации древесины. Смятие - термин для обозначения неупругих деформаций, возникающих при локальном приложении нагрузки. И сминаться может не только древесина, но и кирпич, камень, бетон и даже металл. В приведенном примере к смятию привела ударная нагрузка, но далее мы будем рассматривать только статическую нагрузку.

Определение вырывающего усилия (почему дюбель не держится в стене)

Когда мы вешаем на стену любой груз, будь то пластиковая рамка с фотографией, вешалка для одежды или накопительный водонагреватель, то такой груз неизменно создает вырывающее усилие и потому неправильно закрепленная вешалка или водонагреватель в результате этого вполне могут оказаться не на стене, а на полу. Почему же это происходит? Если уж предмет весит например 100 кг, то и одно крепление должно выдерживать срезающее усилие 100 кг и все дела, но не все так просто.

Расчет на ударную нагрузку с учетом массы конструкции

Теория расчета на ударную нагрузку с учетом массы деформирующегося тела

До этого мы определяли значение динамического коэффициента без учета массы деформируемого тела, точнее без учета силы, создаваемой инертной массой деформирующегося тела. Использование таких коэффициентов при расчетах конструкций, когда масса груза действительно больше массы деформирующегося тела, вполне оправдано и результаты, полученные при расчетах, будут достаточно точно отображать картину, возникающую при рассматриваемой ситуации, а если масса деформирующегося тела сопоставима с массой падающего груза, то значение коэффициентов будет давать дополнительный запас по прочности.

Защемление плиты перекрытия в стене

Достаточно часто плиты перекрытия для упрощения расчетов рассматриваются и рассчитываются как однопролетные безконсольные балки на шарнирных опорах. Тем не менее иногда вышележащие стены могут создавать защемление плиты на опорах и влияние этого защемления следует учитывать.

В данном случае речь не идет о жестком защемлении плиты перекрытия в стене, так как с точки зрения строительной механики одним из показателей жесткого защемления является нулевой угол поворота поперечного сечения на опоре (поэтому такая опора и рассматривается как жесткая заделка).

Тем не менее при достаточно длинных опорных участках плиты, длина которых сопоставима с толщиной стены, поперечные сечения балки действительно могут иметь нулевой угол поворота, но при этом расстояние между такими сечениями будет больше расстояния между стенами, таким образом расчетную длину пролета жестко защемленной балки следует увеличивать. Но обо всем по порядку.

Расчет гвоздевого соединения кобылки со стропильной ногой. Теоретические предпосылки

Расчет гвоздевого соединения большой сложностью не отличается и вообще мало кого интересует, потому как есть куча форумов, где вам дадут полезный совет по поводу крепления кобылок безо всяких расчетов. Тем не менее один из посетителей недавно задал мне подобный вопрос и я подумал, что в комментариях подобную тему не раскрыть и решил посвятить расчету гвоздевого или любого другого соединения кобылки со стропильной ногой отдельную статью.

Любого другого потому, что вместо гвоздей можно использовать шурупы, болты, винты, деревянные или любые другие цилиндрические нагели - на теоретическую часть расчета это никак не влияет. Собственно сам расчет состоит из 3 частей.

Лекция №8. Расчет гибких стержней на сжатие. Формулы Эйлера

Гибкие стержни отличаются от жестких тем, что в результате деформации при действии внецентренных нагрузок, вызывающих появление сжимающих напряжений,  в рассматриваемых поперечных сечениях стержня появляется дополнительный изгибающий момент, значение которого сопоставимо со значением основного момента, возникающего в результате эксцентриситета действия нагрузки. Для жестких стержней этот дополнительный момент настолько мал (поэтому такие стержни и рассматриваются, как жесткие), что этим дополнительным моментом при расчетах пренебрегают.

