Комплексный ремонт

Сегодня не каждый способен потратить значительную сумму на ремонт или строительство собственного жилья. Если еще на строительные материалы деньги найдутся у каждого, то заплатить за произведенные работы строительной организации смогу только единицы. Именно поэтому каждый большинство работ старается выполнить самостоятельно.

Для чего нужны расчеты нагрузки конструкций

Для большинства самым нелюбимым предметом в институте был – сопротивление материалов, или как его еще называют, «сопромат». Но для того чтобы построить надежный дом или качественно выполнить ремонт в квартире необходимо произвести несколько расчетов основных конструкций опираясь именно на него. Кроме этого, точный расчет прочности конструкции позволит рационально использовать имеющиеся материалы, а соответственно сэкономит деньги и время.

Какими бывают нагрузки на конструкции

Согласно нормативной документации нагрузки делятся на несколько типов:

• нормативные – не рассчитываются, а указываются в специализированной документации (СНиП, ГОСТ);
• расчетные – получаются путем скрупулезных вычислений с учетом плотности и прочности материалов и воздействующих на них сил.

Кроме этого, стоит учитывать, что нагрузки не бывают постоянными в течение длительного времени, особенно это касается жилых и производственных зданий. Поэтому в расчет стоит включать:

• постоянные нагрузки – непосредственно воздействие несущих конструкций сооружения на материал с учетом его плотности и объема;
• временны нагрузки – этот параметр учитывает воздействие веса людей, станков, мебели и других компонентов, которые могут постоянно изменяться;
• особые ( специфичные) нагрузки – обычно они не рассчитываются, а берутся из справочной литературы и зависят от многих факторов (климат, сейсмическая активность…).

Расчет основных конструкций

В любом здании или сооружении существуют конструктивные элементы при неправильном расчете которых оно не сможет выполнять возложенные на него функции, будь то проживание или укрытие от непогоды. К таким основным элементам стоит отнести:

• фундамент – расчет его необходим при возведении нового здания или надстройке уже существующего;
• стены – расчет производится для каждого этажа отдельно потому, что на них действие внешних сил будет отличаться;
• перекрытия – при расчете делается поправка на максимальный вес мебели и людей;
• крыша – расчет делается с учетом изменения климата и максимального давления на перекрытия и стены.

Упрощенный расчет конструкций

Фундамент

Фундамент должен выдерживать весь вес здания, а поэтому к его расчету стоит подойти наиболее ответственно. Для того чтобы произвести все вычисления необходимы следующие данные:

• глубина прохождения грунтовых вод;
• тип почвы, на которой будет производиться постройка;
• материал здания;
• тип кровли здания;
• планировку помещений возводимого сооружения;
• климатические условия региона строительства.

Глубина, на которую необходимо углубить фундамент здания, зависит от того насколько промерзает почва в текущем регионе. Эти данные являются справочными и их можно взять в СНиП, но для примера приведем основные:

При проектировании здания следует учитывать, что глубина фундамента должна быть ниже точки промерзания грунта, но при определенных составах почвы фундамент может располагаться и выше:

Например: Строительство ведется под Минском. Почва является суглинистой. Следовательно по таблице 1 получаем, что максимальная глубина промерзания грунта составляет 90 сантиметров. При таком типе почвы (таблица 2) получаем, что глубина залегания фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта. Следовательно в новом здании фундамент должен быть не менее 90 сантиметров в глубину при присутствии грунтовых вод выше зоны промерзания грунта.

Кровля

По сравнению со стенами, которые в основном статично действуют на фундамент, крыша вносит динамический элемент. Она крайне чувствительно реагирует на изменение направления ветра и обилие осадков. В зависимости от конструкции крыши и устройства стропильной системы, нагрузка распределяется следующим образом:

• двускатная крыша (классический вариант русской избы) – нагрузка приходится на две противоположные стены, на которые опираются концы стропил, а соответственно и на фундамент;
• четырехскатная крыша – нагрузка распределяется неравномерно, а в зависимости от конфигурации кровли на все стены.

