Основные правила сбора нагрузок.
1. Разделять постоянные, временные и особые нагрузки.
2. Все нагрузки принимаются в единой системе единиц.
3. Внимательно следить за тем, чтобы не складывать нагрузки, заданные в разных размерностях, например: поверхностные или нагрузки на единицу площади (кг/м2); погонные нагрузки (кг/м); точечные (сосредоточенные) нагрузки (кг).
4. Коэффициенты перегрузкии коэффициенты сочетаний принимаются согласно нормам [7].
5. Коэффициент надежности по ответственности принимается по федеральному закону №384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" в зависимости от установленного в задании на проектирование класса (уровня) ответственности здания.
6. Следует выделять полные и пониженные значения временных нагрузок (для тех нагрузок, для которых в нормах предусмотрены такие значения) и не прикладывать их одновременно.
7. Выделять разнонаправленные и взаимоисключающие нагрузки и воздействия.
8. Не прикладывать одновременно взаимоисключающие нагрузки.
9. Сбор нагрузок рекомендуется выполнять в табличной форме, с последующим расчетом нагрузок на отдельные конструкции (фундаменты, колонны, балки, плиты). Таблицы удобно выполнять с использованием таких программ как Exel.
Эквивалентные равномерно распределенные нагрузки.
В некоторых случаях, для упрощения расчетов рекомендуется принимать эквивалентные равномерно распределенные нагрузки. Например это могут быть нагрузки от перегородок, автомобилей, стеллажей и т.п.
Эквивалентные нагрузки принимаются по указаниям норм, технологическому заданию, по опыту проектирования, специальным обосновывающим расчетам.
Пример 1. Сбор нагрузок на перекрытие здания гаража.
Рассмотрим сбор нагрузок на перекрытие здания гаража. Шаг колонн принят на основании рекомендаций учебного пособия «Многоэтажный гараж-стоянка для легковых автомобилей» (М., МАРХИ, 2016).
Исходные данные.
Для примера принят фрагмент здания, представленный на схеме (рис.1).
Рис.1. Фрагмент схемы перекрытия здания гаража
Климатические условия – Москва.
Уровень ответственности здания – нормальный, коэффициент надежности по ответственности γn=1,0.
Временные нагрузки принимаем по указаниям СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
Нормативную эквивалентную равномерно распределенную нагрузку от инженерных коммуникаций принимаем из опыта проектирования50,0кг/м2.
Для того чтобы правильно учесть все нагрузки на перекрытие (покрытие), необходимо разработать состав кровли и перекрытия (на разрезах предусмотреть "флажок" по примеру в приложении №1) и иметь технологическое задание для учета временных нагрузок. Если технологическое задание на момент выполнения сбора нагрузок отсутствует, нагрузки принимаются по нормамСП 20.13330.2011.
Постоянные нагрузки.
Сбор нагрузок выполняем в табличной форме.
Таблица 1. Постоянные нагрузки для перекрытия.
| № п/п | Наименование | Нормативная кг/м2 | Коэфф. перегрузки | Расчетная кг/м2 | Примечание |
| полимерное покрытие пола | 10,2 | 1,3 | 12,2 | Данные производителя | |
| собственный вес бетона | 200,0 | 1,1 | 220,0 | По расчету * | |
| стальной профилированный настил Н75-750-0,8 | 11,2 | 1,05 | 11,8 | ГОСТ 24045-94. | |
| собственный вес несущих стальных конструкций | 4,4 | 1,1 | 4,8 | По расчету * | |
| ИТОГО: | 225,8 | 248,8 |
*)Пояснения к таблице.
Строки 1,3. Вес материалов заводского производства принимаем по данным производителей (берем из справочников, ГОСТ, интернета).
Строка 2.Собственный вес бетона принимаем по приведённой толщине бетона в профилированном настиле. При этом считаем, что настил уложен широкими гофрами вверх, толщина плиты 50 мм(см. рис. 2).
Рис. 2. К определению приведённой толщины бетона
Приведённая толщина бетона
h = hf+ hb,(см. рис.2)
где hf - толщина плитной части, hb - приведенная толщина бетона в ребрах:
=29,1 мм
Геометрические размеры для настила Н75-750-0,8 определяются по ГОСТ 24045: b=50 мм, b`=95,5 мм, hn=75 мм, Sn=187,5 мм
Приведенная толщина бетона:
h = 50+ 29,1 = 79,1 мм.
Для упрощения принимаем h = 80мм =0,08 м.
Тогда вес бетона: 0,08мх1мх1мх2500 кг/м3 = 200 кг/м2.
Если в проекте принята конструкция из сборных железобетонных пустотных плит, то нормативный собственный вес плит принимается по каталогу завода-производителя. Можно принять средний вес многопустотных плит 350 кг/м2 или ребристых плит 250 кг/м2.
Если в проекте принята конструкция из сплошной монолитной железобетонной плиты, то нормативная равномерно распределенная нагрузка отсобственного веса плитыопределяется в зависимости от ее толщиныhп:
вес плиты = 2500кг/м3х толщина плиты, где 2500 кг/м3 – объемный вес железобетона. Например для плиты толщиной 200 мм (0,2 м) вес плиты будет равен:G = 2500 х 0,2 = 500 кг/м2.
Строка 4.В первом приближениисобственный вес стальных конструкций принимается 2% от суммарной нормативной постоянной нагрузки.В нашем примересумма строк 1, 2, 3:
строка 5 = 0,02х(10,2+200,0+11,2)= 4,43 кг/м2
Коэффициенты перегрузки принимаются согласно нормам (СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*)пункты 7.2 и 8.2.2.
Строка 5.Для упрощения дальнейших расчётов полученные значения нормативной и расчётной нагрузок округляем в большую сторону до целых значений: 225,8 è226,0; 248,8 è 250,0.
Временные нагрузки.
Сбор нагрузок выполняем в табличной форме.Значения нормативных равномерно распределенных нагрузок и коэффициентов надежности по нагрузке принимаем по требованиям СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия".
Таблица 2. Временные нагрузки на перекрытиев зонах стоянок.
| № п/п | Наименование | Нормативная кг/м2 | Коэфф. перегрузки | Расчетная кг/м2 | Примечание |
| инженерные коммуникации | 50,0 | 1,3 | 65,0 | Исх. данные п.5.3.1 | |
| автомобили в зоне стоянок | 350,0 | 1,2 | 420,0 | СП 20.13330.2011, табл.8.4, п.1 | |
| Итого в зоне стоянок: | 400,0 | 485,0 |
Основные сочетания нагрузок
Расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции.
Основные сочетания состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.
где Сm – нагрузка для основного сочетания; Рd – постоянная нагрузка; Рl – длительная нагрузка; Рt – кратковременная нагрузка; ψliи ψti–коэффициенты сочетаний для длительных и кратковременных нагрузок соответственно.
Для равномерно распределенных длительных нагрузок:
ψl1 = 1,0; ψl2 = ψl3 = … = 0,95.
Для кратковременных нагрузок:
ψt1 = 1,0; ψt2 = 0,9; ψl3 = ψl4 = … = 0,7
В нашем примере коэффициент сочетаний для временных нагрузок (инженерные коммуникации) ψl2 = 0,95 учтён при назначении величины нагрузки.
Определим нагрузки основных сочетаний для перекрытия в зоне парковки:
нормативная Сm1 = 226,0 + 400,0 = 626,0округляем до 630,0 кг/м2;
расчетная Сm1 = 250,0 + 485,0 = 735,0 кг/м2.
После составления таблиц сбора нагрузок и расчета основных сочетаний рекомендуется выполнить их проверку на предмет выявления возможных ошибок. Проверку следует делать обязательно, так как срок жизни таблиц сбора нагрузок соизмерим со сроком выполнения проекта и ошибки, если они есть, могут привести к неправильным решениям.
Пример 2. Сбор и расчет нагрузок на отдельные конструктивные элементы (колонны, балки, плиты перекрытий и покрытий).
После того, как был выполнен общий сбор нагрузок, переходим к сбору нагрузок на отдельные конструктивные элементы.
Для дальнейших расчетов в качестве примера примем участок перекрытия в зоне парковки (п. 6.1.4):
нормативная Сm1 = 226,8 + 400,0 = 626,8(630,0) кг/м2;
расчетная Сm1 = 250,0 + 485,0 = 735,0 кг/м2.