Если все вышесказанное перевести на более понятный и наглядный язык математики, то это будет выглядеть примерно так:

Армирование кладки

Армирование кладки - дело тонкое. Еще более тонкое, чем восток. С одной стороны кладка из натурального или искусственного камня - один из древнейших способов возведения стен, которому уже несколько тысяч лет. И появился он задолго до того, как люди научились должным образом обрабатывать металл, не говоря уже об изготовлении современного металлопроката (хотя сейчас используются и другие, более современные материалы для армирования), а о расчетах каменной кладки на прочность тогда и разговора не было. Тем не менее некоторые из зданий, возведенных в те далекие времена, стоят и до сих пор.

Конструктивное армирование кладки из газобетонных блоков

В последнее время дома со стенами из газосиликатных блоков строятся все чаще. Стены таких домов, как впрочем и все остальные конструкции дома, нуждаются в тщательном расчете, особенно при использовании блоков с низкой плотностью и соответственно малой прочностью.

Согласно расчету может потребоваться соответствующее армирование кладки. Однако количество расчетов иногда можно значительно сократить, если для определенных узлов принимать конструктивное армирование.

Между тем простой и внятной информации по расчету стен и конструктивному армированию кладки из пенобетонных (газосиликатных, ячеистобетонных) блоков в сети не много. Правда, относительно недавно появился стандарт для организаций СТО НААГ 3.1–2013, требования которого по конструктивному армированию кладки мы ниже и рассмотрим.

Расчет наружной фундаментной стены. Теоретические предпосылки

В последнее время люди все чаще задумываются над тем, как и из какого материала сделать наружную фундаментную стену, а самое главное - как правильно ее рассчитать при том условии, что под полом первого этажа будет не просто земля, или говоря по-научному - основание, а подвал. Причем подвал не простой, а такой, чтоб в нем были разные полки, стеллажи и антресоли для варений, солений и прочих консерваций. Все потому, что идея выносного подвала, который во дворе и может рассматриваться как отдельное архитектурное сооружение, медленно отмирает.

Конечно же нормативных документов и различных руководств, посвященных подобному расчету фундаментной стены, существует великое множество. Вот только простому человеку в первый и возможно последний раз в жизни занявшемуся расчетами своего небольшого домика, данные руководства могут быть не совсем понятны. В данной статье мы рассмотрим в чем же состоит физический смысл подобных рекомендаций по расчету наружной фундаментной стены.

Особенности расчета растянутых элементов конструкций

На первый взгляд, расчет растянутых элементов различных строительных конструкций - самое простое дело. Для определения площади сечения F поперечного сечения растягиваемых элементов достаточно просто разделить нормальную силу N на расчетное сопротивление элемента R (конечно же с учетом всевозможных значений коэффициентов надежности по нагрузке, по материалу и т.п.):

F = N/R

Казалось бы вот и весь расчет, о чем тут еще можно говорить, если и действующая сила и расчетное сопротивление известны? Между тем для растянутых элементов часто принимается сечение значительно больше требуемого по условиям прочности. Точнее сказать, при расчете растянутых элементов, как и при расчете сжатых элементов конструкций большое значение имеет гибкость элемента.

Взрывная нагрузка

23.06.2016 Вячеслав

Здравствуйте, Доктор Лом!
Сразу перейду к сути проблемы: есть идея провести мероприятия по предупреждению излишних жертв среди населения в жилых районах при применении по ним обычных средств поражения (ОСП). Если кратко, то заключаются они в следующем: спрятать людей в малоэтажных зданиях, наиболее устойчивых к взрывной нагрузке, на первых этажах и для более эффективной защиты закрыть оконные проемы мешками с песком или щитами, выполненными из различных материалов.
В связи с эти, попрошу у Вас совета или помощи - как посчитать необходимую толщину материалов щитов (мешками с песком) которые могут выдержать кратковременную распределенную нагрузку от взрыва ОСП, согласно СП 165.1325800.2014 ИТМ ГО нагрузка в виде избыточного давления по фронте воздушной ударной волны = 50 кПа (0,5 кгс/см2).
Было бы здорово, если Вы бы помогли с расчетами (исходные данные есть), но буду благодарен и за советы каким методом можно решить эту задачу.
Понимаю что время затраченное на расчеты ценно, поэтому готов договорится о возмещении.