2.1. Указания по выбору несущей системы
Найти наиболее подходящую в каждом отдельном случае несущую систему — совместная задача инженера и архитектора. Обычно бывают заданы план, назначение здания, габариты, разрез, высота потолка и возможные точки опоры. Главной задачей инженера является разработка возможно большего числа вариантов несущей системы.
Схема несущей системы необходима не только при расчетах, она соответствует также определенной форме здания. Здание павильонного типа, в основе которого лежит рамная несущая система, выглядит иначе, чем здание с несущей системой из двухпролетных балок.
Все несущие системы пригодны, как правило, для любых пролетов. Однако с экономической точки зрения целесообразно придерживаться следующего принципа: чем больше пролет, а вместе с тем и нагрузки, передаваемые на опоры, тем больше должна несущая система приближаться по своей форме к кривой давления для данной нагрузки. Если несущая система имеет форму кривой давления, то поперечное сечение дерева используется лучше, так как приходится воспринимать, главным образом, сжимающие и лишь в незначительной мере — изгибающие напряжения.
Несущую систему нельзя выбрать изолированно. Если в качестве несущей конструкции покрытия выбрана, например, трехшарнирная система с затяжкой, то при этом нужно одновременно подумать о конструктивном использовании опор, конькового шарнира и узла затяжки.
При несущих системах, работающих на изгиб, очевидно, что предпочтение следует отдавать высоким балкам, так как они обеспечивают наибольший момент сопротивления и момент инерции. Такие балки следует, однако, укрепить против опрокидывания или придать устойчивость верхнему поясу. Для промышленных зданий при выборе конструкций решающими являются экономические мотивы, технические особенности (ширина в свету въездов, освещение, требования складирования и транспорта, противопожарные разрывы), которые отражаются на доле расходов на деревянную несущую систему в общих затратах на строительство.
При строительстве общественных помещений, культурных учреждений и т.п., напротив, критерием выбора несущей системы служат, главным образом, соображения функциональности, и форма ставится выше или, по крайней мере, наряду с экономическими соображениями, так что выбор несущей системы, в конечном счете, является субъективным решением. При проектировании несущей конструкции ее система и расположение часто зависят от многих функциональных условий. Установка отопительного, вентиляционного оборудования может потребовать сквозной несущей системы. На выбор несущей системы оказывают влияние устройства естественного освещения, осветительных приборов, которые создают дополнительные нагрузки. Таким образом, выбор несущих систем сам по себе, без применения творческой фантазии, учета особенностей дерева как строительного материала, на основании одного лишь статического расчета не может привести ни к хорошей конструкции, ни к хорошей архитектуре.
3. Определение нагрузок
В пояснительной записке должны быть вычерчены расчетные схемы конструкций и их элементов с указанием необходимых для расчетов размеров и действующих нагрузок. Нагрузки определяют в соответствии с действующими нормами [4] и записывают в таблицу 1.
Таблица 1
Определение действующих нагрузок
Наименование нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка, кН/м2 |
Вес ограждающей конструкции покрытия: – кровля – выравнивающая стяжка – утеплитель – пароизоляция – прогоны Всего на 1 м2 Собственный вес несущей конструкции |
|
1,3 1,3 1,2-1,3 1,2-1,3 1,1
1,1 |
|
Итоговая постоянная Снеговая на 1 м2 проекции покрытия Ветровая на 1 м2 |
|
|
|
При определении веса кровельных материалов и утеплителей следует пользоваться ГОСТами на соответствующие материалы или справочниками. При определении нормативной нагрузки от массы деревянных элементов покрытия следует сначала определить примерный объем этих элементов (настила, прогонов и т.п.) на 1 м2 площади проекции покрытия (gн = g / cos , где — угол наклона для прямолинейной кровли; gн = g·S / l — для криволинейной кровли), а затем умножить его на плотность древесины или фанеры.
Нормативный вес конструкции gнсв вычисляется ориентировочно по формуле:
,
где gн — постоянная нормативная нагрузка в зависимости от выбранного варианта ограждающих конструкций;
Sн — временная снеговая нормативная нагрузка;
kсв — коэффициент собственного веса конструкции, принимаемый по таблице 1 [6];
l — расчетный пролет, м.
Полученные нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 приводятся к нагрузкам на 1 пог. м с учетом грузовой площади рассчитываемой конструкции, которая равняется шагу несущих конструкций.