Расчетно-графическая работа № 1

 

Тема: Определение нормативных и расчетных значений нагрузок, действующих на конструкции покрытия, перекрытия в табличной форме

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Все нагрузки могут принимать нормативные и расчетные значения

Нормативные нагрузки в расчетах обозначаются индексом «n», который записывается снизу или сверху буквенного обозначения нагрузки.

N_n, F_n – нормативные сосредоточенные нагрузки  (кН)

q_n, g_n – нормативные распределенные нагрузки (кН/м, кПа)

Нормативные нагрузки от веса конструкций определяются по проектным размерам и плотностям материалов. Для сбора нагрузок нужно знать размеры конструкций или частей здания, плотность строительных материалов приводится в справочниках.

Нормативные временные нагрузки, необходимые для расчета конструкций, установлены СП 20.13330.2016 (таблица 8.3)

Расчетные нагрузки определяются как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузкам γ_f, который учитывает возможность отклонения нагрузки в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

N = N_n γ_f  - расчетная сосредоточенная нагрузка

q = q_n γ_f - расчетная нагрузка, распределенная по площади или по длине элемента (погонная нагрузка).

Для определения расчетных значений нагрузок устанавливаются соответствующие коэффициенты надежности по нагрузкам γ_f. Для постоянных нагрузок от веса конструкций γ_f  определяются по таблице 7.1 СП 20.13330.2016. Например, для бетонных (со средней плотностью ρ > 1600 кг/м³), железобетонных, каменных и деревянных конструкций γ_f = 1,1;

для стяжек, засыпок, теплоизоляционных, выравнивающих, отделочных слоев, выполняемых в заводских условиях γ_f = 1,2;

для стяжек, засыпок, теплоизоляционных, выравнивающих, отделочных слоев, выполняемых на строительной площадке γ_f = 1,3;

для металлических конструкций γ_f = 1,05.

Коэффициенты надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:

γ_f =1,3 - при полном нормативном значении менее 2,0 кПа;

γ_f =1,2 - при полном нормативном значении 2,0 кПа и более.

(п.8.2.2 СП 20.13330)

Сбор нагрузок обычно выполняется последовательно сверху вниз.

Сначала выписывается плотность материала (ρ) по таблице 1 Приложение 4 определяется удельный вес каждого слоятолщиной t

    γ = ρ g, кН/м³

где g – ускорение свободного падения g =9,81 м/с² (допускается 10).

 и определяется постоянная нормативная нагрузка на 1 м²

    qⁿ (кН/м²) = t (м) ^х γ (кН/м³),

если определяется нагрузка от конструкций расположенных с шагом (а) (обрешетка, лаги, стропила), то

qⁿ = bhγ / a, где b, h –размеры сечения (в метрах)

Далее определяется расчетная нагрузка на 1м²

q = qⁿ γ _f = (кН/м²)

Затем определяется временная нормативная снеговая нагрузка

S_п = s_q μ

где s_q – вес снегового покрова на 1м² горизонтальной проекции поверхности земли (табл.10.1 СП) в зависимости от снегового района РФ (карта1 Приложения Е СП20.13330.2016). Так Калининградская область относится ко 2 району и s_q =1,0 кПа (1район – 0,5 кПа; 3 – 1,5кПа; 4 – 2,0 кПа; 5 – 2,5 кПа; 6 – 3,0 кПа)

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии.

Коэффициент учитывает, что на крутых кровлях (α≥60⁰) μ=0, при уклонах кровли α≤30⁰  μ=1, т.е. считается, что весь снег остается на крыше. При промежуточных значениях наклона кровли μ принимается интерполяцией.

