1.4. Неразрезные балки и рамы

Неразрезной является непрерывная балка, не имеющая промежуточных шарниров и опирающаяся на три и более опоры.

Неразрезные балки статически неопределимы. Усилия в элементах такой конструкции зависят от свойств материала и размеров сечения.

Плоской рамой является плоское стержневое сооружение, все стержни которого жестко соединены в узлах.

Рама является несвободной, если под действием внешней нагрузки ее узлы поворачиваются около своих центров, но не смещаются, аналогично неизменяемой шарнирно-стержневой системе. То есть каждый внеопорный узел рамы последовательно прикреплен к неподвижным точкам двумя стержнями, расположенными не на одной прямой. В несвободной раме число стержней n равно удвоенному числу внеопорных узлов s: n = 2s.

Рама является свободной, если ее узлы под действием внешней нагрузки могут не только поворачиваться, но и смещаться в горизонтальном направлении. В свободной раме число стержней меньше удвоенного числа внеопорных узлов: n < 2s. Количество недостающих стержней показывает степень свободы рамы.

Если рама имеет ось симметрии, она называется симметричной. Такие рамы при симметричной нагрузке всегда деформируются как несвободные, то есть их узлы не смещаются.

При расчете симметричных рам основную расчетную схему можно заменять упрощенной, рассматривая в расчете одну половину рамы. Если ось симметрии рамы совпадает с осью колонны, то внеопорные узлы по оси симметрии заменяют опорными с жесткой заделкой (поворот и смещение в узлах невозможны). Если ось симметрии не совпадает с колонной и пересекает ригели посередине, то в этих точках принимают фиктивные скользящие опоры, так как стержни могут смещаться по вертикали.

П р и м е р 2. Определить, являются ли плоские рамы на рисунке 2 свободными.

Рисунок 2. Схемы плоских рам.

Р е ш е н и е.

Для плоской рамы на рисунке 2,а число стержней n = 8, число внеопорных узлов s = 4. Рама является несвободной, так как:

n = 2s;

8 = 2·4.

Для плоской рамы на рисунке 2,б число стержней n = 10, число внеопорных узлов s = 6. Рама является свободной, так как:

n < 2s;

10 < 2·6 = 12.

2. Нагрузки и воздействия на конструкции

Назначение несущих конструктивных элементов здания (или несущих конструкций) — воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые могут возникать в здании, и передавать их через фундаменты на грунт.

Назначение ограждающих конструктивных элементов здания (или ограждающих конструкций) — изолировать пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать («ограждать») эти помещения и пространство здания в целом от всех видов воздействий несилового характера.

Нагрузками называют внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, снеговых отложений, людей и т.п.), действующие на конструкции зданий и сооружений [4].

К воздействиям относятся нагрузки, изменения температуры, влияния окружающей среды, действие ветра, осадка оснований, смещение опор, деградация свойств материалов во времени и другие эффекты, вызывающие изменения напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. При проведении расчетов воздействия могут учитываться как эквивалентные нагрузки.

Нагрузки и воздействия на конструкции определяются по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [4].

Воздействия по своему характеру делятся на две группы: силовые и несиловые. К силовым (или механическим) относятся нагрузки от собственной массы частей здания, от людей, мебели, оборудования, снеговых отложений, давления ветра и т. п.

Воздействия несилового характера - это атмосферные осадки, потоки тепла и влаги, вызванные разностями температур или разностями потенциалов влажности наружного и внутреннего воздуха, шум и вибрация, инфильтрация воздуха через неплотности и т. п.