Определение нагрузок и статический расчёт элементов каркаса

Общие положения

В нормах проектирования (СНиП [1]) указаны нормативные(эксплуатационные) значения нагрузок (q_n), которые соответствуют условиям нормальной эксплуатации сооружений. В расчётах по несущей способности (1-я группа предельных состояний) используются расчётные значения нагрузок (q), получаемые в результате умножения их нормативной величины q_n на коэффициент надёжности по нагрузке γ_f ³ 1 (табл. 2.1), учитывающий статистический характер изменчивости нагрузок:

q = q_n · γ_f

Таблица 2.1.

Коэффициенты надёжности по нагрузке

Вид нагрузки	γf	пункт СНиП [1]
Постоянная: собственный вес конструкций	железобетонных	1,1	табл. 1
изоляционных, выравнивающих и отделочных слоев, выполняемых на строительной площадке	1,3
Временная	снеговая	1,4	п. 5.7
технологическая v ≥ 2 кН/м2	1,2	п. 3.7

Расчётные значения нагрузок принято также умножать на коэффициент надёжности по назначению здания γ_n, учитывающий степень ответственности зданий и сооружений, которая характеризуется значимостью экономических, социальных и экологических последствий отказов этих объектов. Здание в данном проекте, как и большинство зданий, относится к нормальному уровню ответственности, которому соответствует коэффициент γ_n = 0,95 (прил. 7* СНиП [1]).

При действии нагрузок в элементах (сечениях) конструкции возникают внутренние усилия и перемещения, а в отдельных компонентах сечений – напряжения и деформации. Прочность сечения обеспечена, если напряжения от расчётных нагрузок не превышают расчётного сопротивления материала R. Расчётное сопротивление получают делением нормативного сопротивления R_n на коэффициент надёжности по материалу γ_m ³ 1:

R = R_n,/ γ_m.

Нормативное сопротивление определяют с обеспеченностью (доверительной вероятностью), равной 0,95. Это значит, что прочность 95 из 100 испытанных образцов не будет ниже нормативного сопротивления.

Расчёты по 2-й группе предельных состояний (по деформациям, трещиностойкости), в отличие от расчётов по 1-й группе, характеризуются более низким уровнем ответственности, поэтому в этих расчётах используются нормативные значения нагрузок.

Нагрузки на перекрытие и покрытие

Таблица 2.2

Вид нагрузки	Толщина слоя, м	Объёмный вес, кН/м3	Нагрузка, кН/м2
нормативная	γf	расчётная
Нагрузка на перекрытие:
Постоянная (собственный вес конструкций):	Рёбристая панель перекрытия (прил. 1)	2,5	1,1	2,750
Стяжка из цем. раствора	0,015		0,27	1,3	0,351
Плиточный пол	0,015		0,3	1,3	0,390
Временная (по заданию!)	8,0	1,2	8,0×1,2 = 9,600
Полная (постоянная + временная) Р0	S	11,07		13,091
Нагрузка на покрытие:
Постоянная (собственный вес конструкций):	Рёбристая панель покрытия (прил. 1)	2,5	1,1	2,750
Пароизоляция: 2 слоя рубероида на мастике	0,1	1,3	0,130
Утеплитель: плиты минераловатные	0,15		0,45	1,3	0,585
Стяжка из цем. раствора	0,02		0,36	1,3	0,468
Гидроизоляция: 3 слоя рубероида на мастике	0,20	1,3	0,260
Слой гравия на мастике	0,02		0,40	1,3	0,520
Временная (снеговая)	1,29	1,4	1,800
Полная (постоянная + временная) Р1	S	5,30		6,513

Статический расчёт панели перекрытия

Расчётная схема панели

· Расчётной схемой панели перекрытия является балка, свободно лежащая на двух опорах (рис. 2.1).

· Расчётный пролёт панели – это расстояние между центрами её опорных площадок:

,

где b_r – ширина ригеля (п. 1.5).

Расчётная нагрузка

· Панель воспринимает нагрузку, действующую в пределах её номинальной ширины b_п = 1,3 м.

· Полная расчетная нагрузка на панель (Р₀ – из табл. 2.2; b_n – из п. 1,6; g_n = 0,95):

q = Р₀ b_n g_n = 13,091×1,3×0,95 = 16,167 кН/м.

Внутренние усилия в панели

Наибольшие внутренние усилия в панели перекрытия при действии полной расчётной нагрузки вычисляются по формулам сопротивления материалов (рис. 2.1, в):

· изгибающий момент (в середине пролёта):

,

· поперечная сила (на опоре):

.

Рис. 2.1. Конструктивная (а) и расчётная (б) схема панели перекрытия; эпюры внутренних усилий (в)