 Для районов со средней температурой января минус 5°С и ниже (по таблице 5.1 СП 131.13330.2012) пониженное нормативное значение снеговой нагрузки (длительная нагрузка) определяется умножением ее нормативного значения на коэффициент 0,5. Для районов со средней температурой января выше минус 5°C (Калининград) пониженное значение снеговой нагрузки не учитывается (п.10.11 СП 20.13330-2016)

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке γ_f = 1,4 (п.10.12 СП)

 

ЗАДАНИЯ

Задание 1. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на

1м² покрытия (в соответствие с курсовым проектом «Малоэтажный дом) следующих составов:

Для плоских крыш:

Варианты:

Защитный слой из гравия, втопленного в битум -15мм

3 слоя стеклоизола

керамзит – 40мм

пароизоляция – 1слой рубероида

ж/б круглопустотная плита ПК

 

Варианты: 2,

4 слоя унифлекса

Асфальтобетон литой – 20мм

Плиты из ячеистого бетона 100мм

Пароизоляция - 0,02 кН/м²

ж/б многопустотная плита 220 мм

 

Варианты: 22,30

Защитный слой гравия 12мм

4 слоя рубемаста

Цементно-песчаная стяжка 15мм

Плиты из керамзитобетона 70мм

1 слой рубероида

ж/б многопустотная плита покрытия 220мм

 

Варианты:23

3 слоя рубероида на битумной мастике

Литой асфальтобетон 30мм

Гранулированный шлак 60мм

ж/б круглопустотная плита ПК

 

Варианты:

Защитный слой из мраморной крошки 10мм

4 слоя линокрома

Цементно-песчаная стяжка 20 мм

Шлакобетон 35мм

1 слой пергамина на мастике

ж/б плоская плита 100 мм

 

Варианты: 10,

Гравий, втопленный в битум 10мм

Трехслойный рубероидный ковер

Цементно-песчаная стяжка 30мм

Пеноплекс 100мм

Пароизоляция (0,03 кН/м²)

Пустотная плита ПК (3,2кН/м² = 3,2 кПа)

 

                  Для скатных крыш:

                                                Варианты: 4,8,9,17, 20,25

Керамочерепица 25мм

Обрешётка 50*50 мм с шагом 0,35 м

Контробрешётка 40*50 мм по стропилам с шагом 0,9 м

Пароизоляция

Стропила ρ=600 кг/м³, h=150 мм b=50 мм, шаг= 0,9 м

Утеплитель Урса 150мм

Обрешётка под гипсоплиту 25*50 мм с шагом 0,4 м

Гипсокартон 9,5мм

 

                                                Варианты:    6,13,14,15,21,26

Металлочерепица 0,5 мм ρ=7850 кг/м³

Обрешётка b=100 мм, h=25 мм ρ=600 кг/м³, шаг=0,4 м

Контробрешётка b=50 мм, h=30 мм ρ=600 кг/м³, шаг=0,8 м

Гидроизоляция

Стропила ρ=600 кг/м³, h=200 мм b=75 мм,  шаг= 0,8 м

Минераловатная плита ρ=120 кг/м³ h=150 мм

Пароизоляция

Гипсокартон 9,5мм 

 

Варианты:7, 18, 27

 Битумная плоская черепица 5мм

ОСП 10мм

Контробрешётка 40*50 мм по стропилам с шагом 0,6 м

Пароизоляция

Стропила ρ=600 кг/м³, h=150 мм b=50 мм, шаг= 0,6 м

Утеплитель Урса  150мм

Гипсоплита 12,5 мм

 

Варианты: 5,19

Битумная волнистая черепица

Фанера 12мм

Контробрешётка b=50 мм, h=30 мм ρ=600 кг/м³, шаг=0,6 м

Гидроизоляция

Стропила ρ=600 кг/м³, h=175 мм b=50мм,  шаг= 0,6 м

Минераловатная плита ρ=120 кг/м³ h=150 мм

Пароизоляция

Гипсокартон 12,5мм

Варианты:12,16

 Металлочерепица 0,5 мм ρ=7850 кг/м³

Обрешётка b=150 мм, h=25 мм ρ=600 кг/м³, шаг=0,3 м

Контробрешётка b=50 мм, h=30 мм ρ=600 кг/м³, шаг=0,6 м

Гидроизоляция

Стропила ρ=600 кг/м³, h=175 мм b=50мм,  шаг= 0,6 м

Минераловатная плита ρ=120 кг/м³ h=150 мм

Пароизоляция

Гипсокартон 12,5мм

 

Результаты оформляются в виде таблицы (пример: Таблица 1)

Таблица 1

№ п/п	Наименование нагрузки	Плотность материала в кг/м^3	Подсчёт в Па qn = ρ*g*t	qn кПа	γf	q кПа
1. Постоянные нагрузки на кровлю
1	Керамочерепица	1500	qn = 1500*10*0,025	0,38	1,3	0,49
2	Обрешётка 50*50 мм c шагом 0,35 м	600	qn = 600*10*0,05*0,05/0,35	0,043	1,1	0,047
3	Контробрешётка 40*50 мм по стропилам с шагом 0,6 м	600	qn = 600*10*0,04*0,05/0,6	0,025	1,1	0,028
4	Пароизоляция	-	-	0,003	1,3	0,004
5	Стропило	600	600*10*0,2*0,075/0,6	0.15	1,1	0.165
6	Утеплитель Урса	25	qn = 25*10*0,2	0,05	1,3	0,065
7	Обрешётка под гипсоплиту 25*50 мм с шагом 0,4 м	600	qn = 600*10*0,025*0,05/0,4	0,019	1,1	0,021
8	Гипсокартон	1100	qn = 1100*10*0,0125	0,13	1,3	0,172
2. Временные нагрузки на кровлю
1	Кратковременная снеговая нагрузка	п.10.1 СП 20.13330	Sn=Sq*μ=1.0*0,5	0.5	1,4	0,7
2	Длительная снеговая нагрузка^*	п. 10.11 СП 20.13330	0,5Sn	0,25	1,4	0,35
Всего:				1,57	-	2,05

· Для районов со средней температурой января выше минус 5°C (Калининград –

-2,2⁰С) пониженное значение снеговой нагрузки (длительная временная нагрузка) не учитывается (п.10.11 СП 20.13330-2016)

Задание 2. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на

1м² перекрытия следующего состава:

(вариант выбрать в соответствие с принятым перекрытием курсового проекта «Малоэтажный дом»)

Варианты: 5,7,8,10,19,22

Паркет ламинированный 15мм

Гидроизоляционная прослойка

Цементно-песчаная. стяжка 30мм

Утеплитель «Пеноплекс» 100мм

Пустотная ж/б плита 220мм

 

Варианты: 2,6,17,21,26,27

Паркет ламинированный 18мм

Гидроизоляционная прослойка

Цементно-песчаная. стяжка 20мм

Утеплитель УРСА 150мм

Пустотная ж/б плита 220мм

 

 Варианты:9,20,25,14,30

Ламинат 12 мм

Прослойка из мастики

Гидроизоляционная прослойка

Цементно-песчаная стяжка 40мм

Утеплитель «Пеноплекс» 100мм

Многопустотная ж/б плита 220 мм

 

 Варианты:4,18

Линолеум 4 мм

ДСП 16мм

Пароизоляционная прослойка

Цементно-песчаная стяжка 20мм

Гидроизоляция

Многопустотная ж/б плита 220 мм

 

Варианты:

Линолеум 5 мм

Фанера ФСФ 12мм

Пароизоляция

Цементно-песчаная стяжка 30мм

Гидроизоляция

Многопустотная ж/б плита 220 мм

 

Варианты:13,15

Керамогранит 12 мм

Клей 10мм

ОСП 14мм

Пароизоляция

Цементно-песчаная стяжка 25мм

Гидроизоляция

Многопустотная ж/б плита 220 мм

 

 

Сбор нагрузок на перекрытие выполняется в виде таблицы 2 (пример)

Таблица 2

Наименование слоя	Плот ность, кг/м^3	Подсчет нагрузки, Па	Норма-тивная нагруз-ка, кПа		Коэффи-циент надежности по нагрузке, γƒ	Расчетная нагрузка, кПа
Линолеум	1200	1200*10*0,004	0,048		1,3	0,063
ДСП	800	800*10*0,016	0,128		1,2	0,154
Пароизоляция			0,003		1,3	0,004
Цементно-песчаная стяжка	1800	1800*10*0,03	0,54		1,3	0,702
Гидроизоляция			0,03		1,3	0,039
Плита перекрытия			3,2		1,1	3,84
Итого:			3,95			4,80
Временные нагрузки
Нагрузка на перекрытие		табл.8.3 СП 20.13330.2016	1,5	1,3		1,95
Нагрузка от перегородок		п. 8.2.2 СП 20.13330.2016	0,5	1,3		0,65
Итого:			2,0			2,6
Всего:			5,95			7,40

После определения нагрузок на 1м² нагрузки собираются на рассчитываемый элемент (конструкцию). Нагрузка на рассчитываемый элемент передается с площади, которая называется грузовой (А_гр).

Задание 3.  Произвести сбор нагрузок на низ кирпичного столба сечением ….^х… в осях Б-2. (или низ наружной стены по оси А толщиной …. мм)  Здание двухэтажное.  Пол  первого этажа выполнен по грунту. Район строительства 2 снеговой (г.Калининград). План этажа и разрез здания из КП «Малоэтажный дом»

3. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ (пример для столба)

1. Собираем нагрузки на 1м² покрытия (включая снеговую)

2. Собираем нагрузки на 1 м² перекрытия (постоянные и временные)

3. Определяем нагрузку от кирпичной колонны для чего:

· Находим высоту колонны по разрезу здания

Н = 6,9 +0,35 = 7,25м

· Находим нормативную нагрузку

Nⁿ _c = b_c h_c H γ = 0,38 ^. 0,38 ^. 7,25 ^. 18 = 18, 84 кН

          γ - удельный вес кирпича 18 кН/м³

· Расчетная нагрузка N _c = Nⁿ _c γ_f = 18,84 ^. 1,1 =20,72 кН

4. Определяем нагрузку от веса ж/б балок

· Принимаем сечение балок b h = 200 ^x 400 mm, длина балки 4,5 м

· Находим нормативную нагрузку

Nⁿ _балки = b h l γ_бетона = 0,2 ^. 0,4 ^. 4,5 ^. 25 = 9, 0 кН

          γ_бетона - удельный вес бетона 25 кН/м³

 

Рисунок 1.- План этажа (пример)

 

1-1

Рисунок 2.- Разрез здания

 

· Расчетная нагрузка N _балки = Nⁿ _балки γ_f = 9,0^. 1,1 =9,9 кн (всего на колонну передается нагрузка от одной балки покрытия и одной балки перекрытия)

5. Собираем нагрузку на низ колонны (верхний обрез фундамента)

N_n = qⁿ_{покрытия} А_гр + qⁿ_{перекрытия} А_гр+ 2 ^. Nⁿ _балки + Nⁿ _с= 1,57*4,5*6 +5,95*4,5*6 + +2*9 + 18,84 = 239,88 кН

N = q_{покрытия} А_гр + q_{перекрытия} А_гр+ 2 ^. N _балки + N _с = 2,05*27+7,4*27+9,9+20,72= =285,77кН

где А_гр- грузовая площадь, м²

Для стены: (по оси А)

1. Собираем нагрузки на 1м² покрытия (включая снеговую) (из задания 1)

2. Собираем нагрузки на 1 м² перекрытия (постоянные и временные)

(из задания 2)

3. Определяем нагрузку от кирпичной стены на погонный метр:

Нормативная нагрузка

qⁿ _cт = b_cт H γ = 0,64^. 7,25 ^. 18 = 83, 52 кН/м

где     γ - удельный вес кирпича 18 кН/м³

          Н - высота здания, м (от уровня планировки до конька)

Расчетная нагрузка q _cт = qⁿ _cт  γ_f = 83,52 ^. 1,1 =91,87 кН/м

4. Собираем нагрузку на низ стены (верхний обрез фундамента)

N_n = qⁿ_{покрытия} А_гр + qⁿ_{перекрытия} А_гр + qⁿ _cт = 1,57 * 3 + 5,95*3 + 83,52 =106,08кН

N = q_{покрытия} А_гр + q_{перекрытия} А_гр + q _cт  = 2,05 * 3 + 7,4*3 + 91,87 = 120,22кН

где А_гр- грузовая площадь, м²

А_гр = l _гр1* 1п.м. = 3_*1 = 3м²   (рисунок 1)

 

 

                                                 Вопросы самоконтроля:

· Какая связь между нормативной и расчетной нагрузкой?

· Что такое грузовая площадка?

· От чего зависит величина снеговой нагрузки?

· Как определяется временная нагрузка на перекрытия зданий?

 

Литература: В.И. Сетков «Строительные конструкции»,М., ИНФРА-М,2013, с. 54-64