Пример 1.3 Сбор нагрузок на балку перекрытия

 

 

Требуется собрать нагрузки на монолитную балку перекрытия жилого дома (балка по оси «2» в осях «Б-В» на рис.1). Размеры сечения балки: h = 0,5 м, b = 0,4 м. Конструкцию пола принять по рисунку в Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания.

Решение

Данный тип здания относится ко II классу ответственности. Коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0.

Состав пола и значения постоянных нагрузок примем из примера 1.1.

Нагрузки, действующие на балку, принимаются линейно распределенными (кН/м). Для этого равномерно распределенные нагрузки на перекрытие умножаются на ширину грузового участка, равному для средних балок шагу рам. В нашем примере см. рис. 1 ширина грузового участка составляет В = 6,6 м. Остается умножить постоянную нагрузку, вычисленную в примере 1.1, на данную величину и записать в таблицу 1:

q1 = 5,89*В = 5,89*6,6 = 38,87 кН/м;

q1p = 6,63*В = 6,63*6,6 = 43,76 кН/м.

Таблица 1

Сбор нагрузок на балку перекрытия

Вид нагрузки	Норм. кН/м	Коэф. γt	Расч. кН/м
Постоянная нагрузка
1. Ж.б. плита + пол	38,87		43,76
2. Собственный вес балки	5,0	1,1	5,5
Всего:	43,87		49,26
Временная нагрузка
1. Полезная нагрузка: кратковременная ν1 длительная р1	6,53 2,29	1,3 1,3	8,49 2,98
2. Перегородки (длительная) р2	3,3	1,3	4,29

 

Вычислим нагрузку от собственного веса балки.

Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). При высоте балки h = 0,5 м и ее ширине b = 0,4 м нормативное значение нагрузки от собственного веса составляет

q2 = 25*h*b*γн =25*0,5*0,4*1,0 =5,0 кН/м.

Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,1,  тогда расчетное значение составит:

q2р = q2*γt =5*1,1 =5,5 кН/м.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 = 38,87 + 5,0 = 43,87 кН/м;

расчетная:

qр = q1р + q2р = 43,76 + 5,5 = 49,26 кН/м.

Понижающие коэффициенты φ1, φ2, φ3 или φ4, при расчете балок нормативные значения нагрузок, допускается снижать в зависимости от грузовой площади А, м2, рассчитываемого элемента умножением на коэффициент сочетания φ. При грузовой площади А = 6,6*7,2 = 47,52 м2 и при А = 47,52 м2 > А1 = 9,0 м2 для помещений коэффициент сочетания φ1 определяется по формуле:

 

φ1 = 0,4 + 0,6/ √(А/А1) = 0,4 + 0,6/√(47,52/9,0) = 0,66.

Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0 и коэффициент сочетания φ1 = 0,66, итоговая нормативная кратковременная полезная нагрузка составляет:

ν1 = 1,5*В*γн*φ1 = 1,5*6,6*1,0*0,66 = 6,53 кН/м.

При нормативном значении временной нагрузки менее 2,0 кПа коэффициент надежности по нагрузке  γt принимается равным γt = 1,3. Тогда расчетное значение составляет:

ν1р = ν1*γt = 6,53*1,3 = 8,49 кН/м.

Длительную полезную нагрузку получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35 т.е:

р1 = 0,35*ν1 = 0,35*6,53 = 2,29 кН/м;

р1р = р1*γt = 2,29*1,3 = 2,98 кН/м.

Нормативное значение равномерно распределенной нагрузки от перегородок составляет не менее 0,5 кН/м2. Приводим ее к линейно распределенной нагрузке на балку путем умножения на ширину грузового участка В=6,6 м:

р2 = 0,5*В*γн = 0,5*6,6*1,0 = 3,3 кН/м.

Расчетное значение нагрузки тогда:

р2р = р2*γt = 3,3*1,3 = 4,29 кН/м.

I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и балки) + полезная (кратковременная).

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициент Ψl, Ψt вводить не следует.

q1 = q + ν1 = 43,87 + 6,53 = 50,4 кН/м;

q1р = qр + ν1р = 49,26 + 8,49 = 57,75 кН/м.

II сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и балки) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).

Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψ1 принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψ2 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 коэффициент Ψl и Ψt = 1,0.

qII = q + ν1 + р2 = 43,87 + 6,53 + 3,3 = 53,7 кН/м;

qIIр = qр+ ν1р + р2р = 49,26 + 8,49 + 4,29 = 62,04 кН/м.

Примеры:

 

Сбор нагрузок на перекрытие и балку

Сбор нагрузок производится всегда, когда нужно рассчитать несущую способность строительных конструкций. В частности, для перекрытий нагрузки собираются с целью определения толщины, шага и сечения арматуры железобетонного перекрытия, сечения и шага балок деревянного перекрытия, вида, шага и номера металлических балок (швеллер, двутавр и т.д.).

Сбор нагрузок производится с учетом требований СНиПа 2.01.07-85* (или по новому СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Данное мероприятие для перекрытия жилого дома включает в себя следующую последовательность:

1. Определение веса «пирога» перекрытия.

В «пирог» входят: ограждающие конструкции (например, монолитная железобетонная плита), теплоизоляционные и пароизоляционные материалы, выравнивающие материалы (например, стяжка или наливной пол), покрытие пола (линолеум, паркет, ламинат и т.д.).

Для определения веса того или иного слоя нужно знать плотность материала и его толщину.

2. Определение временной нагрузки.

К временным нагрузкам относятся мебель, техника, люди, животные, т.е. все то, что способно двигаться или переставляться местами. Их нормативные значения можно найти в таблице 8.3. [1]. Например, для квартир жилых домов нормативное значение равномерно распределенной нагрузки составляет 150 кг/м2.

3. Определение расчетной нагрузки.

Делается это с помощью коэффициентов надежности по нагрузки, которые можно найти в том же СНиПе. Для веса строительных конструкций и грунтов — это таблица 7.1 [1]. Что касается равномерно распределенной временной нагрузки и нагрузки от материалов, то здесь коэффициент надежности берется в зависимости от нормативного значения по пункту 8.2.2 [1]. Так, по нему, если вес составляет менее 200 кг/м2 коэффициент равен 1,3, если равен или более 200 кг/м2 — 1,2. Также данный пункт регламентирует значение нормативной нагрузки от веса перегородок, которая должна равняться не менее 50 кг/м2.

4. Сложение.

В конце необходимо сложить все расчетные и нормативные значения с целью определения общего значения для дальнейшего использования их в расчете на несущую способность.

В случае сбора нагрузок на балку ситуация та же. Только после получения конечных значений их нужно будет преобразовать из кг/м2 в кг/м. Делается это с помощью умножения общей расчетной или нормативной нагрузки на величину пролета.

Для того, чтобы материал был более понятен, рассмотрим два примера. В первом примере соберем нагрузки на перекрытие, а во втором на балку.

А после рассмотрения примеров с целью экономии времени можно воспользоваться специальным калькулятором. Он позволяет в режиме онлайн собрать нагрузки на перекрытие, стены и балки перекрытия.

Пример 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома.

Имеется перекрытие, состоящее из следующих слоев:

1. Многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) — 30 мм.

3. Утепленный линолеум.

На перекрытие опирается одна кирпичная перегородка.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) перекрытия. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.

Вид нагрузки	Норм.	Коэф.	Расч.
Постоянные нагрузки: — железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм — цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм — утепленный линолеум — перегородки Временные нагрузки: — жилые помещения	290 кг/м2   54 кг/м2 5 кг/м2 50 кг/м2   150 кг/м2	1,1   1,3 1,3 1,1   1,3	319 кг/м2   70,2 кг/м2 6,5 кг/м2 55 кг/м2   195 кг/м2
ИТОГО	549 кг/м2		645,7 кг/м2

Пример 2. Сбор нагрузок на балку перекрытия.

Имеется перекрытие, которое опирается на деревянные балки, состоящее из следующих слоев:

1. Доска из сосны (ρ=520 кг/м3) — 40 мм.

2. Линолеум.

Шаг деревянных балок — 600 мм.

Также на перекрытие опирается перегородка из гипсокартонных листов.

Определение нагрузок на балку производится в два этапа:

1 этап — составляем таблицу, как описано выше, т.е. определяем нагрузки, действующие на 1 м2.

2 этап — преобразовываем нагрузки из 1кг/м2 в 1 кг/п.м.

Вид нагрузки	Норм.	Коэф.	Расч.
Постоянные нагрузки: — дощатый пол из сосны (ρ=520 кг/м3) толщиной 40 мм — линолеум — перегородки Временные нагрузки: — жилые помещения	20,8 кг/м2 5 кг/м2 50 кг/м2   150 кг/м2	1,1 1,3 1,1   1,3	22,9 кг/м2 6,5 кг/м2 55 кг/м2   195 кг/м2
ИТОГО	225,8 кг/м2		279,4 кг/м2

Определение нормативной нагрузки на балку:

q_норм = 225,8кг/м2*(0,3м+0,3м) = 135,48 кг/м.

Определение расчетной нагрузки на балку:

q_расч = 279,4кг/м2*(0,3м+0,3м) = 167,64 кг/м.

 

Поделиться статьей с друзьями:

Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие по деревянным балкам

Конечно же самый простой подход в таких случаях — принять общее значение нагрузки с достаточно большим запасом. Например, равномерно распределенная плоская нагрузка 400 кг/м² (иногда и с учетом собственного веса перекрытия) может быть использована и часто используется для расчета любого перекрытия, не только по деревянным, но и по стальным балкам.

Тем не менее такой подход бывает не всегда оправдан, да и собственный вес перекрытия может быть достаточно большим. И если дополнительные сложности при сборе нагрузок и общее усложнение расчетов вас не пугают, при этом вопрос экономии материалов по ряду причин стоит на первом месте, то имеет смысл выполнить такой расчет более скрупулезно. И расчет этот начинается со сбора нагрузок.

В данной статье мы рассмотрим сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома по деревянных балкам согласно действующим нормативным документам, а также определим нормативные и расчетные значения нагрузок.

Итак, планируется междуэтажное перекрытие по деревянным балкам между первым и вторым этажом в различных помещениях жилого дома. Например, такого:

Рисунок 515.1. План помещений второго этажа.

Рисунок 515.2. Экспликация помещений второго этажа.

При этом перекрытия по деревянным балкам планируются во всех помещениях, кроме балкона (впрочем, балкон — это не помещение). А самые нагруженные перекрытия будут в санузле и коридоре, где в качестве напольного покрытия планируется керамогранит. Попробуем сначала собрать нагрузки именно для этих двух помещений.

1. Пример определения нагрузок на перекрытие по деревянным балкам в санузле и коридоре

Сначала определим значения постоянных нагрузок, которые зависят от планируемого пирога перекрытия

1.1. Планируемый состав перекрытия:

1.1.1. Керамогранит, толщиной 1 см.

1.1.2. Плиточный клей.

1.1.3. Выравнивающая стяжка — основание под укладку керамогранита.

1.1.4. Гидроизоляция.

1.1.5. Фанера толщиной 12 мм для перераспределения нагрузок.

1.1.6. Черновой пол из досок толщиной 40 мм.

1.1.7. Балки перекрытия.

1.2. Нормативные значения нагрузок от элементов перекрытия:

1.2.1. При толщине керамогранита t = 1 см (0.01 м) и плотности γ=2100 кг/м³ нормативная плоская равномерно распределенная нагрузка от первого слоя перекрытия составит:

q_н1 = t₁γ₁ = 0.01·2100 = 21 кг/м²

1.2.2. Толщина плиточного клея зависит от множества факторов, предусмотреть которые заранее невозможно, поэтому для дальнейших расчетов примем толщину плиточного клея t = 1 см (0.01 м). Плотность плиточного клея желательно уточнять у производителя, но как правило она близка к плотности обычного цементно-песчаного раствора и составляет около 1800 кг/м³ (т.е. может быть меньше, но вряд ли больше), тогда:

q_н2 = t₂γ₂ = 0.01·1800 = 18 кг/м²

1.2.3. При средней толщине выравнивающей стяжки t = 5 см (а точную толщину стяжки во всех точках рассматриваемого перекрытия определить невозможно, на то она и выравнивающая стяжка, а кроме того учет изменяющейся нагрузки из-за изменения толщины стяжки значительно усложнит расчеты) и при плотности такой же, как и у плиточного клея условно равномерно распределенная нагрузка на перекрытие от 3 слоя составит:

q_н3 = t₃γ₂ = 0.05·1800 = 90 кг/м²

1.2.4. Так как гидроизоляция сама по себе имеет небольшую толщину, а кроме того как правило выполняется из полимерных материалов , имеющих относительно небольшую плотность, то для упрощения расчетов нагрузкой от этого слоя перекрытия можно пренебречь.

1.2.5. Плотность фанеры зависит от различных факторов, в частности от того, из шпона какой древесины она изготовлена. Например, для фанеры из березового шпона плотность может достигать 750-800 кг/м³, для фанеры из хвойных пород древесины — 550-600 кг/м³. Пока будем вести расчет, приняв, что фанера будет из березового шпона, тогда:

q_н5 = t₅γ₅ = 0.012·800 = 9.6 кг/м²

1.2.6. Доски чернового пола скорее всего будут из хвойных пород древесины, но и тут не все просто. Плотность древесины зависит от влажности, так плотность свежепиленного лесоматериала тех же хвойных пород может составлять до 820-850 кг/м³ и при расчете перекрытия по свежепиленным доскам это нужно учитывать.

Тем не менее основные нагрузки на перекрытие будут уже в процессе эксплуатации дома, когда доска уже значительно подсохнет, потому вполне логичным будет принять плотность сосны обыкновенной при влажности до 30%, составляющую около 550 кг/м³, тогда:

q_н6 = t₆γ₆ = 0.04·550 = 22 кг/м²

Примечание: если при устройстве перекрытия будет использоваться высушенная должным образом сосновая доска, то расчет можно вести с учетом плотности около 500-510 кг/м³.

1.2.7. Нагрузка от собственного веса деревянных балок нам на этом этапе не известна и определить мы ее не можем, так как неизвестны размеры поперечного сечения бруса, который мы будем использовать в качестве балок. Если предварительно принять, что при 4 м пролета и шаге балок 1 м сечение балок будет 10х20 см, то при все той же плотности сосны:

q_н7 = hbγ₆ = 0.2·0.1·550 = 11 кг/м²

Примечание: При необходимости после выполнения расчетов и определения сечения балки значение этой нагрузки можно уточнить и выполнить более точные расчеты, но как правило при расчете перекрытий необходимости в этом не возникает.

