Временная полезная нагрузка по зданию что это такое
Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.
Решение
Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.
Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений)
Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола. Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.
1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:
q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.
2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:
q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.
3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:
q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.
4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:
q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.
5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:
q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.
Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет
q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.
Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.
Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:
ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.
Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:
р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;
р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.
Полученные данные запишем в таблицу 1.
Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:
р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.
При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.
Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:
р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.
(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:
- Классификация нагрузок по продолжительности действия.
- Плотность стройматериалов по данным СНиП II-3-79
Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).
Таблица 1
Сбор нагрузок на плиту перекрытия
Вид нагрузки | Норм. кН/м2 | Коэф. γt | Расч. кН/м2 |
Постоянная нагрузка | |||
1. Ж.б. плита | 5,0 | 1,1 | 5,5 |
2. Пенополистирол | 0,01 | 1,3 | 0,013 |
3. Цем — песч. стяжка | 0,72 | 1,3 | 0,94 |
4. Плита ДВП | 0,04 | 1,1 | 0,044 |
5. Паркетная доска | 0,12 | 1,1 | 0,132 |
Всего: | 5,89 | 6,63 | |
Временная нагрузка | |||
1. Полезная нагрузка | |||
кратковременная ν1 | 1,5 | 1,3 | 1,95 |
длительная р1 | 0,53 | 1,3 | 0,69 |
2. Перегородки (длительная) р2 | 0,5 | 1,3 | 0,65 |
В нашем примере сейсмические, взрывные и т.п. воздействия (т.е. особые нагрузки) отсутствуют. Следовательно, будем рассматривать основные сочетания нагрузок.
I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная).
При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты Ψl, Ψt вводить не следует.
Тогда qI = q + ν1 = 5,89 + 1,5 = 7,39, кН/м2;
qIр = qp + ν1p = 6,63 + 1,95 = 8,58 кН/м2.
II вариант: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).
Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψl принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψt для кратковременных нагрузок принимается: для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,9, для остальных — 0,7.
Поскольку во II сочетании присутствует одна кратковременная и одна длительная нагрузка, то коэффициенты Ψl и Ψt = 1,0.
qII = q + ν1 + p2 = 5,89 + 1,5 + 0,5 =7,89 кН/м2;
qIIр = qр + ν1р + p2р = 6,63+ 1,95 + 0,65 =9,23 кН/м2.
Совершенно очевидно, что II основное сочетание дает наибольшие значения нормативной и расчетной нагрузки.
Смотрите также:
Понятие нормативных и расчетных нагрузок. Коэффициенты надежности.
Нормативные и расчетные значения нагрузок
Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений
Справочные данные
Примеры:
Пример 1.2 Сбор нагрузок на плиту покрытия
Пример 1.3 Сбор нагрузок на балку перекрытия
Пример 1.4. Сбор нагрузок на колонну
Пример 2.1 Определение несущей способности буронабивной сваи длиной 2,2 м
Пример 2.2. Определение несущей способности забивной сваи по грунту
Пример 2.3. Определение несущей способности сваи по материалу
Пример 2.4. Определение нагрузок на сваи во внецентренно-нагруженном фундаменте
Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками
Пример 3.2. Расчет соединения столика с колонной
Пример 3.3. Расчет балки настила
Пример 3.4. Расчет заделки в кладку консольной балки и проверка кладки на местное смятие
Пример 3.5. Проверка сечения колонны из двутавра на сжатие
Пример 4.1. Проверка сечения центрально-сжатого элемента
Пример 5.1. Расчет ботового соединения двух листов с двумя накладками
Пример 6.1. Проверка устойчивости ленточного фундамента на действие сил морозного пучения
Пример 6.2. Расчет основания фундамента по несущей способности
Пример 6.3. Проверка фундамента на сдвиг
Как показывает практика, тема сбора нагрузок вызывает наибольшее количество вопросов у молодых инженеров, начинающих свою профессиональную деятельность. В данной статье хочу рассмотреть, что такое постоянные и временные нагрузки, чем длительные нагрузки отличаются от кратковременных и для чего такое разделение необходимо и т.п.
Классификация нагрузок по продолжительности действия.
В зависимости от продолжительности действия нагрузки и воздействия делятся на постоянные и временные. Временные нагрузки в свою очередь подразделяются на длительные, кратковременные и особые.
Как следует из самого названия, постоянные нагрузки действуют на всем протяжении эксплуатации. Временные нагрузки проявляются в отдельные периоды строительства или эксплуатации.
К постоянным нагрузкам относятся: собственный вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов. В случае применения в проекте конструкций заводского изготовления (ригели, плиты, блоки и т.п.), нормативное значение их веса определяется на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов — изготовителя. В прочих случаях вес конструкций и грунтов определяется по проектным данным на основании их геометрических размеров как произведение их плотности ρ на объем V с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений.
