Глава I. Основные положения расчета несущих конструкций

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Нагрузки на зданиеРасчет несущих конструкций и оснований производится по методу расчетных предельных состояний.

Предельными являются состояния, при которых конструкция или основание перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним воздействиям, получают недопустимые деформации или местные повреждения. Необходимая эксплуатационная надежность обеспечивается выполнением норм и правил по проектированию и возведению конструкций и оснований.

Расчетным предельным состоянием называются состояния конструкций, при которых величины усилий, напряжений, деформаций или местных повреждений превышают величины, указанные в строительных нормах и правилах (СНиП) или в технических условиях, разрабатываемых на их основе.

Нормами проектирования несущих конструкций установлены три расчетных предельных состояния:

  • первое предельное состояние определяется несущей способностью (прочностью, устойчивостью или выносливостью);
  • второе предельное состояние определяется развитием деформаций от статических или динамических нагрузок;
  • третье предельное состояние определяется образованием или раскрытием трещин, а также появлением местных повреждений.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности (прочности, устойчивости формы и положения, выносливости) и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций конструкций и оснований в возможных неблагоприятных условиях их работы в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета по второму предельному состоянию является ограничение деформаций или перемещений (колебаний) конструкций и оснований в условиях нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета конструкций по третьему предельному состоянию является недопущение трещин или ограничение величины раскрытия трещин с тем, чтобы эксплуатация зданий и сооружений не была затруднена или нарушена вследствие коррозии, местных повреждений, потери непроницаемости и т. п.

Расчет конструкций и оснований по первому предельному состоянию производится на прочность или устойчивость – по расчетным нагрузкам, а выносливость – по нормативным нагрузкам; по второму предельному состоянию – по нормативным нагрузкам; по третьему предельному состоянию – по нормативным или расчетным нагрузкам (в зависимости от характера возникающих повреждений в соответствии с нормами проектирования конструкций или оснований. См. СНиП II-В. 1-62, табл. 10).

 § 2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

В статье приведены только те нагрузки и воздействия, которые наиболее часто встречаются при расчете гражданских и промышленных сооружений.

Во всех остальных случаях нужно обращаться к главе СНиП II-А.10-62. В соответствии с этой главой нагрузки и воздействия разделяются на постоянные и временные (временные длительные, кратковременные и особые).

К постоянным нагрузкам и воздействиям относятся:

  1. вес постоянных частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций;
  2. вес и давление грунтов;
  3. воздействие предварительного напряжения конструкций.

К временным длительным нагрузкам и воздействиям относятся:

  1. вес стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей и т.п.), предназначенного для длительной эксплуатации на определенном месте в неподвижном положении относительно конструкций сооружения, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование в процессе его эксплуатации;
  2. нагрузки на перекрытия складских помещений, холодильников, зернохранилищ, книгохранилищ, архивов, библиотек и подобных зданий и помещений;
  3. вес некоторых частей здания или сооружения, положение которых в процессе эксплуатации может измениться.

К кратковременным нагрузкам и воздействиям относятся:

  1. нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий от веса людей, мебели и подобного легкого оборудования;
  2. вес людей, деталей, ремонтных материалов в зонах обслужи­вания оборудования (проходах, проездах и других свободных от оборудования участках);
  3. снеговые нагрузки;
  4. ветровые нагрузки;
  5. температурные и климатические воздействия;
  6. нагрузки, возникающие при перевозке и монтаже строительных конструкций, при монтаже или перестановке оборудования, а также нагрузки от веса складываемых материалов и изделий, применяемых при строительстве или реконструкции зданий и сооружений, и др.

Временную нагрузку в помещениях жилых и общественных зданий, где преобладает вес оборудования или возможно частое появление близких к нормативной интенсивности скоплений людей, следует относить к длительным временным нагрузкам (нагрузки в залах и фойе кино, театров, клубов, в концертных и выставочных залах, на трибунах стадионов и спортивных арен и т. п.).

К особым нагрузкам и воздействиям относятся:

  1. сейсмические воздействия;
  2. нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
  3. воздействия просадок основания, обусловленных коренным изменением структуры грунта (уплотнение просадочных грунтов при их замачивании, просадки грунтов в районах горных выработок и т, п.).

Таблица 1.

Нормативные и расчетные нагрузки, коэффициенты перегрузки

№ п/п Назначение зданий и помещений Нормативная нагрузка в кг/м3 Коэффициент перегрузки Расчетная нагрузка в кг/м3
І Квартиры, комнаты детских садов и яслей, спальные комнаты школ-интернатов и домов отдыха, палаты санаториев, больниц и других лечебных зданий. 150 1.4 210
2 Комнаты общежитий, гостиниц, научных и административных учреждений, бытовые помещения промышленных предприятий, классные комнаты, читальные залы. 200 1.4 280
3 Вестибюли, коридоры и лестницы в зданиях, назначение которых ука­зано в пп.  1 и 2, за исключением учебных заведений. 300 1,3 390
4 Аудитории, залы столовых, кафе, ресторанов 300 1,3 390
5 Залы учебных заведений, админи­стративных учреждений, вокзалов, театров, кино, клубов, концертные залы, спортивные залы и трибуны с неподвижными сидениями 400 1,3 520
6 Торговые залы магазинов, музеи, выставочные залы и павильоны По действительной нагрузке, но не менее 400 1.3
7 Книгохранилища, архивы, трибу­ны для стоящих зрителей, сцены зрелищных предприятий. По действительной нагрузке, но не менее 500 1.2
8 Вестибюли, коридоры и лестницы столовых, кафе/ресторанов, учебных заведений, вокзалов, театров, кино, клубов, концертных и спортивных залов, магазинов, музеев, выставочных залов и павильонов, книгохранилищ, архивов. 1,3 520
9 Коридоры и лестницы, обслуживающие трибуны всех видов (в том числе с неподвижными сидениями). 500 1,2 600
10 Чердачные помещения Дополнительно к весу оборудования 75 1,4 105
11 Террасы и плоские покрытия:
а) на участках, используемых для отдыха, наблюдений и подобных целей, не связанных со значительным скоплением людей. 200 1.4 280
б) на участках, где возможно скопление большого количества людей, выходящих из производственных помещений, аудиторий, залов и т. п. 400 1.3 520
12 Балконы 400 1.3 520

Примечания: 1. Установленные в п. 11 таблицы 1 нагрузки принимаются только в тех случаях, когда их учет дает более неблагоприятный результат по сравнению со снеговыми нагрузками.
2. Приведенные в таблице величины нагрузок даны без учета веса перегородок и в сокращенном виде по сравнению с табл. 2 СНиП II-А.11-62.

1.  Нагрузки нормативные и расчетные.

В теории расчета по расчетным предельным состояниям установлены понятия о нормативных и расчетных нагрузках.

Нормативными называются наибольшие нагрузки и воздействия, допускаемые при нормальной эксплуатации зданий и сооружений (табл. 1).

Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации учитывается коэффициентами перегрузки (n), устанавливаемыми с учетом назначений зданий и сооружений и условий их эксплуатации (табл. 1 и 2).

Расчетными называются нагрузки, учитываемые расчетом и определяемые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегруза (табл. 1).

Несущие элементы покрытий и перекрытий в соответствии со СНиП II-А.11-62 следует проверять дополнительно на сосредоточенную вертикальную нагрузку, нормативные значения которой принимаются равными:

  1. для покрытий террас и чердачных перекрытий – 100 кг;
  2. Б) для перекрытий жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий, если исключена возможность появления больших сосредоточенных нагрузок – 150 кг.

Коэффициент перегрузки, для этих нагрузок принимается равным 1,2.

При проверке на нагрузки, указанные в пп.«а» и «б», другие — временные нагрузки не учитываются.

 Таблица 2.

Коэффициенты перегрузки дли нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов
№ п/п Наименование конструкций и грунтов Коэффициент перегрузки
1 Бетонные, железобетонные, каменные, армокаменные, металлические и деревянные конструкции. 1.1 (0,9) 
2 Теплоизоляционные и звукоизоляционные изделия (плиты, скорлупы и тому подобные изделия из легких и пористых материалов на органической и неорганической основе), засыпки, выравнивающие слои, кровельные стяжки, штукатурки и т.п. 1.2 (0,9)   
3 Грунты в природном состояния: 
— скальные:  1.1 (0,9)
 — нескальные 1.2 (0,8)
4 Насыпные грунты 1,3(0,8)

Примечание: Приведенные в пп. 3 и 4 табл 2 коэффициенты перегрузки относятся к объемному весу грунтов. Указанные в скобках табл. 2 значения коэффициентов перегрузки принимаются в тех случаях, когда уменьшение нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов вызывает ухудшение работы конструкций, например при расчете конструкции на устойчивость положения против всплытия, опрокидывания и скольжения.

2. Снижение временных нагрузок на перекрытия

 Приведенные в пп. 1 и 2 табл. 1 нагрузки разрешается снижать:

  1. при расчете главных балок и ригелей (при расстоянии между ними не менее 5 м.) – умножением на коэффициент 0.9;
  2. при расчете колонн, стен фундаментов и оснований – умножением на коэффициенты: для первого этажа (считается сверху) k=1; для второго – 0.90; для третьего – 0.85; для четвертого – 0.80; для пятого 0.75; для шестого – 0.70; для седьмого – 0.65; для восьмого – 0.60; для девятого – 0.55; для всех остальных этажей – 0.50.

Также снижение может быть объяснено тем, что наличие всех видов нагругок на всех этажах одновременно практически невозможно.

Нормативные нагрузки приняты в таблице в соответствии с табл. 2 СНиП II-А.11-62 с дополнением графы «расчетная нагрузка»

 3. Снеговые нагрузки

Нормативную снеговую нагрузку на 1 мплощади горизонтальной проекции покрытия (pn) следует определить по формуле:

p^n=p_0 c

Где p_0 – вес снегового покрова на 1м2 площади горизонтальной поверхности земли,  принимаемый в зависимости от климатического района по табл. 3;
с — коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли к нормативной нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с указаниями, приведёнными в пп. 5.5-5.12 СНиП II-А.11-62.

Таблица 3.

Вес снегового покрова p0 на 1 мг площади горизонтальной поверхности земли
Климатический район Вес снегового покрова земли в кг/м3 Климатический район Вес снегового покрова земли в кг/м3
I 50 IV 150
II 70 V 200
III 100 VI 250

 При расчете рам и колонн зданий с покрытиями без перепадов высот разрешается принимать равномерно распределенную снеговую нагрузку.

При определении величины снеговых нагрузок для покрытий цехов с избыточными тепловыделениями значения коэффициентов (c) следует снижать на 20%.

Расчетнаяснеговаянагрузкаропределяетсякакпроизведение нормативной нагрузки (pn) на коэффициент перегрузки k, принимаемый равным 1.4:

p=p^nk=1.4p^n

§ 3. СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННЫХ, ГРАЖДАНСКИХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В соответствии с главой СНиП II-А.10-62 при учете совместного действия нагрузок следует различать:

  1. основные сочетания, составляемые из постоянных и временных длительных нагрузок и одной из возможных кратковременных нагрузок (наиболее существенно влияющей на напряженное состояние рассматриваемого сечения, элемента или всей конструкции);
  2. дополнительные сочетания, составляемые из постоянных временных длительных и всех кратковременных нагрузок, при числе их не менее двух;
  3. особые сочетания составляемые из постоянных, временных длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок.

При расчете конструкций и оснований с учетом дополнительных сочетаний нагрузок величины расчетных кратковременных нагрузок (или соответствующих им усилий в конструкции) следует умножать на коэффициент, равный 0.9, а при расчете с учетом особых сочетаний — на коэффициент, равный 0.8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования зданий и сооружений в сейсмических районах и других специальных нормах.

Порядок учета в сочетаниях динамических нагрузок от оборудования устанавливается действующими нормативными документами по проектированию фундаментов и несущих конструкций зданий под машины с динамическими нагрузками.

Нагрузки и коэффициенты перегрузки для зданий и промышленных сооружений принимаются по табл. 1-3.

При учете нагрузок от мостовых кранов следует обращаться к СНиП II-А.11-62.

 § 4. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Бетон

Бетон для бетонных и железобетонных конструкций применяется следующих проектных марок по прочности на сжатие:

а) тяжелый – 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600;

б) легкий – 35, 50, 100, 150, 200, 250 и 300.

Для железобетонных конструкций применение тяжелого бетона проектной марки ниже 150, как правило, не допускается. Железобетонные предварительно напряженные элементы или их части, в которых располагается напрягаемая арматура, должны выполняться из бетона проектной марки не ниже: тяжелого – 200 и легкого – 150.

В конструкциях, подлежащих расчету на выносливость, применение бетона проектной марки ниже 200 не рекомендуется.

Объемный вес железобетона при расчете конструкций принимается:

  1. при тяжелом бетоне на гравии или щебне из природного камня – невибрированном – 2400 кг/м3;
  2. то же, вибрированном или центрифугированном – 2500 кг/м3.

Нормативные сопротивления бетона

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления (табл. 4), устанавливаемые на основании испытаний, проводимых согласно действующим ГОСТ или правилам испытаний.

Таблица 4.

Таблица 4. Нормативные сопротивления бетона

Нормативное сопротивление бетона представляет собой временное сопротивление осевому сжатию, сжатию при изгибе и осевому растяжению и составляет некоторый процент прочности от марки бетона.

Коэффициенты однородности бетона

Испытания бетонных кубиков одной и той же марки показывают, что прочность их различна: у одних кубиков она больше, у других – меньше.

Отношение минимальной прочности бетона к его средней прочности называется коэффициентом однородности. Коэффициенты однородности бетона колеблются в пределах в зависимости от марки бетона от 0,5 до 0,6 на сжатие и от 0,45 до 0,5 – на растяжение.

Расчетные сопротивления бетона

Расчетные сопротивления бетона определены (с округлением) как произведение нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты однородности и основные коэффициенты условий работы. Они приняты в соответствии со СНиП II-В. 1-62 (табл, 2) и приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Таблица 5. Расчетные сопротивления бетона в кг/см2 на прочность и по образованию или раскрытию трещин

Примечания: 1. По строке «А» расчетные сопротивления следует принимать для железобетонных конструкций, по строке «Б»— для бетонных.

2. При расчете предварительно напряженных железобетонных конструкций на растяжение по образованию трещин и при необходимости проверки расчета по раскрытию трещин в растянутых элементах железобетонных конструкций расчетные сопротивления следует принимать по объединенным строкам «А» и «Б».

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Еб принимаются по табл. 6, а модуль сдвига для бетона Gб (при отсутствии опытных данных) допускается принимать Gб = 0,4 Еб.

Таблица 6.

Таблица 6. Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении

Примечание. За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимается отношение нормального напряжения в бетоне δ к его относительной деформации ε при величине напряжения δ < 0,2Rнпр .

 2. Арматура

В качестве арматуры для железобетонных конструкций применяются арматурные стали в соответствии с главами СНиП I-В.4-62 и II-А. 10-62 (рис. 1). Прочность арматурных сталей характеризуется показателями нормативных сопротивлений, коэффициентов однородности и расчетных сопротивлений.

Таблица 7.

Таблица 7. Нормативные сопротивления арматуры, коэффициенты однородности и модули упругости арматуры

Примечание. Значение коэффициентов однородности арматуры, перечисленной в пп. 1-4 и 7 табл. 7, разрешается повышать на 10%, если арматура применяется только в сборных конструкциях, изготовляемых на заводах или специально оборудованных полигонах, и подвергается систематическим испытаниям по соответствующим стандартам и если при этом во всех испытанных образцах значения предела текучести арматуры, указанной в пп. 1-4, превышают не менее чем на 10% наименьшее (нормативное) значение предела текучести или значения временного сопротивления арматуры, указанной в п. 7, составляют не ниже нормированного значения этой величины.

 Таблица 8.

Таблица 8. Расчетные сопротивления арматуры при расчете на прочность

Примечание. При применении обыкновенной арматурной проволоки (п. 7 табл. 8) для хомутов вязаных каркасов расчетное сопротивление проволоки принимается как для горячекатаной стали класса А-І (п. 1 табл. 8).

 Нормативные сопротивления арматуры

За нормативные сопротивления арматуры принимается наименьшее нормированное значение ее сопротивления растяжению (предел текучести для «мягких» сталей или соответственно времен­ное сопротивление для «твердых» сталей).

 Коэффициенты однородности арматуры

Арматура, так же как и бетон, при испытании образцов дает различные результаты прочности. Такое явление получается вследствие неоднородности стали.

Нормативные сопротивления арматуры Rна, коэффициенты однородности арматуры (ka) и модули упругости арматуры Еа приведены в табл. 7.

 Расчетные сопротивления арматуры

Расчетное сопротивление арматуры определяется как произведение нормативных сопротивлений на cоответствующий коэффициент Ra=Rнаka, и принимается по табл. 8.

Приведенные в табл. 8 расчетные сопротивления арматуры применяются при расчете железобетонных конструкций обычного вида. При расчете железобетонных элементов сборных конструкций, изготовляемых на заводах и специально оборудованных полигонах, при систематическом испытании арматуры на растяжение в соответствии с ГОСТ 5781-61 и 1497-61 значения расчетных сопротивлений арматуры принимать в соответствии с главой СНиП II-В. 1-62.

Смотрите также:


Добавить комментарий