Вы здесь

Расчет прочностных характеристик балконных устройств

Наука о сопротивлении материалов бурно развивается со времен легендарного английского архитектора Роберта Гука (1635-1703) и менее известного его швейцарского современника математика Якоба Бернулли-старшего (1654-1705). И нельзя сказать, что в этом стремительном развитии нет «земных» достижений. Пример тому - Эйфелева башня в Париже и первый американский небоскреб 1861 года рождения.

Но и по сей день расчеты конструкций связаны с таким количеством эмпирических величин и теоретических допущений, что их точность не может удовлетворить требованиям снижения материалоемкости конструкций и повышения их экономичности.

Сами же допущения превращаются в искусство, зависящее от компетентности конструктора и его интуиции. Исключение составляет применение материалов изотропных, достаточно высокой однородности и с большими величинами прочности и жесткости... Правильно: вам сразу на ум приходят ракеты, летающие на Луну.

Балкон и лоджия к ним не относятся. Вместе с тем и здесь возможно пойти двумя путями. Первый из них учитывает новизну постановки задачи - расчет балконных модулей. В целях перестраховки и скорейшего утверждения разработки соответствующими ведомствами можно провести расчет на «самоподвешивание» модуля к стене здания. В этом случае образующие модуля жестко скрепляются меж собой и стеной здания. Их монтаж проводится выше пола балкона на двойном расстоянии удлинения каркаса модуля при максимальной нагрузке.

Однако это увеличит сечение образующих модуля и его массу. Кроме того, расчет на «самоподвешивание» предполагает достаточно высокую культуру изготовления его деталей и монтажа, что может оказаться проблематичным в ряде случаев.

Второй путь проще и надежнее. Стоит лишь задаться массой модуля меньшей допустимой нагрузки на балкон. Остается рассчитать образующие модуля на прочность, жесткость и устойчивость при максимальных воздействиях на него со стороны посетителей.



Расчет будем вести по книге А. М. Михайлова «Основы расчета элементов строительных конструкций в примерах»,- М.: Высшая школа, 1986. На этом сайте учтены недавние изменения, внесенные в нормы проектирования с целью снижения материалоемкости строительных конструкций и повышения их экономичности. Книга, естественно, основывается на современной нормативной базе -СТ СЭВ 384-76 «Строительные конструкции и основания. Основные положения расчета» и, в частности, СНиП 25-80. М., 1983 «Строительные нормы и правила, ч. II, гл. 25. Деревянные конструкции. Нормы проектирования».

Нас будут интересовать расчет элементов несущих конструкций по предельным состояниям и, в частности, расчет центрально-сжатых стержней на устойчивость.

Общей задачей расчета является обеспечение прочности (неразрушения), жесткости (неизменения формы) и устойчивости элементов модулей при одновременном удовлетворении требований долговечности и экономичности.

На наш взгляд, металлы, облегчающие более точный расчет, не в полной мере подходят для балконных модулей. Исключение составляют отдельные силовые узлы, петли, крепеж и балконные столики. Последние, следует заметить, уже освоены промышленностью и достаточно легки. К тому же и они сделаны из стеклопластика, помещенного в ажурный каркас из легкого дюраля.

Применение металла привело бы к теоретической экономии места (объема). Выигрыш вряд ли бы превысил 1 процент, незаметный в быту. Тем более мало оснований полагать, что применение металла уменьшило бы массу модулей при той же прочности. В ряде задач надежность работы стержня не зависит от материала, а зависит от площади его поперечного сечения.

Древесина и конструкционные пластмассы (стеклопластики, органическое стекло, винипласты, пенопласты, древесные пластики) - более подходящий материал для балконных модулей. Следует отметить, что они, в отличие от металлов, анизотропны. Другими словами, их прочность и деформативность зависят от направления усилия. Для дерева - по отношению к расположению волокон и годичных слоев.