Сбор нагрузок металлические конструкции
Обновлено: 18.05.2024
Необходимо рассчитать и законструировать стропильную ферму покрытия пролётом 27 м. Шаг ферм 8 м, сечение элементов решетки фермы выполнены из парных уголков, пояса из тавров. Покрытие тёплое. Климатический район по снеговому покрову – IV . Материал фермы – сталь марки 14Г2 (ГОСТ 19282 – 73*), соответствует марке С345 по ГОСТ 27772-88*, соединения стержней в узлах фермы сварные, коэффициент надёжности по назначению зданий
Рис. 1. Схема стропильной фермы
Сбор нагрузок на ферму
На ферму действуют два вида нагрузок:
1) постоянная от собственного веса конструкций покрытия;
2) временная снеговая, которую можно отнести только к кратковременной с полным нормативным ее значением.
Величины расчетных нагрузок на 1 м 2 (горизонтальной проекции) площади покрытия от собственного веса конструкции удобно определять в табличной форме.
Определение нагрузок, действующих на ферму
| Вид нагрузки и ее составляющие | Норма-тивная нагрузка ( | Коэф-т надеж-ности по нагруз-ке | Расчет-ная нагрузка ( |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Постоянная: - защитный слой гравия, на битумной мастике, t =20 мм, g =20 кН/м 3 - гидроизоляционный ковер из 4-х слоев рубероида - утеплитель из минераловатных плит t =100 мм, g =2,5 кН/м 3 - пароизоляция из одного слоя рубероида - цементная стяжка t =20мм - сборные железобетонные ребристые плиты 8 x 2,7 м - собственная масса фермы - связи покрытия | 0,4 0,2 0,25 0,05 0,4 1,6 0,3 0,04 | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,05 1,05 | 0,52 0,26 0,325 0,065 0,52 1,76 0,315 0,042 |
| Итого: Временная - снег по всему покрытию | 1,4 | ||
| Всего: | 4,74 | - | 5,91 |
Значения погонных равномерно распределенных расчетных нагрузок от собственного веса конструкций и снега (в кН/м) определяются по формулам:
Q КР = q КР × В = 3,81 × 8 = 30,48 кН/м ;
РСНЕГА = РСН × В = 2,1 × 8 =16,8 кН/м ;
где В – шаг ферм (В = 8 м);
q КР , РСН – расчетные нагрузки действующие на ферму из табл. 1
Общая нагрузка на промежуточные узлы фермы от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле:
F1 = ( Q КР +P СНЕГА ) × d = (30,48 + 16,8 ) × 2,7 = 127,66 кН;
где d – длина панели верхнего пояса ( d = 2,7 м)
Общая нагрузка на опорные стойки от собственного веса конструкций и снега определяется по формуле :
F2 = 0,5 × F1 = 0,5 × 127,66 = 63,83 кН
Тогда, опорная реакция равна :
0,5 × (2 × F2+9 × F1) =5 × F1 = 0,5 × (2 × 63,83 + 9 × 127,66) =638,3 кН
Рис. 2. Схема загружения фермы.
Разработка схемы связей.
Сквозная плоская система (ферма) легко теряет свою устойчивость из плоскости. Чтобы придать ферме устойчивость, ее необходимо присоединить к какой-либо жесткой конструкции или соединить с другой фермой в результате чего образуется пространственно устойчивый брус.
Для обеспечения устойчивости такого бруса (блока) необходимо, чтобы все грани его были геометрически неизменяемы в своей плоскости.
Грани блока образуются двумя вертикальными плоскостями спаренных ферм, двумя перпендикулярными им горизонтальными плоскостями связей, расположенными по обоим поясам ферм, и тремя вертикальными плоскостями поперечных связей (две в торцах ферм и одна в коньке). Поскольку этот пространственный брус в поперечном сечении замкнут и достаточно широк, он обладает очень большой жесткостью при кручении и изгибе, поэтому потеря его общей устойчивости в изгибаемых системах невозможна.
Рис. 3. Связи, обеспечивающие устойчивость стропильных ферм.
4. Определение усилий в стержнях фермы
Значения усилий определяем методом сечений. За расчетную нагрузку фермы принимается расстояние между осями поясов. Уклоном верхнего пояса фермы при i = 0,015 можно пренебречь.
Сбор нагрузок на колонну — пример
Рассмотрим колонну одноэтажного здания. Колонна воспринимает нагрузку от собственного веса, от веса ограждающих конструкций, от давления ветра и от конструкций покрытия.
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК
Описание расчета по сбору нагрузок на колонну.
Сначала начинаем собирать постоянные нагрузки от собственного веса.
Нагрузки от собственного веса делим на три типа.
Тип 1. Собственный вес колонны.
Нагрузку от собственного веса колонн принимаем как сосредоточенную продольную силу, приложенную к центру тяжести колонны.
Следует отметить, что положение стержня в расчетной схеме колонны совпадает с фактической осью колонны, эксцентриситет приложения нагрузки от собственного веса колонны равен нулю.
Тип 2. Вес от ограждающих конструкций стен.
Если стены являются несущими или самонесущими, то их вес не учитывается.
Если стены навесные, например, сэндвич панели, то их вес необходимо учесть.
Нагрузку от навесных стен прикладываем как сосредоточенную силу, приложенную к центру тяжести стенового ограждения с учетом эксцентриситета е1.
Численное значение этой сосредоточенной силы зависит от шага колонн, высоты колонн и веса стенового ограждения:
Gогр.кон. = вес ограждающих конструкций(кг/м 2 ) × высота колонны (м.) × ширина грузовой площади (м.)
Вес ограждающих конструкций стен учитываем только в пределах высоты колонны, т.к. ограждающие конструкции выше колонн крепятся к фермам или ригелям.
Шаг колонн определяет ширину грузовой площади.
Рассмотрим пример. Если шаг колонн три метра, то ширина грузовой площади будет равна трем метрам.
Если шаг колонн разный, то ширина грузовой площади подсчитывается путем сложения грузовых участков с каждой стороны колонны.
Рассмотрим пример. Допустим шаг колонн слева четыре метра, а шаг колонн справа два метра. Ширина грузового участка слева колонны получается три метра, а справа один метр. Следовательно, ширина грузовой площади этой колонны равняется четырем метрам.
Тип 3. Вес от конструкций покрытия.
Вес от конструкции включает себя вес фермы (ригеля), прогонов кровли, кровли, стенового ограждения в уровне ферм. Как правило, все эти нагрузки принимаются на стадии расчета фермы или ригеля и на основе этих расчетов принимается нагрузка на колонну. Стоит отметить, что всегда следует обращать внимание на узел опирания фермы или ригеля на колонну, т.к. опирание может быть без эксцентриситета, а может иметь эксцентриситет, который создает момент в колонне. Этот момент также необходимо учитывать.
Сбор нагрузок для расчета конструкций - основные принципы
Для расчета любой конструкции первым делом нужно собрать нагрузки. Разберемся с самой сутью: какие нагрузки могут возникнуть при расчете здания?
Во-первых, это собственный вес конструкций (крыши, перекрытий, стен, полов, перегородок, лестниц и т.п.). При расчете жилых домов это, чаще всего, самая серьезная нагрузка.
Как определяется собственный вес? Нужно знать, сколько весит материал, т.е. его объемный вес или плотность (кг/м 3 ), затем определить габариты конструкции и выбрать коэффициент надежности по нагрузке (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5).
Например, есть стена из кирпича объемным весом 1800 кг/м 3 (толщиной 0,250 м) с утеплителем объемным весом 60 кг/м 3 (толщиной 0,08 м). Высота стены 3,3 м. Коэффициент надежности по нагрузке для каменных конструкций - 1,1. Определим, какая нагрузка от стены приходится на ленточный фундамент. Нагрузка обычно определяется на 1 погонный метр конструкции:
1,1*1800*3,3*0,25 + 1,2*60*3,3*0,08 = 1653 кг/м.
В таблице 1 приведен объемный вес некоторых строительных материалов.
Таблица 1 (информация взята из справочника)
Объемный вес, кг/м 3
Кладка из искусственных камней
Кладка из глиняного обыкновенного или силикатного кирпича на тяжелом растворе
То же на сложном растворе (цемент, известь, песок)
То же, на теплом или известковом растворе
Кладка из пустотелого кирпича
Кладка из пустотелого пористого кирпича
Кладка из керамических пустотелых блоков
Кладка из шлакового кирпича
Кладка из естественных камней
Правильная кладка из твердых пород (мраморная, гранитная)
То же, из плотных пород (известняк, песчанник)
То же из легких пород (туф, ракушечник)
Бутовая кладка из твердых пород (мраморная, гранитная)
Бетоны и кладка из бетонных камней
Бетон на щебне (гравии) твердых пород, невибрированный
То же, вибрированный
Бетон на кирпичном щебне
Бетон на гранулированном шлаке
Бетон на котельном шлаке
Бетоны ячеистые автоклавные (газобетон, пенобетон)
Кладка из бетонных камней (в зависимости от рода заполнителя и объемного веса бетона)
Невибрированный на гранитном щебне
Вибрированный на гранитном щебне
Невибрированный на кирпичном щебне
Вибрированный на кирпичном щебне
На пемзе или туфе
Мелочь из пемзы, туфа
Торф, сфагнум в набивке
Шлак доменный гранулированный
Растворы и штукатурки
Сложный раствор (цемент, известь, песок)
Теплый раствор (цемент, известь, шлак)
Гипсовый раствор из чистого гипса
Гипсобетоны с заполнителями
Сосна, ель воздушно-сухая (поперек волокон)
Плиты древесноволокнистые (ДВП)
Асбестоцементные плитки и листы
Асбестоцементные термоизоляционные плиты
Гипсовые плиты с опилками и стружками
Толь, рубероид, пергамин
Коэффициенты надежности по нагрузке для веса конструкций, материалов и засыпок (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5):
- металлические конструкции - 1,1;
- бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные - 1,1;
- бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, рулонные материалы, засыпки, стяжки и т.п., выполняемые в заводских условиях - 1,2, на строительной площадке - 1,3;
- насыпные грунты - 1,15.
Второй тип нагрузки - это временная (переменная) нагрузка (от снега, людей, мебели и прочего). Величину временной нагрузки придумывать не нужно, она четко регламентирована в ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 6 и таблица 6.2.
Для жилого дома нам нужно знать следующие нагрузки:
1. Нагрузка на перекрытие в жилых помещениях - 150 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).
2. Нагрузка на перекрытие в чердачном помещении - 70 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).
3. Снеговая нагрузка - согласно разделу 8 ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» для вашего района.
Переменная нагрузка состоит из долговременной и кратковременной части. В расчете разных конструкций необходимо прикладывать либо полную временную, либо кратковременную или длительную нагрузку. В методиках расчетов всегда оговаривается, какая нагрузка нужна, а с помощью ДБН можно разобраться с величинами нагрузок, которые нужно прикладывать в конкретном случае.
Более глубоко вопрос видов нагрузок и коэффициентов к ним рассмотрен в статье Сочетания нагрузок или как выбрать нужные коэффициенты
Статьи на тему "Сбор нагрузок"
Перед любым расчетом нужно собрать нагрузки. Это несложное дело часто вызывает затруднения у начинающих проектировщиков. Здесь собраны статьи с полезной информацией, рекомендациями, разъяснениями и примерами сбора нагрузок.
Сбор нагрузок для расчета конструкций - основные принципы
Сочетания нагрузок или как выбрать нужные коэффициенты
Как разобраться со всем многообразием понятий видов нагрузок, которые дает нам ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия»? Нормативные и расчетные; основные и эпизодические; постоянные и переменные; предельные, эксплуатационные, циклические и квазипостоянные… Как это все можно грамотно втиснуть в пределы одного единственного расчета?
Как собрать нагрузку от лестницы на стены
Проще всего, как всегда, рассмотреть вопрос на примере. Пример 1. Лестница из сборных ступеней и монолитных площадок по косоурам. Требуется собрать нагрузку от косоуров на стены.
Как определить крутящий момент в балке
При расчете сборных или монолитных железобетонных балок (ригелей) всегда нужно внимательно относиться к крутящему моменту. Очень часто расчет на кручение требует увеличить сечение или армирование балки. Сечение балки при кручении эффективней увеличивать в ширину (увеличение балки по высоте дает малый эффект), оптимально при кручении уходить от прямоугольного сечения к квадратному. В каких ситуациях в балке возникает крутящий момент?
Как собрать нагрузку на ленточный фундамент в каркасном здании
Очень часто встречается ситуация: монолитный дом каркасный, но в подвале наружные стены монолитные, и колонны каркаса опираются на эти стены. Возникает проблема: как сосредоточенные нагрузки от колонн будут передаваться на ленточный фундамент? Нужно ли делать уширения под колоннами или оставить ровную ленту? Ответы на эти вопросы вы найдете в статье.
Как собрать нагрузку от перегородок
В ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» о сборе нагрузок от перегородок сказано скупо/ Давайте разберемся, как рациональней собирать нагрузку от перегородок для различных ситуаций.
Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома
Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций - от крыши до стен. В чем заключается сбор нагрузки?
Как определить нагрузку на крышу в вашем районе
Если вы решили определить сечение стропил для вашей крыши самостоятельно, мы постараемся помочь разобраться в этом вопросе. Первый шаг в подборе сечения – это определение нагрузки на кровлю.
Сбор нагрузок от снега. Снеговой мешок.
В статье «Как определить нагрузку на крышу в вашем районе» мы определились с вариантом классической двухскатной крыши. Но очень часто бывают ситуации, когда к дому пристраиваются навесы, и не каждый знает, что эти навесы будут нагружены снегом значительно больше, чем сама крыша. При сборе нагрузок от снега есть такое понятие как снеговой мешок. Если на крыше есть перепады высоты, либо просто навес примыкает к высокой стене, то создаются благоприятные условия для наметания сугроба в этом месте. И чем выше стена, к которой примыкает крыша, тем больше будет высота этого сугроба, и тем больше нагрузка будет воздействовать на несущие конструкции. Иногда снеговой мешок способен увеличить стандартную снеговую нагрузку в несколько раз. Разберем ситуацию на примере.
Сбор нагрузок в каркасном доме
В статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома» мы поговорили о сборе нагрузок для случая, когда основные несущие конструкции – это стены дома. Сейчас все чаще случается, что частные жилые дома строят каркасного типа: когда несущими являются колонны, опирающиеся на столбчатые фундаменты, и воспринимающие нагрузку от перекрытий, балок, стен, перегородок, полов, крыши – в общем, всего, что в доме запроектировано. Подход к сбору нагрузок в этом случае несколько иной.
Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме
В статье "Сбор нагрузок в каркасном доме" на примере были собраны вертикальные нагрузки на фундаменты каркасного дома. При жестком соединении колонн с фундаментами для расчета последних нужно определить также моменты и поперечные силы. В этой статье мы займемся сбором ветровых нагрузок на рамы здания.
Видео-курсы
Видео-курс "Расчет столбчатых фундаментов на естественном основании"
Этот курс записан после того, как за довольно короткий срок я узнала, как много проектировщиков не знают элементарного и не делают тех расчетов, которые обязаны делать. Ситуация, честно говоря, отвратительная и ведет к медленному, но верному разрушению того, что вот так вот, спустя рукава, напроектировано.
Видео-курс "Расчет каркаса просто и быстро"
Видео-курс Ирины Михалевской, записанный для чертежника, который никогда не делал расчеты. Сразу после курса он начал брать заказы и зарабатывать совсем другие деньги за свою работу, хотя пришел ко мне с сомнениями — не имея опыта, он боялся, что расчеты в Лире чересчур сложны для начинающих (и не зря, но есть обходной путь).
Видео-курс "Азы проектирования коттеджей"
Видео-практикум по проектированию коттеджа с рассмотрением различных вариантов обогатит ваш опыт и даст возможность получить комплексное представление обо всех этапах расчета, отработав его на практике. Авторский курс Ирины Михалевской сделает для вас проектирование коттеджей понятным и доступным, даже если вы только начинаете свой путь конструктора.
Видео-курс "Интересные лестницы из монолитного железобетона"
31 видео, раскрывающие суть проектирования монолитных лестниц сложной формы. Цикл видео, в котором я делюсь опытом проектирования непростых лестниц — расчеты, конструирование, решение проблем. Концентрация полезной информации, которая не будет пылиться без дела. Проектировщики таких лестниц востребованы как никогда, конкуренции нет, а спрос всегда имеется. Успейте занять пустующую нишу и пополнить свою копилку знаний непростыми решениями.
Видео-курс "Грамотные чертежи КЖ"
Курс про то, что должно быть в чертежах КЖ, чтобы они были исчерпывающе качественными, грамотными и без критических ошибок. Упор на конструирование и содержание чертежей.
Видео-курс "Инструкция по сбору нагрузок"
Авторский курс Ирины Михалевской сделает для вас сбор нагрузок понятным и простым, даже если вы до этого никогда не пытались вникнуть в эту тему. Что вы откроете для себя в курсе? Принципы сбора нагрузок для любой расчетной схемы — вы не просто получите много примеров для разных конкретных случаев, но и поймете в общем, как действовать в любых ситуациях.
Последняя статья на сайте
Авторский курс Ирины Михалевской сделает для вас сбор нагрузок понятным и простым, даже если вы до этого никогда не пытались вникнуть в эту тему.
Что вы откроете для себя в курсе?
Принципы сбора нагрузок для любой расчетной схемы — вы не просто получите много примеров для разных конкретных случаев, но и поймете в общем, как действовать в любых ситуациях.
Новые статьи
Новое в блоге
Странные отношения с заказчиком
Иногда случаются странные вещи, и я не могу их объяснить.
Работа – работой, но отношения с людьми для меня всегда на первом месте. Нет нормальных отношений – работа тоже нормальной не будет.
Не так давно был у меня случай. Человек нашел мой сайт, написал мне письмо и попросил помочь с двумя расчетами. Ок. Договорились о цене, сроках, выяснила все исходные данные и принялась за работу. Когда работа была выполнена, написала заказчику и сказала, что работа готова, после оплаты вышлю результаты.
Обычная вроде бы схема, никогда не подводила.
Изменение по ходу проекта – чем аукается?
Ох уж эти переделки… Иногда выучишь наизусть и содержимое чертежей, и ход их выполнения, пока десять раз переделаешь.
А знаете, чем чревато? Ошибками. Переделка – это всегда незамеченные замыленным глазом, не отловленные ошибки. Причем и проверщик не поможет: у проверщика тоже глаз замыливается…
Как у Бога за пазухой
Интересное дело. Конструктор чаще всего получает работу от архитектора, ну или от человека, выполняющего роль ГИПа – координатора между заказчиком и всеми исполнителями проекта. Напрямую от заказчика работа поступает редко и мимолетно – это обычно те люди, которые строят без проекта, но особо ответственные конструкции сами "проектировать" не рискуют.
Сбор нагрузок на несущие конструкции
Нагрузки, действующие на несущие конструкции, собираются последовательно сверху вниз от всех расположенных на них слоев и опирающихся на них элементов, а также учитывают все возможные временные нагрузки и собственный вес несущей конструкции.
Как уже отмечалось, нагрузки разделяют на постоянные и временные, а при необходимости временные нагрузки, в свою очередь, разделяют на временные длительные и кратковременные. Это необходимо для того, что длительное действие нагрузок, в некоторых материалах, вызывает такое же длительное увеличение пластических деформаций.
Вначале определяют нагрузки, приходящиеся на один квадратный метр покрытия, чердачного перекрытия, междуэтажных перекрытий и т. п., затем определяют нагрузки от собственного веса несущих конструкций и собирают на конструкции все действующие нагрузки, включая и их собственный вес.
Нагрузки, действующие на ригели, балки, стены и другие вытянутые в плане конструкции, собирают и прикладывают на один погонный метр их длины. На колонны, стойки, столбы, опоры и т. п. нагрузки собирают и прикладывают в виде сосредоточенных сил.
На планах здания можно выделить площадь, с которой нагрузка будет передаваться на рассчитываемую конструкцию. Площадь, с которой нагрузка передается на рассматриваемый элемент (конструкцию), называется грузовой - Агр. Определение грузовых площадей и сбор нагрузок рассмотрены в приведенных ниже примерах.
Примеры к параграфу 1.5
Пример 1.4. Определить нагрузку от собственного веса железобетонной балки по следующим данным: балка прямоугольного сечения: шириной b = 200 мм, высотой h = 400 мм, длиной l = 6000 мм.
1. Находим объем балки, подставляя все размеры в метрах
V = bhl = 0,2· 0,4· 6,0 = 0,48 м 3 .
2. Определяем удельный вес железобетона (табл. 1.6 Приложение 1) и находим нормативную нагрузку от собственного веса балки Fn б = V γжб = 0,48 · 25 = 12,0 кН.
3. Определяем расчетную нагрузку от собственного веса балки. Коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,1 (см. табл. 1.3 Приложение 1)
F б = Fn б γf = 12,0 ·1,1 = 13,2 кН.
Пример 1.5. В соответствии с данными каталога сборных железобетонных конструкций, железобетонная балка имеет массу m = 3,5 т, необходимо определить нагрузку от собственного веса балки. Ускорение свободного падения тела g = 9,81≈ 10 м/сек 2 .
1. Определяем нормативную нагрузку Nn б = m g = 3,5·10 = 35 кН (если вместо тонн, при решении подставить килограммы, то нагрузку получим в ньютонах).
2. Определяем расчетную нагрузку N б = Nn б γf = 35·1,1 = 38,5 кН. Значения коэффициентов условий работы γf устанавливаем по табл. 1.3 Приложение 1.
Пример 1.6. Определить нагрузку от веса прогона выполненного из швеллера № 14у, длиной l = 6,0 м. Ускорение свободного падения тела g ≈ 10 м/сек 2 .
1. Определяем массу одного метра швеллера (табл. 2.8. Приложение 2) G = 12,30 кг/м. Нормативная нагрузка от веса швеллера
Nn = Ggl = 12,30 · 10 · 6,0 = 738 Н = 0,738 кН.
2. Расчетная нагрузка от веса швеллера N = Nnγf = 0,738 · 1,05 = 0,775 кН. Коэффициент надежности по нагрузкам γf = 1,05 (табл. 1.3 Приложение 1).
Пример 1.7. Определить полное значение временной нагрузки на перекрытие квартир.
1. Выписываем нормативное значение временной нагрузки установленное нормами (табл. 1.2 Приложение 1). Полное нормативное значение нагрузки соответствует всей временной нагрузке на перекрытие квартиры pn = 1,5 кПа; пониженное значение pl,n = 0,3 кПа соответствует длительной части временной нормативной нагрузки.
2. Расчетное значение всей временной нагрузки
р = pn γf = 1,5·1,3 = 1,95 кПа.
Пример 1.8. Определить нагрузку на 1 м 2 покрытия от веса стальных прогонов, выполненных из швеллеров № 14у, длиной 6,0 м, расположенных на верхних поясах ферм с шагом а = 3,0 м (рис.1.2). Вес прогонов определен в примере 1.6. Шаг ферм В = 6,0 метров.
Для нахождения нормативного и расчетного значений нагрузки приходящейся на 1м 2 покрытия, следует, сосредоточенную нагрузку от веса прогона разделить на грузовую площадь, с которой нагрузки от покрытия передаются на один прогон.
Рис.1.2. План здания. К примеру 1.8
Мысленно представив, что по прогонам уложен настил, с которого и передается распределенная нагрузка, можно сделать вывод, что ширина грузовой площади равна шагу прогонов а = bгр = 3,0 м (на рис. 1.2 стрелками показано распределение нагрузок).
