Статья: Расчет несущей способности балки

Несущая способность

Строительные материалы обладают свойствами, которые предопределяют сферу их применения. К примеру, материалы, используемые в строительных конструкциях, обладают высокой несущей способностью.

Под несущей сдобностью понимается способность конструкции выдерживать влияние нагрузок и продолжать нормально функционировать. При этом несущая способность понимается и как предельная нагрузка, которую способна вынести конструкция без образования пластических деформаций.

Каждый элемент обладает своим показателем несущей способности, которая будет зависеть от сечения, состава, характера нагружения и вида нагрузок.

Несущую способность здания уменьшают такие факторы как землетрясения, аварии, и другие техногенные и природные явления.

Несущая способность оценивается:

• для отдельных конструкций;
• для здания в целом.

При исчерпании несущей способности наблюдается такое состояние элемента, при котором напряжение приближается к предельному.

Несущая способность оценивается посредством реализации комплекса аналитических и измерительных мероприятий и может оцениваться как на стадии проектирования, так и для существующих зданий и сооружений. В ходе оценки определяется остаточный ресурс.

При проектировании оценивается несущая способность не только отдельных элементов, но и несущая способность грунта, который должен будет выдерживать значительные нагрузки от сооружения.

Рисунок 1. Расчет несущей способности.

Расчет несущей способности

Выполнение расчета позволяет определить несущую способность элемента. Рассмотрим алгоритм действий на примере расчета несущей способности стальной балки:

• на первом этапе строят расчетную схему балки, в нашем примере - простой однопролетной балки. Расчет, в этом случае будет выполняться по первой и второй группе предельных состояний. На схеме обозначают размер пролета между опорами;
• на следующем этапе выполняют предварительный подбор сечения, он не учитывает собственный вес. Чтобы найти требуемое сечение для начала определяют расчетную погонную нагрузку, затем изгибающий момент, который равен произведению погонной нагрузки на квадрат длины, разделенной на 8. Зная значение максимального изгибающего момента, находят требуемую площадь сечения и по сортаменту подбирают подходящий вариант;
• зная точные геометрические характеристики сечения, уточняют значение момента, которое учитывает собственный вес балки;
• подходящее по условиям сечение проверяют на несущую способность, также проверяют прочность, общую и местную устойчивость;
• затем выполняют проверку жесткости балки, которая позволит сравнить значения прогибов с предельными

Рисунок 2. Коэффициенты, используемые при расчете.

Расчет несущей способности позволяет определить, каким должно быть сечение, для того чтобы выдержать то неблагоприятное сочетание нагрузок, которое может сложиться в той или иной ситуации. Для ряда объектов, расположенных в сейсмически опасной зоне, необходимо будет учитывать вибрационные нагрузки, возникающие от землетрясений. Для объектов, расположенных в холодных и северных районах, важно учитывать сочетание ветровой и снеговой нагрузок.

Расчет позволяет смоделировать будущие условия работы и учесть все влияющие на них параметры. Срок службы конструкций также является величиной нормативной, в жизни он может отличаться в большую или меньшую стороны от нормы в зависимости от реальных условий, которые не могут быть полностью учтены в расчетах. Техническое обследование зданий позволяет выявить остаточную несущую способность элементов и здания в целом. Обычно наибольшим запасом прочности обладают производственные здания, которые несмотря на большие нагрузки не успевают вырабатывать заложенный в них огромный ресурс. На основании проведенного осмотра и инструментальных методов оценки, составляется заключение, где указывается в процентах физический износ каждого из несущих элементов (фундаменты, несущие стены или колонны, перекрытия, покрытие, инженерные коммуникации). Если ресурс несущей способности конструкций исчерпан, то они подлежат замене, а здание подлежит капитальному ремонту или реконструкции.