Итого:

Так как в рассматриваемых помещениях не планируется тяжелых перегородок по перекрытиям (расчет перекрытий по деревянным балкам с учетом перегородок будет рассмотрен отдельно), то на этом сбор постоянных нагрузок можно считать законченным, тем более, что иногда нагрузку от перегородок относят не к постоянным, а к длительным нагрузкам.

Таким образом постоянная нормативная условно равномерно распределенная плоская нагрузка на балки перекрытия составит:

q_нп = Σq_н = 21 + 18 + 90 + 9.6 + 22 + 11 = 171.6 кг/м²

1.3. Расчетные значения нагрузок от элементов перекрытия:

Для определения расчетного значения нагрузок необходимо умножить нормативное значение на коэффициент надежности по нагрузке. Определить значение этого коэффициента для различных элементов конструкций можно по следующей таблице:

Таблица 509.1. Коэффициенты надежности по нагрузке (согласно СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»)

Как видим, значения коэффициентов для различных элементов конструкции могут быть разными, а потому определим сначала расчетное значение нагрузки от каждого слоя перекрытия

1..3.1. Согласно указанной таблице керамогранит можно рассматривать как плиты отделочного слоя, изготовленные в заводских условиях, в этом случае коэффициент надежности по нагрузке составит 1.2 и тогда

q_р1 = q_н1γ_n1 = 21·1.2 = 25.2 кг/м²

1.3.2, 1.3.3. Плиточный клей, как впрочем и стяжка, может рассматриваться, как выравнивающие слои, выполняемые в условиях строительной площадки, тогда для них следует принять коэффициент надежности по нагрузке γ_n2 = 1.3, соответственно:

q_р2 = q_н2γ_n2 = 18·1.3 = 23.4 кг/м²

q_р3 = q_н3γ_n2 = 90·1.3 = 117 кг/м²

1.3.5, 1.3.6, 1.3.7. Для деревянных конструкций (или элементов деревянных конструкций) коэффициент надежности по нагрузке составляет γ_n5 = 1.1, тогда:

q_р5 = q_н5γ_n5 = 9.6·1.1 = 10.56 кг/м²

q_р6 = q_н3γ_n5 = 22·1.1 = 24.2 кг/м²

q_р7 = q_н3γ_n5 = 11·1.1 = 12.1 кг/м²

Итого:

Постоянная расчетная плоская условно равномерно распределенная нагрузка на деревянные балки составит:

q_рп = Σq_р = 25.2 + 23.4 + 117 + 10.56 + 24.2 + 12.1 = 212.46 кг/м²

1.4. Временные нагрузки на перекрытие

Все остальные нагрузки, в том числе от оборудования, мебели, людей, являются временными.

Так как в коридоре никакого тяжелого оборудования не планируется, то для расчетов перекрытия в коридоре, как в прочем и во всех остальных помещениях, кроме санузла, можно воспользоваться рекомендациями нормативных документов, в частности принять

нормативное значение временной равномерно распределенной нагрузки:

q_нв = 150 кг/м²

расчетное значение временной равномерно распределенной нагрузки:

q_рв = 150·1.3 = 195 кг/м²

Если в санузле будет установлена относительно небольшая стальная или акриловая ванна, то и для перекрытия в санузле также можно использовать указанные выше значения временных нагрузок. А если планируется большая тяжелая ванна из чугуна, то расчетное и нормативное значения нагрузки на одну из балок могут быть другими.

Значение расчетной эквивалентной равномерно распределенной нагрузки будет зависеть от положения ванны, шага балок перекрытия и длины пролета:

1. Если предварительно принять шаг балок 0.55-0.6 м и такое расположение чугунной ванны размерами 1.7х0.75 м, при котором нагрузки от двух ножек будут передаваться одной балке перекрытия, то при пролете 4 м:

Опорная реакция А составит:

А = Q(l — a + b)/l = 221(4 — 0.45 + 2.83)/4 = 352.5 кг

При этом момент, действующий под второй силой Q, составит:

М_max = А(l — b) — Q(l — a — b) = 221(4 — 2.83) — 221·0.72 = 253 кгм

Так как момент, действующий в середине балки при равномерно распределенной нагрузке, будет примерно в 1.3 раза больше момента, действующего на расстоянии примерно 1 м от начала балки, где у нас приложена вторая сосредоточенная нагрузка, то эквивалентная линейная равномерно распределенная нагрузка составит:

q_л.экв = 8M/1.3l² = 8·253/(1.3·16) = 97.3 кг/м

При этом с учетом шага балок 0.55 м расчетная эквивалентная плоская равномерно распределенная нагрузка составит:

q_рв(2-1) = 97.3/0.55 = 177 кг/м²

Соответственно нормативное значение временной нагрузки составит:

q_нв(2-1) = 177/1.3 = 136.1 кг/м²

Как видим, при таком положении ванны (в одном из углов санузла) полученные расчетом значения нагрузки даже меньше рекомендуемых, так что при расчетах можно пользоваться данными из нормативных документов.

2. Если установка ванны планируется так, что ножки ванной будут опираться на одну из балок ближе к середине пролета (а = b = 1.64 м) , то:

Опорная реакция А составит:

А = Q(l — a + b)/l = 221 кг

При этом момент, действующий на участке между первой и второй силой Q, составит:

М_max = Аа = 221·1.64 = 362.44 кгм

А эквивалентная линейная равномерно распределенная нагрузка составит:

q_л.экв = 8M/l² = 8·362.44/16 = 181.22 кг/м

При этом с учетом шага балок 0.55 м расчетная эквивалентная плоская равномерно распределенная нагрузка составит:

q_рв(2-1) = 181.22/0.55 = 329.5 кг/м²

Соответственно нормативное значение временной нагрузки составит:

q_нв(2-1) = 177/1.2 = 274.5 кг/м²

Еще раз повторю, такая временная нагрузка при неблагоприятном стечении обстоятельств может действовать только на одну из рассчитываемых балок. Тем не менее, если нет полной уверенности в том, где именно будет стоять ванна или в том, что это положение с годами не будет изменено, то лучше рассчитывать все балки перекрытия на наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок.

На этом сбор нагрузок на перекрытие в санузле и коридоре можно считать законченным.

2. Пример определения нагрузок на перекрытие по деревянным балкам в спальнях и гардеробной

В таких помещениях, как говорилось выше, значение временных нагрузок можно принимать согласно нормативных документов, поэтому единственная нагрузка, которую в данном случае нужно определить, это нагрузка от собственного веса перекрытия.

2.1. Планируемый состав перекрытия:

2.1.1. Линолеум.

2.1.2. Фанера толщиной 1 см.

2.1.3. Доски чернового пола толщиной 4 см.

2.1.4. Балки перекрытия.

2.2. Нормативные значения нагрузок от элементов перекрытия:

При толщине линолеума 0.5 см и плотности 600-800 кг/м³ нагрузка на перекрытие от линолеума составит:

q_н1 = t₁γ₁ = 0.005·800 = 4 кг/м²

Итого:

Так как значения нагрузок от других элементов перекрытия мы уже определили ранее, то теперь можем сразу определить значение нормативной равномерно распределенной нагрузки:

q_нп(2-4) = Σq_н = 4 + 9.6 + 22 + 11 = 46.6 кг/м²

2.3. Расчетные значения нагрузок от элементов перекрытия:

Согласно таблицы 509.1 линолеум относится к рулонным материалам, тогда

q_р1 = 4·1.2 = 4.8 кг/м²

Итого:

Постоянная расчетная плоская условно равномерно распределенная нагрузка на деревянные балки в спальнях и гардеробной составит:

q_рп(2-4) = Σq_р = 4.8 + 10.56 + 24.2 + 12.1 = 51.66 кг/м²

Примечание: Если в гардеробной (помещение 2-8) будут устанавливаться достаточно тяжелые платяные шкафы вдоль балок перекрытия, то для таких балок следует принять большее значение расчетной нагрузки.

Для наглядности полученные значения постоянных и временных нагрузок для различных помещений можно свести в отдельную таблицу.

Сбор нагрузок для расчета конструкций

Для расчета любой конструкции первым делом нужно собрать нагрузки. Разберемся с самой сутью: какие нагрузки могут возникнуть при расчете здания?

 

Во-первых, это собственный вес конструкций (крыши, перекрытий, стен, полов, перегородок, лестниц и т.п.). При расчете жилых домов это, чаще всего, самая серьезная нагрузка.

Как определяется собственный вес? Нужно знать, сколько весит материал, т.е. его объемный вес или плотность (кг/м³), затем определить габариты конструкции и выбрать коэффициент надежности по нагрузке (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5).

Например, есть стена из кирпича объемным весом 1800 кг/м³ (толщиной 0,250 м) с утеплителем объемным весом 60 кг/м³ (толщиной 0,08 м). Высота стены 3,3 м. Коэффициент надежности по нагрузке для каменных конструкций — 1,1. Определим, какая нагрузка от стены приходится на ленточный фундамент. Нагрузка обычно определяется на 1 погонный метр конструкции:

1,1*1800*3,3*0,25 + 1,2*60*3,3*0,08 = 1653 кг/м.

В таблице 1 приведен объемный вес некоторых строительных материалов.

 

Таблица 1 (информация взята из справочника)

Материал	Объемный вес, кг/м3
Кладка из искусственных камней
Кладка из глиняного обыкновенного или силикатного кирпича на тяжелом растворе	1800
То же на сложном растворе (цемент, известь, песок)	1700
То же, на теплом или известковом растворе	1600
Кладка из пустотелого кирпича	1300-1500
Кладка из пустотелого пористого кирпича	1000-1200
Кладка из керамических пустотелых блоков	1250-1400
Кладка из шлакового кирпича	1100-1400
Кладка из естественных камней
Правильная кладка из твердых пород (мраморная, гранитная)	2680
То же, из плотных пород (известняк, песчанник)	2200
То же из легких пород (туф, ракушечник)	1200-1600
Бутовая кладка из твердых пород (мраморная, гранитная)	2400
То же, из плотных пород (известняк, песчанник)	2000
То же из легких пород (туф, ракушечник)	1200-1400
Бетоны и кладка из бетонных камней
Бетон на щебне (гравии) твердых пород, невибрированный	2200
То же, вибрированный	2300
Бетон на кирпичном щебне	1800
Бетон на гранулированном шлаке	1100-1200
Бетон на котельном шлаке	1350-1450
Бетон на пемзе	800-1000
Бетоны ячеистые автоклавные (газобетон, пенобетон)	300-1000
Пеносиликат автоклавный	400-800
Кладка из бетонных камней (в зависимости от рода заполнителя и объемного веса бетона)	1200-2300
Железобетон
Невибрированный на гранитном щебне	2400
Вибрированный на гранитном щебне	2500
Невибрированный на кирпичном щебне	2000
Вибрированный на кирпичном щебне	2150
На пемзе или туфе	1100-1500
Засыпки
Сухой песок	1600
Строительный мусор	1200-1400
Мелочь из пемзы, туфа	900-1000
Торф, сфагнум в набивке	1000-1100
Шлак котельный	1000
Шлак доменный гранулированный	500-900
Пробковая мелочь	150
Растворы и штукатурки
Цементный раствор	1800
Сложный раствор (цемент, известь, песок)	1700
Известково-песчаный раствор	1600
Теплый раствор (цемент, известь, шлак)	1000-1400
Гипсовый раствор из чистого гипса	1100
Гипсобетоны с заполнителями	700-1300
Сухая штукатурка	600-700
Дерево
Сосна, ель воздушно-сухая (поперек волокон)	500-600
Дуб воздушно-сухой	800
Древесные опилки	250-300
Уголь древесный	180-200
Плиты древесноволокнистые (ДВП)	670
Плиты фибролитовые	575
Фанера клееная	680
Металлы
Железо, сталь	7850
Чугун	7250
Медь красная	8800
Бронза	8600
Свинец	11400
Разные материалы
Асбестоцементные плитки и листы	1900
Асбестоцементные термоизоляционные плиты	300-600
Асфальт	1800
Асфальтобетон	2100
Войлок строительный	150
Гипсовые плиты с опилками и стружками	650-1000
Пробковые плиты	250
Толь, рубероид, пергамин	600
Стекло	2600
Стекловата	150-200
Линолеум	1800
Гипсокартон	825

 

Коэффициенты надежности по нагрузке для веса конструкций, материалов и засыпок (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5):

— металлические конструкции — 1,1;

— бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные — 1,1;

— бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, рулонные материалы, засыпки, стяжки и т.п., выполняемые в заводских условиях — 1,2, на строительной площадке — 1,3;

— насыпные грунты — 1,15.

 

Второй тип нагрузки — это временная (переменная) нагрузка (от снега, людей, мебели и прочего). Величину временной нагрузки придумывать не нужно, она четко регламентирована в ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 6 и таблица 6.2.

Для жилого дома нам нужно знать следующие нагрузки:

1. Нагрузка на перекрытие в жилых помещениях — 150 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).

2. Нагрузка на перекрытие в чердачном помещении — 70 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).

3. Снеговая нагрузка — согласно разделу 8 ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» для вашего района.

Переменная нагрузка состоит из долговременной и кратковременной части. В расчете разных конструкций необходимо прикладывать либо полную временную, либо кратковременную или длительную нагрузку. В методиках расчетов всегда оговаривается, какая нагрузка нужна, а с помощью ДБН можно разобраться с величинами нагрузок, которые нужно прикладывать в конкретном случае.

Более глубоко вопрос видов нагрузок и коэффициентов к ним рассмотрен в статье Сочетания нагрузок или как выбрать нужные коэффициенты

 

Еще полезные статьи:

«Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома»

«Как определить нагрузку на крышу в вашем районе»

«Сбор нагрузок в каркасном доме»

«Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме»

«Расчет кладки из газобетона на смятие под действием нагрузки от перекрытия.»

«Как рассчитать стены из кладки на устойчивость.»

«Расчет металлического косоура лестницы.»