Ориентировочные плотности некоторых основных материалов приведены в табл. 1. Ориентировочные веса некоторых рулонных и отделочных материалов приведены в табл. 2.
Таблица 1
Плотность основных строительных материалов
Материал | Плотность, ρ, кг/м3 |
Бетон:— тяжелый— ячеистый | 2400400-600 |
Гравий | 1800 |
Дерево | 500 |
Железобетон | 2500 |
Керамзитобетон | 1000-1400 |
Кирпичная кладка на тяжелом растворе:— из полнотелого керамического кирпича— из пустотелого керамического кирпича | 18001300-1400 |
Мрамор | 2600 |
Мусор строительный | 1200 |
Песок речной | 1500-1800 |
Раствор цементно — песчаный | 1800-2000 |
Минераловатные теплоизоляционные плиты:— неподвергающиеся нагрузке— для теплоизоляции железобетонных покрытий— в системах вентилируемого фасада— для теплоизоляции наружных стен с последующим оштукатуривание | 35-45160-19090145-180 |
Штукатурка | 1200 |
Таблица 2
Вес рулонных и отделочных материалов
Материал | Вес, кг/м2 |
Битумная черепица | 8-10 |
Гипсокартонный лист толщиной 12,5 мм | 10 |
Керамическая черепица | 40-51 |
Ламинат толщиной 10 мм | 8 |
Металлочерепица | 5 |
Паркет дубовый:— толщиной 15 мм— толщиной 18 мм— толщиной 22 мм | 111315,5 |
Рулонная кровля (1 слой) | 4-5 |
Сэндвич — панель кровельная:— толщиной 50 мм— толщиной 100 мм— толщиной 150 мм— толщиной 200 мм— толщиной 250 мм | 1623293338 |
Фанера:— толщиной 10 мм— толщиной 15 мм— толщиной 20 мм | 710,514 |
Временные нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые.
К длительным нагрузкам относятся:
— нагрузка от людей, мебели, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженными нормативными значениями;
— нагрузки от автотранспорта с пониженными нормативными значениями;
— вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;
— снеговые нагрузки с пониженными нормативными значениями;
— вес стационарного оборудования (станки, моторы, емкости, трубопроводы, жидкости и твердые тела, заполняющие оборудование);
— давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разряжение воздуха, возникающее при вентиляции шахт;
— нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стелажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах подобных помещениях;
— температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;
— вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;
— вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов с пониженным нормативным значением, определяемым умножением полного нормативного значения вертикальной нагрузки от одного крана в каждом пролете здания на коэффициент:
0,5 — для групп режимов работы кранов 4К-6К;
0,6 — для группы режима работы кранов 7К;
0,7 — для группы режима работы кранов 8К.
Группы режимов кранов принимаются по ГОСТ 25546.
К кратковременным нагрузкам относятся:
— вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования с полными нормативными значениями;
— нагрузки от автотранспорта с полными нормативными значениями;
— снеговые нагрузки с полными нормативными значениями;
— ветровые и гололедные нагрузки;
— нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;
— температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;
— нагрузки от подвижного подъемно — транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов — штабелеров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением).
К особым нагрузкам относятся:
— сейсмические воздействия;
— взрывные воздействия;
— нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
— воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта ( при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.
Опубликовал admin | Дата 19 Ноябрь, 2018
В методе предельных состояний применяется система коэффициентов надежности и коэффициентов условий работы, учитывающая изменчивость нагрузок, свойств материалов и условий работы конструкции. В связи с этим в расчетах по методу предельных состояний используются нормативные и расчетные значения нагрузок.
Нормативные нагрузки – это нагрузки, установленные нормами по заданной заранее вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям.
Расчетные нагрузки – это нагрузки, используемые в расчетах конструкций на прочность и устойчивость и получаемые путем умножения нормативных значений нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке и по назначению здания:
q = qn·γf·γn,
где γf – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по актуализированной версии СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» (СП 20.1330.2016),
γn – коэффициент надежности по назначению сооружения, зависящий от уровня ответственности сооружения.
Установлено три класса ответственности зданий и сооружений:
I – повышенный: резервуары для нефти и нефтепродуктов емкостью более 10000 м3, магистральные трубопроводы, производственные здания с пролетом 100 м и более, сооружения высотой более 100 м, уникальные здания и сооружения. Здания, разрушение которых может привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям. Для таких сооружений величина γn принимается больше 1.
II – нормальный уровень ответственности: здания и сооружения массового строительства (жилые, общественные, проиводственные и сельскохозяйтсвенные здания и сооружения). Для них γn = 1.0.
III – пониженный уровень ответственности: сооружения сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и др.). Для них γn = 0.8.
Величина коэффициента надежности по нагрузке (0.9 ≤ γf ≤ 1.4) зависит от вида нагрузки и группы предельных состояний. Нагрузки, действующие на здание, делятся на постоянные, временные и особые.
Постоянные – нагрузки, действующие в течение всего периода эксплуатации. Это вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов для заглубленных сооружений, усилие предварительного обжатия.
Временными называются нагрузки, изменяющие в процессе эксплуатации по величине или положению. Временные нагрузки делятся на длительные и кратковременные.
К длительным нагрузкам относятся: вес стационарного оборудования, нагрузка от массы продуктов, заполняющих оборудование в процессе эксплуатации, пониженное значение снеговых и крановых нагрузок, давление жидкостей, газов и сыпучих материал в емкостях, трубопроводах и др.
К кратковременным нагрузкам относятся: вес людей, полное значение снеговых и крановых нагрузок, ветровые нагрузки, а также нагрузки, возникающие при монтаже и ремонте конструкций.
К особым нагрузкам относятся: сейсмические, взрывные и прочие аварийные воздействия.
Расчет конструкций выполняется на действие нагрузок в различных сочетаниях. Одновременное действие постоянных, длительных и кратковременных нагрузок называется основным сочетанием. Вероятность одновременного воздействия наибольших нагрузок учитывается коэффициентами сочетаний.
При одновременном действии двух и более временных нагрузок эти коэффициенты для всех временных нагрузок, кроме тех, что оказывают наибольшее влияние, принимаются меньше единицы. Для длительных нагрузок они равны 0.95, а для кратковременных – 0.9 или 0.7 в зависимости от степени влияния нагрузки. Наиболее значимая временная нагрузка прикладывается без снижения.
Особые сочетания складываются из нагрузок из основного сочетания и одной из особых нагрузок. В особых сочетаниях кратковременные нагрузки умножаются на коэффициент 0.8 (кроме случая сейсмических воздействий). Особая нагрузка прикладывается без снижения.
Смотрите также:
Нормативные и расчетные значения нагрузок
Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений
Справочные данные
Нагрузка, для которой предназначено здание или сооружение, называется полезной нагрузкой.
К полезной нагрузке относится нагрузка от людей, животных, складируемых материалов и изделий, оборудования и технологических процессов. Такая нагрузка, как правило, является неоднородной, и распределение ее по площади несущих конструкций неравномерно. В расчетных моделях конструкций полезная нагрузка обычно принимается равномерно распределенной. Интенсивность полезной нагрузки определяется по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [4]
При расчете конструкций и оснований могут рассматриваться следующие варианты загружения отдельных перекрытий полезной нагрузкой:
- – сплошное загружснис принятой нагрузкой;
- – неблагоприятное частичное загружение (при этом нагрузка на перекрытия не должна превышать нагрузку при сплошном загружепии);
- -отсутствие временной нагрузки.
Равномерно распределенные нагрузки
Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах принимаются по табл. 7 [4].
Таблица 7
Равномерно распределенные полезные нагрузки
№ п/п | Помещения зданий и сооружений | Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок qn. кПа |
1 | Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ-интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы | 1,5 |
2 | Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; офисы, классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений | 2,0 |
3 | Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения, лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; помеще- | не менее 2,0 |
№ п/п | Помещения зданий и сооружений | Нормативные значения равномерно распределенных нагрузок qn, кПа |
3 | ния учреждений бытового обслуживания населения; технические этажи жилых и общественных зданий высотой менее 75 м; подвальные помещения | |
4 | Залы:
|
нс менее 4,0 |
5 | Книгохранилища; архивы | не менее 5,0 |
6 | Сцены зрелищных предприятий | не менее 5,0 |
7 | Трибуны:
|
|
8 | Чердачные помещения | 0,7 |
9 | Покрытия на участках:
|
|
10 | Балконы (лоджии) с учетом нагрузки:
|
|
11 | Участки обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях | не менее 1,5 |
12 | Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях:
| 3,0
|
13 | Перроны вокзалов | 4,0 |
14 | Помещения для скота:
| не менее 2,0 не менее 5,0 |
Примечания: I. Нагрузки, указанные в поз. 8. следует учитывать па площади, не занятой оборудованием и материалами. 2. Нагрузки, указанные в поз. 9, нс следует учитывать одновременно со снеговой нафузкой. | ||
Нормативные нагрузки на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок допускается принимать как равномерно распределенные добавочные нагрузки величиной не менее 0,5 кПа.
Коэффициенты надежности по нагрузке Yf для равномерно распределенных нагрузок составляют:
Уг = 1,3 – при полном нормативном значении менее 2,0 кПа;
Yf = 1,2 – при полном нормативном значении 2,0 кПа и более.
Нагрузки от веса временных перегородок определяются в зависимости от их конструкции, но составляют не менее 0,5 кН/м”. Коэффициент надежности по нагрузке от веса временных перегородок принимают по табл. 2.