1. Грузовая площадь Агр = аВ = 3,0·6,0 = 18 м 2 .
2. Нормативная нагрузка на 1м 2 покрытияот веса прогонов qn = Nn/Агр= 0,738/18 = 0,041 кПа, т.е. мы распределили вес прогона по всей грузовой площади.
3. Расчетная нагрузка на 1 м 2 покрытия от веса прогонов q = N/Агр = 0,775/18 = 0,043 кПа; или q = qn γf = 0,041·1,05 = 0,043 кПа.
Пример 1.9. Определить снеговую нагрузку на 1 м 2 покрытия здания. Здание строится в городе Волгограде. Угол наклона кровли α = 35°.
1. По карте № 1 Приложения 1 к СНиП 2.01.07-85* определяем снеговой район, в котором расположен г. Волгоград (для некоторых городов России снеговые районы приведены в табл. 1.4 Приложения 1 Практикума). Снеговой район - II. Второму снеговому району соответствует расчетное значение веса снегового покрова приходящегося на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли sg = 1,2 кПа.
2. Определяем значение коэффициента μ, учитывающего, что вес снега на покрытии может отличаться от веса снега на поверхности земли (см. Приложение 3* схему 1 СНиП 2.01.07-85*). Для угла наклона кровли α = 25° -значение коэффициента μ = 1 (весь снег остается на кровле); Для угла наклона кровли α = 60° - значение коэффициента μ = 0 (снег на кровле не остается). Так как угол наклона нашей кровли α больше 25° и меньше 60°, значение коэффициента μ следует определять по интерполяции (см. рис. 1.3). Принимаем для α = 35° значение коэффициента μ = 0,714.
Рис.1.3. Пример выполнения интерполяции
3. Расчетная снеговая нагрузка, действующая на покрытие здания определяется по формуле
s = sg μ . (1.4)
Определяем значение расчетной снеговой нагрузки приходящейся на 1м 2 горизонтальной поверхности покрытия s = sg μ = 1,2 · 0,714 = 0,857 кПа.
4. Определяем нормативную снеговую нагрузку, приходящуюся на 1м 2 горизонтальной поверхности покрытия. Нормативная снеговая нагрузка определяется умножением расчетного значения снеговой нагрузки на коэффициент 0,7
sn = 0,7s = 0,7 · 0,857 = 0,6 кПа.
Рис.1.4. Состав покрытия. К примеру 1.10
Пример 1.10. Определить нагрузку на 1 м 2 покрытия здания с учетом веса слоев покрытия (рис. 1.4). Здание строится в городе Москве. Угол наклона кровли α = 2°.
Нагрузки на 1 м 2 покрытий и перекрытий удобно собирать в табличной форме. При подсчете нагрузок толщины слоев подставляем в метрах; плотности переводим в удельные веса (см. пример 1.1); массу 1 м 2 слоя переводим в кПа. Нагрузку на один квадратный метр слоя определяем, умножая его толщину t на удельный вес материала γ (см. пример 1.2). Коэффициенты надежности по нагрузкамγf см. табл. 1.3 Приложение 1. Вес плит см. табл. 1.1 Приложения 1.
1. Собираем нагрузки на один квадратный метр покрытия (табл. 1.1)
Нагрузки на 1 м 2 покрытия
I. Постоянные нагрузки:
Пустотная плита ПК
Итого:
II. Временные нагрузки:
III снеговой район)
Всего:
Пример 1.11. Определить нагрузку на 1 м 2 перекрытия комнат квартир жилого дома, с учетом веса всех слоев перекрытия и временной нагрузки (рис. 1.5).
Рис.1.4. Состав перекрытия. К примеру 1.11
Значение временных нагрузок на перекрытия см. табл. 1.2 Приложение 1.
1. Собираем нагрузки на один квадратный метр перекрытия (табл. 1.2)
Нагрузки на 1 м 2 перекрытия
g = 4,95 кПа
Пример 1.12. Определить нагрузку на один погонный метр балки перекрытия с учетом ее веса (рис. 1.6), шаг балок а = 4,5 м. В расчетах использованы данные примеров: 1.4, 1.11. Нагрузка на квадратный метр перекрытия определенная в примере 1.11 составляет: нормативное значение qn перекр = 6,31 кПа и ее расчетное значение q перекр = 7,45 кПа. Нагрузка от веса балки (пример 1.4), соответственно, нормативное и расчетное значения: Fn б = 12,0 кН, F б = 13,2 кН. Длина балки l б = 6,0 м.
1. Определяем нагрузку на один погонный метр балки от ее веса:
gn б = Fn б /l б = 12,0/6,0 = 2,0 кН/м,
g б = F б /l б = 13,2/6,0 = 2,2 кН/м.
2. Собираем нагрузку на погонный метр балки от перекрытия. Для этого находим грузовую площадь, с которой передается нагрузка. Рассмотрим на рис. 1.6 передачу нагрузок от плит в осях 1-2.
Рис.1.6. План перекрытия. К примеру 1.12
(все плиты перекрытия условно не показаны)
Так как нагрузка равномерно распределена на перекрытии, то с половины плиты она будет передаваться на стену по оси 1, а с половины на балку. С другой плиты, в осях 2 – 3, нагрузка распределяется аналогично: на стену по оси 3 и на балку. Следовательно, длина грузовой площади с которой нагрузка передается на балки lгр = 4,5 м. Ширину грузовой площади принимаем равной 1 м, так как нагрузка собирается на погонный метр балки.
Нагрузка, действующая на балку с учетом ее веса:
qn = qn перекр lгр + gn б = 6,31· 4,5 + 2,0 = 30,4 кН/м,
q = q перекр lгр + g б = 7,45· 4,5 + 2,2 = 35,73 кН/м.
Пример 1.13. Определить нагрузку, передаваемуюот железобетонной колонны здания на фундамент (рис. 1.7). Сечение колонны b×h = 300×300 мм. Колонна высотой в два этажа, расстояние от фундамента до верха колонны l = 6,6 м. На фундамент через колонну передаются нагрузки: от покрытия, одного перекрытия, от веса балок под плитами покрытия и перекрытия (в пределах грузовой площади колонны), а также вес колонны.
Рис.1.7. План и разрез здания. К примеру 1.13
Пол первого этажа выполнен по грунту и не передает нагрузки на колонну и следовательно на фундамент. В примере использованы результаты расчетов примеров: 1.4, 1.10, 1.11.
1. Из рисунка 1.7 видно, что на колонну нагрузки передаются с половины длины балки расположенной в пролете А – Б, и с половины длины балки в пролете Б – В. В свою очередь, на балки передаются нагрузки от плит перекрытия: с половины длины плит расположенных в пролете 1 – 2 и с половины длины плит в пролете 2 – 3. Таким образом, можно выделить грузовую площадь колонны
Агр = lгр bгр = 6,0· 4,5 = 27 м 2 .
2. Нагрузка от покрытия, передаваемая на колонну:
Nn покр = qn покр Агр = 5,39 · 27 = 145,53 кН;
N покр = q покр Агр = 6,49 · 27 = 175,23 кН.
3. Нагрузка от перекрытия, передаваемая на колонну:
Nn перекр = qn перекр Агр = 6,31 · 27 = 170,37 кН;
N перекр = q перекр Агр = 7,45 · 27 = 201,15 кН.
4. Определяем вес колонны, принимая удельный вес железобетона γжб = 25 кН/м 3 :
Fn к = bhlγжб = 0,3· 0,3 · 6,6 · 25 = 14,85 кН;
F к = Fn к γf = 14,85· 1,1 = 16,34 кН.
5. Определяем нормативное и расчетное значения нагрузки действующей на фундамент:
Nn = Nn покр + Nn перекр + Fn б + Fn б + Fn к = 145,53 + 170,37 + 12,0 + 12,0 + 14,85 = 354,75 кН;
N = N покр + N перекр + F б + F б + F к = 175,23 + 201,15 + 13,2 + 13,2 + 16,34 = 419,12 кН.
Пример 1.14. Определить ветровые нагрузки, действующие на один квадратный метр стен отдельно стоящего плоского здания высотой 10 м. Город строительства Новосибирск.
1. По карте № 3 Приложения 1 к СНиП 2.01.07-85* определяем ветровой район, в котором расположен г. Новосибирск (для некоторых городов ветровые районы приведены в табл. 1.5 Приложения 1 Практикума). Ветровой район - III. Третьему ветровому району соответствует нормативное значение ветрового давления w0 = 0,38 кПа.
2. Определяем значение аэродинамических коэффициентов се. Для отдельно стоящих плоских сплошных конструкций, значение аэродинамических коэффициентов: с наветренной стороны се = + 0,6, с подветренной стороны се = – 0,8. (см. Приложение 4, схему 1 СНиП 2.01.07-85*). Знак «+» показывает, что поверхность испытывает активное давление, знак «–», что давление вызвано разряжением воздуха (отсос воздуха). Для зданий с более сложной конфигурацией, коэффициенты се определяют по другим схемам, приведенным в Приложении 4 СНиП 2.01.07-85*.
3. Нормативное значение ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяют по формуле
где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте см. табл.6 СНиП 2.01.07-85*. Для высоты z ≤ 5 м и строительстве в черте городской застройки, с препятствиями для ветра (зданиями) высотой более 10 м и до 25 м, значение k = 0,5; для высоты z = 10 м, k = 0,65.
3. Определяем нормативное значение ветровой нагрузки для разных сторон здания: наветренной wn а (активное давление) и подветренной wn о (давление отсоса воздуха).
Для высоты z = 5 м:
wn а = w0kce = 0,38·0,5·0,8 = 0,152 кПа;
wn о = w0kce = 0,38·0,5·0,6 = 0,114 кПа,
для высоты z = 10 м:
wn а = w0kce = 0,38·0,65·0,8 = 0,198 кПа;
wn о = w0kce = 0,38·0,65·0,6 = 0,148 кПа.
4. Определяем расчетное значение ветровой нагрузки для разных сторон здания: наветренной w а и подветренной w о .
Для высоты z = 5 м:
w а = wn а γf = 0,152·1,4 = 0,213 кПа;
w о = wn о γf = 0,114·1,4 = 0,16 кПа,
для высоты z = 10 м:
w а = wn а γf = 0,198·1,4 = 0,277 кПа;
w о = wn о γf = 0,149·1,4 = 0,209 кПа.
Считается, что от земли до 5 метров ветровая нагрузка одинакова, а от 5 м до 10 м изменяется по линейному закону.
После определения ветровой нагрузки действующей на один квадратный метр, ее можно собрать на конструкции (колонны здания, рамы и др.), умножая на соответствующие грузовые площади, с которых ветровая нагрузка передается на эти элементы.
Ветровые и снеговые нагрузки действуют в разных плоскостях и обычно не суммируются, но в случае их суммирования оно осуществляется по правилам сложения сил.
Задачи для самостоятельной работы к параграфу 1.5
Задача 1.4. Определите нагрузку приходящуюся на один погонный метр от веса железобетонного ригеля и нагрузку от всего веса ригеля (рис. 1.8).
Рис.1.8. Размеры ригеля. К примеру 1.4
Удельный вес железобетона принять по табл. 1.6 Приложения 1. Данные расчета задачи 1.4 будут использованы в задаче 1.10.
Задача 1.5. Определите нагрузку от веса кирпичной колонны.Сечение колонны b×h = 510×510 мм. Длина колонны l = 4,0 м. Удельный вес кирпичной кладки принять по табл. 1.6 Приложения 1. Данные расчета задачи 1.5 будут использованы в задаче 1.10.
Задача 1.6. Определите нагрузку на один квадратный метр покрытия здания. Здание расположено в г. Мурманске. Уклон кровли α = 2,5°. Состав слоев кровли: 1. Гравий втопленный в битум: t = 15 мм, ρ = 1600 кг/м 3 ; 2. Трех слойный рубероидный ковер (1 слой руберойда qn = 0,03 кПа); 3. Цеменнтно-песчаная стяжка: t = 35 мм, ρ = 1800 кг/м 3 ; 4. Керамзит, средняя толщина t = 300 мм, ρ = 500 кг/м 3 ; 5. Пароизоляция (qn = 0,03 кПа); 6. Ребристая плита (вес 1 м 2 см. табл. 1.1 Приложение 1). Данные расчета задачи 1.6 будут использованы в задачах 1.9, 1.10.
Задача 1.7. Определите нагрузку на один квадратный метр перекрытия служебных помещений здания. Перекрытие состоит из следующих слоев: 1. Керамическая плитка: t = 9 мм, ρ = 2700 кг/м 3 ; 2. Плиточный клей: t = 5 мм, ρ = 2000 кг/м 3 ; 3. Цементно-песчаная стяжка: t = 30 мм, ρ = 1800 кг/м 3 ; 4. Звукоизоляционные плиты: t = 25 мм, ρ = 200 кг/м 3 ; 5. Монолитная железобетонная плита перекрытия: t = 150 мм, ρ = 2500 кг/м 3 . Данные расчета задачи 1.7 будут использованы в задаче 1.9, 1.10.
Задача 1.8. Определите нагрузку на 1 погонный метр фундамента по оси А и по оси Б (рис. 1.9) от собственного веса кирпичной кладки стены. Удельный вес кирпичной кладки определить по табл. 1.6 Приложения 1. Высота стены 6,4 м. Данные расчета задачи 1.8 будут использованы в задаче 1.9.
Рис.1.9. План и разрез здания. К примеру 1.8, 1.9
Задача 1.9. Пользуясь данными задач 1.6, 1.7 и 1.8, собрать нагрузку на погонный метр фундамента (рис. 1.9) по оси А и по оси Б двухэтажного здания. Пол первого этажа выполнен по перекрытию и аналогичен полу второго этажа.
Задача 1.10. Используя данные задач 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 собрать нагрузку на фундамент кирпичной колонны. План здания и разрез принять по рис. 1.7.
Задача 1.11. Определить ветровые нагрузки, действующие на один квадратный метр стен здания строящегося в городе Краснодаре. Остальные данные принять аналогичными данным из примера 1.14.
Читайте также: