Камін

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

28.09.2015

Завантажити статтю в форматі PDF 439 Кбайт
CADmaster » CADmaster #2(17) 2003 (квітень-червень) » Архітектура і будівництво КАМІН — програма для конструктивних розрахунків і перевірок елементів кам’яних і армокам’яних конструкцій
Загальні відомості

В даний час поряд з будівництвом будівель і споруд різного призначення із застосуванням несучих збірних і монолітних залізобетонних конструкцій широко застосовуються добре зарекомендували себе з давніх часів кам’яні та армокам’яні конструкції.

Програма КАМІН призначена для виконання конструктивних розрахунків і перевірок елементів кам’яних і армокам’яних конструкцій на відповідність вимогам СНиП II-22-81 «Кам’яні та армокам’яні конструкції». При створенні програми використовувалися пов’язані зі СНиП ІІ-22-81 і попередньої редакції норм проектування документи: «Посібник по проектуванню кам’яних і армокам’яних конструкцій (до СНиП ІІ-22-81)», «Керівництво по проектуванню кам’яних і армокам’яних конструкцій (до СНиП II-Ст.2-71)», «Рекомендації щодо посилення кам’яних конструкцій будівель і споруд».

Номенклатура матеріалів для кам’яних та армокам’яних конструкцій дуже різноманітна і включає як штучні, так і природні камені. Основною характеристикою кам’яних матеріалів, застосовуваних для несучих конструкцій, є їх міцність. Програма дозволяє зробити вибір марки каменю і розчину, задати коефіцієнт надійності за призначенням, термін служби конструкції, вік кладки, час будівництва і т. п. Розрахункові опору кладки при стиску, розтягу, вигині і зрізі визначаються в залежності від марки каменю і марки розчину з урахуванням понижуючих коефіцієнтів.

До складу перевіряються елементів включені центрально та позацентрово навантажені стовпи різного поперечного перерізу, рядові, клинчасті і арочні перемички, зовнішні і внутрішні стіни будівлі з отворами і без них, стіни підвалів.

Крім перевірки загальної міцності і стійкості елементів, виконується експертиза місцевої міцності в місцях обпирання балок, прогонів і інших елементів на стіни і стовпи. Експертиза виконується як для непошкоджених конструктивних елементів, так і елементів, що мають тріщини в кам’яній кладці і вогневі пошкодження внаслідок впливу температури (наприклад, в результаті пожежі). Пошкодження класифіковані і задаються у відповідності з вимогами «Рекомендацій щодо посилення кам’яних конструкцій будівель і споруд». Наявність пошкоджень враховується програмою шляхом зміни геометричних розмірів конструктивного елемента (для випадку вогневих ушкоджень) і зниженням розрахункового опору кладки.

Крім того, в певних режимах вирішується завдання перевірки несучої здатності центрально та позацентрово навантажених елементів, підсилених сталевими обоймами, а також стін, ослаблених додатково освіченими прорізами.

Всі конструктивні елементи розглядається в межах одного поверху будівлі.

Крім зазначених функцій, КАМІН в певній мірі виконує і роль довідника, з допомогою якого можна уточнити деякі фактичні дані щодо застосовуваних матеріалів, рекомендацій СНиП ІІ-22-81, а також оцінки величини та характеру дефектів для пошкоджених конструкцій.

Концепція розробки

Розробка виконувалась в розрахунку не тільки на досвідченого проектувальника, але і на користувачів, які не обов’язково орієнтуються у всіх тонкощах застосування нормативних документів, якими є СНиП ІІ-22-81 та документи, випущені у розвиток норм. Користувач повинен бути впевнений, що застосування спеціалізованої програми позбавить його від сумнівів щодо повноти та якості виконаних перевірок конструкції на відповідність вимогам норм.

Будь-який набір нормативних вимог може бути представлений у формі списку нерівностей виду

F (S, R) ≤ 1 ,

де F функція основних змінних, S узагальнені навантаження (навантажувальні ефекти), R узагальнені опору. Орієнтуючись на значення функції F. можна ввести поняття коефіцієнта використання обмеження ( ) і критерій перевірки представити у вигляді

max K ≤ 1 ,

що включає всі необхідні перевірки. Саме значення при цьому визначає для елемента наявний запас міцності, стійкості чи іншого нормованого параметра. Якщо вимога норм виконується з запасом, то коефіцієнт дорівнює відносній величині вичерпання нормативного вимоги (наприклад, =0,7 відповідає 30% запасу). При невиконанні вимог норм значення >1. що свідчить про порушення тієї чи іншої вимоги, тобто характеризує ступінь перевантаження. Таким чином, коефіцієнт є ліва частина розрахункового нерівності, представленого у наведеній вище формі.

Всі значення коефіцієнтів у відповідності з проведеними перевірками наводяться у звітному документі, який створюється програмою КАМІН. У діалогових вікнах оперативно виводиться значення Kmax (максимального з виявлених значень ) і вказується перевірка, за якої цей максимум реалізувався.

