Как найти длительные нагрузки

Опубликовал | Дата 19 Апрель, 2016

Нагрузки определенного вида характеризуются, как правило, одним нормативным значением. Но для нагрузок от людей, мебели, оборудования, автотранспортных средств и снега устанавливается два нормативных значения: полное и пониженной. Пониженное значение вводится в расчет при необходимости учета влияния длительности нагрузок, проверке на выносливость и в других случаях, оговоренных в нормах проектирования конструкций и оснований. Нагрузки, принимаемые с полным нормативным значением, относятся к кратковременным, с пониженным значением — к длительным. Разделение временных нагрузок на длительные и кратковременные является условным, т.к. четких границ по продолжительности их действия нет. Поэтому принято такое разделение? Ответим теперь на ряд важных вопросов, возникающих у начинающих проектировщиков.

Вопрос №1. Для чего нужно разделение временных нагрузок на длительные и кратковременные?

Такое разделение актуально прежде всего при расчетах железобетонных конструкций. Дело в том, что в результате действия длительной нагрузки, несущая способность бетонных и железобетонных конструкций снижается в результате накоплений повреждений в бетоне (микро — и макроразрушений), а также с учетом повышения их деформативности в результате ползучести бетона в процессе длительного нагружения (к примеру, именно поэтому при наличии длительных нагрузок расчетные значенияпрочностных характеристик бетона умножают на коэффициент условий работы ϒ_b1.

Вопрос №2. Как определяется пониженное значение временной нагрузки?

Пониженное значение временной нагрузки получают путем умножения ее полного нормативного значения на коэффициент, приведенный в табл.1

Таблица 6

Понижающие коэффициенты

Вопрос №3. Является ли полная временная нагрузка от одного источника суммой ее кратковременной и длительной составляющей?

Нужно запомнить раз и на всегда: нет! За одну временную нагрузку при учете сочетаний следует принимать только одну нагрузку определенного рода от одного источника. Как отмечалось выше, для некоторых временных нагрузок устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное. Т.е. это два разных варианта загружения от одного и того же источника, а не две его составляющие. Это важно понимать. Например: Ваш вес 70 кг. Эта величина более -менее постоянная, возможные отклонения минимальны и зависят от того сыты вы или голодны. Вам необходимо перенести мешок картошки весом 25 кг. Вместе с мешком ваш вес 95 кг. Т.е. 70 кг — 1 вариант загружения; 95 кг — 2 вариант. Но вы же не можете одновременно весить  и 70 и 95 кг, т.е. 165кг.

Вопрос №4. Как нагрузка от одного источника для различных сочетаний может быть и длительной и кратковременной?

В качестве примера рассмотрим обычную комнату в жилой квартире. Нагрузку на перекрытие создают мебель и проживающие здесь члены семьи. Но вот пришли гости. Они сытно поели и по народному обычаю решили потанцевать, для чего все разом вышли на середину комнаты. Совершенно очевидно, что такое скопление людей на ограниченной площади даст нагрузку, намного превосходящую повседневную. Вот как раз эта максимальная нагрузка на перекрытие и является кратковременной (действует в короткий промежуток времени пока все танцуют). А когда гости ушли по домам, то все вернулись в обычное русло. Эта нагрузка называется длительной (пока снова не придут гости).

Рассмотрим еще пример: покрытие здания. Началась зима, и выпало немного первого снега. Он лежал неделю или две (а может месяц). Эта нагрузка является длительной. В один прекрасный день начался снегопад, и выпало большое количество мокрого снега. В этом случае нагрузка является кратковременной, поскольку будет действовать малый промежуток времени, пока снег не начнет таять, или пока обслуживающая организация не почистит крышу.

Смотрите также:

Понятие нормативных и расчетных нагрузок. Коэффициенты надежности.

Нормативные и расчетные значения нагрузок

Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений

Коэффициент надежности арматуры.

Справочные данные

Расчет нагрузки на перекрытие — один из обязательных этапов проектирования здания. В идеальном случае, когда вы заказываете или покупаете профессиональный проект, эту задачу решает проектировщик. Вам остается просто сделать точно такие же перекрытия, какие нарисованы на чертежах.

Но в индивидуальном строительстве такие ситуации редки. Самый распространенный вариант — использование типового проекта, доработанного под свои нужды самостоятельно. Или не менее самостоятельная разработка проекта дома с нуля. Иногда строительство и вовсе ведется без проекта — со схемами и чертежами от руки.

В любом из этих случаев делать все вычисления, в том числе и расчет нагрузки на перекрытие, вам придется самостоятельно. Ниже — инструкция, на что смотреть в маркировке плиты перекрытия и как правильно считать эту нагрузку.

Как узнать расчетную нагрузку на плиту перекрытия

Для пустотных плит делать расчет допустимой нагрузки на перекрытие вручную не нужно — его уже сделали специалисты на заводе ЖБИ и включили полученное значение в маркировку. Нужно просто знать, как ее читать.

Согласно нормативам ГОСТ 9561-2016 и ГОСТ 23009 марка плиты перекрытия состоит из двух групп символов, разделенных дефисом:

1. В первой группе указан тип плиты, ее длина и ширина в дециметрах, округленных до целого значения.
2. Во второй группе первое значение — это как раз нужная нам расчетная нагрузка на плиту перекрытия в кПа (кгс·м²). Дальше указывают класс стали напрягаемой арматуры, вид бетона и дополнительные характеристики, если они есть: сейсмостойкость, химическая стойкость и тому подобное.

Например, если на плиту нанесена маркировка 1ПК 42.15-8, значит, перед вами плита:

• толщиной 220 мм с пустотами круглого сечения 159 мм (1ПК);
• длиной примерно 4200 мм;
• шириной примерно 1500 мм;
• с расчетной допустимой нагрузкой на перекрытие 8 кПа.

Но некоторые компании маркируют плиты перекрытия не в соответствии с требованиями актуальных ГОСТов, а по старинке. В этом случае вместо точки, разделяющей длину и ширину плиты, будет дефис. Кроме того, вместо 1ПК часто пишут просто ПК, а индекс проставляют, начиная с 2ПК.

Сбор нагрузок на перекрытие

Расчетная нагрузка из маркировки — это максимальная нагрузка, которую гарантированно способна выдержать плита перекрытия при штатном использовании. Вся суть дальнейшего расчета — вычислить сумму реальных нагрузок на плиту и сравнить ее с этим нормативным значением.

Если сумма нагрузок меньше норматива, значит, конкретную марку плиты можно использовать для перекрытия. Если больше или запас минимальный, то нужно выбирать плиту с большей несущей способностью.

Общая нагрузка на плиту перекрытия — это сумма трех составляющих:

• вес самой плиты;
• постоянные нагрузки;
• временные нагрузки.

Все они рассчитываются отдельно, а затем просто складываются.

Поскольку большинство нагрузок считаются в килограммах на единицу площади, норматив тоже желательно привести к этому стандарту. Для этого значение в кПа нужно просто умножить на 101,97. То есть плита 1ПК 18.12-8 может выдержать нагрузку в 8 кПа или около 815 кг/м².

Вес плиты перекрытия

Первая составляющая нагрузки на перекрытие — вес самого перекрытия, то есть плиты. Его можно взять из ГОСТ 26434-2015, в котором приведена справочная масса для всех плит перекрытия стандартных размеров.

В частности, для плиты из нашего примера (1ПК 42.15-8) справочная масса равна 2,3 тонны. То есть нагрузка на 1 м² составит 2,3/(4,2×1,5) = 0,365 т или 365 кг.

Постоянные нагрузки на перекрытие

К постоянным нагрузкам относится вес строительных конструкций:

• выравнивающей цементно-песчаной стяжки;
• напольного покрытия;
• скрытых коммуникаций;
• перегородок (не стен);
• отделки потолка.

Масса плиты перекрытия — это тоже постоянная нагрузка. Но при расчетах ее удобнее выносить за скобки, поскольку толщину стяжки или состав отделки можно изменить, если нагрузка на перекрытие будет слишком большая, а вот вес плиты — нет.

Равномерно распределенную часть постоянной нагрузки (вес отделки) можно не считать, а взять по СП 20.13330.2016. Согласно нормативу для жилых зданий она равна 1,5 кПа или примерно 153 кг/м². А вот массу перегородок, если они есть, придется рассчитать. Причем по этому же нормативу она не должна быть меньше 0,5 кПа или примерно 51 кг/м².

Временные нагрузки на плиту перекрытия

Временные нагрузки на перекрытие бывают двух видов:

1. Длительные. Это нагрузки от тех стационарных конструкций и предметов, которые потенциально с плиты перекрытия можно убрать. Например, вес станка — это длительная нагрузка. Более бытовой пример — радиаторы отопления напольной установки, встроенная ванна.
2. Кратковременные. Это нагрузки от людей, животных, а также мебели и других вещей, которые легко перенести с места на место.

Такое разделение нужно из-за разных правил сложения таких нагрузок.

Так, самая большая длительная нагрузка на перекрытие учитывается как есть, а все остальные берутся с коэффициентом 0,95. Самая значимая кратковременная нагрузка тоже не уменьшается, вторая по значимости умножается на коэффициент 0,9, а все остальные — на 0,7.

Например, в ванной комнате есть:

• из длительных нагрузок — встроенная ванна весом 200 кг, душевая кабина весом 75 кг и стиральная машина весом 50 кг;
• из кратковременных — человек весом 70 кг, напольный шкаф, который вместе с содержимым весит 25 кг, и тумбочка массой 10 кг.

Тогда суммарная длительная нагрузка на плиту перекрытия будет равна: 200+75×0,95+50×0,95 = 318,75 кг. А кратковременная — 70+25×0,9+10×0,7 = 99,5 кг. Итого: 418,25 кг. Дальше полученную сумму нужно разделить на площадь помещения. Если на плите перекрытия расположено несколько комнат, их площадь перед делением нужно сложить.

Общая величина нагрузки

Последний этап — простое арифметическое суммирование всех видов нагрузки. Но и здесь есть тонкость.

По СП 20.13330.2016 для бетонных плит, сделанных в заводских условиях, нужно использовать коэффициент надежности по нагрузке 1,2. Это значит, что полученную общую нагрузку нужно дополнительно умножить на 1,2. И уже это значение сравнивать с расчетной допустимой нагрузкой на плиту перекрытия.

Подведем итоги

Допустимую нагрузку на плиту перекрытия не нужно считать самостоятельно — она указана в маркировке. А вот рассчитать реальные нагрузки придется. Для этого суммируют:

• вес плиты перекрытия;
• постоянные нагрузки (отделка, перегородки);
• длительные нагрузки (оборудование и мебель, которые сложно куда-либо убрать);
• кратковременные нагрузки (обычная мебель, животные, человек).

Дальше полученную сумму умножают на коэффициент надежности 1,2 и сравнивают с допустимой нагрузкой на плиту. Если сумма меньше, значит, плиту можно использовать для перекрытия.

наиболее_вероятные_нагрузки