Визначення основної конструктивної системи і розгляд її міцності і жорсткості

На цій стадії прикладається тимчасове навантаження від даху, перекриттів і стін і просліджується «шлях навантаження» через тривимірний набір елементів, що складають каркас будинку, до фундаментів.

Якщо приймається покриття зі сталевого профнастилу, дощова вода повинна стікати по сторонах. Для цього виробники настилу вказують кут нахилу настилу (мінімум 4…6), який повинен бути забезпечений формою покриття, і необхідний крок прогонів, звичайно 1,6…2,4 м. Прогони повинні підтримуватися похилими ригелями - балками або фермами, що звичайно перекривають більш короткий розмір будинку на плані. Ригеля опираються на колони, що повинні бути стабілізовані в трьох вимірах.

Вітрові навантаження на більш довгі стіни сприймаються огородженням і безпосередньо передаються на колони або на балки стінового огородження, що опираються на колони. Колони повинні бути закріплені від перекидання за допомогою поперечних зв'язків; або жорстким прикріпленням колони до фундаменту (для цього грунт повинен витримувати додаткові навантаження від фундаменту); або жорстким кріпленням верху колон до ригелів (утворювати портал), у цьому випадку одержуються більш прості бази колон.

Вітрові навантаження по коротких сторонах будинку сприймаються дверми або огородженнями і може передаватися безпосередньо на колони, ригеля або через фахверкову систему колон і балок стінового огородження. Для сприйняття цих навантажень колонами вони повинні бути пов'язані системою вертикальних і горизонтальних зв'язків.

Таким кроком є визначення внутрішніх сил, що діють в елементі (розтяг, стиск, вигин), а також оцінка загальних деформацій конструкцій і прогинів окремих елементів від спільно діючих навантажень. Корисно прорисувати елементи в масштабі. Для цього можна використовувати дані виробників конструкцій, досвід проектування подібних будівель або емпіричні правила, наприклад, відношення прольоту до висоти шарнірної балки складає 20 для легких покрівель.

Обчислення навантажень і вибір перерізів основних елементів

На цьому етапі визначають постійне навантаження від конструкцій і з огляду на тимчасове навантаження обчисляють:

• реакції від балок і навантаження на колони;

• максимальні згинальні моменти від дії рівномірного навантаження;

• максимальні поперечні сили в балках;

• прогини, наприклад, 5/384 q L4/EIдля шарнірно опертої балки.

Розмір колон можна оцінити за подовжньою силою і приблизною розрахунковою довжиною, якщо моменти в колоні малі. Значні згинальні моменти потребують збільшення моменту інерції колони в два і більше разів. Розмір перерізу балок можна оцінити шляхом перевірки згинальної міцності і жорсткості (при обмеженнях на прогини). При необхідності установлення вентканалів або інших інженерних комунікацій, висота балок може бути зменшена або прийняті балки збільшеної висоти з отворами в стінці.

Повинні бути розглянуті методи утворення з'єднань конструктивних елементів: чи робити балки шарнірними або неразрізними, і як це впливає на виготовлення, монтаж і вартість.