ТОП 10:

Нагрузка от собственного веса конструкций и грунта.



Характеристическое значение собственного веса конструкций заводского изготовления следует определять на основании каталогов, стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей. Для других конструкций (монолитный железобетон, кирпичная кладка, грунт) значение веса определяют по проектным размерам и плотности материалов. Для железобетона плотность принимается: ρ = 2500 кг/м3, для стали ρ = 7850 кг/м3, для кирпичной кладкиρ = 1800 кг/м3.

Постоянная нагрузка может иметь три расчетных значения:

ü предельное значение, определяемое по формуле:

Fm = F0 · γfm · γn ,

ü эксплуатационное значение, определяемое по формуле:

Fe = F0 · γfe · γn ,

ü квазипостоянное значение, определяемое по формуле:

Fp = F0 · γfp γ n .

В приведенных формулах γn – коэффициент надежности по назначению сооружения. Значения даются в зависимости от степени ответственности в ДБН [1] и приведены в табл. 2.3. Значения коэффициента надежности по предельному значению постоянных нагрузок γfm принимается по табл. 2. 8

Таблица 2.8– Значение коэффициента γfm

Конструкции сооружений и вид грунтов γf m
Конструкции:  
– металлические, у которых усилия от собственного веса: меньше 50% равны или больше 50% 1,05 (0,95) 1,10 (0,90)
– бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные 1,10 (0,90)
– бетонные (со средней плотностью 1600кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.) выполняемые: – в заводских условиях – на строительной площадке   1,20 (0,90) 1,30 (0,90)
Грунты: – в природном залегании – насыпные 1,10 (0,90) 1,15 (0,90)

.

Значения в скобках следует использовать при проверке устойчивости конструкции на опрокидывание и в иных случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкции.

Значение коэффициент надежности по эксплуатационному значению нагрузки γfe принимается равным 1, т.е γfe = 1.Равным 1принимается также значение коэффициента γfp, используемого для определения квазипостоянного расчетного значения нагрузки, применяемого в расчетах с учетом реологии материала

 

Нагрузка на перекрытия и покрытия зданий

В табл. 2.9 приведены характеристические и квазипостоянные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах жилых и общественных зданий.

Расчетные предельное и эксплуатационное значения нагрузок на перекрытия определяют соответственно по формулам:

qm = q0· γfm · γn ,

qe = q0· γfe · γn .

Коэффициенты надежности для предельной расчетной нагрузки γfm =1,3при q0 <2кН/м2;γfm= 1,2при q02кН/м2. Коэффициент надежности для эксплуатационной расчетной нагрузки γfe= 1.

 

Таблица 2.9 – Нагрузка на перекрытия и покрытия зданий

 

 

Продолжение таблицы 2.9.

Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка является переменной, для которой установлены три расчетных значения: предельное, эксплуатационное и квазипостоянное. Для расчета без учета реологических свойств материала используют предельное и эксплуатационное расчетные значения снеговой нагрузки.

Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяется по формуле:

Sm = S0 · C · γfm(2.9)

где S0– характеристическое значение снеговой нагрузки, равное весу снегового

 

покрова на 1м2 поверхности земли. Значения S0определяются в зависимости от снегового района по карте районирования или по приложению Е [2]. На территории Украины выделено шесть снеговых районов. Максимальные характеристические значения нагрузки для каждого из шести снеговых районов приведены в табл. 2.10. Город Запорожье расположен в III снеговом районе.

Таблица 2.10 – Максимальные значения характеристической снеговой нагрузки

Снеговой район I II III IV V VI
S0, Па (кН/м2) 800 (0,8) 1000 (1,0) 1200 (1,2) 1400 (1,4) 1600 (1,6) 1800 (1,8)

 

Более точные характеристические значения снеговой и ветровой нагрузок для некоторых городов Украины приведены в табл. 2.11.

Коэффициент С в формуле ( 2.9) определяется по формуле :

С = μ · Се · Саlt ,

где: Се– коэффициент учитывающий режим эксплуатации кровли; Саlt– коэффициент географической высоты; μ– коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытии, зависящий от формы кровли. Для зданий с односкатными и двухскатными покрытиями (рис. 2.1 ) значения коэффициента μ принимают равным:

μ = 1 при α ≤ 250,

μ = 0 при α > 600,

где α – угол наклона кровли. Промежуточные значения μопределяются линейной интерполяцией

Варианты 2 и 3 следует учитывать для зданий с двухскатными профилями (профиль б ) , при этом вариант 2 – 20 0α ≤ 300 , а вариант 3 – 100α ≤ 300 только при наличии ходовых мостиков или аэрационных устройств.

Значение коэффициента μ для зданий

с покрытиями других очертаний можно найти в приложении Ж [2].

Коэффициент Се в формуле (2.9), учитывает влияние режима эксплуатации на накопление снега на кровле (очистку, таяние и др.), устанавливается заданием на проектирование. Для неутепленных покрытий цехов с повышенным тепловыделением при уклонах кровли свыше 3% и обеспечении надлежащего

отвода талой воды следует принимать

Се =0,8. При отсутствии данных о режиме эксплуатации кровли допускается принимать Се =1.

Коэффициент Саlt – учитывает географическую высоту Н (км) размещения строительного объекта над

уровнем моря. При Н < 0,5 км, Саlt = 1, при Н ≥ 0,5 км значение Саlt можно определить по формуле:

Саlt = 1,4Н + 0,3

Таблица 2.11 – Характеристические значения ветровых и снеговых на­грузок для некоторых городов Украин

Города областного подчинения w0 (Па) So (Па) Города областного подчинения w0 (Па) So (Па)
Киев Луганск
Севастополь Луцк
Симферополь Львов
Керчь Николаев
Феодосия Одесса
Винница Полтава
Днепропетровск Ровно
Донецк Сумы
Житомир Тернополь
Запорожье Харьков
Бердянск Херсон
Мелитополь Хмельницкий
Токмак Черкассы
Ивано-Франковск Черновцы
Кировоград Чернигов
Кременчуг Ужгород

 

Коэффициент надежности по предельному расчетному значению снеговой нагрузки γfm в формуле (2.9) определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т по табл. 2.12

Таблица 2.12 – Коэффициент γfmпо предельному значению снеговой нагрузки

Т,лет
γfm 0,24 0,85 0,69 0,83 0,96 1,0 1,04 1,1 1,14 1,22 1,26

 

Промежуточные значения γfmследует определять линейной интерполяцией Для объектов массового строительства допускается период повторяемости аварийной ситуации Т принимать равным установленному сроку эксплуатации конструкции Теf (см. табл.2.1).

Эксплуатационное расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:

Se = So · C · γfe , (2.10)

где So и C– то же что и в формуле ( 2.9); γfe – коэффициент надежности по эксплуатационному значению снеговой нагрузки, определяемый по таблице 2.11 в зависимости от доли времени η на протяжении которой могут нарушаться условия второго предельного состояния; промежуточное значение γfe следует определять линейной интерполяцией.

Таблица 2.13. Коэффициент γfe по эксплуатационному значению снеговой нагрузки

η 0,002 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,1
γfe 0,88 0,74 0,62 0,49 0,4 0,34 0,28 0,1

 

Значение ηпринимается по нормам проектирования конструкций или устанавливается заданием на проектирование в зависимости от их назначения, ответственности и следствий выхода за предельное состояние. Для объектов массового строительства допускается принимать η = 0,02 (2% времени от срока службы сооружения).

 

Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка является переменной, для которой установлены два расчетных значения: предельное и эксплуатационное.

Предельное расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:

wm = w0 · C γfm , (2.11)

где С – коэффициент определяемый по формуле (2.12); γfm– коэффициент надежности по предельному значению ветровой нагрузки; w0- характеристическое значение ветровой нагрузки, равное средней (статической) составляющей давления ветра на высоте 10м над поверхностью земли. Значение w0определяется в зависимости от ветрового района по карте районирования или по приложению Е [5].

На территории Украины выделено пять ветровых районов. Максимальные характеристические значения нагрузки для каждого из ветровых районов приведены в табл. 2.14. Город Запорожье расположен в III ветровом районе.

 

Таблица 2.14 – Максимальные характеристические значения ветровой нагрузки

Ветровой район I II III IV V
w0 ,

 

Более точные значения характеристической ветровой нагрузки для некоторых городов Украины приведены в табл. 2.11

Коэффициент С в формуле (2.11) определяется по формуле:

С = Саер · Сh · Calt ·Crel · Cdir · Cd (2.12)

где Саер– аэродинамический коэффициент; Сh - коэффициент высоты сооружения; Calt – коэффициент, учитывающий географическую высоты местности; Crel– коэффициент, учитывающий рельеф местности; Cdir – коэффициент направления; Cd– коэффициент динамичности.

Современные нормы предусматривают несколько аэродинамических коэффициентов:

– внешнего воздействия Се;

– трения Сf ;

– внутреннего воздействия Ci ;

– лобового сопротивления Сх ;

– поперечной силы Су .

Значения аэродинамических коэффициентов определяются по приложению И [5]

в зависимости от формы сооружения или конструктивного элемента. При расчете рам каркасов зданий обычно используют аэродинамический коэффициент внешнего воздействия Се. На рисунке 2.2 представлены сооружения простейшей формы, схемы ветрового давления на поверхности и аэродинамические коэффициенты внешнего воздействия к ним.

 

 

а – отдельно стоящие плоские сплошные конструкции;

б – здания с двускатными покрытиями.

Рис.2.2. Схемы ветровых нагрузок

Для зданий с двускатными покрытиями (рис.3.2,б) аэродинамический коэффициент активного давления Се = + 0,8; значения коэффициентов Се1 и Се2 в зависимости от размеров здания приведены в табл. 2.15, коэффициент Се3– в табл.2.16.

Таблица 2.15 – Значения коэффициентов Се1 и Се2

Коэффициент α, град. Значения Се1 ,Се2 при h / l , равном
0,5 ≥ 2
  Се1 - 0,6 - 0,7 - 0,8
+ 0,2 - 0,4 - 0,7 - 0,8
+ 0,4 +0,3 - 0,2 - 0,4
+ 0,8 +0,8 +0,8 +0,8
Се2 ≤ 60 - 0,4 - 0,4 - 0,5 - 0,8
             

 

Таблица 2.16 – Значения коэффициентов Се3

  b/ l Значения Се3 при h / l , равном
≤ 0,5 ≥ 2
≤ 1 - 0,4 - 0,5 - 0,6
≥ 2 - 0,5 - 0,6 - 0,6

 

Знак «плюс» у коэффициентов соответствует направлению давления ветра на поверхность, знак «минус» - от поверхности. Промежуточные значения коэффициентов следует определять линейной интерполяцией. Максимальное значение коэффициента для откоса Се3 =0,6.

Коэффициент высоты сооружения Сhучитывает увеличение ветровой нагрузки по высоте здания и зависит от типа окружающей местности. Для одноэтажных зданий коэффициент Сhопределяется по табл. 2.17.

Таблица 2.17. -- Значения коэффициентов Сh для одноэтажных зданий

Z (м) Сh для типа местности
  I II III IV
≤ 5 0,9 0,7 0,40 0,20
1,20 0,90 0,60 0,40
1,35 1,15 0,85 0,65
1,60 1,45 1,15 1,00
1,75 1,65 1,35 1,10
1,90 1,75 1,50 1,20
1,95 1,85 1,60 1,25
2,15 2,10 1,85 1,35
2,3 2,20 2,05 1,45

 

Для многоэтажных зданий, у которых период собственных колебаний первой формы Т1 > 0,25 сек, значения коэффициента Сh определяется по табл.2.18.

Таблица 2.18. -- Значения коэффициентов Сhдля многоэтажных зданий,

у которых первый период собственных колебаний Т1>0,25с

Z (м) Сh для типа местности
  I II III IV
≤ 5 1,40 1,20 0,90 0,60
1,80 1,50 1,20 1,00
1,95 1,85 1,55 1,40
2,25 2,20 2,00 1,95
2,45 2,45 2,25 2,25
2,65 2,60 2,45 2,50
2,70 2,70 2,60 2,70
2,95 3,00 2,90 3,10
3,10 3,15 3,20 3,40

 

Типы местности, окружающей сооружение, определяются для каждого расчетного направления ветра в отдельности:

I – открытые поверхности морей, озер, а также равнины без препятствий, подвергающееся действию ветра на участке длиной не менее 3 км;

II – сельская местность с оградами (заборами), небольшими сооружениями, домами и деревьями;

III – пригородные и промышленные зоны, протяженные лесные массивы;

IV – городские территории, на которых по крайней мере 15% поверхности занято зданиями, имеющими среднюю высоту более 15 м.

Сооружение считается расположенным на местности данного типа для определенного расчетного направления ветра, если в рассматриваемом направлении такая местность располагается на расстоянии 30 Z при полной высоте сооружения Z<60м или 2 кмпри Z >60м (Z – высота здания ).

Коэффициент географической высоты Calt учитывает высоту Н(км) размещения строительного объекта над уровнем моря и определяется по формулам:

Calt = 2Н , при Н >0,5 км,

Calt = 1 , при Н ≤ 0,5 км.

Коэффициент рельефа Crel учитывает микрорельеф местности вблизи площадки, на которой расположен строительный объект. Crel = 1 за исключением случаев, когда объект строительства расположен на холме или на склоне.

Коэффициент направления Cdirучитывает неравномерность ветровой нагрузки по направлению ветра и, как правило, принимается Cdir = 1. Значения коэффициента Cdir ≠ 1 принимается при специальном обосновании только для открытой равнинной местности.

Коэффициент динамичности Cdучитывает, влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления на сооружение. Для одноэтажных зданий Cd =1. Для многоэтажных зданий, у которых первый период собственных колебаний Т1>0,25сек, значения коэффициента Cd определяются по графикам на рис 9.5 (для каменных зданий и зданий с железобетонным каркасом) и 9.6 (для зданий со стальным каркасом) [3]

Коэффициент надежности по предельному расчетному значению ветровой нагрузки γfm определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т по таблице 2.19.

 

Таблица 2.19. -Коэффициент надежности по предельному расчетному значению ветровой нагрузки γfm

  Т, лет                        
  γfm   0,55   0,69   0,77   0,87   0,96   1,0   1,07   1,14   1,22   1,28   1,35   1,45

 

Промежуточные значения γfm следует определять линейной интерполяцией.

Для объектов массового строительства допускается средний период повторяемости Т принимать равным установленному сроку эксплуатации конструкции Тef (см. табл. 2.1).

Эксплуатационное расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:

wе = w0 · C γfе , , (2.13)

 

где w0 и C – то же, что и в формуле (2.12); γfe– коэффициент надежности по эксплуатационному расчетному значению ветровой нагрузки, определяемый по таблице 2.20 в зависимости от доли времени ηна протяжении которой могут нарушаться условия второго предельного состояния. Промежуточное значение γfe следует определять линейной интерполяцией.

Значение η принимается по нормам проектирования конструкций или устанавливается заданием на проектирование в зависимости от их назначения, ответственности и последствий выхода за предельное состояние. Для объектов массового строительства η= 0,02.

 

Таблица 2.20 – Коэффициент надежности по эксплуатационному расчетному значению ветровой нагрузки γfe

η   0,002   0,005   0,01   0,02   0,03   0,04   0,05   0,1
γfe   0,42   0,33   0,27   0,21   0,18   0,16   0,14   0,09

 

Сочетания нагрузок

 

В расчетах конструкций могут использоваться сочетания двух типов:

ü основные;

ü аварийные.

Для проверки предельных состояний I группы используются основные сочетания, включающие постоянные нагрузки с предельными расчетными значениями, а также предельные расчетные, циклические или квазипостоянные значения переменных нагрузок.

Для проверки предельных состояний II группы используются основные сочетания с эксплуатационными расчетными значениями постоянных, циклических или квазипостоянные нагрузок.

В аварийное сочетание кроме постоянных и переменных нагрузок может входить только одно эпизодическое воздействие (например, сейсмика или взрыв).

Основные сочетания включают в себя постоянную и переменные нагрузки. Малая вероятность одновременной реализации расчетных значений нескольких нагрузок учитывается умножением расчетных значений нагрузок, вошедших в сочетание, на коэффициент сочетания ψ

Основныесочетания включают в себя постоянную нагрузку, одну или несколько переменных (длительных или кратковременных), причем длительные нагрузки учитываются с коэффициентом сочетания ψ1 = 0,95, а кратковременные с коэффициентом ψ2 = 0,9. Если учитывается только одна переменная нагрузка (длительная или кратковременная), то ее нужно взять с коэффициентом сочетания ψ = 1.

Аварийноесочетаниевключает в себя постоянную нагрузку и не менее двух переменных (длительных или кратковременных), причем длительные нагрузки учитываются с коэффициентом ψ1 = 0,95, а кратковременные с коэффициентом ψ2 = 0,8 и одну эпизодическую с коэффициентом ψ3 = 1.

В сочетания должны входить нагрузки, которые наиболее неблагоприятно влияют на конструкции. Взаимоисключающие воздействия не могут входить в одно сочетание.

 

Тесты для самоконтроля

1. Предельное расчетное значение нагрузки определяют по формуле:

А – Fm = F0 · γf m · γ n ,

Б – Fe = F0 · γf e · γ n ,

В – Fp = F0 · γf p · γ n ,

2. Коэффициент Сh при подсчете ветровой нагрузки зависит от :

А – района строительства;

Б – типа местности;

В – географической высоты.

3. Если уклон кровли α=450, то значение коэффициента μ для определения снеговой нагрузки:

А – μ=0;

Б – μ=1;

В – определяется линией интерполяцией

4.. К переменным длительным относятся нагрузки:

А – от собственного веса конструкций;

Б – от собственного веса оборудования;

В – от снега.

5. Максимальное значение для аэродинамического коэффициента для ветрового отсоса:

А – се3= -1;

Б – се3= -0,8;

В – се3= -0,6.

6. Максимальное значение для аэродинамического коэффициента для активного ветрового давления:

А – се3=1 ;

Б – се3=0,8;

В – се3=0,6.

7. Характеристическое значение ветровой нагрузкиW0 зависит от :

А – района строительства;

Б – типа местности;

В – высоты местности.

8. Нагрузка от людей на перекрытие является:

А – кратковременной;

Б – длительной;

В – постоянной.

9. К постоянным относятся нагрузки:

А – собственного веса конструкций;

Б – от собственного веса оборудования;

В – от снега.

10. Ветровая нагрузка относится к нагрузкам:

А – эпизодическим;

Б – переменным длительным;

В – переменным кратковременным.

11. Сейсмическая нагрузка относится к нагрузкам:

А – эпизодическим;

Б – переменным длительным;

В – переменным кратковременным.

Литература

1. ДБН В. 1.2-14-2009 Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ. К.: Мінрегіонбуд України, 2009. – 22 с.

2. ДБН В.1.2 – 2 : 2006. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.

К.: Минстрой Украины, 2006. – 78 с.

3. ДБН В.2.6 – 163 : 2010 Сталеві конструкції. Нормі проектування, виготовлення і монтажу. К.: Мінрегіонбуд України, 2010. – 220 с

4. Металлические конструкции / Под общ. ред. Е.И. Беленя. Изд.6. – М.:

Стройиздат, 1986. – 559 с.

5. Клименко Ф.Е., Барабаш В.М. Металеві конструкції. Львів: вид. «Світ» 1994. – 278 с.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.234.245.125 (0.032 с.)