За спеціальним запитом можна отримати результати детального діагностування, що дає користувачеві можливість у необхідних випадках оперативно прийняти рішення про зміну поперечного перерізу елемента, його армування або інших параметрів проектування.

Режими роботи

У програмі передбачено сімнадцять інформаційних і функціональних режимів роботи, призначення яких коротко описано нижче. Кожному режиму відповідає кнопка вибору в головному вікні програми. Зупинимося докладніше на основних режимах.

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

Головне вікно програми

Кам’яні конструкції

Перші шість функціональних режимів об’єднані в групу «Кам’яні конструкції» і призначені для експертизи окремих конструктивних елементів кам’яних конструкцій на відповідність вимогам СНиП ІІ-22-81 по граничним станам першої і другої групи. До цієї групи відносяться наступні режими:

Центрально стислі стовпи призначений для перевірки міцності і стійкості окремо стоять або входять до складу будівлі центрально стиснутих стовпів. Стовпи прийняті постійного по висоті поперечного перерізу, яке може бути прямокутним, тавровым або круглим. При перевірці можливий автоматичний облік власного ваги стовпа.

Результати розрахунку відображаються у вигляді діаграми факторів.

Позацентрово стиснуті стовпи призначений для перевірки міцності і стійкості окремо стоять або входять до складу будівлі позацентрово стиснутих стовпів. Позацентровий додаток навантаження прийнято тільки в одній з головних площин поперечного перерізу стовпа. Стовпи прийняті постійного по висоті поперечного перерізу. Перевірки стійкості стовпа виконуються в площині і із площини дії моменту.

Зовнішня стіна призначений для перевірки міцності і стійкості зовнішньої стіни будівлі, в тому числі має отвори. Виконується експертиза поздовжньої зовнішньої стіни будівлі в межах висоти поверху. Фрагмент стіни по довжині задається таким, щоб у нього потрапили отвори і простінки, які передбачаються однаковими по довжині стіни. Основною є перевірка на стійкість з площини стіни при відцентровому стисненні. Виконуються супутні перевірки (на розтяг і, якщо це необхідно, на зріз). Стіна в межах поверху розглядається як проліт нерозрізної балки. Стійкість у площині стіни передбачається забезпеченої (навіть при наявності отворів) і не перевіряються. Для простінків проводиться додаткова перевірка на стійкість у площині стіни — як центрально стиснутих.

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

Вікно режиму Зовнішня стіна

В процесі експертизи перевіряються перерізу у верхній частині стіни безпосередньо під перекриттям, в середній частині стіни в місці найбільшого ексцентриситет, а також в нижній частині стіни при обпиранні на нижнє перекриття або на фундамент.

Стіна перевіряється на дію вітрового навантаження, нормальній до поверхні стіни; навантаження від вищерозташованих поверхів, прикладеної до верху стіни або простінки центрально; навантаження від безпосередньо спирається на стіну перекриття, прикладеної в загальному випадку позацентрово, а також власної ваги стіни.

Стіна підвалу призначений для перевірки міцності і стійкості стіни підвалу будівлі. В межах висоти підвального поверху виконується експертиза стіни підвалу прямокутного поперечного перерізу. Передбачається, що стіна не має отворів і є шарнірно опертої на фундамент та перекриття над підвалом.

Основною є перевірка на стійкість з площини стіни при відцентровому стисненні. Крім того, виконуються супутні перевірки (на розтяг і, якщо це необхідно, на зріз). Стійкість у площині стіни передбачається забезпеченої і не перевіряються. Випадковий ексцентриситет враховується тільки для навантажень від вищерозміщеної стіни. Ділянки стіни мають одну глибину закладення. Враховуються навантаження від ваги стіни підвалу, вищерозташованих поверхів, перекриття над підвалом, а також бічний тиск грунту.

Перемички призначений для перевірки міцності і стійкості перемичок, у тому числі мають затяжки. У цьому режимі виконується експертиза кам’яних перемичок — рядових, клинчасті і арочних. Всі перемички мають прямокутний поперечний переріз. Перемички можуть перекривати середній або крайній отвір.

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

Вікно режиму Перемички

Основною є перевірка на стійкість при відцентровому стисненні перемички в площині стіни. Перемичка розглядається як частково защемленная в простінках, при цьому стійкість перемички з площини стіни передбачається забезпеченою.

Розрахунок виконується на навантаження від ваги перемички і кладки над нею, а також навантаження від верхніх перекриттів над перемичкою.

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

Діаграма факторів

В режимі Місцева міцність виконується експертиза місцевої міцності в місцях передачі зосереджених навантажень (від обпирання балок, прогонів і інших елементів) на стіни і стовпи. Одночасна дія місцевої і основний навантажень не перевіряється.

Армокам’яні конструкції

Режими групи «Армокам’яні конструкції» призначені для експертизи окремих конструктивних елементів армокам’яних конструкцій та включають аналогічні «Кам’яним конструкціям» режими (за винятком режиму Перемички ). Відмінності «Кам’яними конструкціями» полягають в обмеженні застосовуваних марок каменів і розчинів, а також в особливостях перевірок, виконуваних для армокам’яних конструкцій.

Реконструюються конструкції

Режими цієї групи призначені для експертизи елементів кам’яних конструкцій, підсилених сталевими обоймами, в яких можливі пошкодження. Прийнято, що сумарне максимальне зниження розрахункового опору від вогневих і механічних пошкоджень не перевищує 50 відсотків.

Центрально стислі стовпи, посилені обоймами призначений для перевірки міцності і стійкості окремо стоять або входять до складу будівлі центрально стиснутих кам’яних стовпів, підсилених сталевими обоймами з куточків. Реалізований розрахунок стовпів з постійним по висоті прямокутним або тавровым перетином.

Посилення виконано з равнополочных вертикальних куточків, що охоплюють кути стовпа, і горизонтальних смуг, що з’єднують куточки. Горизонтальні смуги (хомути) ненапрягаемые. Зусилля, що діють на стовп, не передаються на елементи підсилення (обойми).

Позацентрово стиснуті стовпи, посилені обоймами призначений для перевірки міцності і стійкості окремо стоять або входять до складу будівлі позацентрово стиснутих кам’яних стовпів, підсилених сталевими обоймами з куточків. Реалізовані в програмі конструктивні рішення для позацентрово стиснутих стовпів такі ж, як і для центрально стиснутих.

Посилення обоймами стіни будівлі призначений для перевірки міцності і стійкості ділянки кам’яної стіни без отворів, посиленою сталевими обоймами в межах висоти поверху. Ділянка стіни посилюється обоймою, що складається з вертикальних смуг, що встановлюються по краях підсилюваного ділянки і, при необхідності, рівномірно по його довжині. Елементи підсилення ненапрягаемые. Зусилля, що діють на стіну, не передаються на обойму. Виконується перевірка на стійкість посиленого ділянки з площини стіни при відцентровому стисненні.

Проріз у стіні призначений для перевірки міцності і стійкості кам’яної кладки і/або сталевий перемички над освіченим отвором в існуючій суцільній стіні. Освіта отвору не пов’язано із зміною навантажень на стіну. Отвір може бути як дверним, так і віконному. Стіна, в якій утворюється отвір, не має виступів, може бути внутрішньою або зовнішньою, а також мати механічні та вогневі пошкодження. Передбачається наявність перекриття, розташованого вище утвореного отвору (в окремому випадку отвір може бути утворений безпосередньо під самим перекриттям).

Проріз окаймляется сталевий перемичкою, яка утворюється укладанням двох спарених куточків (равнополочных або неравнополочных), двох спарених швелерів або одного двотавра з горизонтально розташованої стінкою. Залишилася над отвором частина кладки розглядається як рядова перемичка. При достатній висоті перемички перевіряється її міцність як рядовий перемички. Спільна робота кладки і сталевий перемички не враховується. Завжди виконується перевірка місцевої міцності кладки під сталевий перемичкою.

Останні два режиму відносяться до групи «Довідкова інформація» і є в деякому сенсі допоміжними, забезпечуючи доступ до нормативної і довідкової інформації. До них відносяться:

Об’ємні ваги наведено об’ємні ваги кладки з цегли, природних і штучних каменів на важких розчинах.

Класифікації ушкоджень наведено коефіцієнти зниження несучої здатності для неармованої і армованої кладки при механічних пошкодженнях кладки стін, стовпів, простінків, опор, балок, ферм, перемичок, при ушкодженнях кладки стін, стовпів, простінків при пожежі, а також види пошкоджень і рекомендації по тимчасовому посиленню.

Програма КАМІН може бути корисна широкому колу фахівців, пов’язаних з проектуванням кам’яних і армокам’яних конструкцій, а також виконують оцінку технічного стану, ремонт і підсилення кам’яних конструкцій.

Стаття КАМІН, програма для конструктивних розрахунків і перевірок

Короткий опис статті: камін В даний час поряд з будівництвом будівель і споруд різного призначення із застосуванням несучих збірних і монолітних залізобетонних конструкцій широко застосовуються добре зарекомендували себе з давніх часів кам’яні та армокам’яні конструкції. Програма КАМІН призначена для виконання конструктивних розрахунків і перевірок елементів кам’яних і армокам’яних конструкцій на відповідність вимогам СНиП II-22-81 «Кам’яні та армокам’яні конструкції»…

Джерело: Стаття «КАМІН — програма для конструктивних розрахунків і перевірок елементів кам’яних і армокам’яних конструкцій» з журналу CADmaster #2(17) 2003 (квітень-червень)

Також ви можете прочитати