Построение расчетной схемы и сбор нагрузок Построение расчетной схемы и сбор нагрузок, являются основными и в большинстве решающими в работе проектировщика. В зависимости от принятой расчетной схемы проектируемое здание может работать либо эффективно, либо нет. В некоторых случаях принятая расчетная схема вообще не соответствует реальности, например, когда узлы примыкания балок к колоннам шарнирные, а их по усмотрению проектировщика приняли жесткими. В таком случае максимальный момент в сечении будет сильно различаться с действительностью, или, например, когда элемент сжато-изогнут, а вы принимается простой изгиб, в таком случае момент будет так же меньше чем в действительности. В расчетных схемах есть основные пункты, которые следует соблюдать для удачного решения при их составлении и в последующем правильной и эффективной работы здания. 1)Геометрическая неизменяемость. Еще из геометрии и физики было ясно что устойчивыми являются такая фигура как треугольник, в строительстве часто применяют эту фигуру в каркасах здания в виде «Кинематического треугольника», это такой набор конструкций, в основном соединение колонн через балки и стержни который в целом и общем дает треугольник, то есть неизменяемую кинематический систему. Примером такой конструкции могут служить связи крестовые/портальные, фермы, или даже сам каркас, когда между колоннами стоит ригель перпендикулярный к ним и ригель наклонный, таким образом тоже формируется треугольник за счет фиктивного шарнира в который сходятся ригели. 2)Степень статической неопределимости. Данный пункт может очень сильно снизить стоимость и повысить эффективность вашего здания. Как мы знаем из строительной механики, в статически неопределимых системах, усилия текут по пути наибольшей жесткости. Зная это, можно манипулировать жесткостями элементов, например разгружая колонны путем увеличения сечения ригеля, тем самым, не выводя их из устойчивого состояния и наоборот. Так же + в копилку статически неопределимых конструкций является то, что при должном проектировании они намного эффективнее других конструкций за счет многообразия путей передачи нагрузки, тоесть нужно как минимум несколько пластических шарниров для их разрушения, отсюда при уже заданной нагрузке можно сделать сечения меньших размеров. 3)Узлы конструкций или граничные условия. ОТ того, заделка или шарнир, или вообще упругая опора, очень сильно зависит работа каркаса. В основном в угоду консерватизма принимают либо жесткое, либо шарнирное соединение. Определить какое же принять можно разными способами, например, из опыта старших коллег, или посчитать руками/МКЭ. Например, болтовые соединения, в них можно посчитать удлинение болтов и жесткость примыкающей конструкции. Для более точного расчета используют МКЭ пакеты АНСИС ил АБАКУС, где достаточно точно можно определить жесткость опоры. 4)То, собственно, принять рассматриваемый элемент пластиной, стержнем, или вообще объёмным телом. Это достаточно важный пункт, поскольку в зависимости от принятой модели, дальнейший расчет очень сильно меняется. Так например тот же настил в балочных клетках можно считать по модели Тимошенко для сжатоизогнутых(растянутых) балок, лишь с допущением из теории пластин о том, что жесткость там не обычная а цилиндрическая, при этом, такой же элемент, только на пример, как основание в резервуаре конической формы с водой, уж нельзя считать по модели Тимошенко, тут более применимой будет теория пластин в полярных координатах, или вообще теория оболочек, в зависимости от расположения конуса. 5)Нагрузки так же являются важным элементом расчетной схемы. Поскольку от их интенсивности типа и закона распределения зависит поведение конструкции, так например обязательно нужно помнить, чтов случае сосредоточенных сил очень опасна местная прочность элементов по локальным напряжениям, и что при распределенной нагрузке прогиб будет меньше чем при сосредоточенной. Некоторые нагрузки достаточно сложно описать правильно, например ветер, в условие аппроксимации его задают трапециевидной нагрузкой, а иногда вообще дискредитируют в виде набора равномернораспределенных. В заключение хочу сказать, что принятие решения по расчетной схеме и нагрузкам, довольно сложны, и во многом зависят от знаний строительной механики, статики, материала конструкции и наверное опыта. Лично мне в этом вопросе помогли выводы формул основных разделов сопротивления материалов и теории упругости, а так же попытки оптимизации ручного расчета.