Тема 1. Сбор нагрузок на несущие конструкции

Строительные конструкции, которые воспринимают нагрузки и передают их на нижележащие элементы здания или на грунты основания, называют несущими

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.

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.

Нагрузки могут принимать нормативные и расчетные величины

Нормативные нагрузки от веса конструкций должны определяться по данным стандартов и заводов-изготовителей или по проектным размерам и плотностям материалов с учетом их весовой влажности для предусмотренных условий возведения и эксплуатации зданий и сооружений. Для сбора нагрузок необходимо знать размеры конструкций или частей здания; они, как правило, или известны, или ими задаются предварительно, а затем уточняют и, если нужно, делают перерасчет. Плотность строительных материалов приводится в справочниках.

Умножая объем конструкции на плотность ее материала, получаем вес конструкции. Если затем вес умножить на ускорение свободного падения, получим нагрузку от собственного веса конструкции.

Нормативные временные нагрузки, необходимые для расчета конструкций, установлены СП 20.13330.2016 (далее в этом разделе — ссылки на СП 20.13330.2016):

• нагрузки на перекрытия и лестницы зданий;

• ветровые нагрузки;

• снеговые нагрузки.

 

Временные нагрузки на перекрытия зданий различного назначения, принимают по табл. 8.3 СП 20.13330.2016.

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.

Для удобства сбор нагрузок производится в табличной форме.

 

 

Порядок сбора нагрузок на 1 м² покрытия здания представлен в следующем примере 1.

 

 

Пример 1. Определить нагрузку на 1 м² покрытия здания с учетом веса слоев покрытия (рис. 1.4). Здание строится в городе Москве. Угол наклона кровли α = 2°.

Решение.

Нагрузки на 1 м² 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 м² 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 нагрузкамγ _f 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)

 

Таблица 1.1

Нагрузки на 1 м² покрытия

 

№ п.п.	Наименование нагрузок	Подсчет			Нормативная нагрузка	γ f	Расчетная нагрузка
I. Постоянные нагрузки:
1.	Рулонное покрытие			0,05 · 2 слоя	0,10	1,2	0,12
2.	Стяжка			0,025 · 20	0,50	1,3	0,65
3.	Плитный утеплитель			0,15 · 2	0,30	1,2	0,36
4.	Пароизоляция			0,030	0,03	1,2	0,04
6.	Пустотная плита ПК			-	3,2	1,1	3,52
	Итого:				gn = 4,13 кПа		g = 4,69 кПа
II. Временные нагрузки:
1.	Снеговая нагрузка (г. Москва, III снеговой район)		s = sq μ= 1,8·1 sn=s 0,7= 1,8·0,7		sn = 1,26 кПа	-	s = 1,8 кПа
	Всего:				qn покр = 5,39 кПа		q покр = 6,49 кПа

 

 

Самостоятельная работа № 1

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/м³; 2. Трех слойный рубероидный ковер (1 слой руберойда q_n = 0,03 кПа); 3. Цеменнтно-песчаная стяжка: t = 35 мм, ρ = 1800 кг/м³; 4. Керамзит, средняя толщина t = 300 мм, ρ = 500 кг/м³; 5. Пароизоляция (q_n = 0,03 кПа); 6. Ребристая плита (вес 1 м² см. табл. 1.1 Приложение 1 в Практикуме).

 

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 - А _гр. Определение грузовых площадей и сбор нагрузок показаны на приведенных ниже рисунках.

 

 

 

Порядок сбора нагрузок на 1 пог. м балки перекрытия здания представлен в следующем примере 2.

 

Пример 2. 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 q_n ^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: F_n ^б= 12,0 кН, F ^б= 13,2 кН. Длина балки l ^б = 6,0 м.

Решение.

1. Определяем нагрузку на один погонный метр балки от ее веса:

g_n ^б = F_n ^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.

(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 l _гр = 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:

q_n = q_n ^перекр l _гр + g_n ^б = 6,31· 4,5 + 2,0 = 30,4 кН/м,

q = q ^перекр l _гр + g ^б= 7,45· 4,5 + 2,2 = 35,73 кН/м.

Самостоятельная работа № 2.

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.

 

Рис.1.9. План и разрез здания.