А.Е.Сутягин © 2017г
Здания (жилище) - часть культуры человека. Искусственный артефакт. Появляются вместе с человеком. Элемент очеловечивания природы.
Предназначение здания, как такового - защищать человека, человеческий организм, его здоровье от влияния природы, от влияния внешних природных) факторов. А также создавать пригодную среду обитания невзирая на внешние климатические воздействия.
Любое здание состоит, прежде всего, из конструкций, выполненных из того или иного материала. а также из различного рода инженерных систем предназначенных для комфортной среды и удовлетворении основных физиологических потребностей людей.
Определение понятий - здание и сооружение.
Здание - предназначено для постоянного пребывания людей.
Сооружение - не предназначено для постоянного пребывания людей. Необходимо для осуществления специфических технологических задач.
Составные части здания (конструкции).
Фундамент - передача нагрузки от всего здания на естественное основание (грунт). (“Корень здания”).
Стены - защита от ветровых и тепловых воздействий.
Каркас - скелет здания.
Перекрытия - восприятие нагрузки, от находящихся в здании людей, мебели и оборудования.
Кровля - защита здания от атмосферных осадков (снег, дождь), солнечных лучей, тепловых воздействий.
Количество видов и типов частей здания настолько разнообразно и сильно зависит от назначения здания. В рамках данной статьи остановимся на основных моментах.
Конструкции здания подразделяются на несущие и ограждающие конструкции.
Несущие конструкции - воспринимают силовые воздействия от других частей здания и подвижной нагрузки (людей) и передают их на основание (через фундаменты). Параметры несущих конструкций назначаются только на основании специализированных расчетов.
Ограждающие конструкции (ненесущие) - конструкции предназначенные для защиты людей от внешних факторов и обеспечивающие нормальное функционирования здания согласно назначению здания. Например окна и двери.
Ограждающие конструкции первыми воспринимают силовые воздействия и передают их на несущие конструкции. Четкой градации между этими конструкция провести затруднительно. Обычно в зданиях (особенно в прошлом) те или иные конструкции могут сочетать функции несущих и ограждающих конструкций.
Например, кирпичная кладка много веков - это и защита от тепловых воздействий и хороший несущий элемент.
В индустриальных зданиях стараются разделить эти функции. (Например каркас и сендвич-панели).
Здания и сооружения должны сопротивляться (выдерживать) требуемым нормативными документами нагрузкам и воздействиям.
Статья 7 Федерального закона N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" вводит понятие механической безопасности здания или сооружения, а именно:
"Строительные конструкции и основание здания или сооружения должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникало угрозы причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений в результате:
1) разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей;
2) разрушения всего здания, сооружения или их части;
3) деформации недопустимой величины строительных конструкций, основания здания или сооружения и геологических массивов прилегающей территории;
4) повреждения части здания или сооружения, сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций, в том числе отклонений от вертикальности."
Нагрузки и воздействия.
Нагрузки - то что непосредственно оказывают силовые воздействия на элемент конструкции. Воздействия - то что вызывает (опосредованно) в конструкциях внутренние усилия или деформации.
“Паразитические” нагрузки - то от чего приходится защищаться
Нагрузки от веса несущих и ограждающих конструкций (статические)
• Атмосферные нагрузки (динамические)
•• снеговая
•• дождевая
•• ветровая (квазистатические и динамические)
•• гололедная
•• температурная (воздействие)
•• ледовая
•• волновая (штормовая)
•• магнитная и электромагнитная
и другие.
• Воздействия смещений земной коры
•• сейсмическая (тектоническая)
•• просадочная (в результате замачивания грунтов)
•• влияние горных выработок
•• влияние карстово-суффозионных процессов
•• Аварийные (особые)
•• пожар (обрушение и тепловое воздействие)
•• столкновение с транспортным средством)
•• взрывное
•• обрушение частей здания
•• Нагрузки от редких природных факторов
•• ураганы
•• смерчи
•• цунами
и др.
Полезные нагрузки (для чего собственно и проектируется здание)
• нагрузки от веса людей (“живая” нагрузка) (квазистатическая)
• нагрузки от мебели и бытового оборудования (квазистатическая)
• Технологические нагрузки (производство)
• Вес и динамические воздействия производственного оборудования.
• Крановые нагрузки
• Нагрузки от внутрицехового транспорта
• Нагрузки от лифтов (и тп.).
• Температурные технологические нагрузки
• Повышенное давление (вакуум)
• Технологические нагрузки на сооружения (мосты, кран, дамбы, плотины, аэродромы и т.д.)
По характеру воздействия нагрузки делятся на
• кратковременные (многократно-повторяющиеся или эпизодические)
• длительные
• постоянные
С точки зрения: вызывают ли нагрузки динамические усилия в конструкциях.
• статические
• квазистатические
• динамические (пульсационные, ударные, периодические и т.)
Расчетное и эксплуатационное значение нагрузки. При проектировании несущих конструкции для разных видов расчетов используют несколько значений одной и той же нагрузки. Как минимум Расчетное значение (повышенное) и нормативное значение (эксплуатационное).
Сочетание нагрузок. Каждая нагрузка для расчета элемента здания может и нагружать этот элемент и разгружать этот элемент. Поэтому в расчете используется определенное сочетание нагрузок, а именно такое, которое максимально нагружает рассчитываемый элемент здания.
Надо понимать, что величина нагрузки (как полезной, так и природной) носить случайный ("волатильный") характер. В нормативной документации определяется максимальная величина нагрузки превышение, которой маловероятно (хотя и возможно) в течении всего срока эксплуатации здания (70-150 лет).
Ввиду этого, для сооружений повышенного уровня ответственности (и, соответственно, большего срока эксплуатации) вводится повышающие коэффициенты, на которые умножаются "базовые" значения нагрузок. (коэффициент надежности по ответственности здания от 1,1 до 1,2).
Подробнее о значении тех или иных видов нагрузок см. список прилагаемой литературы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".
2. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
3. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.
4. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. В.Н.Гордеев, А.И.Лантух-Лященко, В.А. Пашинский, А.В.Перельмутер, С.Ф.Пичугин; под. общей ред. А.В.Перельмутера. 3-е изд., перераб. - М.: Издательство С, 2009г. | 