Распределение нагрузки крыши на фундамент определяется проекцией ее суммарной площади учетом плотности и объема материала ее покрытия.

Например: Требуется рассчитать нагрузку кровли на фундамент в доме 5х8 метров с классической двускатной крышей, покрытой шифером.

1)     Определим общую площадь проекции кровли на фундамент:
5х8=40 квадратных метров;

2)     Двускатная крыша обычно опирается на более длинную сторону, а поэтому проекция нагруженного фундамента будет:
8х2=16 метров;

3)     Примем ширину фундамента равную 0,5 метра, следовательно нагруженная площадь составит:
16х0,5=8 квадратных метров;

4)     Материал кровли шифер, угол стропил составляет 30 градусов, следовательно из справочной таблицы получаем расчетный вес квадратного метра крыши в 50 кг/кв.м;

5)     В итоге нагрузка кровли на фундамент здания составит:

16/8х50=100 кг/кв.м.

Кроме того, что необходимо рассчитать воздействие самой кровли на фундамент, следует учитывать и влияние на него снежного покрова. Его толщину можно узнать из справочной литературы:

Рассчитаем снеговую нагрузку кровли здания:

1)     Угол наклона крыши составляет 30 градусов, а его длина (из предыдущего примера) равна половине длины короткой стены:
5/2*cos30 = 2,16 метра;

2)     Площадь конка крыши в этом случае будет равна:
8 (длина конька) * 2,16 = 17,28 квадратного метра;

3)     Снеговая нагрузка под Минском составляет 123 килограмма на квадратный метр. Значит, нагрузка снега на фундамент составит:
17,28*123/8 = 265,68.

Стены

Практически любая конструкция использует в своем составе стены. При проектировании зданий следует учитывать воздействие стен на его фундамент, чтобы не допустить преждевременного выхода из строя. Стены статично воздействуют на фундамент здания, и их нагрузка распределяется равномерно. Неравномерность возникает только при наличии проемов, но, так как мы делаем общий расчет, то их мы учитывать не будем.

Для того чтобы определить насколько стены будут нагружать фундамент следует знать плотность материала из которого они состоят. Взять эти параметры можно их различных справочников.

Пример: Определим нагрузку стен рассчитываемого здания на фундамент, пусть они буду выполнены из шлакоблока.

1)     Площадь стен:

5*8(периметр здания) *3,5 (высота стены) = 140 метров квадратных;

2)     Объем стен:

140*0,5(толщина стены) = 70 метров кубических;

3)     Вес стен:

70*1200=84000 кг;

4)     Общая площадь стен здания:

(5*2+8*2)*0,5=13 метров квадратных;

5)     Следовательно удельная нагрузка стен на фундамент составит:

84000/13=6461 кг.

Перекрытия

Расчет перекрытия выполняется аналогично стен, только с тем учетом, что основная нагрузка перекрытия приходится на две противоположные более длинные стены здания. При расчете перекрытий следует воспользоваться справочной документацией, которая позволит уточнить плотность материала, используемого для их изготовления.

Общая нагрузка здания

Когда получены все данные, можно узнать какова будет общая нагрузка здания на фундамент дома и почву. Общая нагрузка получается путем суммирования всех рассчитанных величин. Полученная цифра сравнивается с предельно допустимыми нагрузками на почву в этом месте. Так, для суглинков она составляет 25 тонн на квадратный метр.

Важность произведения расчета нагрузки

Как видим расчет нагрузки конструкции является достаточно кропотливым и долгим делом, требующим использования большого объема справочных данных. Но без него сложно построить надежное здание, которое сможет простоять сотни лет и не развалиться от чрезмерного присутствия гостей или резкого ветра.

Расчет нагрузок позволит выбрать правильные материалы для производства как самого здания, так и его фундамента. Именно он приблизит вас к созданию дома своей мечты.