Главное меню

Основное сочетание нагрузок


16. Расчетные сочетания усилий и расчетные сочетания нагрузок. Задание РСУ и РСН в ЛИРА 10.4

Программный комплекс ЛИРА 10.4 значительно шагнул вперед относительно прежних версий (9.6, 9.4, 9.2). Это касается практически всех областей работы с программой: более удобный интерфейс, расчетные возможности, скорость создания моделей, анализ моделей и т.д.
Одна из доработок касается задания сочетаний усилий и сочетания нагрузок.

В более ранних версиях программы (9.6 и ранее) пользователь мог задавать только расчетные сочетания нагрузок. Это не всегда было удобно, поэтому в версии 10.4, мы добавили возможность задавать любую нагрузку: нормативную или расчетную, при этом, в одной задаче могут быть разные виды нагрузок, в зависимости от нужд пользователя.

Данная возможность доступна благодаря реализации двух коэффициентов перехода – к нормативным нагрузкам и к расчетным нагрузкам (рис. 1).


Рис. 1. Задание коэффициентов к нормативным и расчетным сочетаниям нагрузок. ЛИРА 10.4


То есть, если пользователь задает в схеме нормативные нагрузки, в выбранном загружении, то коэффициент к нормативным будет 1, а к расчетным – коэффициент надежности по нагрузке.

Рассмотрим различия в формировании таблиц расчетных сочетаний усилий (РСУ) в зависимости от выбранного нормативного документа СП 20.13330.2011 или СНиП 2.01.07-85*. В данных нормативных документах существуют различия, касающиеся коэффициентов для сочетаний.
Согласно пункту 1.12 СНиП 2.01.07-85*, при учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные:

Согласно пункта 6 СП 20.13330.2011 помимо коэффициентов сочетаний вводится дополнительное понятие – степень влияния нагрузки.
То есть, если в СНиП для каждой из постоянных, каждой из временных, кратковременных и т.д. коэффициенты сочетаний были одинаковыми, то в СП они будут различаться (п. 6.2 – 6.3).

Скачать руководство пользователя ЛИРА 10.4
1. Задание таблиц расчетных сочетаний усилий по СНиП 2.01.07-85*

Согласно пункту классификации нагрузок СНиП, пользователю предоставляется возможность выбрать в выпадающем списке тип нагрузки в зависимости от продолжительности действия. При этом, по умолчанию программа считает, что задаются нормативные нагрузки и меняет коэффициент к расчетным и долю длительности в зависимости от выбранного типа нагрузки (рис. 2).


Рис. 2. Выбор типа нагрузки. ЛИРА 10.4


Коэффициенты сочетаний добавляются в таблицу автоматически в зависимости от выбранного типа нагрузки (рис. 3).


Рис. 3. Коэффициенты сочетаний нагрузок для формирования расчетного сочетания усилий (РСУ) по СНиП. ЛИРА 10.4


2. Задание таблиц расчетных сочетаний усилий по СП 20.13330.2011

В зависимости от классификации нагрузки согласно п. 5 СП, пользователю предоставляется возможность выбрать в выпадающем списке тип нагрузки в зависимости от продолжительности действия по аналогии с тем, как это делается для СНиП. Отличия заключаются в том, что коэффициенты для 1 и 2-го основных сочетаний остаются неизменными – 1. Часто у пользователей возникает справедливый вопрос, почему это так.

Это объясняется теми различиями, которые мы рассмотрели выше.

В ЛИРА 10.4 существует еще одна таблица, которая учитывает степень влияния нагрузки. Эта таблица находится в Библиотеке загружений и выводится при нажатии кнопки Коэффициенты сочетания по степени влияния. Логично, что для СНиП в этой таблице во всех полях будут стоять 1.


Рис. 4. Таблица сочетаний по степени влияния для СП 20.13330.2011 и таблица взаимоисключаемых загружений. ЛИРА 10.4


3. Формирование сочетаний для РСН

Рассмотрим, как в ПК ЛИРА 10.4 реализован принцип формирования таблиц для расчетных сочетаний нагрузок.
Формирование таблиц РСН становится доступно при нажатии кнопки Пользовательские сочетания. При этом в столбце коэффициент необходимо вручную указать коэффициент в зависимости от типа сочетания и типа нагрузки (рис. 5).