 

class=»eliadunit»>

Сбор нагрузок на стену первого этажа

Начинаем публикацию статей по расчету кирпичных стен. Прежде, чем приступить к расчетам, необходимо собрать нагрузки. На стены здания в пределах каждого этажа действуют нагрузки от вышележащих этажей, нагрузки от плит перекрытия рассматриваемого этажа и собственный вес отдельных участков стен.

Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?

Нагрузки бывают:

— нормативные — их значения приведены в СНиП «Нагрузки и воздействия».

— расчетные — значения расчетных нагрузок определяются путем умножения нормативных на коэффициент надежности по нагрузке (γ_ƒ)

Также они классифицируются на:

— постоянные

— временные, которые в свою очередь бывают:

a. длительными

b. кратковременными

c. особыми

К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.

К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.

К длительным — перегородки, оборудование и пр., а также пониженные кратковременные от людей и снега.

В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.

Давайте для наглядности представим, что нам необходимо произвести сбор нагрузок на стену первого этажа двухэтажного коттеджа. Высота этажа 3м, длина 6м. Перекрытия железобетонные толщиной 220мм. Для упрощения расчетов принимаем плоскую рулонную кровлю.

  

 

Для начала произведем подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия и покрытия и внесем данные в таблицу. Предположим, что пол второго этажа состоит из стяжки, поверх которой уложен ламинат. Покрытие второго этажа состоит из пароизоляции, утеплителя, цементно-песчаной стяжки и трехслойного гидроизоляционного ковра.

Наименование	Нормативная нагрузка, т	γƒ	Расчетная нагрузка, т
Покрытие
Собственный вес плиты покрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м3	0,55	1,1	0,61
Пароизоляция из 1 слоя рубероида	0,003	1,3	0,004
Утеплитель из керамзита плотностью 400 кг/м3, толщина 100мм	0,04	1,3	0,052
Цементно-песчаная стяжка толщиной 30мм, плотностью 1800 кг/м3	0,054	1,3	0,07
Гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	0,01	1,3	0,013
Итого постоянная			0,749
Временная для прочих покрытий  (таблица 3, п.9, в)	0,05	1,3	0,065
Временная снеговая (в районе III -180 кг/м2). Внимание! В СНиП Нагрузки и воздействия дана уже расчетная нагрузка. Нормативная нагрузка определяется путем умножения расчетного значения на 0,7. (μ=1)	0,126	1,4	0,18
Итого временная			0,245
Полная нагрузка на 1м2 покрытия			0,994
Перекрытие первого этажа
Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м3	0,55	1,1	0,61
Цементно-песчаная стяжка толщиной 30мм, плотностью 1800 кг/м3	0,054	1,3	0,07
Ламинат толщиной 10мм + подложка 3мм	0,008	1,2	0,01
Итого постоянная			0,69
Временная для помещений жилых зданий	0,15	1,3	0,2
Итого временная			0,2
Полная нагрузка на 1м2 перекрытия			0,89

Теперь нам нужно определить грузовую площадь. Чтобы лучше понять, что такое грузовая площадь, посмотрим на картинку ниже.

 

Если нагрузка собирается для 1 погонного метра стены, то грузовая площадь будет равна произведению 1-го метра на половину расстояния между наружной и внутренней несущей стеной.

Розовым цветом отмечена грузовая площадь для средней стены, а  зеленым цветом — для наружных стен.

Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м²

Перемножив грузовую площадь на  значения из таблицы, получим нагрузку от перекрытия и покрытия для 1 погонного метра кирпичной кладки.

 

От покрытия:

— постоянная — 0,749*2=1,498 т

— временная — 0,245*2=0,49 т

Полная P₂= 0,994*2=1,988 тонны

 

От перекрытия:

— постоянная —  0,69*2=1,4 т

— временная — 0,2*2=0,4 т

Полная P₁= 0,89*2=1,8 тонн

 

Осталось посчитать вес кладки второго этажа (G₂) и вес парапета (G_п). Высота 2го этажа — 3 м, парапета — 0,7 м. Толщина — 0,25 м, плотность кладки — 1,8 т/м³.

Вес 1 погонного метра равен:

G₂=1*0,25*3*1,8=1,35 т

G_п=1*0,25*0,7*1,8=0,315 т

Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:

 

N=G_п+P₂+G₂+P₁=0,315+1,988+1,35+1,8=5,5 т

 

Для дальнейших расчетов нам также понадобится значение длительной продольной силы. Она равна сумме постоянной нагрузки от перекрытий и покрытий, веса вышележащих стен и длительной временной от перекрытий и покрытий. В нашем примере длительную временную мы не рассматривали.

N_g=0,315+1,498+1,35+1,4=4,563 т

Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.

← Предыдущая Следующая →

---

Статья была для Вас полезной?

Оставьте свой отзыв в комментарии

 

---

Сбор нагрузок на фундамент | Конструктив

Сбор нагрузок на фундамент – это один из важных этапов проектирования. Правильно собранные нагрузки позволяют эффективно законструировать фундамент, который будет прочно держать все здание.

Для того чтобы понять, как выполняется сбор нагрузок на фундамент, я продемонстрирую небольшой пример. По моему мнению, данные по сбору лучше всего оформлять в табличной форме. Но для начала давайте пройдемся по азам теоретической части.

Виды нагрузок

Виды нагрузок можно разделить на два типа: постоянные и временные. В зависимости от условий строительства и назначения здания на фундамент может передаваться:

1. Постоянная нагрузка. Сюда относится собственный вес конструкций здания, собственный вес самого фундамента, давление от грунта на обрезах фундамента, а также боковое давление грунта и грунтовых вод.

2. Временная нагрузка, которая в зависимости от времени воздействия подразделяется на:

а) Длительная временная нагрузка, которая действует на фундамент достаточно долго. Сюда относят передачу нагрузки от оборудования, а также полезное давление от материалов (в складских помещениях) и прочих элементов наполнения помещения.

б) Кратковременная нагрузка, которая действует непродолжительное время. В этой категории находится полезная нагрузка на перекрытия от людей, в зависимости от назначения здания (поток в жилом здании и офисном помещении значительно отличается), нагрузки от кранов в промышленных зданиях, а также ветровые и снеговые нагрузки.

в) Особая нагрузка, которая возникает в особых случаях. Эта категория учитывает сейсмические нагрузки, аварийные ситуации, а также нагрузки от просадки здания в районах, где ведутся горные выработки.

Полноценно правильный расчет фундамента выполняется после сбора нагрузок на фундамент. При этом складываются наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок, которые позволяют выявить поведение фундамента в максимально опасном положении.

Выполняя сбор нагрузок на фундамент необходимо все горизонтальные и вертикальные силы (кроме бокового давления грунта) приложить на обрезе фундамента.

Сбор нагрузок на фундамент. Пример

Конструктивная схема нашего здания представлена на картинке. Сооружение имеет несущие кирпичные стены по цифровым осям и самонесущие стены по буквенным. Монолитное перекрытие опирается только на стены по цифровым осям.

Самонесущая стена передает на фундамент только собственный вес, а вот несущие стены, кроме собственного веса, еще воспринимает давление от плит перекрытия и всего, что находится на плите. Возьмем плиту в пролете между осями 1 и 2. Она опирается только на две стены, поэтому вес от плиты будет равномерно передаваться: половина на стену по оси 1, а вторая половина на стену по оси 2. Аналогична ситуация с плитой в пролете осей 2 и 3. В итоге получается, что стена по оси 2 получает в два раза больше нагрузки от плиты перекрытия, чем стена по оси 1 и 3.

Выполняя сбор нагрузок на фундамент, следует понимать, что в зависимости от воспринимаемого давления, фундаменты будут отличаться по своей геометрии. Поэтому Определим, что фундамент под стены по осям 1 и 3 – будет первого типа, фундамент под стену по оси – будет второго типа, а фундамент под стены по осям А и Б – будет третьего типа.

Теперь приступаем к сбору нагрузок от конструкций на 1 м². Для правильного понимания процесса сбора, данные заносим в таблицу:

Нагрузка	Нормативная нагрузка, кг/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кг/м2
Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия первого этажа
Постоянная нагрузка: 1) Монолитное ж/б перекрытие, толщиной 200мм, 2500 кг/м3	200*2,5=500	1,1	500*1,1=550
2) Звукоизоляция толщиной 50 мм, 25 кг/м3	50*25/1000=1,25	1,3	1,25*1,3=1,6
3) Цементно-песчаная стяжка, толщиной 20 мм, 1800 кг/м3	20*1800/1000=36	1,3	36*1,3=46,8
4) Керамическая плитка, толщиной 4 мм, 1800 кг/м3	4*1800/1000=7,2	1,3	7,2*1,3=9,4
Итого:	544,45		607,8
Временная нагрузка для жилых помещений 150 кг/м2 (СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»)	150	1,3	150*1,3=195
Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия второго этажа
Постоянная нагрузка: 1) Монолитное ж/б перекрытие, толщиной 200мм, 2500 кг/м3	200*2500/1000=500	1,1	500*1,1=550
2) Цементно-песчаная стяжка, толщиной 20 мм, 1800 кг/м3	20*1800/1000=36	1,3	36*1,3=46,8
3) Линолеум, толщиной 2 мм, 1800 кг/м3	2*1800/1000=3,6	1,3	3,6*1,3=4,7
Итого:	539,6		622,5
Временная нагрузка для чердака 70 кг/м2	70	1,3	70*1,3=91
Сбор нагрузки на 1 м2 покрытия
Постоянная нагрузка: 1) Обрешетка из сосновой доски, толщиной 40 мм, 600 кг/м3	40*600/1000=24	1,1	24*1,1=26,4
2) Металлочерепица 5 кг/м2	5	1,1	5*1,1=5,5
3) Гидроизоляция 1,3 кг/м2	1,3	1,1	1,3*1,1=1,4
4) Стропильная нога сечением 60х120 мм, шаг стропил – 1.1м, сосна – 600 кг/м3	6*12*600/(1*11000)=3,9	1,1	3,9*1,1=4,3
Итого:	34,2		37,6
Временная нагрузка: Снеговая нагрузка 160 кг/м2	160	1,25	160*1,25=200
Нагрузка от 1 м2 внешних стен
Постоянная нагрузка: 1) Стена из кирпича на тяжелом растворе, толщиной 510 мм, 1800 кг/м3	510*1800/1000=918	1,1	918*1,1=1009,8
2) Утеплитель, толщиной 60 мм, 55 кг/м3	60*55/1000=3,3	1,1	3,3*1,1=3,6
3) Внешняя и внутренняя штукатурка стены из цементно-песчаного раствора, толщиной 30 мм, 1900 кг/м3	2*30*1900/1000=114	1,1	102*1,1=125,4
Итого:	1035,3		1138,8
Нагрузка от 1 м2 внутренней стены
Постоянная нагрузка: 1) Стена из кирпича на тяжелом растворе, толщиной 510 мм, 1800 кг/м3	510*1800/1000=918	1,1	918*1,1=1009,8
2) Штукатурка стены с двух сторон из цементно-песчаного раствора, толщиной 30 мм, 1900 кг/м3	2*30*1900/1000=114	1,1	114*1,1=125,4
Итого:	1032		1135,2
Сбор нагрузки на фундамент первого типа (1 п.м.)
Постоянная нагрузка: 1) От веса стены, высотой 7.5м	1035,3*7,5=7764,8		1138,8*7,5=8541
2) От перекрытия над первым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м)	544,45*3,435/2=935		607,8*3,435/2=1043,8
3) От перекрытия над вторым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м)	539,6*3,435/2=926,7		622,5*3,435/2=1069,1
4) От конструкции покрытия (длина наклонного стропила 5.8м)	34,2*5,8/2=99,2		37,6*5,8/2=109
Итого:	9725,7		10762,9
Временная нагрузка: 1) На перекрытие над первым этажом	150*3,435/2=257,6		195*3,435/2=334,9
2) На перекрытие над вторым этажом	70*3,435/2=120,2		91*3,435/2=156,3
3) Снеговая нагрузка	160*5,8/2=464		200*5,8/2=580
Итого:	841,8		1071,2
Сбор нагрузки на фундамент второго типа (1 п.м.)
Постоянная нагрузка: 1) От веса стены, высотой 7.5м	1032*7,5=7740		1135,2*7,5=8514
2) От двух перекрытий над первым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м)	2*544,45*3,435/2=1870,2		2*607,8*3,435/2= 2087,8
3) От двух перекрытий над вторым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м)	2*539,6*3,435/2=1853,5		2*622,5*3,435/2=2138,2
4) От конструкции покрытия (длина каждого наклонного стропила 5.8м)	2*34,2*5,8/2=198,4		2*37,6*5,8/2=218,1
5) От деревянной стойки, высотой 2.3 м, с шагом 1м, из сосны, 600 кг/м3 сечением 6х12см	6*12*600/(1*10000)*2,3 =9,9	1,1	9,9*1,1=10,9
Итого:	11672,0		12969,0
Временная нагрузка: 1) На два перекрытия над первым этажом	2*150*3,435/2=515,3		2*195*3,435/2=669,8
2) На два перекрытия над вторым этажом	2*70*3,435/2=240,5		2*91*3,435/2=312,6
3) Снеговая нагрузка на два стропила (длина наклонного стропила 5,8м)	2*160*5,8/2=928,0		2*200*5,8/2=1160,0
Итого:	1683,8		2142,4
Сбор нагрузки на фундамент третьего типа (1 п.м.)
Постоянная нагрузка: 1) От веса стены высотой 9.6 м	1035,3*9,6=9938,9		1138,8*9,6= 10932,5

Теперь можно сказать, что сбор нагрузок на фундамент выполнен. Можно приступать к выполнению расчета фундамента на прочность, определять глубину заложения и расчетные геометрические размеры.

Пример сбора нагрузок на фундамент довольно простой, но он показывает основную схему действия. В случае возникновения дополнительных вопросов, мы на них с удовольствием ответим в комментариях. Тем, кому нужен файл с таблицей расчетов — можете скачать документ: Сбор нагрузок на фундамент.

© Статья является собственностью recenz.com.ua. Использование материала разрешается только с установлением активной обратной ссылки

 

Добавить комментарий

Постоянная нагрузка на перекрытие. Расчет деревянного перекрытия

Сначала о нагрузках. По таблице 3.3 СНиП 2.01.07-85* временная нагрузка на перекрытие считается равной 150 кг/м². То есть на каждом квадратном метре перекрытия можно будет разместить 150 кг дополнительного веса сверх постоянных нагрузок. К постоянным нагрузкам относят вес самого перекрытия с напольными конструкциями и вес межкомнатных перегородок. Мебель, санитарно-техническое оборудование и вес людей относят к временным нагрузкам.

Какую величину нагрузки выбрать для устройства деревянного перекрытия? Проще всего провести аналогию с чем-то хорошо знакомым. Например, в наших квартирах используются железобетонные перекрытия с несущей способностью от 400 до 800 кг/м². В последнее время применяются в основном плиты перекрытия с несущей способностью 800 кг/м². Стоит ли принимать к расчету деревянного перекрытия такую нагрузку? Наверное, нет. Как показывает практика, нагрузка на перекрытие чаще всего, не превышает 350–400 кг/м². Однако это не исключает того, что вы, проектируя перекрытие под свои конкретные нужды, примите другую величину нагрузки. В любом случае, все возможные нагрузки лучше учесть заранее и спроектировать перекрытие с небольшим (не более 40%) запасом прочности, чем потом, при возникшей необходимости, заниматься его упрочнением.

Для подбора сечений балок перекрытия, нагрузку исчисляемую в килограммах на квадратный метр нужно перевести в нагрузку, на погонный метр длины балки. Мы легко можем представить себе, например, квадратный лист железа со сторонами длинной в 1 м. Если мы надавим на этот лист весом в 400 кг и подложим под его середину деревянную балку, то на один метр длинны этой балки будет давить сила 400 кг. Это очевидно. А если мы подложим под лист две балки и распределим их под серединами половин листа, то на метр длины балок будет давить вес по 200 кг. Это тоже очевидно. Положив под лист три балки и равномерно раздвинув их, получим нагрузку на каждую балку уже по 133 кг. Таким образом, изменяя количество балок расположенных под одним квадратным метром, мы можем изменять давящую на них нагрузку и тем самым уменьшать сечение балок. Либо наоборот, разместить под двумя (тремя, четырьмя и т.д.) квадратными метрами одну балку и увеличить ее сечение.

Балки перекрытия рассчитываются не только по несущей способности, но еще и на прогиб. Жить в доме, в котором над головой прогнулось перекрытие, будь оно хоть трижды прочным — неприятно. Нормативная величина прогиба балки не должна превышать 1/250 ее длины.

Несущая способность древесины известна, сечения и длины балок то же не составляют тайны — их тысячи раз просчитывали до нас. Поэтому для определения сечения балок при известном пролете (длине от опоры до опоры) можно применить график изображенный на рисунке 37. При использовании графика нужно задать нагрузку и ширину балки и по ним определить ее высоту, для данного пролета балки. Либо зная длину пролета балки и размеры ее сечения, определить какую нагрузку она может выдержать. Изменяя шаг установки балок добиться требуемой величине нагрузки.

Рис. 37. График для определения сечений деревянных балок

График предназначен для расчета однопролетных балок, т. е. балок лежащих на двух опорах. Также можно использовать калькулятор для расчета деревянных балок. Если будут применены двухпролетные балки (на трех опорах) или балки нестандартной длины, то можно попробовать

Комментариев:

• Основные характеризующие моменты
• Как рассчитать нагрузку правильно
• Расчет точечной нагрузки
• Несколько дополнительных сведений
• Несколько полезных рекомендаций

Отделочный материал выбирается по принципу, какую нагрузку выдерживает плита перекрытия. Этот показатель будет влиять на обустройство крыши здания. В основном, когда строится любое здание или объект, в первую очередь соблюдается жесткость каркаса, его устойчивость. Все эти характеристики напрямую зависят от прочности создаваемого перекрытия.

Основные характеризующие моменты

Установка плиты перекрытия на несущую конструкцию кровли позволяет заниматься возведением многоэтажных домов. Чтобы правильно выполнить проект здания, необходимо точно знать, какое давление выдержит выбранная плита перекрытия. Необходимо хорошо разбираться в разнообразии плит.

Прежде чем приступать к возведению многоэтажного здания, необходимо провести расчет нагрузки. От будущего веса будет зависеть подбор конструкции здания, от нагрузки зависит, какую нужно устанавливать плиту.

На производстве выпускается два вида плит:

• полнотелые;
• пустотные.

Полнотелые системы отличаются большой массой, они стоят очень дорого. Такая конструкция применяется в строительстве серьезных объектов, которые относятся к социально значимым.

При строительстве жилых домов в основном используется пустотная плита. Надо сказать, что основные технические параметры такой плиты соответствуют всем стандартам строительства жилого помещения:

Плиту отличает:

• высокая надежность;
• малый вес.

Важнейшим преимуществом этих изделий можно назвать низкую стоимость. Это дало возможность применять такую систему намного чаще, если сравнивать ее с другими.

Для расчета перекрытия учитывается местонахождение пустот. Они располагаются таким образом, чтобы несущие характеристики изделия не были нарушены. Пустоты влияют также на звукоизоляцию помещения, его теплоизоляционные свойства.

Плита изготавливается самых разных размеров. Ее длина может достигать максимально 9,7 м при максимальной ширине – 3,5 м.

При строительстве зданий чаще всего применяются конструкции с габаритами 6 х1,5 м. Этот размер считается стандартным и наиболее востребованным. Данную систему применяют для возведения:

• высотных зданий;
• многоэтажек;
• коттеджей.

Так как вес данных плит не очень высок, их легко монтировать, для чего применяется пятитонный кран.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать нагрузку правильно

Строительство любого дома не может обойтись без правильного расчета нагрузки, которую способна удержать плита перекрытия. От нее зависит жесткость всего здания. Поэтому данные расчеты – это залог безопасного строительства, это гарантия безопасности жизни людей.

В каждом доме перекрытия имеют две конструктивные части:

• верхняя;
• нижняя.

Верхняя часть передает нагрузку нижней конструкции. Поэтому очень важно точно рассчитать допустимую величину.

В основном расчет любой строительной конструкции просто необходим, чтобы впоследствии не произошло разрушение здания. В случае ошибочного расчета стены очень быстро начнут трескаться. Здание быстро развалится.

• динамический;
• статический.

Статический расчет учитывает все предметы, которые осуществляют нагрузку на плиту. Все движущиеся объекты несут динамическую величину.

Чтобы выполнить расчет, необходимо иметь:

• калькулятор;
• рулетку;
• уровень.

От размера плиты зависит ее устойчивость к различным нагрузкам.

Для определения нагрузки, которую способна выдержать будущая плита перекрытия, предварительно делается подробный чертеж. Учитывается площадь дома и все, что может создавать нагрузку. К данным элементам относятся:

• перегородки;
• утепления;
• цементные стяжки;
• напольное покрытие.

Основная опорная система кровли находится в торцах плиты. Когда изготавливаются плиты, армирование располагается так, чтобы максимальная нагрузка приходилась именно на торцы.

Центр плиты не должен воспринимать нагрузку, она не закладывается при расчете конструкции.

Поэтому середина конструкции не выдержит, даже если она будет усилена капитальными стенами.

Чтобы понять, как делается расчет, возьмем для примера конструкцию типа «ПК-50-15-8». Согласно ГОСТу 9561-91, масса данной системы равна 2850 кг.

1. Сначала рассчитывается площадь всей несущей поверхности: 5 м × 1,5 м = 7,5 кв.м.
2. Затем рассчитывается вес, который может удержать плита: 7,5 кв. м × 800 кг/кв.см= 6000 кг.
3. После этого определяется масса: 6000 кг – 2850 кг = 3150 кг.

На последнем шаге подсчитывается, сколько останется от нагрузки после проведения утепления, укладки стяжки и обшивки полов. Профессионалы стараются брать напольное покрытие, чтобы оно и стяжка не превышали 150 кг/кв.см.

Затем 7,5 кв. м умножается на значение 150 кг/кв.см, в результате получается 1125 кг. От массы плиты, равной 3150 кг, отнимается 1125 кг, получается 3000 кг. Таким образом, 1 кв. м может выдержать 300 кг/кв. см.

Вернуться к оглавлению

Расчет точечной нагрузки

Данный параметр должен выполняться очень грамотно и расчетливо. Если нагрузка будет приходиться в одну точку, то это будет сильно влиять на срок службы перекрытия.

Справочники по строительству приводят формулу:

800 кг/кв.см × 2 = 1600 кг.

Следовательно, одна индивидуальная точка способна выдержать 1600 кг.

Однако при более точном расчете необходимо учесть коэффициент надежности. Его значение для жилого здания берется 1,3. В результате:

800 кг/кв.см × 1,3 = 1040 кг.

Но, даже имея данный безопасный размер, желательно точечную нагрузку располагать рядом с несущей конструкцией.

Вернуться к оглавлению

Несколько дополнительных сведений

Конечно, если известны все технические параметры перекрытия, ориентировочная масса, которая будет основной нагрузкой, выполнить нужные расчеты достаточно легко. При этом необходимо учесть существование нескольких разновидностей нагрузок.

В первую очередь, это продолжительность нагрузки. Она может существовать в виде:

• постоянной;
• временной.

Постоянную нагрузку создают:

• мебель;
• люди;
• бытовая техника;
• вещи, постоянно расположенные в помещении.

Кроме того, постоянно давит масса несущей конструкции, оказывает влияние горное давление.

Под временными нагрузками понимаются те, которые появляются при строительстве самых разных конструкций.

К особым нагрузкам относится сейсмическое воздействие, возможное изменение свойств грунта.

Кратковременные нагрузки возникают от оборудования, применяемого при строительстве здания, при атмосферном воздействии. Когда делается расчет самой большой нагрузки, необходимо учесть и длительные нагрузки. Они составляют большую группу, к ним можно отнести:

• замерзание воды;
• появление льда;
• возникновение трещин;
• линию жесткости;
• кирпичную стенку:
• цементную стяжку;
• покрытие напольной поверхности;
• массу перегородок;
• массу оборудования для выполнения стационарной работы, это могут быть конвейерные установки, различные аппараты, твердые или жидкообразные тела;
• вес стеллажей, находящихся на складе или в другом помещении;
• массу скопившейся пыли, этот фактор часто игнорируют, однако его необходимо обязательно принимать к сведению, это также лишний вес;
• атмосферные осадки.

В ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» о сборе нагрузок от перегородок сказано скупо:

Давайте разберемся, как рациональней собирать нагрузку от перегородок для различных ситуаций.

Что такое характеристическая нагрузка? Это нормативная нагрузка еще безо всяких коэффициентов, т.е. фактический вес перегородок. Этот фактический вес, по сути, распределен по очень узкой площади (т.к. толщина перегородки обычно не превышает 150 мм), и наиболее правдоподобным будет принимать нагрузку от перегородки как линейную. Что это значит?

Пример 1. Есть кирпичная перегородка высотой 2,5 м, толщиной 0,12 м, длиной 3 м, ее объемный вес равен 1,8 т/м 3 .

Она оштукатурена с двух сторон, каждый слой штукатурки имеет толщину 0,02 м, объемный вес штукатурки 1,6 т/м 3 . Нужно найти нормативную (характеристическую) нагрузку от перегородки для расчета плиты перекрытия.

Найдем вес 1 м 2 перегородки:

(1,8∙0,12 + 1,6∙2∙0,02)∙1 = 0,28 т/м 2 (здесь 1 – это площадь перегородки).

Зная высоту перегородки, определим, сколько будет весить погонный метр перегородки:

0,28∙2,5 = 0,7 т/м.

Таким образом, мы получили погонную линейную нагрузку 0,7 т/м, которая будет действовать на плиту перекрытия под всей перегородкой (каждый метр перегородки весит 0,7 т/м). Суммарный же вес перегородки будет равен 0,7∙3 = 2,1 т, но такое значение для расчета нужно далеко не всегда.

Теперь рассмотрим, в каких ситуациях нагрузку от перегородок следует оставлять в виде линейной нагрузки, а когда – переводить в равномерно распределенные по площади нагрузки, как это рекомендуется в п. 6.6 ДБН «Нагрузки и воздействия».

Сразу оговорюсь, если вы считаете перекрытие в программном комплексе, позволяющем с легкостью задавать перегородки или линейную нагрузку от них, следует воспользоваться этой возможностью и делать наиболее приближенный к жизни расчет – такой, где все нагрузки от перегородок в виде линейно-распределенных расположены каждая на своем месте.

Если же вы считаете вручную или же по каким-то причинам хотите упростить программный счет (вдруг, компьютер не тянет такое обилие перегородок), следует проанализировать, как это делать и делать ли.

Как собрать нагрузку от перегородок для расчета монолитной плиты

Рассмотрим варианты с монолитным перекрытием. Допустим, есть у нас фрагмент монолитного перекрытия, на который необходимо собрать нагрузку от перегородок, превратив ее в равномерно распределенную.

Что для этого нужно? Во-первых, как в примере 1, нужно определить нагрузку от 1 погонного метра перегородки, а также суммарную длину перегородок.

Допустим, погонная нагрузка у нас 0,3 т/м (перегородки газобетонные), а суммарная длина всех перегородок 76 м. Площадь участка перекрытия 143 м 2 .

Первое, что мы можем сделать, это размазать нагрузку от всех перегородок по имеющейся площади перекрытия (найдя вес всех перегородок и разделив его на площадь плиты):

0,3∙76/143 = 0,16 т/м 2 .

Казалось бы, можно так и оставить, и приложить нагрузку на все перекрытие и сделать расчет. Но давайте присмотримся, у нас есть разные по интенсивности загруженности участки перекрытия. Где-то перегородок вообще нет, а где-то (в районе вентканалов) их особенно много. Справедливо ли по всему перекрытию оставлять одинаковую нагрузку? Нет. Давайте разобьем плиту на участки с примерно одинаковой загруженностью перегородками.

На желтом участке перегородок нет вообще, справедливо будет, если нагрузка на этой площади будет равна 0 т/м 2 .

На зеленом участке общая длина перегородок составляет 15,3 м. Площадь участка 12 м 2 (заметьте, площадь лучше брать не строго по перегородкам, а отступая от них где-то на толщину перекрытия, т.к. нагрузка на плиту передается не строго вертикально, а расширяется под углом 45 градусов). Тогда нагрузка на этом участке будет равна:

0,3∙15,3/12 = 0,38 т/м 2 .

На розовом участке общая длина перегородок составляет 38,5 м, а площадь участка равна 58 м 2 . Нагрузка на этом участке равна:

0,3∙38,5/58 = 0,2 т/м 2 .

На каждом синем участке общая длина перегородок составляет 11,1 м, а площадь каждого синего участка равна 5 м 2 . Нагрузка на синих участках равна:

0,3∙11,1/5 = 0,67 т/м 2 .

В итоге, мы имеем следующую картину по нагрузке (смотрим на рисунок ниже):

Видите, как значительно различаются нагрузки на этих участках? Естественно, если сделать расчет при первом (одинаковом для всей плиты) и втором (уточненном) варианте загружения, то армирование будет разным.

Делаем вывод: всегда нужно тщательно анализировать, какую часть плиты загружать равномерной нагрузкой от перегородок, чтобы результат расчета был правдоподобным.

Если вы собираете нагрузку от перегородок на перекрытие, опирающееся на стены по четырем сторонам, то следует руководствоваться следующим принципом:

Как собрать нагрузку от перегородок для расчета колонн и фундаментов

Теперь рассмотрим на том же примере, как следует собирать нагрузку от перегородок для расчета колонн и стен или фундаментов под ними. Конечно, если вы делаете расчет перекрытия, то в результате такого расчета вы получите реакции на опорах, которые и будут нагрузками на колонны и стены. Но если перекрытие по каким-то причинам не считаете, а требуется просто собрать нагрузку от перегородок, то как быть?

Здесь начинать нужно не с анализа загруженности частей плиты. Первый шаг в таком случае – это разделить плиту на грузовые площади для каждой колонны и стены.

На рисунке показано, как это сделать. Расстояние между колоннами делится пополам и проводятся горизонтальные линии. Точно так же ровно посередине между колоннами и между колоннами и нижней стеной проводятся горизонтали. В итоге в районе колонн плита поделена на квадраты. Все перегородки, попадающие в квадрат конкретной колонны, нагружают именно эту колонну. А на стену приходится нагрузка с полосы, ширина которой равна половине пролета. Остается только на каждом участке, где есть перегородки, посчитать суммарную длину этих перегородок и весь их вес передать на колонну.

Пример 2. Собрать нормативную (характеристическую) нагрузку от перегородок на розовую колонну и на стену с рисунка выше.

Вес одного погонного метра перегородки 0,35 кг. Суммарная длина перегородок в квадрате розовой колонны 5,4 м (из этих 5,4 м, одна перегородка длиной 1,4 м находится ровно на границе между двумя колоннами, а 4 м – в квадрате сбора нагрузки). Суммарная длина перегородок на полосе сбора нагрузки для стены – 18 м, длина стены 15,4 м.

Соберем нагрузку на колонну:

0,35∙4 + 0,35∙1,4/2 = 1,65 т.

Здесь мы взяли всю нагрузку от четырех метров стен и половину нагрузки от стены длиной 1,4 м (вторая половина пойдет на другую колонну).

На колонну также придется изгибающий момент от веса перегородок (если перекрытие опирается жестко), но без расчета плиты момент определить сложно.

Соберем нагрузку на стену. Нагрузка собирается на 1 погонный метр стены. Так как перегородки расположены довольно равномерно, находится общий вес всех перегородок и делится на длину стены:

0,35∙18/15,4 = 0,41 т/м.

Как собрать нагрузку от перегородок для расчета (или проверки) сборной плиты

Так как сборные плиты имеют четкую конфигурацию и схему опирания (обычно по двум сторонам), то подход для сбора нагрузок от перегородок должен быть особенным. Рассмотрим варианты сбора нагрузок на примерах.

Пример 3. Перегородка проходит поперек плиты.

Толщина перегородки 0,12 м, высота 3 м, объемный вес 1,8 т/м 3 ; два слоя штукатурки по 0,02 м толщиной каждый, объемным весом 1,6 т/м 3 . Ширина плиты 1,2 м.

Так как плита считается как балка на двух опорах, то нагрузку от перегородки следует брать сосредоточенную – в виде вертикальной силы, приложенной к «балке» в месте опирания перегородки. Величина сосредоточенной силы равна весу всей перегородки:

0,12∙3∙1,2∙1,8 + 2∙0,02∙3∙1,2∙1,6 = 1,0 т.

Пример 4. Перегородка проходит вдоль сборной плиты.

В таком случае, не зависимо от того, где находится перегородка – посередине или на краю плиты, нагрузка от нее берется равномерно распределенной вдоль плиты. Эта нагрузка собирается на 1 погонный метр плиты.

Толщина перегородки 0,1 м, высота 2,5 м, объемный вес 0,25 т/м 3 .

Определим равномерно распределенную нагрузку 1 п.м плиты:

0,1∙2,5∙1∙0,25 = 0,06 т/м.

Пример 5. Перегородки находятся над частью плиты.

Когда плиту пересекает несколько перегородок, у нас есть два варианта:

1) выделить нагрузку от продольных перегородок в равномерно распределенную, а нагрузку от поперечных перегородок – в сосредоточенную;

2) всю нагрузку сделать равномерно распределенной, «размазав» ее по участку плиты с перегородками.

Толщина перегородки 0,1 м, высота 2,5 м, объемный вес 0,25 т/м 3 . Ширина плиты 1,5 м, длина продольной перегородки 3 м, длина двух самых коротких перегородок 0,7 м.

Определим нагрузку на плиту по варианту 1.

0,1∙2,5∙1∙0,25 = 0,06 т/м.

Сосредоточенная нагрузка от крайней правой перегородки равна:

0,1∙2,5∙1,5∙0,25 = 0,1 т.

Сосредоточенная нагрузка от каждой из двух коротких перегородок равна:

0,1∙2,5∙0,7∙0,25 = 0,044 т.

Определим нагрузку на плиту по варианту 2.

Найдем общий вес всех перегородок:

0,1∙2,5∙0,25∙(3 + 1,5 + 0,7∙2) = 0,37 т.

Найдем длину перегородки, на которой действует нагрузка:

3 + 0,1 = 3,1 м.

Найдем величину равномерно распределенной нагрузки на участке 3,1 м.

• Расчет железобетонной монолитной плиты перекрытия
• Первый этап: определение расчетной длины плиты
• Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия
• Существующие виды нагрузок, сбор которых следует выполнить
• Определения максимального изгибающего момента для нормального (поперечного) сечения балки
• Некоторые нюансы
• Подбор сечения арматуры
• Количество стержней для армирования монолитной железобетонной плиты перекрытия
• Сбор нагрузок — некоторый дополнительный расчет

Расчет железобетонной монолитной плиты перекрытия

Железобетонные монолитные плиты перекрытия, несмотря на то, что имеется достаточно большое количество готовых плит, по-прежнему востребованы. Особенно если это собственный частный дом с неповторимой планировкой, в котором абсолютно все комнаты имеют разные размеры либо процесс строительства ведется без использования подъемных кранов.

Монолитные плиты достаточно востребованы, особенно в строительстве загородных домов с индивидуальным дизайном.

В подобном случае устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия дает возможность значительно сократить затраты денежных средств на приобретение всех необходимых материалов, их доставку либо монтаж. Однако в данном случае большее количество времени может уйти на выполнение подготовительных работ, в числе которых будет и устройство опалубки. Стоит знать, что людей, которые затевают бетонирование перекрытия, отпугивает вовсе не это.

Заказать арматуру, бетон и сделать опалубку на сегодняшний день несложно. Проблема заключается в том, что не каждый человек может определить, какая именно арматура и бетон понадобятся для того, чтобы выполнить подобные работы.

Данный материал не является руководством к действию, а несет чисто информационный характер и содержит исключительно пример расчета. Все тонкости расчетов конструкций из железобетона строго нормированы в СНиП 52-01-2003 “Железобетонные и бетонные конструкции. Основные положения”, а также в своде правил СП 52-1001-2003 “Железобетонные и бетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры”.

Монолитная плита перекрытия представляет собой армированную по всей площади опалубку, которая заливается бетоном.

Касательно всех вопросов, которые могут возникать в процессе расчета железобетонных конструкций, следует обращаться именно к данным документам. В данном материале будет содержаться пример расчета монолитного железобетонного перекрытия согласно тем рекомендациям, которые содержатся в данных правилах и нормах.

Пример расчета железобетонной плиты и любой строительной конструкции в целом будет состоять из нескольких этапов. Их суть – подбор геометрических параметров нормального (поперечного) сечения, класса арматуры и класса бетона, чтобы плита, которая проектируется, не разрушилась под воздействием максимально возможной нагрузки.

Пример расчета будет производиться для сечения, которое перпендикулярно оси х. На местное сжатие, на действие поперечных сил, продавливание, на кручение (предельные состояния 1 группы), на раскрытие трещин и расчет по деформациям (предельные состояния 2 группы) производиться не будут. Заранее стоит предположить, что для обыкновенной плоской плиты перекрытия в жилом частном доме подобных расчетов не требуется. Как правило, так оно и есть на самом деле.

Следует ограничиться лишь расчетом нормального (поперечного) сечения на действия изгибающего момента. Те люди, которым не нужно давать пояснения касательно определения геометрических параметров, выбора расчетных схем, сбор нагрузок и расчетных предпосылок, могут сразу перейти к разделу, в котором содержится пример расчета.

Вернуться к оглавлению

Первый этап: определение расчетной длины плиты

Плита перекрытия может быть абсолютно любой длины, а вот длину пролета балки уже необходимо высчитывать отдельно.

Реальная длина может быть абсолютно любой, а вот расчетная длина, выражаясь другими словами, пролет балки (в данном случае плиты перекрытия) – совсем другое дело. Пролетом является расстояние между несущими стенами в свету. Это длина и ширина помещения от стенки до стенки, следовательно, определить пролет довольно просто. Следует измерить рулеткой либо другими подручными средствами данное расстояние. Реальная длина во всех случаях будет большей.

Железобетонная монолитная плита перекрытия может опираться на несущие стенки, которые выкладываются из кирпича, камня, шлакоблоков, керамзитобетона, пено- либо газобетона. В подобном случае это не очень важно, однако в случае, если несущие стенки выкладываются из материалов, которые имеют недостаточную прочность (газобетон, пенобетон, шлакоблок, керамзитобетон), также необходимо будет выполнить сбор некоторых дополнительных нагрузок.

Данный пример содержит расчет для однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на 2 несущих стенки. Расчет плиты из железобетона, которая опирается по контуру, то есть на 4 несущих стенки, или для многопролетных плит рассматриваться в данном материале не будет.

Чтобы то, что было сказано выше, усваивалось лучше, следует принять значение расчетной длины плиты l = 4 м.

Вернуться к оглавлению

Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия

Расчет нагрузок на плиту перекрытия считается отдельно для каждого конкретного случая строительства.

Данные параметры пока не известны, однако есть смысл их задать для того, чтобы была возможность произвести расчет.

Высота плиты задается как h = 10 см, условная ширина – b = 100 см. Условность в подобном случае означает то, что плита бетонного перекрытия будет рассматриваться как балка, которая имеет высоту 10 см и ширину 100 см. Следовательно, результаты, которые будут получены, могут применяться для всех оставшихся сантиметров ширины плиты. То есть, если планируется изготавливать плиту перекрытия, которая имеет расчетную длину 4 м и ширину 6 м, для каждого из данных 6 м необходимо применять параметры, определенные для расчетного 1 м.

Класс бетона будет принят B20, а класс арматуры – A400.

Далее происходит определение опор. В зависимости от ширины на стенки, от материала и веса несущих стенок плита перекрытия может рассматриваться как шарнирно опертая бесконсольная балка. Это является наиболее распространенным случаем.

Далее происходит сбор нагрузки на плиту. Они могут быть самыми разнообразными. Если смотреть с точки зрения строительной механики, все, что будет неподвижно лежать на балке, приклеено, прибито либо подвешено на плиту перекрытия – это статистическая и достаточно часто постоянная нагрузка. Все что ползает, ходит, ездит, бегает и падает на балку – динамические нагрузки. Подобные нагрузки чаще всего являются временными. Однако в рассматриваемом примере никакой разницы между постоянными и временными нагрузками делаться не будет.

Вернуться к оглавлению

Существующие виды нагрузок, сбор которых следует выполнить

Сбор нагрузок сосредоточен на том, что нагрузка может быть равномерно распределенной, сосредоточенной, неравномерно распределенной и другой. Однако нет смысла так сильно углубляться во все существующие варианты сочетания нагрузки, сбор которой производится. В данном примере будет равномерно распределенная нагрузка, потому как подобный случай загрузки для плит перекрытия в жилых частных домах является наиболее распространенным.

Сосредоточенная нагрузка должна измеряться в кг-силах (КГС) или в Ньютонах. Распределенная же нагрузка – в кгс/м.

Нагрузки на плиту перекрытия могут быть самыми разными, сосредоточенными, равномерно распределенными, неравномерно распределенными и т. д.

Вернуться к оглавлению

Некоторые нюансы

Есть примечание к значениям в таблице, пример которой содержится в материале. Если сбор нагрузок для расчета выполняется не профессиональными проектировщиками, рекомендуется занижать значения сжатой зоны ER приблизительно в 1,5 раза.

Дальнейший расчет будет производиться с учетом a = 2 см, где a – расстояние от низа балки до центра поперечного сечения арматуры.

При E меньше/равно ER и отсутствии арматуры в сжатой зоне бетонную прочность следует проверять согласно следующей формуле:

B

Физический смысл данной формулы несложен. Любой момент может быть представлен в виде действующей силы с некоторым плечом, следовательно, для бетона понадобится соблюдать вышеприведенное условие.

Проверка прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой с учетом E меньше/равно ER производится согласно формуле: M

Суть данной формулы следующая: по расчетам арматура должна выдержать нагрузку такую же, как и бетон, потому как на арматуру будет действовать такая же сила с таким же плечом, как и на бетон.

Плиты перекрытия с разными несущими способностями, от 400 кг/м2 до 2300 кг/м2.

Примечание по этому поводу. Подобная расчетная схема, которая предполагает плечо действия силы (h0 – 0.5y), дает возможность довольно легко и просто определить основные параметры поперечного сечения согласно формулам, которые будут приведены ниже. Однако стоит понимать, что подобная расчетная схема вовсе не единственная.

Расчет может быть произведен относительно центра тяжести сечения, которое было приведено. В отличие от металлических и деревянных балок, рассчитывать железобетон по предельным растягивающим либо сжимающим напряжениям, которые возникают в нормальном (поперечном) сечении балки из железобетона несколько сложно.

Железобетон является композитным и очень неоднородным материалом. Однако и это еще не все. Многочисленные экспериментальные данные сообщают о том, что предел прочности, текучести, модуль упругости и другие различные механические характеристики имеют несколько значительный разброс. К примеру, при определении бетонного предела прочности на сжатие одинаковые результаты не будут получаться даже тогда, когда образцы изготавливаются из смеси бетона одного замеса.

Связано это с тем, что прочность бетона будет зависеть от большого количества различных факторов: качества (степени загрязненности в том числе) и крупности заполнителя, способа уплотнения смеси, активности цемента, различных технологических факторов и так далее.2.

Арматура в сжатой зоне не требуется при am

В случае, если арматура в сжатой зоне отсутствует, сечение арматуры необходимо определять согласно следующей формуле:

As = Rb * b * h0 (1 – корень кв.(1 – 2am)) * l * Rs.

• Виды и достоинства данного изделия
• Материалы и конструкционные находки
• Различные виды нагрузок
• Маркировка железобетонных изделий
• Расчет предельно допустимых нагрузок
• Способ пересчета нагрузок на квадратный м
• Нагрузки при ремонтах старых квартир

Кто не мечтает завести домик в деревне или отремонтировать с размахом квартиру в городе? Всякий, кто занимается частным строительством или ремонтом, должен задуматься о том, сколько выдерживает плита перекрытия. Сколько нагрузки, полезной или декоративной, она вынесет и не прогнется? Чтобы ответить на все эти вопросы, нужно сначала разобраться в конструкции плит и их маркировке.

Перед постройкой многоэтажного здания, нужно обязательно рассчитать, сколько может выдержать плита перекрытия.

Виды и достоинства данного изделия

Плиты перекрытия, изготовленные в заводских условиях с соблюдением температурного режима и времени затвердения, отличаются высоким качеством. Сегодня они выпускаются в двух модификациях: полнотелые и пустотные.

Полнотелые плиты, имеющие не только большой вес, но и большую стоимость, используют лишь при строительстве особо важных объектов. Для жилых домов традиционно берут пустотные плиты. В числе их достоинств – более легкий вес и меньшая цена, совмещенные с высоким уровнем надежности.

Надо отметить, что количество пустот рассчитано так, чтобы не нарушить несущие свойства. Пустоты также играют важную роль в обеспечении звуко- и теплоизоляции строения.

Размеры плит колеблются по длине от 1,18 до 9,7 м, по ширине – от 0,99 до 3,5 м. Но чаще всего при строительстве используются изделия длиной 6 м и шириной 1,2-1,5 м. Это излюбленный формат для строительства не только высотных домов, но и частных коттеджей. Для их установки требуется монтажный кран мощностью не более 3-5 тонн.

Вернуться к оглавлению

Материалы и конструкционные находки

Вес, который может выдержать плита перекрытия напрямую зависит от марки цемента, из которого она сделана.

Изготавливаются плиты перекрытия из бетона на основе цемента марки М300 или М400. Маркировка в строительстве – это не просто буквы и цифры. Это закодированная информация. К примеру, цемент марки М400 способен выдержать нагрузку до 400 кг на 1 куб.см в секунду.

Но не следует путать понятия «способен выдержать» и «будет выдерживать всегда». Эти самые 400 кг/куб.см/сек – нагрузка, которую изделие из цемента М400 выдержит какое-то время, а не постоянно.

Цемент М300 представляет из себя смесь на основе М400. Изделия из него выносят меньшие одномоментные нагрузки, зато они более пластичны и выдерживают прогибы, не проламываясь.

Армирование придает бетону высокую несущую способность. Пустотная плита армируется нержавеющей сталью класса АIII или АIV. У этой стали высокие антикоррозийные свойства и устойчивость к температурным перепадам от – 40˚ до + 50˚, что очень важно для нашей страны.

При производстве современных железобетонных изделий применяется натяжное армирование. Часть арматуры предварительно натягивают в форме, затем устанавливают арматурную сетку, которая передает напряжение от натянутых элементов на все тело пустотной плиты. После этого в форму заливают бетон. Как только он затвердеет и обретет нужную прочность, натяжные элементы обрезают.

Такое армирование позволяет железобетонным плитам выдержать большие нагрузки, не провисая и не прогибаясь. На торцах, которые опираются на несущие стены, используется двойное армирование. Благодаря этому торцы не «проминаются» под собственным весом и легко выдерживают нагрузку от верхних несущих стен.

Вернуться к оглавлению

Различные виды нагрузок

Всякое перекрытие состоит из трех частей:

• верхняя часть, куда входят напольное покрытие, стяжки и утепление, если сверху расположен жилой этаж;
• нижняя часть, состоящая из отделки потолка и подвесных элементов, если снизу тоже жилое помещение;
• конструкционная часть, которая все это держит в воздухе.

Плиты перекрытия весят очень много, поэтому их нужно устанавливать только с помощью крана.

Плита перекрытия является конструкционной частью. Верхняя и нижняя часть, то есть отделка пола и потолка создает нагрузку, которую называют постоянной статической. К этой нагрузке относятся все подвешенные к перекрытию элементы – подвесные потолки, люстры, боксерские груши, качели. Сюда же относится то, что встанет на перекрытии – перегородки, колонны, ванны и джакузи.

Есть еще так называемая динамическая нагрузка, то есть нагрузка от перемещающихся по перекрытию объектов. Это не только люди, но и их питомцы, ведь сегодня некоторые люди обзаводятся экзотическими домашними любимцами, например, хряками, рысями или даже оленями. Поэтому вопрос о динамической нагрузке важен как никогда.

Помимо этого, нагрузки бывают распределенные и точечные. Например, если к перекрытию подвесить боксерскую грушу в 200 кг, то это будет точечная нагрузка. А если смонтировать подвесной потолок, каркас которого через каждые 50 см крепится подвесами к перекрытию, то это уже распределенная нагрузка.

При расчете точечной и распределенной нагрузки встречаются и более сложные случаи. К примеру, при установке ванны емкостью 500 л нужно учитывать не только распределенную нагрузку, которую создаст вес наполненной ванны на всю площадь опоры (то есть площадь между ножками ванны), но и точечную нагрузку, которую создаст каждая ножка на перекрытие.

Вернуться к оглавлению

Маркировка железобетонных изделий

Нарезанные плиты перекрытия обладают такой же стойкостью к нагрузкам как и обычные.

Что означают эти 333 кг? Поскольку вес самой плиты и напольных покрытий уже вычтен, 333 кг на 1 кв.м – это та полезная нагрузка, которую можно на ней разместить. Согласно СНиП от 1962 года, не менее 150 кг/кв. м из этих 333 кг/кв.м должно быть отведено под будущие привнесенные нагрузки: статическую (мебель и бытовые приборы), и динамическую (люди, их питомцы).

Оставшиеся 183 кг/кв.м могут быть использованы для установки перегородок или каких-либо декоративных элементов. Если вес перегородок превышает рассчитанное значение, следует выбрать более легкое напольное покрытие.

Проектирование системы перекрытий

: нагрузка — открытая балка TRIFORCE®

При проектировании системы перекрытий важно понимать, как вес и нагрузки распределяются по всему зданию. Часто каркас перекрытия играет важную роль в передаче нагрузок с крыши на фундамент здания.

Для обеспечения надлежащей структурной целостности при оценке нагрузки на пол необходимо учитывать такие факторы, как конструкция крыши, размеры и материалы элементов каркаса, а также пути нагрузки внутри конструкции.

Типы нагрузки

Не все нагрузки являются постоянными или равномерно распределенными. Однако они должны быть учтены при проектировании системы полов.

Постоянные нагрузки представляют нагрузки, которые постоянно находятся в фиксированных положениях. Сюда входит сама конструкция здания, включая вес материалов, из которых состоят полы, крыша и стены. Несмотря на то, что положение этих нагрузок является постоянным и в определенных местах, строительные нормы США и Канады требуют применять их к каждому квадратному метру при проектировании систем полов.

Живые нагрузки, , с другой стороны, учитывают движимые объекты, включая людей, мебель и другие непостоянные объекты. Эти нагрузки различаются по величине и продолжительности, но строительные нормы и правила также требуют, чтобы на каждый квадратный фут системы перекрытий применялась определенная временная нагрузка. В случае жилой конструкции этот минимальный стандартный коэффициент временной нагрузки для основных жилых помещений составляет 40 фунтов / фут2 (1,9 кПа).

Особые условия нагрузки зависят от климата, региональных условий и местных норм.Иногда они могут играть роль в конструкции системы пола, когда каркас пола передает такие нагрузки. Специальная нагрузка может включать в себя защиту от снега , ветра и даже землетрясения .

Распределение нагрузок

Нагрузки применяются к конструкции по-разному.

Нагрузки на поверхность (часто называемые нагрузками на площадь ) применяются равномерно по горизонтальным «слоям» здания, таким как крыша и перекрытия. Системы перекрытий должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать равномерно распределенные временные и статические нагрузки.

Линейные нагрузки, , как следует из их названия, прикладываются вдоль линии. Примером может служить стена, которая поддерживает пол или каркас крыши наверху, передавая эту нагрузку на систему пола ниже, где проходит линия стены. Положение и степень линейных нагрузок необходимо учитывать при проектировании каркаса пола для их размещения.

Концентрированные нагрузки собирают нагрузки с крыш и перекрытий наверху и объединяют их в одну большую нагрузку, которая чаще всего переносится стойкой, балкой или балкой на систему каркаса или опору ниже.Системы полов должны быть спроектированы так, чтобы адекватно воспринимать любые присутствующие сосредоточенные нагрузки.

TRIFORCE

^® : ведущий груз

TRIFORCE ^® деревянные двутавровые балки способны выдерживать более тяжелые нагрузки, чем многие сопоставимые балочные конструкции. Вы можете использовать эту возможность для повышения производительности пола за счет «чрезмерного проектирования» или для снижения затрат за счет «оптимизации затрат».

TRIFORCE ^® каркас пола хорошо воспринимает линейные и сосредоточенные нагрузки. Стандартные детали каркаса показывают строителям, как именно укрепить балки с помощью обычных материалов, чтобы выдержать особые нагрузки, влияющие на систему пола.

И, поскольку вы можете применить армирование после установки балок, возможны корректировки, если места нагрузки изменяются во время установки каркаса.

Система перекрытий — неотъемлемая часть конструкции. Это может помочь правильно распределить нагрузки по всему зданию, чтобы сохранить структурную целостность. Хороший дизайн пола в сочетании с высококачественными компонентами TRIFORCE ^® — залог спокойствия под ногами !

Живые нагрузки на полы библиотек и зданий газетных архивов

Для оценки длительных нагрузок книжных полок на единицу площади использовались две платформенные весы, каждая вместимостью 4 человека.9 кН (1,1 тысячи фунтов). При этом книги по инженерному делу, рисованию и архитектуре были выбраны в качестве типичных загрузок библиотечной зоны. И журналы по инженерным и общественным наукам были выбраны для области газетного архива. Затем типичная полка была взвешена (рис. 4c), а затем публикации были тщательно взвешены на каждом выступе до полного набора книжных полок (рис. 5). В этом процессе был проведен строгий контроль веса выступов и полок, чтобы выполнить статистический анализ фактических нагрузок, как описано ниже.

Рис.5

Полевые работы (процесс взвешивания)

Типичные результаты двусторонних книжных стопок (полки и публикации) показаны на рис. 6. Стоит отметить, что некоторые книжные полки прикладывают более 4,50 кН (9,92 тысячи фунтов) к плите, что может соответствовать расчетным условиям. Фактически, согласно ASCE 7–16, перекрытия штабелей в библиотеках должны быть спроектированы таким образом, чтобы безопасно выдерживать сосредоточенную нагрузку, равную 4,45 кН (9,81 тысячи фунтов), в наиболее неблагоприятном положении. Эта рекомендация согласуется с результатами на полу библиотеки (рис.6a), но необходимо увеличить это значение на 20 процентов (5,3 кН; 11,7 тысяч фунтов), чтобы добиться лучшего представления реальных эффектов на полу газетного архива (рис. 6b).

Рис.6

Расположение измеренных нагрузок (0,5 кН / м ² = 10,44 фунтов на квадратный дюйм)

Влияние площади

Расчетные временные нагрузки — это максимальные нагрузки, ожидаемые от предполагаемого использования или занятости, и не должны быть меньше минимальных равномерно распределенных удельных нагрузок, установленных в кодексах (e.г., ASCE 7–16; MCBC-17). Разброс усредненной нагрузки (временные нагрузки, разделенные на площадь, на которую они действуют) становится меньше по мере увеличения площади. Это связано с тем, что временные нагрузки усредняются по площади. Поэтому интенсивность основной временной нагрузки следует определять с учетом влияния площади.

Для вышеупомянутого, при расчете статистических значений, обследованные данные были разделены на квадратные единицы площади, такие как 1 м ² , 4 м ² (2 м × 2 м) и 9 м ² (3 м × 3 м) до 100 м ² (10 м × 10 м), и для каждого случая рассчитывались усредненные нагрузки.В кодах эта тенденция оценивается коэффициентом уменьшения площади k _a , рассмотренным выше. Полученные результаты для библиотеки и газетного архива представлены на рис. 7, который также включает нормативный коэффициент уменьшения площади жилых квартир и офисных зданий согласно MCBC-17 (уравнение 4).

Рис.7

Интенсивность динамической нагрузки на единицу площади (1,0 кН / м ² = 20,89 фунт / фут)

Результаты на рис. 6 называются анализом усредненной интенсивности динамической нагрузки для единичных квадратных площадей.Модели нагрузки зависят от площади (Чой, 1991). В целом ожидается, что значения нагрузки будут небольшими для больших площадей и будут расти для небольших площадей. Однако изменение временных нагрузок на полы библиотек и газетных архивов менее чувствительно к зоне воздействия по сравнению с фактором для жилых квартир или офисных зданий. Фактически, временные нагрузки практически постоянны от 25 м ² , равных 2,6 кН / м ² (54,3 фунта на квадратный дюйм) для библиотеки и 3,0 кН / м ² (62.7 psf) для газетного архива. Это означает, что величина может быть установлена ​​независимо от области воздействия на практике, потому что нагрузка, создаваемая книжными полками, состоит из нагрузок, которые переносятся и распределяются по областям с небольшими и плавными колебаниями. Эта тенденция поддерживает рекомендацию ASCE 7-16 и MCBC-17, в которых недопустимо снижение равномерных динамических нагрузок в областях штабеля в зависимости от площади, поддерживаемой элементом, или областью притока при любых условиях.

Выборка людей

Равномерно распределенные временные нагрузки, установленные в кодах, также включают вес обычно присутствующих пользователей.Соотношение величин нагрузки, создаваемой людьми в обычных ситуациях нагрузки, и нагрузки, вызываемой мебелью, может значительно варьироваться в зависимости от типа конструкции и загруженности в течение дня.

Например, в жилых квартирах и офисных зданиях ожидается, что только небольшая часть временной нагрузки будет присутствовать во время чрезвычайного события по сравнению с статической нагрузкой; тем не менее, такое восприятие может не подходить для штабельных помещений.Имея это в виду, параллельно с взвешиванием книжных полок, выборка людей была проведена в читальном зале (рис. 8а) и в коридорах кладовых в библиотеке (рис. 8б). Выборка людей в архиве газеты не рассматривалась, так как это зона ограниченного доступа. Вес людей здесь считался постоянным во времени (точно так же, как колеблющаяся часть веса книжных полок).

Рис.8

Районы отбора людей

Выборка пользователей проводилась с 7:00 до 21:00 в рабочие дни на участках от примерно 100 м. ² .В читальном зале измерения проводились в течение 32 рабочих дней (почти 2 месяца), а отбор проб — в течение 66 рабочих дней в проходах кладовых (более 3 месяцев). Учебный год в этом университете делится на триместр. Триместр состоит из 12 недель интенсивного обучения, включая несколько периодов экзаменов. По этой причине отбор проб в проходах штабельных комнат проводился в течение 13,2 недель (66 дней), чтобы охватить обычные учебные недели, сезоны экзаменов и недели перерывов.Количество пользователей в зависимости от времени суток показано на рис. 9.

рис. 9

Согласно результатам, максимальное количество пользователей в читальном зале произошло около полудня — максимум 35 человек (рис. 9a). Напротив, шесть были максимальным количеством пользователей в проходах штабельных комнат (рис. 9b). Предполагая, что 0,70 кН (0,16 тысячи фунтов) на человека, на основании аналогичных исследований (Руис и Сориано, 1997; Руис и Сампайо-Трухильо, 1997), вес на единицу площади, привязанной к пользователям, будет 0,042 кН / м ² в худшем случае: случайный сценарий (6 × 0.7 кН / 100 м ² ). Это означает, что большая часть динамической нагрузки в штабелях тесно связана с весом полок и публикаций. А ведь в газетных архивах живая нагрузка зависит только от мебели, так как количество пользователей стремится к нулю.

Этот результат уместен в отношении учета динамических нагрузок в сейсмическом анализе, так как во время землетрясения в библиотеках или газетных архивах вес не будет уменьшен или удален. В других случаях использования в зданиях нормативные проценты обычно не ставятся под сомнение, поскольку временные нагрузки могут быть не столь значительными.В хранилищах динамическое усиление динамических нагрузок было ранее выявлено и исследовано в гаражах для автомобилей (Wen and Yeo, 2001) или штабелях контейнеров (Smith-Pardo et al. 2015). Согласно полученным результатам для камер хранения, временные нагрузки (1) могут превышать статическую нагрузку (рис. 6), а (2) практически постоянны для практических целей (рис. 9). По этой причине некоторые нормы требуют рассмотрения 25 процентов временной нагрузки как инерции в перекрытиях хранилищ (например, ASCE / SEI 7-10), но могут быть недостаточно консервативными и требуют дальнейшего изучения для разработки нормативного предложения. .

Несмотря на эту негативную панораму, во время землетрясения плиты хранилища могут скользить или раскачиваться, и это действие влияет на то, как здание реагирует на возбуждение. Поскольку такое движение сопровождается диссипацией энергии, связанной с трением или ударом, только часть динамической нагрузки эффективно способствует действию сил инерции на конструкцию (Smith-Pardo et al. 2015). В любом случае, желательны дальнейшие анализы для оценки рассеяния энергии при боковых сейсмических нагрузках, чтобы откалибровать снижение временной нагрузки в кодах.

Напротив, ситуация может быть совершенно иной для читальных залов, где вес пользователей составляет большую часть общей временной нагрузки. Таким образом, ожидается снижение гравитационной нагрузки во время сильного землетрясения, как установлено в действующих нормах (рис. 1b).

Наконец, учитывая временную концентрацию, людей и мебель следует оценивать отдельно из-за их различного расположения. По этой причине и с учетом того, что вес пользователей невелик, нижеследующее обсуждение, которое претендует на лучшее понимание живых нагрузок в библиотеках, сосредотачивает внимание в основном на загрузке книжных полок.

% PDF-1.6 % 362 0 объект > эндобдж xref 362 102 0000000016 00000 н. 0000003414 00000 н. 0000003635 00000 н. 0000003764 00000 н. 0000003800 00000 н. 0000004036 00000 н. 0000004087 00000 н. 0000004247 00000 н. 0000004391 00000 п. 0000004583 00000 н. 0000004725 00000 н. 0000004916 00000 н. 0000005076 00000 н. 0000005221 00000 н. 0000005486 00000 н. 0000006684 00000 п. 0000007876 00000 н. 0000009074 00000 н. 0000010262 00000 п. 0000011042 00000 п. 0000011150 00000 п. 0000011260 00000 п. 0000011530 00000 п. 0000012079 00000 п. 0000012181 00000 п. 0000012800 00000 п. 0000013367 00000 п. 0000013460 00000 п. 0000013745 00000 п. 0000014276 00000 п. 0000014365 00000 п. 0000014618 00000 п. 0000015126 00000 п. 0000016974 00000 п. 0000018587 00000 п. 0000020167 00000 п. 0000021655 00000 п. 0000023131 00000 п. 0000024547 00000 п. 0000025805 00000 п. 0000027216 00000 п. 0000028730 00000 п. 0000076118 00000 п. 0000084174 00000 п. 0000138008 00000 н. 0000141422 00000 н. 0000141677 00000 н. 0000142088 00000 н. 0000146692 00000 н. 0000148633 00000 н. 0000204337 00000 н. 0000204556 00000 н. 0000260149 00000 н. 0000260412 00000 н. 0000260996 00000 н. 0000261468 00000 н. 0000261727 00000 н. 0000262139 00000 н. 0000269514 00000 н. 0000269553 00000 н. 0000305477 00000 н. 0000305516 00000 н. 0000305852 00000 н. 0000305941 00000 н. 0000306077 00000 н. 0000306191 00000 п. 0000306500 00000 н. 0000306605 00000 н. 0000306890 00000 н. 0000306972 00000 н. 0000307096 00000 н. 0000307168 00000 н. 0000307404 00000 н. 0000307475 00000 н. 0000307582 00000 н. 0000307693 00000 н. 0000307766 00000 н. 0000307904 00000 н. 0000307977 00000 п. 0000308103 00000 п. 0000308176 00000 н. 0000308314 00000 н. 0000308387 00000 н. 0000308550 00000 н. 0000308621 00000 н. 0000308754 00000 н. 0000308881 00000 н. 0000309017 00000 н. 0000309088 00000 н. 0000309281 00000 п. 0000309352 00000 п. 0000309567 00000 н. 0000309720 00000 н. 0000309848 00000 н. 0000309919 00000 н. 0000309990 00000 н. 0000310142 00000 п. 0000310213 00000 п. 0000310284 00000 п. 0000310357 00000 н. 0000310430 00000 н. 0000002336 00000 н. трейлер ] / Назад 2374420 >> startxref 0 %% EOF 463 0 объект > поток h ބ TmL [U ~ JoˤTby ~ B0f12 @ ‘+ g-n | H `禃) 3? IϘ1K4 &? K3nu Է 9 yy =

Как грузы проходят через здание? | Engineersdaily

Для передачи внешних нагрузок внутри здания используются несколько элементов.Эти элементы определяют механизм передачи нагрузки в здании, известный как путь нагрузки. Путь нагрузки проходит от крыши через каждый элемент конструкции до фундамента. Понимание критической важности полного пути нагружения важно для всех, кто участвует в проектировании и строительстве зданий.

Путь нагрузки можно определить, рассматривая элементы в здании, которые способствуют сопротивлению нагрузке, и наблюдая, как они передают нагрузку на следующий элемент.В зависимости от типа передаваемой нагрузки существует два основных пути загрузки:

• путь гравитационной нагрузки
• путь боковой нагрузки

Как гравитационная, так и боковая нагрузка используют комбинацию горизонтальных и вертикальных структурных компонентов, как поясняется ниже.

1. Путь гравитационной нагрузки

Гравитационная нагрузка — это вертикальная нагрузка, действующая на конструкцию здания, включая статическую и временную нагрузку из-за наличия людей или снега.Гравитационная нагрузка на перекрытия и плиты крыши передается на колонны или стены, вплоть до фундамента, а затем на поддерживающий грунт под ними. На рис. 1 показан вид в изометрии бетонной конструкции и путь гравитационной нагрузки.

Рис. 1 Изометрический вид бетонной конструкции, показывающий путь гравитационной нагрузки.

Вертикальная гравитационная нагрузка действует на плиту (1), которая передает нагрузку на балки (2), которые, в свою очередь, передают нагрузку на колонны (3), а затем вниз на фундамент (4).Путь гравитационной нагрузки зависит от типа плиты перекрытия, то есть от того, является ли плита односторонней или двухсторонней системой. В односторонней системе в , рис. 2а, , влияние внешних нагрузок передается в основном в одном направлении, показанном стрелкой. Балочно-балочный перекрытие является примером односторонней системы. Гравитационная нагрузка, действующая на эту систему, передается от плиты (1) к балкам (2), а затем к балкам (3). Наконец, балки передают нагрузку на колонны (4).

Путь нагрузки в двусторонней системе не так четко определен. Плита передает гравитационную нагрузку в двух перпендикулярных направлениях; однако величина, переносимая в каждом направлении, зависит от соотношения длин пролета в двух направлениях, типа концевых опор и других факторов. Например, в системе перекрытия с балками, показанной на , рис. 2b, , нагрузка передается от плиты (l) на балки, выровненные в двух направлениях (2), а затем на колонны (3).

Рис. 2 Путь гравитационной нагрузки в плите перекрытия: а) односторонняя система; б) двусторонняя система.

2. Путь боковой нагрузки

Путь поперечной нагрузки — это способ передачи поперечных нагрузок (в основном из-за ветра и землетрясений) через здание. Основные элементы пути боковой нагрузки следующие:

• вертикальные элементы: стены и рамы, работающие на сдвиг;
• горизонтальные компоненты: крыша, перекрытия и фундаменты.

Рисунок: 3 Путь боковой нагрузки

На рисунке 3 показана железобетонная конструкция и элементы, составляющие путь боковой нагрузки: системы крыши и пола (I) передают нагрузку на стены (2), которые, в свою очередь, передают нагрузку на фундамент (3).Системы крыши и пола (также называемые диафрагмами) воспринимают горизонтальные силы от этажей на уровне или выше их и передают их на стены или рамы на этаже непосредственно под ним.

Стены и рамы, работающие на сдвиг, являются основными элементами сопротивления поперечной нагрузке; однако эти элементы также несут гравитационные нагрузки. Стены, работающие на сдвиг, воспринимают поперечные силы от диафрагм и передают их на фундамент. Фундаменты образуют последнее звено на пути нагрузки, собирая боковые силы со всех этажей и передавая их на землю.

Приточная область

Приточная область связана с траекторией нагрузки и используется для определения нагрузок, которые несут балки, балки, колонны и стены. Ожидается, что читатель ознакомится с концепцией притока из других курсов по проектированию, поскольку она также применима к проектированию деревянных и стальных конструкций; однако в этом разделе представлен краткий обзор. Приводная область для балки или балки, поддерживающей часть пола, — это область, охватывающая элемент и ограниченная линиями, расположенными примерно на полпути между линиями поддержки (колонны или стены), как показано на рис. 4 .Например, участок притока для железобетонной балки AB, которая является частью односторонней системы перекрытий, показан заштрихованным на , рис. 4a, . Типичная колонна имеет приток, ограниченный линиями, расположенными на полпути от линии поддержки в обоих направлениях (показано заштрихованной в , рис. 4b, ). В случае равномерно нагруженных перекрытий области притока приблизительно ограничены линиями нулевого сдвига, то есть линиями, соответствующими нулевым силам сдвига в плитах, балках или балках, поддерживаемых элементом, для которого определяется площадь притока.Места с нулевым сдвигом обычно определяются анализом. Для зданий с довольно регулярным расположением колонн места с нулевым сдвигом могут быть приблизительно на полпути между линиями опоры.

Рисунок: 4 Приток для железобетонных элементов: а) балки; б) колонны.

Динамические нагрузки против статических нагрузок при проектировании конструкций

В чем разница между динамическими нагрузками и постоянными нагрузками при проектировании конструкций?

Когда дело доходит до проектирования конструкций, необходимо учитывать множество различных нагрузок.Эти нагрузки включают в себя вертикальные нагрузки, горизонтальные нагрузки и продольные нагрузки, и все они делятся на еще большее количество категорий нагрузок.

Сегодня мы сосредоточимся на динамических и статических нагрузках, которые являются частью более широкой группы вертикальных нагрузок. Статическая нагрузка — это самая первая вертикальная нагрузка, которую всегда необходимо учитывать. Эти нагрузки всегда постоянны и всегда будут внутри здания. Статическая нагрузка часто представляет собой постоянную перегородку, элемент конструкции и постоянное оборудование.Часто этот тип нагрузки включает в себя все балки, крышу, колонны, стены и многое другое.

Динамические нагрузки также называются наложенными нагрузками, и это либо движущиеся нагрузки, либо движущиеся нагрузки, которые не имеют никакого удара или ускорения. Все эти нагрузки являются частью того, что человек приносит в здание. Обычно это мебель и съемные перегородки.

Временные нагрузки будут постоянно меняться внутри здания по мере того, как люди приносят вещи в пространство и из него. Поэтому важно, чтобы плиты перекрытия могли выдерживать либо сосредоточенную, либо равномерно распределенную нагрузку в любое время.Однако, поскольку пол практически не может выдерживать максимальную нагрузку в любой момент времени, у вас есть некоторая свобода действий при проектировании колонн, несущих стен, опор опор и даже фундамента.

Необходимо определить, какой будет статическая нагрузка здания, прежде чем какая-либо из динамических нагрузок будет принята внутрь. Большинство людей забывают включать такие системы, как HVAC, воздуховоды, лифты, водопровод и даже стационарное производственное оборудование, в расчет временной нагрузки.Но эти пункты не менее важны и действительно могут сильно изменить расчет, который вы придумываете.

Вам потребуются номера нагрузок как для статических, так и для динамических нагрузок, прежде чем вы начнете строительство любого здания, потому что эти числа также могут потенциально изменить стоимость строительства. Причина этого в том, что вам может потребоваться использовать другие материалы, чем вы изначально думали, и это может означать, что процесс строительства будет стоить вам больше в долгосрочной перспективе. Это особенно верно, если вам нужно использовать бетон вместо дерева или стали.

Для расчета количества нагрузок вы должны найти пределы и допустимые нагрузки для местности, в которой вы строите. Часто это будут числа, которые вы найдете в Международной книге кодов жилищного строительства.

Конечно, вам также необходимо будет проверить местные строительные нормы и правила, прежде чем начинать любое строительство, потому что могут быть особые требования к статической и временной нагрузке, о которых вам нужно знать. То, что может быть приемлемо в одной части страны, может быть неприемлемо в другой, и вам необходимо знать о любых нюансах, которые могут означать разницу между прохождением проверки здания и непрохождением проверки.

Вопросы, которые следует задать при выборе строительных норм и правил при проектировании вашего здания

1. Какая категория размещения в здании?

Строение, которое используется для хранения сена или другого корма для скота, будет иметь другие требования, чем у начальной школы или офисного здания. Категория риска для первого будет значительно меньше, чем для второго.

2. Какой материал будет использоваться для статической нагрузки?

Многие дома построены из дерева, но большинство коммерческих зданий можно построить из дерева, стали или бетона.

3. Какова конструкция рабочих нагрузок?

Вы должны знать требования к временным нагрузкам для строящейся конструкции, чтобы знать, какие материалы использовать в процессе строительства. В конце концов, живые нагрузки для дома будут сильно отличаться от таковых для ресторана или офисного здания. Также важно отметить, что разные помещения будут иметь разные временные нагрузки, поэтому может быть полезно знать, как каждое конкретное помещение будет использоваться до начала строительства.

Действия, которые необходимо выполнить при использовании таблиц диапазона

1. Проверьте свои планы, чтобы определить пролет, а также межцентровое расстояние
2. Проверьте коды статической нагрузки, временной нагрузки, снеговой нагрузки и даже прогиба
3. Выберите соответствующую таблицу диапазонов
4. Определите минимальные значения Fb и E, сопоставив свои расчетные условия с диапазоном в таблице
5. Выберите сорт из значений, перечисленных в таблице расчетных значений
6. Определите необходимый перпендикуляр сжатия в соответствии с расчетным значением зерна в таблице
7. Всегда проверяйте, что числа, выбранные на шагах пять и шесть, являются правильными числами и совпадают в конце.

Несколько номеров динамической нагрузки из международного жилищного кода

Внешние балконы 60

Колоды 40

Гаражи для легковых автомобилей 50

Чердаки без хранения 10

Спальные комнаты 30

Комнаты кроме спальных 40

Важно отметить, что все это минимальные равномерно распределенные временные нагрузки для этих помещений.

Неиспользование правильных значений динамических нагрузок и статических нагрузок может привести к возникновению опасных условий в любом здании. Те здания, которые не были построены таким образом, чтобы выдерживать как постоянные, так и временные нагрузки, со временем могут разрушиться. Также небезопасно находиться внутри зданий, не соблюдающих правила в отношении временных и статических нагрузок.

Многие люди думают, что устойчивость любого здания в изобилии, независимо от того, из каких материалов оно было построено. Однако использование неподходящих материалов для статических и динамических нагрузок может сделать любое здание небезопасным и непригодным для проживания.Поэтому совершенно необходимо больше узнать о временных и статических нагрузках, чтобы в будущем можно было правильно строить здания.

В конце концов, люди приносят в здания больше предметов, чем когда-либо прежде, и вы захотите убедиться, что эти предметы безопасны и не разрушат какую-либо часть здания.

Если в прошлом вы не задумывались как о статических, так и о временных нагрузках, сейчас самое время убедиться, что вы знаете о них как можно больше.Это только сделает все, что вы строите в будущем, безопаснее, чем когда-либо.

Коэффициенты продолжительности нагрузки кода ICC

ПОНИМАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НАГРУЗКИ

Чтобы понять это явление, сравните свою руку с деревянной балкой. У обоих есть волокна (мышечные волокна в руке, волокна целлюлозы в древесине), и оба имеют «допустимую» прочность, которую они могут безопасно поддерживать, не будучи поврежденными. Подобно деревянному брусу, мышцы руки (волокна) позволяют удерживать руку перпендикулярно вашему телу (параллельно земле) в течение длительного периода времени.

Без дополнительного веса вы могли бы держать руку в таком положении довольно долго. Но если вы прибавите в весе руку, то время, в течение которого вы сможете ее удерживать, сократится. Чем больше веса вы добавите, тем меньше времени вы сможете удерживать его прямо.

Если вас попросят поднять «тяжелый» груз, вы сможете поднять и удерживать его параллельно земле, но только в течение нескольких секунд. На мышцу руки приходится «допустимая» нагрузка, которую мы можем выдержать, не повреждая мышечное волокно.Вы можете думать об этом как о коэффициенте безопасности, который определяет максимально допустимую нагрузку, которую ваша рука может выдержать в течение определенного периода времени. Если вы слишком долго перекладываете на руку слишком большой вес, этот фактор безопасности снижается, и мышечные волокна могут быть повреждены.

Только в качестве интуитивного введения, вот как концепция продолжительности нагрузки работает с деревом. Благодаря многочисленным научным испытаниям, которые были проверены с течением времени, это общепризнанный факт, что древесине присуща эффективность, которая позволяет «перегрузить» ее на заданный процент без снижения ее запаса прочности, при условии, что общее время, в течение которого она перегрузка не превышает установленного количества накопленного времени (ключевое слово: накоплено).Используя эти установленные коэффициенты продолжительности нагрузки, профессионалы строительной отрасли могут быть уверены, что их здания проектируются наиболее эффективно и могут выдерживать эти повышенные нагрузки без снижения коэффициента безопасности от повреждения пиломатериалов.

КАК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НАГРУЗКИ

Коэффициенты продолжительности нагрузки

используются только в расчетах допустимого напряжения (раздел 2306.1 IBC 2015 г.), которые включают коэффициент безопасности, который отделяет допустимую нагрузку от предельной нагрузки.Расчет на прочность, также называемый LRFD, также учитывает продолжительность нагрузки, но не использует напрямую коэффициент C _D таким образом. Коэффициенты продолжительности нагрузки были определены для различных строительных ситуаций, и первоначальные испытания начались в 1940-х годах. Наиболее типичные факторы, используемые сегодня, получены из графика, аналогичного приведенному здесь.

ПОСМОТРЕТЬ НЕКОТОРЫЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СЛУЧАИ:

• Постоянные нагрузки: Постоянные нагрузки постоянны и постоянны (Раздел 1606.1 IBC 2015 г.).Под статической нагрузкой (без применения какого-либо другого типа нагрузки) деревянная конструкция имеет снижение допустимого напряжения и использует C _D , равный 0,9. Это означает, что допустимое напряжение древесины должно быть уменьшено на 10 процентов.
• Полы: деревянные балки и фермы, используемые в перекрытиях, обычно имеют коэффициент 1,0 C _D , что означает, что они могут безопасно подвергаться нагрузке на 100 процентов от их допустимой расчетной нагрузки в течение 10 лет. Cd = 1,0 называется нормальной продолжительностью, поскольку нет ни увеличения, ни уменьшения допустимого напряжения.
• Снег: 1.15 C _D используется для крыш, рассчитанных на снеговые нагрузки. Испытания показали, что древесина может безопасно противостоять 15-процентному увеличению максимально допустимой нагрузки, если общее время нахождения под этой нагрузкой не превышает двух месяцев.
• Ветер и сейсмика: Здания, подверженные землетрясениям или ветру, используют 1,6 C _D . Это означает, что деревянные компоненты могут безопасно выдерживать 60-процентное увеличение их максимально допустимой нагрузки при условии, что общее время работы под этой нагрузкой не превышает 10 минут.

Здания спроектированы для множественных нагрузок (статическая нагрузка, постоянная + под напряжением, статическая + под током + ветер и т. Д.). См. Раздел 1605.3 IBC 2015 для всех других комбинаций нагрузок. При проектировании для этих нескольких сценариев коэффициент продолжительности нагрузки, связанный с нагрузкой, имеющей самый короткий период времени, используется для этого конкретного варианта нагрузки. В принципе, каждый случай нагружения проверяется с использованием соответствующего C _D , чтобы определить, какой из них контролирует конструкцию этого конкретного компонента.Суть в следующем: если пиломатериал будет подвергаться перенапряжению сверх точки его факторов продолжительности нагрузки и дольше разрешенного периода времени, коэффициент безопасности от необратимого повреждения будет снижен. В крайнем случае, когда большая нагрузка применяется в течение длительного времени, компонент может выйти из строя.

ЭЛЕМЕНТ ВРЕМЕНИ В ФАКТОРАХ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НАГРУЗКИ

На этом этапе вас может интересовать количество времени, связанное с факторами продолжительности нагрузки: кажется, довольно мало времени, прежде чем внутренняя безопасность будет поставлена ​​под угрозу.Означает ли 1.0 C _D , что система пола прослужит только 10 лет, прежде чем она станет уязвимой, или что 1.15 C _D для крыши означает, что она может прослужить только два месяца под снегом, прежде чем она уступит место? Ответ — «Нет», по крайней мере, для подавляющего большинства структур.

Этот вопрос поднимает тонкую и иногда трудную для понимания концепцию коэффициентов продолжительности нагрузки: Общее накопленное время при максимально допустимой расчетной нагрузке .

Пример поможет прояснить это: Предположим, ферма деревянного пола, соединенная металлическими пластинами, используется в полу коммерческого офиса с заданной расчетной нагрузкой 50 фунтов на квадратный фут под напряжением и 15 фунтов на квадратный фут без нагрузки. Кроме того, предположим, что ферма была эффективно спроектирована для требуемого пролета и межцентрового расстояния, и что изгибающий момент ниже 65 фунтов на квадратный дюйм был точно на 100 процентов от максимально допустимого изгибающего момента. Наконец, если мы предположим, что живая нагрузка 50 фунтов на квадратный фут действительно была приложена в обычные рабочие часы, у нас были бы необходимые условия для того, чтобы деревянный элемент был нагружен до максимально допустимой расчетной нагрузки.Было бы 10-летнее общего накопленного периода времени для этого пола, чтобы безопасно выдержать 65 фунтов на квадратный фут.

Однако ключевое слово — «накопленное время». Если пол загружен по восемь часов в день из 260 рабочих дней в году, то за этот 10-летний период было бы израсходовано 2080 часов. Это всего 2,4 процента от «общего накопленного периода» за первый год, и при таких темпах потребуется более 41 года, чтобы полностью использовать весь 10-летний период. Также маловероятно, что живая нагрузка 50 фунтов на квадратный фут будет применяться каждый рабочий день в течение 41 года, и как только фактическая приложенная нагрузка упадет ниже максимально допустимой нагрузки, «часы» перестанут тикать.Наконец, и это важно, если бы ферма пола была спроектирована таким образом, чтобы максимальный изгибающий момент при приложении общей нагрузки 65 фунтов на квадратный фут был меньше максимально допустимого момента, часы вообще никогда не начали бы тикать. Этот последний сценарий используется во многих проектах.

Wood имеет своего рода внутренние часы, и каждый C _D безопасно использует их преимущества, основанные на кривой времени продолжительности нагрузки. Эти часы начинают отсчитывать только тогда, когда приложенная нагрузка достигает максимально допустимой нагрузки, умноженной на C _D .Для снега, если расчетная снеговая нагрузка составляет 30 фунтов на квадратный фут для крыши, но максимальный комбинированный индекс напряжения равен 0,93 для фермы крыши, двухмесячные внутренние часы даже не запустятся.

Таким образом, напольные или кровельные системы могут лишь изредка испытывать 100-процентную допустимую расчетную нагрузку за десятилетия эксплуатации, но даже если они это сделают, они все равно сохранят заданный коэффициент безопасности.

ПОЧЕМУ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ НАГРУЗКИ ВАЖНЫ

Так почему все это имеет значение? Одним словом, оперативность.Архитекторы и инженеры используют коэффициенты продолжительности нагрузки для создания более эффективных деревянных конструкций. Это потому, что коэффициенты C _D позволяют им безопасно перенапрягать древесные волокна, что приводит к более эффективной конструкции.

Например, используя Cd = 1,15, проектировщик фермы может спроектировать систему крыши, которая будет безопасно выдерживать предписанную кодексом снеговую нагрузку более экономично, чем система, спроектированная с Cd = 1,0. Оба были бы безопасны, но один стоил бы больше, чем другой, при прочих равных условиях.

Без коэффициентов продолжительности нагрузки здания с деревянным каркасом были бы безопасными, но они были бы излишне чрезмерно спроектированными и менее экономичными.Коэффициенты продолжительности нагрузки допускают перегрузку пиломатериалов без снижения запаса прочности, зависящего от проектных свойств пиломатериалов.

Следует отметить, что C _D не применяется к модулю упругости E (жесткость на изгиб) или к перпендикуляру к напряжению, несущему зерно, F _cperp .

Неудивительно, что все современные конструкции из дерева основаны на факторах продолжительности нагрузки — независимо от того, до конца они понятны или нет.

{Заявление о раскрытии информации}
Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, принадлежат компании MiTek USA, Inc.и не обязательно отражают рекомендации Международного совета по кодексу или Hanley Wood.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{добавить в коллекцию.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}} .