Несущие конструкции – это строительные конструкции, воспринимающие эксплуатационные нагрузки и воздействия и обеспечивающие пространственную устойчивость здания [СП 13-102-2003].
Несущие конструкции (элементы) – это конструкции, воспринимающие постоянную и временную нагрузку, в том числе нагрузку от других частей зданий [ГОСТ 30247.1-94].
Несущие конструкции – это основные конструктивные элементы, предназначенные для восприятия всех нагрузок и воздействий на здания и сооружения и обеспечивающие их прочность, жесткость и устойчивость [Большая российская энциклопедия].
Производятся работы по устройству армирования несущих конструкций стен и пилонов
Термин «несущие конструкции» практически не используется в нормативно-технических документах, так как определение несущих конструкций приведено в учебниках по строительной механике и является понятным для каждого проектировщика. Определение несущей способности установлено только в СП 13-102-2003* «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений», который в настоящее время не является действующим документом по стандартизации.
Несущая способность – максимальная нагрузка, которую могут нести строительные конструкции, их элементы, а также грунты оснований без потери их функциональных качеств.
Какие бывают несущие конструкции
Несущие конструкции бывают вертикальные, воспринимающие главным образом сжимающие усилия (стены, столбы, колонны, пилоны и т.п.), и горизонтальные, работающие преимущественно на изгиб и растяжение (панели и балки перекрытий, стропильные и мостовые фермы, ригели рам, балки пролётных строений, ванты, мембраны и др.).
Нагрузки, для которых создают противодействие несущие конструкции, делят на несколько видов: постоянные, временные, крановые и специальные. К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкции здания, давление ограждающих конструкций, отделочного материала, грунта на стены подвала. Временные делят на кратковременные и длительные. Таковыми являются нагрузки от находящихся в здании вещей (мебели, оборудования, имущества), веса людей; а также воздействие снега, ветра, температуры. Нагрузки от движения, торможения крана и тележки крана называют крановыми нагрузками. Нагрузки от осадки или просадки грунтов, взрывов и аварий, вибраций или сейсмическое воздействие — это специальные (особые) нагрузки. Основываясь на данной классификации, производят расчеты для строительства здания и обустройства в нем несущих конструкций.
При проектировании несущих конструкций учет разных видов нагрузок осуществляется согласно правилам, установленным в СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия (Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*).
При расчетах несущих конструкций их описывают различными геометрическими моделями в зависимости от их формы. С этой точки их подразделяют на стержневые, плоскостные и пространственные.
Стержневые модели применяют для расчета несущих конструкций линейной формы: колонны, балки, ригели, прогоны, связевые элементы, пояса и раскосы ферм. В частности, при проектировании зданий на ЛСТК каркасах их элементы описывают моделью тонкостенных стержней.
Плоскостные несущие конструкции – это двумерные физически однородные элементы, такие как: сплошные плиты перекрытий, несущие стены, настилы. Плоскостные конструктивные элементы работают автономно, не включая в восприятие нагрузок примыкающие к ним конструкции.
К пространственным относят такие виды несущих конструкций, как большепролетные покрытия (оболочки, складки), своды, стенки резервуаров и силосов, вантовые конструкции мостов и большепролетных перекрытий. Пространственные элементы работают в двух направлениях совместно с примыкающими к ним конструкциями. Эти конструкции – самые сложные с точки зрения моделирования и расчетов. Наряду с перечисленными, существуют также гибридные системы, используемые, как правило, для перекрытия больших свободных пролетов – пространственно-стержневые конструкции.
Конструктивные системы несущих конструкций
Совокупность горизонтальных и вертикальных несущих конструкций создают конструктивные системы (стоечно-балочную, арочно-сводчатую, оболочковую, складчатую, висячую и пневматическую), образующие несущий остов здания (сооружения).
Стоечно-балочная система наиболее проста в применении и состоит из вертикальных и горизонтальных стержневых несущих элементов.
Арочно-сводчатая система представляет собой балки криволинейного очертания (циркулярного, параболического и т.п.). При увеличении ширины арки в направлении, перпендикулярном ее пролету, создается пространственная конструкция – цилиндрический свод. Оболочка – тонкостенная жесткая конструкция с криволинейной поверхностью различной формы (веерная, серповидная, с выносной консолью и др.).
Складчатые конструкции, или складки, образуют пространственную систему из расположенных под углом отдельных плоскостей; могут создавать различные формы – трапециевидные, треугольные, веерные и т.п.
Висячие конструкции проектируют плоскостными или пространственными из тросов, вант, цепей и стальных листов, опирающихся на опорный контур (железо-бетонной или стальной), устанавливаемый на вертикальные конструктивные элементы.
Пневматические конструкции состоят из воздухонепроницаемой прорезиненной ткани или синтетические пленки, закрепленной на опорных элементах. Проектное положение воздухонепроницаемой пленки обеспечивается давлением внутреннего воздуха.
Выбор варианта несущей конструкции в зданиях и сооружениях зависит от величины перекрываемого пролета, силовых воздействий на конструкции, технических и экономических возможностей, от требований к художественной выразительности конструктивной формы.
Материалы для несущих конструкций
Все несущие и ограждающие конструкции должны быть прочными и надежными, а их размер, конфигурация и материал могут быть различны. Приведем основные из них:
| Материал несущей конструкции | Сфера применения |
| Железобетон | Может являться каркасом некоторых каменных построек. Изготавливается из тяжелого бетона. Чаще всего применяются железобетонные балки, которые различаются по размерам, форме, типу и способу изготовления. Для укрепления конструкций и повышения долговечности здания также используют железобетонные перемычки (перекрывают оконные и дверные проемы). Данный материал требует при монтаже использование тяжелой грузоподъемной техники. |
| Металл | В качестве данной несущей конструкции используют балки двутаврового сечения. Благодаря данному материалу, появляется возможность перекрытия больших пролетов. Но здесь также необходимо использовать подъемный кран. |
| Дерево | Чаще всего используют хвойные породы деревьев. Такая конструкция имеет небольшой вес. У деревянной несущей конструкции существует большой недостаток в ее недолговечности, т.к. дерево подвержено гниению. Применяются деревянные балки при пролетах не более 5-6 метров. |
| Клееный брус | Широко распространен. Является современным строительным материалом. Получил большое признание, благодаря своим высоким характеристикам по прочности. Клееный брус способен выдержать значительные нагрузки при эксплуатации. Используют для перекрытия 15-метровых пролетов и более. Применяется при устройстве балконов, полов, перекрытий. Клееная балка не подвержена поражению грибком и при нагрузке не деформируется. |
Для несущих конструкций применяют две группы материалов: жесткие (бетон, железобетон, металл, камень, дерево) и нежесткие (металлические тросы, синтетические пленки, ткани и др.). Жесткие материалы используют в конструкциях, работающих на сжатие и изгиб, нежесткие – в конструкциях, работающих на растяжение.
Источники:
- Свод правил по проектированию и строительству СП 13-102-2003* «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».
- ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
- Письмо Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 29.09.2017 № 35062-АС/08 «О требованиях нормативно-технических документов к несущим конструкциям зданий».
- Большая российская энциклопедия.