Рис. 5. Формирование таблицы РСН для основного сочетания по СНиП. ЛИРА 10.4


4. Анализ результатов

При анализе результатов пользователь имеет возможность просматривать результаты как отдельно по сочетаниям, так и по РСУ и РСН.
Для просмотра результатов по расчетным сочетаниям нагрузок необходимо во вкладке Результаты нажать кнопку Загружения/РСН. При этом, пользователь может переключаться между расчетными и нормативными (в том числе, от длительнодействующей части) сочетаниями (рис. 6). Коэффициенты берутся из коэффициентов к загружениям (рис. 1).


Рис. 6. Выбор типа сочетания. ЛИРА 10.4


Для просмотра результатов по расчетным сочетаниям усилий необходимо во вкладке Результаты нажать кнопку Результаты по сочетаниям (рис. 7). Здесь, также, доступны результаты усилий как по нормативным сочетаниям, так и по расчетным.


Рис. 7. Вывод результатов по сочетаниям усилий. ЛИРА 10.4


Таким образом, ЛИРА 10.4 обладает широкими возможностями по заданию РСУ и РСН и удобным интерфейсом для этого, что позволяет экономить время и получать правильные результаты расчетов, не путаясь в том, какое сочетание задано - нормативное или расчетное.

Сочетания и комбинации нагрузок в расчетах строительных конструкций

Мы уже знаем, что на строительную конструкцию одновременно могут воздействовать несколько нагрузок, и что по длительности "пребывания" на конструкции нагрузки делятся на постоянные и временные.

Но какими правилами руководствоваться для их одновременного учета?

Во-первых, не все нагрузки могут сочетаться. Правила комбинирования нагрузок в рамках одного расчета обычно определены в тех же нормативных документах, что и сами нагрузки. Так, в стандарте [7] вводится понятие “коэффициент сочетания”:

\(\psi \) (пси)

Это коэффициент, на который умножается нормативное значение нагрузки, наряду с коэффициентом надежности и другими коэффициентами (если они есть):

\[F = \psi {F_n}{\gamma _f} +  \ldots \quad \left( {1} \right)\]

Если Вы проектируете по СНиП (например [7]), то каждую проектную ситуацию следует отнести к основному или особому сочетанию нагрузок. Еврокод [5] оперирует понятием “расчетная ситуация”, которая может быть постоянной, переходной или случайной, но суть — та же.

Давайте разберемся, как работать с основным и особым сочетаниями нагрузок.

Основное сочетание нагрузок

В основное сочетание включаются:

Допустим, на конструкцию воздействуют две постоянные нагрузки (\({p_1}\), \({p_2}\)), три длительные (\({q_1}\), \({q_2}\), \({q_3}\)) и три кратковременные (\({\nu _1}\), \({\nu _2}\), \({\nu _3}\)). Если все эти нагрузки имеют одну и ту же размерность (например, они равномерно распределенные) и нагружают один и тот же участок конструкции, то суммарная расчетная нагрузка будет равна:

\[q = \left( {{p_1} + {p_2}} \right) + \left( {{\psi _1}{q_1} + {\psi _2}{q_2} + {\psi _3}{q_3}} \right) + \left( {{\psi _4}{\nu _1} + {\psi _5}{\nu _2} + {\psi _6}{\nu _3}} \right).\quad \left( {2} \right)\]

Как видим, постоянные нагрузки (\(p\)) входят в сумму без коэффициентов сочетания. Но можно также (и даже правильнее) сказать, что коэффициент сочетания для постоянных нагрузок всегда равен единице, так как вероятность их появления составляет 100%.

Длительные нагрузки входят в сумму со своими коэффициентами сочетания. Если следовать СНиП “Нагрузки и воздействия” [7], то один из них должен быть равен 1, остальные — 0,95. Но к какой нагрузке отнести \(\psi  = 1\), а к какой — \(\psi  = 0,95\)?

Ответ очевиден: “на выходе” мы должны получить максимальную нагрузку. Поэтому нужно проанализировать значения всех длительных нагрузок, входящих в сочетание, и выделить наибольшую из них — она и получит коэффициент \(\psi  = 1\). Остальные нагрузки следует умножить на \(\psi  = 0,95\) [7].

Коэффициенты сочетаний для кратковременных нагрузок вводятся аналогично:

Чтобы иметь под рукой более общий алгоритм, свернем формулу (2):

\[q = \sum p  + \sum {{\psi _q}q}  + \sum {{\psi _\nu }\nu } .\quad \left( {3} \right)\]

Сумма длительных нагрузок в сочетании (3):

\[\sum {{\psi _q}q}  = 1,0{q_{\max }} + 0,95{q_1} + 0,95{q_2} +  \ldots \quad \left( {4} \right)\]

Сумма кратковременных нагрузок в сочетании (3):

\[\sum {{\psi _\nu }\nu }  = 1,0{\nu _{\max }} + 0,9{\nu _1} + 0,7{\nu _2} + 0,7{\nu _3} +  \ldots \quad \left( {5} \right)\]

Особое сочетание нагрузок

В особое сочетание нагрузок включаются:

По сути, особое сочетание нагрузок представляет собой основное сочетание (3), в которое еще добавляется одна из особых нагрузок \(S\):

\[q = \sum p  + \sum {{\psi _q}q}  + \sum {{\psi _\nu }\nu }  + S.\quad \left( {6} \right)\]

При этом, коэффициенты сочетаний для всех кратковременных нагрузок уже принимаются равными 0,8 [7]:

\[\sum {{\psi _\nu }\nu }  = 0,8{\nu _1} + 0,8{\nu _2} + 0,8{\nu _3} +  \ldots \quad \left( {7} \right)\]

В нормах могут оговариваться и другие, дополнительные условия особых сочетаний (например, для проектирования сейсмостойких конструкций).

Расчетное сочетание нагрузок (РСН) или расчетное сочетание усилий (РСУ)?

Выше мы рассмотрели сочетание нагрузок, однако в большинстве случаев правильнее говорить о сочетании усилий.

Обратите внимание, что формулы (2), (3), (6) — это формулы для определения суммарной нагрузки, а значит подразумевается, что каждое слагаемое в них представляет собой нагрузку одной и той же размерности и конфигурации. Чтобы эти формулы “работали”, нагрузки должны отличаться лишь величиной (рисунок 1):

Рисунок 1. Конструкция нагружена одинаковыми по форме нагрузками

Но нас окружает много примеров, когда на здание воздействуют нагрузки, отличающиеся не только величиной, но и местом приложения, характером воздействия, размерностью. Это более распространенный, общий случай.

Представим ту же задачу (с двумя постоянными, тремя длительными и тремя кратковременными нагрузками) в более общем виде, когда эти нагрузки отличаются по своей природе (рисунок 2).

Рисунок 2. Балка нагружена разными по конфигурации нагрузками:
1 — постоянные нагрузки; 2 — длительные нагрузки; 3 — кратковременные нагрузки

Расчетчику следует помнить, для чего он собирает нагрузки. Нагрузки нужны для вычисления усилий, поэтому в случае разноплановых воздействий следует по очереди определить усилие от каждого воздействия.

Например, момент в заделке (точка A) будет равен:

\[M = {M_p} + {M_q} + {M_\nu },\quad \left( {8} \right)\]

где

В каждом слагаемом (8) должен учитываться соответствующий коэффициент сочетания. Так, общий момент от длительных нагрузок в данном случае равен:

\[{M_q} = {\psi _1}{M_{q1}} + {\psi _2}{M_{q2}} + {\psi _3}{M_{q3}}.\quad \left( {9} \right)\]

Обратите внимание на то, какой вклад в суммарный момент \(M\) вносят длительные и кратковременные нагрузки (рис. 2). Все три длительные нагрузки создают момент по часовой стрелке (примем это за “+”), и такое же направление — у момента от первых двух кратковременных нагрузок.

Однако, третья кратковременная нагрузка создает момент против часовой стрелки (в нашей системе знаков это “–”), то есть имеем следующее распределение слагаемых:

\[M = \left( {{M_{p1}} + {M_{p2}}} \right) + \left( {{M_{q1}} + {M_{q2}} + {M_{q3}}} \right) + \left( {{M_{\nu 1}} + {M_{\nu 2}} - {M_{\nu 3}}} \right).\quad \left( {10} \right)\]

Отрицательный момент снижает результирующее усилие (обезгруживает балку), и здесь мы уже не выходим на самый неблагоприятный вариант работы конструкции. Если логика этой ситуации позволяет, то самым правильным решением здесь будет отказаться от нагрузки \({\nu _3}\) вообще, не обращая внимания на ее величину (хотя по модулю она может быть самой высокой). Суммарный момент при этом будет равен:

\[M = \left( {{M_{p1}} + {M_{p2}}} \right) + \left( {{M_{q1}} + {M_{q2}} + {M_{q3}}} \right) + \left( {{M_{\nu 1}} + {M_{\nu 2}}} \right).\quad \left( {11} \right)\]

Если же исключить из рассмотрения данную нагрузку невозможно, то следует хотя бы свести ее влияние к минимуму — умножить на самый низкий коэффициент сочетания \(\psi  = 0,7\). В этом и состоит основное отличие расчетного сочетания усилий от расчетного сочетания нагрузок: в сочетании нагрузок единственным критерием для выбора \(\psi \) является величина нагрузки, а в сочетании усилий — вклад нагрузки в результирующее усилие:

\[{M_\nu } = 1,0{M_{\nu 1}} + 0,9{M_{\nu 2}} - 0,7{M_{\nu 3}}.\quad \left( {12} \right)\]

Не стоит забывать, что максимальное значение нагрузки может вызвать наименьшее усилие в сечении (например, из-за самого короткого плеча), и наоборот. Поэтому анализ результирующих усилий, в целом, дает более адекватную картину о влиянии той или иной нагрузки на сооружение.

Рекомендую также обращать внимание на то, какое усилие, напряжение или деформацию Вы получаете от сочетания. Возможно, что для разных факторов Вам понадобятся разные схемы сочетаний.

Так или иначе, ввиду многообразия воздействий (и еще большего разнообразия производимых ими усилий, напряжений, деформаций), Вам придется самостоятельно продумывать варианты возможных сочетаний нагрузок и выбирать РСН или РСУ.

Кейс. Нагрузки в торговом центре

Допустим, перед нами стоит задача спроектировать торговый центр.

Логика подсказывает, что помимо основного режима эксплуатации (в обычный день) возможен еще вариант проведения в таком центре служебных работ. Например, это могут быть клининговые работы или пополнение запасов торговых точек. И те, и другие работы выполняются в наше время с применением специальной техники, которая может создавать существенно большее давление на несущие конструкции центра, нежели обычная нагрузка от толпы людей (посетителей и персонала центра).

Более того, вполне вероятна ситуация одновременного присутствия на одной площади и людей, и небольших машин — эту картину мы нередко наблюдаем в действующих торговых центрах. Значит, имеют место следующие варианты нагружения:

Вариант одновременного появления на перекрытии и очистительной, и транспортной техники маловероятен, поэтому исключаем его из рассмотрения.

Рисунок 3. Сочетания временных нагрузок на конструкции: 1 — только люди; 2 — только очистительная техника; 3 — только погрузочная техника; 4 — люди и техника

Первое сочетание — тривиально простое, воздействует одна кратковременная нагрузка. Во втором и третьем случаях по торговому центру перемещаются одинаковые единицы техники, поэтому в расчет они входят также с единичным коэффициентом сочетания.

Наиболее интересным здесь является четвертое сочетание (рис. 4).

Рисунок 4. Сочетание разноплановых нагрузок

Так как в расчетной модели присутствуют одновременно и распределенные, и сосредоточенные нагрузки, то имеет смысл сочетать не сами нагрузки, а усилия от этих нагрузок (речь об РСУ). Так, поперечная сила \(Q\) в каком-либо сечении перекрытия будет равна:

\[Q = {\psi _1}{Q_1} + {\psi _2}{Q_2} + {\psi _2}{Q_3},\quad \left( {13} \right)\]

где индекс возле \(Q\) указывает на номер нагрузки.

В формулу (13) входят два коэффициента сочетания: \({\psi _1}\) и \({\psi _2}\). Следуя [7], один из них должен быть равен 1, второй — 0,9. Если толпа людей (нагрузка \({q_1}\)) генерирует самую большую по величине поперечную силу в сечении перекрытия, то коэффициент сочетания \(\psi  = 1\) нужно вводить именно к этой нагрузке:

\[Q = 1,0{Q_1} + 0,9{Q_2} + 0,9{Q_3}.\quad \left( {14} \right)\]

Если же больший вклад в результирующую силу вносит нагрузка от погрузчика (\({q_2}\)), то нагрузка от толпы и нагрузка от очистителя получат меньший коэффициент сочетания:

\[Q = 0,9{Q_1} + 1,0{Q_2} + 0,9{Q_3}.\quad \left( {15} \right)\]

Нагрузка от применяемой техники

У начинающих проектировщиков может возникнуть вопрос: какую модель нагрузки принять для той или иной спецтехники, и чему будет равна эта нагрузка?

Нормы проектирования не могут “знать” обо всех видах нагрузок, тем более в условиях постоянного технологического прогресса. Поэтому нет смысла искать нагрузку от специфического оборудования в базовых стандартах (например, [7]) — ее нужно принять самостоятельно, на основе обсуждения с заказчиком проекта или подрядными организациями. Как правило, информация о технике и оборудовании на этапе проектирования уже известна, но если нет — мы всегда можем воспользоваться Интернетом.

Рисунок 5. Колесная техника и соответствующие модели нагрузок

Сочетания нагрузок в проектах мостовых сооружений

Нормы проектирования мостов [6] определяют свои правила сочетаний нагрузок. Так, в следующем списке номера указывают на нагрузки, которые не могут входить в сочетание с данной нагрузкой на мостовую конструкцию (сохранена оригинальная нумерация нагрузок [6]):

7. Вертикальные нагрузки от подвижного состава и пешеходов — 16, 17
8. Давление грунта от подвижного состава — 16, 17
9. Горизонтальная поперечная нагрузка от центробежной силы — 10, 16, 17
10. Горизонтальные поперечные удары подвижного состава — 9, 11, 12, 16-18
11. Горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги — 10, 13, 14, 16, 17
12. Ветровая нагрузка — 10, 14, 18
13. Ледовая нагрузка — 11, 14, 16, 18
14. Нагрузка от навала судов — 11-13, 15-18
15. Температурные климатические воздействия — 14, 18
16. Воздействие морозного пучения грунта — 7-11, 13, 14, 18
17. Строительные нагрузки — 7-11, 14, 18
18. Сейсмические нагрузки — 10, 12-17

Выводы

Нагрузки и воздействия — крайне разнообразны. При расчете строительной конструкции инженер обязан установить сочетаемость конкретных нагрузок и разработать для них соответствующие расчетные модели.

Если все нагрузки в сочетании физически однотипны, то суммарное расчетное значение можно получить, просто умножив каждое слагаемое на соответствующий коэффициент сочетания. Если нагрузки — различны по природе, то рекомендуется сначала определить усилие (напряжение, деформацию) от каждой из них. Полученное значение затем умножается на соответствующий коэффициент сочетания и отправляется в общую сумму.

Виталий Артемов

Основные сочетания - нагрузка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Основные сочетания - нагрузка

Cтраница 1

Основные сочетания нагрузок состоят из собственного веса, веса транспортируемого продукта, продольных усилий от внутреннего давления газа, нефти или нефтепродуктов и температурных воздействий.  [1]

Основные сочетания нагрузок состоят из собственного веса, веса транспортируемого продукта, продольных усилий и внутреннего давления газа, нефти и нефтепродуктов, температурных воздействий.  [2]

В основные сочетания нагрузок входят: а) постоянные нагрузки - вес конструкций; б) временные длительно действующие нагрузки - от натяжений канатов, сил трения при движении несущих канатов по башмакам, веса оборудования; в) одна из кратковременных нагрузок - от веса подвижного состава и динамическая нагрузка при движении последнего, от снега или гололеда, веса людей, действия ветра, температурного воздействия.  [3]

Для высотных сооружений обычно решающее значение имеют следующие основные сочетания нагрузок: вес конструкций и оборудования; тяжение оттяжек, антенн и проводов; ураганный ветер или: вес конструкций и оборудования; тяжение оттяжек, антенн и проводов; ветер интенсивностью 25 % ураганного; гололедная нагрузка. На особые сочетания проверяют опоры антенных сооружений и воздушных линий электропередачи при строительстве в сейсмических районах, а также при одностороннем обрыве проводов, грозозащитных тросов и подвесных антенн.  [5]

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различаются [50]: основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных; 2) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.  [6]

В зависимости от состава учитываемых при проектировании нагрузок различают основные сочетания нагрузок, включающие в себя постоянные, длительные и кратковременные нагрузки, и особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок. Расчет оснований зданий и сооружений, в том числе реконструируемых с увеличением нагрузок, производят по двум группам предельных состояний: 1) по несущей способности и 2) по деформациям ( осадки, прогибы и пр. При этом расчет оснований по несущей способности выполняют на основное сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетание. Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок.  [7]

Расчет на особые сочетания нагрузок следует производить в дополнение к расчету на основные сочетания нагрузок.  [8]

Прочность грунтов как оснований характеризуют расчетным сопротивлением ( средним давлением) при глубине заложения фундамента 1 5 - 2 0 м и ширине фундамента 0 6 - 1 0 м при расчете оснований на основные сочетания нагрузок.  [9]

Нагрузки и воздействия обычно действуют на сооружения совместно в тех или иных сочетаниях. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или ее основания. По СНиП 2.01.07 - 85 устанавливаются основные сочетания нагрузок и воздействий, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных, и особые сочетания, включающие в себя, кроме нагрузок основного сочетания, одну из особых нагрузок, например, сейсмическую, взрывную, технологическую и тл.  [10]

Нагрузки и воздействия обычно действуют на сооружения совместно в тех или иных сочетаниях. Эта сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или ее основания. По СНиП 2.01.07 - 85 устанавливаются основные сочетания нагрузок и воздействий, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных, и особые сочетания, включающие в себя, кроме нагрузок основного сочетания, одну из особых нагрузок, например, сейсмическую, взрывную, технологическую и тл.  

Основные сочетания нагрузок — Студопедия

Расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции.

Основные сочетания состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

где Сm – нагрузка для основного сочетания; Рd – постоянная нагрузка; Рl – длительная нагрузка; Рt – кратковременная нагрузка; ψliи ψti–коэффициенты сочетаний для длительных и кратковременных нагрузок соответственно.

Для равномерно распределенных длительных нагрузок:

ψl1 = 1,0; ψl2 = ψl3 = … = 0,95.

Для кратковременных нагрузок:

ψt1 = 1,0; ψt2 = 0,9; ψl3 = ψl4 = … = 0,7

Определим нагрузки основных сочетаний для трех типов перекрытий и покрытия.

Перекрытие типа 1 для офисных помещений:

нормативная Сm1 = 239,6 + 300,0 = 539,6 кг/м2;

расчетная Сm1 = 265,4 + 370,0 = 635,4 кг/м2.

Перекрытие типа 2 для стоянок в зоне проезда:

нормативная Сm1 = 226,8 + 550,0 = 776,8 кг/м2;

расчетная Сm1 = 250,0 + 665,0 = 915,0 кг/м2.

Перекрытие типа 2 для стоянок в зоне парковки:


нормативная Сm1 = 226,8 + 400,0 = 626,8(630,0) кг/м2;

расчетная Сm1 = 250,0 + 485,0 = 735,0 кг/м2.

Перекрытие типа 3 для помещений общепита и санузлов:

нормативная Сm1 = 274,6 + 450,0 = 724,6 кг/м2;

расчетная Сm1 = 311,0 + 555,0 = 866,0 кг/м2.

Покрытие для стоянок в зоне проезда:

нормативная Сm1 = 239,6 + 650,0 = 889,6 кг/м2;

расчетная Сm1 = 265,4 + 805,0 = 1070,4 кг/м2.

Покрытие для стоянок в зоне парковки:

нормативная Сm1 = 226,8 + 500,0 = 726,8 кг/м2;

расчетная Сm1 = 250,0 + 625,0 = 875,0 кг/м2.

Как видно из выполненных выше расчетов, нагрузки для помещений различного функционального назначения и покрытия существенно различаются. Далее следует выполнить анализ и необходимую корректировкуобъемно-планировочных решений (например, сблокировать помещения с близкими по значению нагрузками) в целях унификации конструктивных решений.

После составления таблиц сбора нагрузок и расчета основных сочетаний рекомендуется выполнить их проверку на предмет выявления возможных ошибок. Проверку следует делать обязательно, так как срок жизни таблиц соизмерим со сроком выполнения проекта и ошибки, если они есть, могут привести к неправильным решениям.

С целью упрощения дальнейших расчетов рекомендуется окончательные результаты по строкам "Итого" и/или при расчете основных сочетаний округлять в большую сторону до целых значений, например:Сm1 = 226,8 + 400,0 = 626,8,принимаем 630,0 кг/м2.



Сочетание нагрузок — Студопедия

В расчетах строительных конструкций следует учитывать наиболее неблагоприятные, физически возможные сочетания нагрузок и воздействий. Неблагоприятное сочетание нагрузок это такое сочетание, которое вызывает в опасных сечениях максимальные (по модулю) усилия.

Вероятность одновременного действия всех неблагоприятных временных нагрузок мала. Кроме того, сама продолжительность их одновременного воздействия незначительна (а чем непродолжительнее действуют нагрузки, тем лучше им сопротивляются конструкции). Это позволяет несколько снизить величины временных нагрузок путем умножения их на коэффициент сочетаний ψ (при условии, что число кратковременных нагрузок не менее двух). Таким образом, коэффициенты сочетаний – это коэффициенты, с помощью которых учитывается фактор непродолжительности одновременного воздействия всех неблагоприятных временных нагрузок – фактор, положительно влияющий на прочность, трещиностойкость и деформативность конструкций.

Различают сочетания двух видов:

основные сочетания усилий, в них входят значения от постоянных, длительных ψ1=0,95 и кратковременных нагрузок ψ2=0,9 и воздействий.


особые сочетания в них входят усилия от постоянных, длительных ψ1=0,95, возможных кратковременных ψ2=0,8 и одной из особых нагрузок.

ТЕМА 3. Железобетонные конструкции. Физико-механические свойства бетона, арматурных сталей, железобетона.

Физико-механические свойства бетона, арматуры. Железобетон. Сущность железобетона, общие свойства и структура.

Бетон. Классификация бетонов. Прочность бетона. Деформативность бетона. Диаграмма "напряжения-деформации" бетона при сжатии и растяжении. Модуль деформации бетона. Усадка и ползучесть бетона. Показатели качества бетона – классы. Коэффициент вариации прочности бетона, его экономическое значение.

Арматура. Назначение и виды арматуры, физико-механические свойства. Классификация арматуры. Арматурные изделия. Соединения арматуры, способы упрочнения арматуры. Применение арматуры в железобетонных конструкциях.

Железобетон. Сцепление арматуры с бетоном. Анкеровка арматуры в бетоне. Усадка и ползучесть железобетона. Достоинства и недостатки железобетона. Способы изготовления сборных железобетонных конструкций.

Сущность железобетона. Железобетон состоит из бетона и стальной арматуры, рационально расположенной в конструкциях для восприятия растягивающих а в ряде случаев сжимающих усилий.


Бетон, как и другие каменные материалы, обладает значительным сопротивлением, сжимающим напряжением и весьма малым сопротивлением растяжению.

Прочность бетона на растяжение в 10-15 раз меньше прочности на сжатие. Так, при приложении нагрузки в верхней зоне сечения балки возникает сжатие, в нижней – растяжение. Когда напряжения в растянутой зоне достигнут предельного сопротивления бетона растяжению, образуется трещина и происходит хрупкое разрушение балки задолго до того, как будет использована прочность бетона на сжатие. Несущая способность такой балки ограничена низким сопротивлением бетона растяжению. В связи с этим бетонные (неармированные) конструкции, предназначенные для работы на изгиб или растяжение, были бы очень массивными, нерентабельными и практически неприемлемыми.

Армирование (усиление) растянутой зоны изгибаемых элементов материалами, обладающими значительно более высокой прочностью на растяжение, чем бетон, позволяет существенно повысить их несущую способность. Таким материалом чаще всего является сталь, а конструкции, полученные на основе рационального объединения бетона и стали при условии обеспечения их совместной работы, называются железобетонными.

Рассмотрим особенности их работы под нагрузкой на примере железобетонной балки. Предположим, что в растянутой зоне уложена мягкая сталь. В процессе загружения рассматриваемая балка будет вначале работать подобно бетонной. После образования трещин в бетоне растянутой зоны балка не разрушится, так как растягивающие усилия будут восприняты арматурой. Разрушение в этом случае наступит вследствие развития текучести стали и последующего раздавливания бетона сжатой зоны.

Схемы разрушения балок: 1 - сжатая зона; 2 - растянутая зона; 3 - арматура

Несущая способность армированной балки намного выше, чем бетонной. Опыты показывают, что при эксплуатационных нагрузках, составляющих обычно 0,5...0,7 от разрушающих, напряжения в арматуре не более 250-300 МПа, а прогибы конструкций и ширина раскрытия трещин не превышают допустимых значений. В такой конструкции бетон может быть полностью использован в работе на сжатие, а арматура – на растяжение.

Конструкции армируют не только при работе их на растяжение и изгиб, но также и при кручении, срезе, внецентренном и осевом сжатии. В этих случаях рабочую арматуру ставят для уменьшения размеров сечений элементов и снижения собственного веса конструкций, а также для обеспечения большей их надежности. Разрушение бетонных (неармированных) элементов происходит внезапно (хрупко), в то время как разрушение железобетонных элементов наступает постепенно, что позволяет снизить запас прочности.

Кроме обычных железобетонных конструкций существуют такжепредварительно напряженные. Предварительное напряжение позволяет эффективно использовать более прочные арматурные стали и бетон высоких марок, что невозможно в обычном железобетоне. В предварительно напряженных железобетонных конструкциях арматура подвергается предварительному растяжению, а бетон — обжатию.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций значительно повышает трещиностойкость и снижает деформации элементов конструкций, так как создает предварительное обжатие бетона в тех частях, которые при эксплуатационной нагрузке работают на растяжение.

Основные физико-механические факторы, обеспечивающие совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне:

1) значительное сцепление между поверхностью стальной арматуры и бетоном;

2) близкие по величине коэффициенты линейного расширения бетона и стали (для бетона αb=1·10-5÷l,5·10-5; для стали αst=1,2·10-5, что исключает появление внутренних усилий при перепадах температуры, которые могли бы нарушить сцепление бетона со сталью;

3) защищенность стали, заключенной в плотный бетон, от коррозии и непосредственного действия огня.

Нормативные и расчетные нагрузки. Сочетания нагрузок. — КиберПедия

При расчете конструкций нагрузки и воздействия принимаются по СНиП «Нагрузки и воздействия». По времени действия нагрузки и воздействия относятся к:

1. постоянным (когда направление, место и время их приложения м. считать постоянным): вес постоянных частей з и с, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения.

2. временным (нагрузки, кот. в определ. периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать):

А) длительным: вес стационарного оборудования, нагрузка на перекрытия складов, библиотек, архивов и т.д.

Б)кратковременным: атмосферные – снеговые, ветровые и т.д.; нагрузки от подъемно – транспортного оборудования; нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий от массы людей, мебели и т.п

3. особым: сейсмическое и взрывное воздействие, нагрузки и воздействия, вызываемые неисправностью или поломкой оборудования и резкими нарушениями технолог. процесса и т.п.

При проектировании используются нормативные и расчетные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшие значения нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации, называют нормативными. Принимаются на основе статистических данных или определяются средними величинами геометрических размеров, плотностью и интенсивностью размещения.

Расчетное значение нагрузки определяется средними величинами с учетом изменчивости, характеризуемой коэффициентом надежности по нагрузке. , где - нормативная нагрузка, - коэффициент надежности по нагрузке, т.к. фактическая нагрузка в силу разных обстоятельств может отличаться от нормативной в большую или меньшую сторону. Это отклонение учитывается коэффициентом надежности по нагрузке.

Вывод: расчетные нагрузки почти всегда больше нормативных , т.к. почти всегда >1.

Коэффициенты надежности по нагрузке устанавливают после обработки статистических данных наблюдений за фактическими нагрузками, которые отмечены во время эксплуатации сооружений. Эти коэффициенты зависят от вида нагрузки, в следствии чего каждая нагрузка имеет собственный коэффициент.

Нагрузки действуют на конструкции не раздельно, а в сочетании друг с другом. Различают следующие сочетания нагрузок:

1)основные сочетания: состоящие из постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок и воздействий;

2)особые сочетания: состоящих из постоянных, временных длительных кратковременных и одной из особых нагрузок и воздействий.

Одновременное появление наибольших значений нескольких нагрузок менее вероятно, чем наибольшего значения одной; поэтому, чем сложнее сочетание, тем меньше вероятность появления наибольшего значения нагрузок в этом сочетании. Чрезвычайно малая вероятность одновременного появления нагрузок наибольшего значения учитывается на основании статистических данных и теории вероятности умножением расчетных нагрузок или соответствующих им усилий на nc≤1.



При расчете конструкции на основные сочетания, включающие только 1 кратковременную нагрузку nc=1, при 2 и более - nc=0,9.

При расчете конструкций на особые сочетания значения кратковременных нагрузок умножают на nc=0,8 (кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования з и с в сейсмических районах).

 

ASCE 7-10 ASD Сочетания нагрузок

перейти к содержанию

Искать: