Руководство по структурному проектированию бетонных и стальных зданий - Строительство и ремонт

Процесс структурного проектирования всего строительного проекта делится на три фазы: планирование, проектирование и строительство.
На этапе планирования рассматриваются различные факторы, влияющие на планировку и размеры конструкции. Здесь решение принимается на основе функции здания. Следующими рассматриваемыми факторами будут эстетика, социология, экономика и окружающая среда.
На этапе проектирования определяются конструктивные детали каждого элемента здания. Здесь определяются размеры, пропорции и детали соединений всех элементов конструкции.
Строительная фаза проекта структурного дизайна включает в себя закупку материалов и оборудования, перемещение рабочей силы и процесс возведения. Практические трудности потребуют перепроектирования конкретной работы.
Общие рекомендации по проектированию конструкций кратко описаны в следующем разделе.

Факторы, учитываемые при проектировании сооружений

Основа структурного проектирования

Основа структурного проектирования любого сооружения зависит от типа проектируемого сооружения. Для того чтобы приступить к проектированию конструкции, необходима следующая информация.

Условия площадки

Нагрузки, действующие на конструкцию

Конструкция сооружения

Помимо основной информации, упомянутой выше, необходимы также данные о типе конструкции, воздействии окружающей среды и зонах (сейсмоопасных или ветровых), в которых находится конструкция.

1. Условия на участке

Полное изучение условий на участке позволит проектировщику принять решение о..:

Несущая способность грунта

Максимальная несущая способность грунта

Фундамент, который должен быть выбран для данного грунта

Требования по улучшению грунта, если таковые имеются

Уровень грунтовых вод на участке

2. Нагрузки на сооружения

Построенная конструкция будет подвергаться различным видам нагрузок. Ниже описаны различные типы нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании конструкций.

Нагрузки, действующие на конструкции

Мертвые нагрузки
Нагрузка от собственного веса элементов конструкции образует мертвую нагрузку. К конструктивным элементам относятся колонны, балки, нагрузки от штукатурки и отделки, нагрузки на стены, перекрытия и т.д. Если какой-либо элемент является стационарным и постоянно расположен на конструкции, он также будет включен в качестве мертвой нагрузки. Мертвая нагрузка или собственный вес любого элемента может быть рассчитан как произведение его объема и собственного веса.
Живые нагрузки
Нагрузки, которым подвергаются конструкции в период эксплуатации, называются живыми нагрузками. Эти нагрузки могут быть как статическими, так и динамическими по своей природе. Иногда эти нагрузки могут присутствовать или отсутствовать во время эксплуатации. Такая ситуация характерна для промышленных зданий и сооружений, где живые нагрузки возникают от людей, инструментов для обслуживания и т.д.
Для различных конструкций живые нагрузки различны. Для жилого дома значение живой нагрузки принимается равным 3 кН/м2 , в то время как для коммерческих зданий значение живой нагрузки может составлять от 4 до 5 кН/м2 .
Минимальные значения нагрузки для различных типов конструкций рекомендуются в стандартных нормах соответствующего региона. ASCE 7 обеспечивает минимальную живую нагрузку для зданий и других сооружений в США. В то время как в Индии IS875 Часть-2 содержит рекомендации по минимальным нагрузкам под напряжением.
При учете действующих нагрузок при проектировании необходимо учитывать нагрузки, которые могут возникнуть, если существует возможность будущего расширения конструкции. Поэтому при проектировании нагрузок под напряжением необходимо учитывать вероятность нагрузки в течение срока службы конструкции.
Ветровые нагрузки
Ветровая нагрузка действует горизонтально на площадь поверхности здания с наветренной стороны. Каждый рассматриваемый регион или участок относится к ветровой зоне. На основе ветровой зоны рассчитывается максимальная скорость ветра в данном районе. Все эти данные можно получить из карты ветров данного района.
Исходя из площади поверхности и ориентации здания, скорость ветра преобразуется в силу. Сила ветра рассчитывается в зависимости от направления ветра. При расчете ветровой нагрузки нет необходимости принимать во внимание форму здания или элемента конструкции.
Ветровая нагрузка рассчитывается только для конструкций, подверженных воздействию ветра, или для конструкций, предназначенных для сопротивления ветру.
Руководство по расчету силы ветра на конструкцию представлено в ASCE 7-95 / UBC -1997 /IS 875 : 1987 (часть 3) / BS CP3 : глава V : часть 2 : 1972 или в любом другом применимом кодексе в зависимости от расположения здания или сооружения.
Сейсмические нагрузки / нагрузки от землетрясений
Проектирование на сейсмические нагрузки должно выполняться в соответствии с ASCE 7/ UBC/ IS 1893 или в зависимости от применимого стандарта. При расчете сил землетрясения следует руководствоваться рекомендациями, предусмотренными этими применимыми нормами.
Читать далее: Нагрузки на конструкции

3. Проектирование сооружений

Конструктивное проектирование зданий или других сооружений должно выполняться в соответствии с действующими нормами и правилами.
Конструктивное проектирование бетона должно соответствовать ACI 318-14 / IS 456: 2000 / BS 8110: Часть 1: 1985 или другому кодексу в зависимости от того, какой из них применим.
Проектирование конструкционной стали и изготовление должны соответствовать AISC-ASD (9-е издание) / IS 800: 1984 / BS 5950: Часть 1: 1990.
Методы расчета конструкций выбираются на основе местной практики. Три метода расчета следующие:

Метод рабочего напряжения

Метод предельного состояния

Метод расчета по коэффициенту сопротивления нагрузке.

Читать далее: Методы проектирования конструкций
Это методы, используемые для проектирования элементов конструкций и руководствующиеся соответствующим стандартным кодексом практики.

Факторы, учитываемые при проектировании конструкций

Следующие факторы должны учитываться при проектировании зданий или других сооружений и должны соответствовать стандартным нормам:

Максимально допустимая осадка фундамента/сооружения.

Вертикальные и боковые прогибы зданий, сооружений в целом и других элементов конструкции.

Скольжение и опрокидывание зданий или сооружений должны быть проверены и предотвращены при проектировании.

На чертеже следует придерживаться стандартных рекомендаций по деталировке.

Все инженерные и проектные работы должны соответствовать соответствующим и применимым кодексам практики, местным подзаконным актам и правилам, установленным Управлением промышленности и заводов и перечисленным в Основах проектирования проекта.

Условия воздействия окружающей среды должны быть учтены при проектировании, и соответствующие факторы должны быть применены при проектировании элементов конструкции.

При проектировании следует использовать типы строительных материалов и конструктивных элементов и их свойства.

Особое внимание должно быть уделено обеспечению легкой эвакуации жильцов во время чрезвычайных ситуаций, таких как пожар.

Это лишь несколько пунктов, следует также учитывать многие другие факторы, которые могут иметь значение для проектирования. Для предотвращения ошибок при проектировании и детализации зданий и других сооружений следует вести и соблюдать контрольный список для различных типов структурного проектирования.
Читать далее: Структурное проектирование

Читайте далее: