Нагрузка от пола постоянная или длительная
Обновлено: 19.04.2024
Перегородка — это внутренняя, не несущая нагрузку вертикальная конструкция, которая разделяет помещение (п.5.2.47 ГОСТ Р 58033-2017).
Требования по назначению нагрузок действующих на плиты перекрытия от перегородок приведены в следующих нормативных документах:
- СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (обязательный к применению);
- Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)
Выделим основные пункты данных нормативных документов, которые касаются непосредственно сбора нагрузок от перегородок на плиту перекрытия.
Согласно СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия
Согласно п 5.4 СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия вес временных перегородок относится к длительным нагрузкам (Pl).
В соответствии с п.8.2.2 СП 20.13330.2016 нормативные значения нагрузок на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок следует принимать в зависимости от их конструкции, расположения и характера опирания на перекрытия и стены . Указанные нагрузки допускается учитывать как равномерно распределенные добавочные нагрузки, принимая их нормативные значения на основании расчета для предполагаемых схем размещения перегородок, но не менее 0,5 кПа. Коэффициент надежности (γf) , согласно п.8.2.7, для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:
- 1,3 — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа;
- 1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа и более.
Коэффициент надежности по нагрузке от веса временных перегородок следует принимать в соответствии с 7.2 СП 20.13330.2016.
п.7.2 СП 20.13330.2016. Коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций и грунтов приведены в таблице 7.1.
Таблица 7.1 СП 20.13330.2016
Конструкции сооружений и вид грунтов
Коэффициент надежности по нагрузке γf
Конструкции
Металлические, за исключением случаев, указанных в 7.3
Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м 3 ), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные
Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м 3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:
Примечание: п.7.3 СП 20.13330.2016 При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, следует произвести расчет, принимая для веса конструкции или ее части коэффициент надежности по нагрузке γf =0,9, если иное значение не указано в нормах проектирования этих конструкций.
Согласно пособию по проектированию к СНиП 2.03.01-84
Согласно п.1.20 пособия при расчете перекрытая по всем предельным состояниям вес перегородок, расположенных вдоль пролета плит, учитывается следующим образом:
а) нагрузка от веса глухой жесткой перегородки (например, железобетонной сборной, выполняемой из горизонтальных элементов, железобетонной или бетонной монолитной, каменной и т. п.) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/12 длины перегородки от ее краев;
б) при наличии в жесткой перегородке одного проема, целиком расположенного в пределах одной половины перегородки, нагрузка от веса меньшего простенка (включая вес половины надпроемной части перегородки) прикладывается сосредоточенно на расстоянии 1/3 ширины этого простенка от края перегородки, а нагрузка от веса остальной части перегородки — на расстоянии 1/12 длины этой части перегородки от краев проема и перегородки; при ином расположении проема нагрузка прикладывается на расстоянии 1/18 длины соответствующих частей перегородки от их краев;
в) при наличии в жесткой перегородке двух проемов и более нагрузка от веса перегородки прикладывается сосредоточенно по центрам участков, опирающихся на перекрытие;
г) для прочих перегородок 60% их веса принимается распределенным по длине перегородки (на участках между проемами), а 40% — в виде сосредоточенных сил, приложенных в соответствии с подпунктами „а» — „в».
В соответствии с п.1.21 пособия распределение местной нагрузки между элементами сборных перекрытий, выполняемых из многопустотных или сплошных плит, при условии обеспечения качественной заливки швов между плитами производится с учетом рекомендаций:
а) при расчете по всем предельным состояниям принимается следующее распределение нагрузки от веса перегородок, расположенных вдоль пролета равных по ширине плит:
- если перегородка расположена в пределах одной плиты, на эту плиту передается 50% веса перегородки, а по 25% ее веса передается на две смежные плиты;
- если перегородка опирается на две соседние плиты, вес перегородки распределяется поровну между ними;
б) при расчете по предельным состояниям второй группы местные сосредоточенные нагрузки, расположенные в пределах средней трети пролета плиты, распределяются на ширину, не превышающую длины пролета; при расчете по прочности такое распределение сосредоточенных нагрузок может быть допущено лишь при условии соединения смежных плит по длине шпонками, проверяемыми расчетом (см. п. 3.115 пособия).
Примечание. Если перекрытие образовано двумя плитами, опертыми по трем сторонам, при расположении перегородки в пределах одной плиты на эту плиту передается 75 % веса перегородки; в этом случае нагрузка от веса перегородки на перекрытие передается, согласно п. 1.20 пособия , при расположении перегородки как вдоль, так и поперек плиты.
Использованные термины в статье:
Нагрузки длительные — это нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями (п.3.5 СП 20.13330.2016).
Длительные нагрузки входят в состав временных нагрузок (п.5.1 СП 20.13330.2016).
Нормативные (базовое) значение нагрузок — это основная базовая характеристика, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование (п.3.7 СП 20.13330.2016).
Расчетное значение нагрузки — это предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта (п.3.9 СП 20.13330.2016).
Согласно п.4.2 СП 20.13330.2016 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γf, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию. Минимальные значения коэффициента надежности в основных и особых сочетаниях нагрузок определяются следующим образом:
Нагрузки определенного вида характеризуются, как правило, одним нормативным значением. Но для нагрузок от людей, мебели, оборудования, автотранспортных средств и снега устанавливается два нормативных значения: полное и пониженной. Пониженное значение вводится в расчет при необходимости учета влияния длительности нагрузок, проверке на выносливость и в других случаях, оговоренных в нормах проектирования конструкций и оснований. Нагрузки, принимаемые с полным нормативным значением, относятся к кратковременным, с пониженным значением — к длительным. Разделение временных нагрузок на длительные и кратковременные является условным, т.к. четких границ по продолжительности их действия нет. Поэтому принято такое разделение? Ответим теперь на ряд важных вопросов, возникающих у начинающих проектировщиков.
Вопрос №1. Для чего нужно разделение временных нагрузок на длительные и кратковременные?
Такое разделение актуально прежде всего при расчетах железобетонных конструкций. Дело в том, что в результате действия длительной нагрузки, несущая способность бетонных и железобетонных конструкций снижается в результате накоплений повреждений в бетоне (микро — и макроразрушений), а также с учетом повышения их деформативности в результате ползучести бетона в процессе длительного нагружения (к примеру, именно поэтому при наличии длительных нагрузок расчетные значенияпрочностных характеристик бетона умножают на коэффициент условий работы ϒb1.
Вопрос №2. Как определяется пониженное значение временной нагрузки?
Пониженное значение временной нагрузки получают путем умножения ее полного нормативного значения на коэффициент, приведенный в табл.1
Понижающие коэффициенты
Источник нагрузки
Понижающий
коэффициент
1. От людей и мебели (полезные нагрузки)
2. От автотранспорта
3. Снег
* Согласно п.10.11 ( СП-20.13330.2011 Нагрузки и воздействия ) коэф. 0,7 принимается для районов со средней температурой января минус 5º С и ниже. Для районов со средней температурой января выше минус 5º С пониженное значение снеговой нагрузки не учитывается. Районирование территории принимается по карте 5 прил. Ж ( СП-20.13330.2011 Нагрузки и воздействия ).
Вопрос №3. Является ли полная временная нагрузка от одного источника суммой ее кратковременной и длительной составляющей?
Нужно запомнить раз и на всегда: нет! За одну временную нагрузку при учете сочетаний следует принимать только одну нагрузку определенного рода от одного источника. Как отмечалось выше, для некоторых временных нагрузок устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное. Т.е. это два разных варианта загружения от одного и того же источника, а не две его составляющие. Это важно понимать. Например: Ваш вес 70 кг. Эта величина более -менее постоянная, возможные отклонения минимальны и зависят от того сыты вы или голодны. Вам необходимо перенести мешок картошки весом 25 кг. Вместе с мешком ваш вес 95 кг. Т.е. 70 кг — 1 вариант загружения; 95 кг — 2 вариант. Но вы же не можете одновременно весить и 70 и 95 кг, т.е. 165кг.
Вопрос №4. Как нагрузка от одного источника для различных сочетаний может быть и длительной и кратковременной?
В качестве примера рассмотрим обычную комнату в жилой квартире. Нагрузку на перекрытие создают мебель и проживающие здесь члены семьи. Но вот пришли гости. Они сытно поели и по народному обычаю решили потанцевать, для чего все разом вышли на середину комнаты. Совершенно очевидно, что такое скопление людей на ограниченной площади даст нагрузку, намного превосходящую повседневную. Вот как раз эта максимальная нагрузка на перекрытие и является кратковременной (действует в короткий промежуток времени пока все танцуют). А когда гости ушли по домам, то все вернулись в обычное русло. Эта нагрузка называется длительной (пока снова не придут гости).
Рассмотрим еще пример: покрытие здания. Началась зима, и выпало немного первого снега. Он лежал неделю или две (а может месяц). Эта нагрузка является длительной. В один прекрасный день начался снегопад, и выпало большое количество мокрого снега. В этом случае нагрузка является кратковременной, поскольку будет действовать малый промежуток времени, пока снег не начнет таять, или пока обслуживающая организация не почистит крышу.
Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.
Решение
Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.
Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений )
Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола. Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.
1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:
q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.
2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:
q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.
3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:
q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.
4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:
q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.
5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:
q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.
Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет
q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.
Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.
Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:
ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.
Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:
р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;
р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.
Полученные данные запишем в таблицу 1.
Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:
р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.
При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.
Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:
р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.
(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:
Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).
Этот раздел довольно плотно пересекается с информацией в статье про классификацию нагрузок , но имеет более конкретную цель и описывает специфические коэффициенты, не упоминавшиеся в указанной статье. Основу этой статьи составляет актуализированный СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия" и EN 1991-1-1 "Удельный вес, постоянные и временные нагрузки" .
Равномерно распределённая нагрузка
В статье про классификацию нагрузок мы уже определили, что все нагрузки, не являющиеся неотъемлемой частью здания, являются временными. Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на перекрытия, лестницы и полы на грунтах приведены в таблице ниже:
Расчётное значение нагрузки q р следует определять как произведение её нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке:
q р = q н · φ 1 (2) · φ 3 (4) · γf
где q н берётся из таблицы выше,
γf - коэффициент надёжности по нагрузке, который зависит от самой величины q н следующим образом:
γf = 1,3 при полном нормативном значении менее 2 кПа;
γf = 1,2 при полном нормативном значении 2 кПа и более;
γf = 1,0 при расчёте по предельным состояниям 2-й группы (на прогиб)
Коэффициенты грузовой площади φ 1 и φ 2
При расчете балок, ригелей, плит, стен, колонн и фундаментов, воспринимающих нагрузки от одного перекрытия, нормативные значения нагрузок, указанные в таблице, допускается снижать в зависимости от грузовой площади А, с которой передаются нагрузки на рассчитываемый элемент, умножением на коэффициент φ 1 или φ 2 , равный:
для помещений, указанных в таблице в позициях 1, 2, 12а (при А > A 1 = 9 м²)
φ 1 = 0,4 + 0,6 / √(А/А 1 )
для помещений, указанных в таблице в позициях 4, 11, 12б (при А > A 2 = 36 м²)
φ 2 = 0,5 + 0,5 / √(А/А 1 )
Коэффициенты сочетания нагрузок φ 3 и φ 4
При расчёте нагрузок на стены, колонны и фундаменты воспринимающие нагрузки от двух и более перекрытий (фактически - это любой дом, например: один этаж и чердак или мансарда), полные нормативные значения нагрузок, указанные в таблице в пунктах 1, 2, 3, 11, 12а и 12б допускается снижать умножением на коэффициенты сочетания φ 3 или φ 4 :
для помещений, указанных в таблице в позициях 1, 2, 12а
φ 3 = 0,4 + (φ 1 - 0,4) / √n
для помещений, указанных в таблице в позициях 3, 11, 12б
φ 3 = 0,5 + ( φ 2 - 0,5) / √n
где n - общее число перекрытий.
Пример
Для примера посчитаем расчётную нагрузку на перекрытие большой комнаты размером 6 х 7 м² дома с чердаком. Поскольку мы говорим об обычном жилом доме, то для нас в подавляющем большинстве случаев нужен только первый пункт таблицы (за исключением, пожалуй, чердачных помещений). Нормативная нагрузка, вычисленная и утвердившаяся за десятилетия, а то и столетия документированной строительной практики составляет q н = 1,5 кПа (≈153 кг/м²).
А дальше начинаются вопросы: зачем?, для чего мы это считаем?
Если мы считаем нагрузку, чтобы посчитать прочность балок этого перекрытия:
учитываем коэффициент надёжности - поскольку нагрузка менее 2 кПа, то коэффициент составит γf = 1,3
т.к. площадь > 9 м², коэффициент грузовой площади φ 1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9 ) = 0,68
коэффициент сочетания нагрузок не учитываем, т.к. не те расчётные условия φ 3 = 1
Итого, расчётная нагрузка: q р = 1,5 · 0,68 · 1 · 1,3 = 1,33 кПа.
Если мы считаем нагрузку, чтобы вычислить прогиб балок этого перекрытия:
коэффициент надёжности мы не учитываем: γf = 1
т.к. площадь > 9 м², коэффициент грузовой площади φ 1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9 ) = 0,68
коэффициент сочетания нагрузок не учитываем, т.к. не те расчётные условия φ 3 = 1
Итого, расчётная нагрузка: q р = 1,5 · 0,68 · 1 · 1 = 1,02 кПа.
Если мы считаем нагрузку, чтобы вычислить нагрузку на фундамент для расчёта по несущей способности:
учитываем коэффициент надёжности - поскольку нагрузка менее 2 кПа, то коэффициент составит γf = 1,3
т.к. площадь > 9 м², коэффициент грузовой площади φ 1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9 ) = 0,68
учитываем коэффициент сочетания нагрузок φ 3 = 0,4 + (0,68 - 0,4) / √2 = 0,6
Итого, расчётная нагрузка: q р = 1,5 · 0,68 · 0,6 · 1,3 = 0,8 кПа.
Если мы считаем нагрузку, чтобы вычислить нагрузку на фундамент для расчёта по деформациям:
учитываем коэффициент надёжности - поскольку нагрузка менее 2 кПа, то коэффициент составит γf = 1,3
т.к. площадь > 9 м², коэффициент грузовой площади φ 1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9 ) = 0,68
учитываем коэффициент сочетания нагрузок φ 3 = 0,4 + (0,68 - 0,4) / √2 = 0,6
нагрузка в здесь относится к длительному классу, а значит используем пониженное значение q н =q н * 0,35
Итого, расчётная нагрузка: q р = 1,5 · 0,35 · 0,68 · 0,6 · 1,3 = 0,28 кПа.
Эти значения нельзя принимать для любого помещения, так как они зависят от площади этого помещения.
Может возникнуть вопрос, почему для расчёта фундамента оказалась самая маленькая величина нагрузки? Ответ лежит в области теории вероятностей. Дело в том, что статистически вы весьма вероятно сможете нагрузить перекрытие в некоторых местах так, чтобы получилась нагрузка 150 кг/м². Поэтому для расчёта прочности балок применяется максимальная величина нагрузки. Но очень маловероятно, что вы сможете нагрузить всю площадь комнаты такой нагрузкой, ведь иначе вам понадобится затащить в комнату 6,3 тонны всякого барахла! Этот эффект учитывает коэффициент грузовой площади. Если же у вас два этажа, или этаж и чердак, то вероятность того, то вы когда либо нагрузите их обоих до предельного состояния стремится к нулю, а вот насколько максимально наиболее вероятно вы их нагрузите - определяет коэффициент сочетания нагрузок. Поэтому при расчёте фундамента оказывается наиболее маленькая величина нагрузки. Кроме того, для различных расчётов фундамента в СП 22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений" есть указание: нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СП 20.13330 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. А если мы считаем нагрузку на перекрытие длительной, то используем пониженное нормативное значение (множитель 0,35) - вместо 1,5 кПа остаётся лишь 0,53 кПа!
Однако, если рассчитываемая комната имеет небольшую площадь, то заполнить её барахлом доверху оказывается немного проще, что находит отражение в величинах коэффициентов. Так, для комнаты площадью не более 9 м² φ 1 =1 . Расчётные нагрузки для такой комнаты будут выглядеть соответственно так:
Для расчёта прочности балок: q р = 1,5 · 1 · 1 · 1,3 = 1,95 кПа
Для расчёта прогиба балок: q р = 1,5 · 1 · 1 · 1 = 1,5 кПа
Для расчёта фундамента по несущей способности: q р = 1,5 · 1 · 0,82 · 1,3 = 1,6 кПа.
Для расчёта фундамента по деформациям: q р = 1,5 · 0,35 · 1 · 0,82 · 1,3 = 0,56 кПа.
Важно напомнить, что это нагрузка только временная! Для расчёта нагрузки на фундамент или на ту же балку перекрытия необходимо добавлять постоянную составляющую (собственный вес перекрытия)!
Знание - сила, а знание сил - залог долгой жизни для человека, замыслившего расчет строительных конструкций.
В данном случае имеются в виду физические силы, а всякие там силы духа, мысли, третьего глаза и тому подобные не рассматриваются. Во всяком случае до тех пор, пока телепаты и экстрасенсы не начнут вместо подъемных механизмов работать на стойках народного хозяйства, силой мысли перемещая панели и плиты перекрытия, а не ложки и стаканы в различных телешоу.
Вот только и с физическими силами далеко не все просто и понятно, как хотелось бы. Для начала все, что нас окружает и даже входит в наш состав, можно представить в виде физических сил, а физические силы принято делить на внешние и внутренние. При этом внешние силы называются нагрузками, а внутренние силы - напряжениями. Причем в зависимости от характера решаемой задачи внешние силы могут рассматриваться как внутренние и наоборот. Делать это относительно легко и незаметно для стороннего наблюдателя позволяет сила мысли, в частности закон равнодействия сил, сформулированный Ньютоном. Смысл этого закона сводится к тому, что сила противодействия равна по значению силе действия и направлена в противоположную сторону. Этот закон позволяет относительно легко составлять и решать уравнения равновесия для системы сил.
Нагрузками - внешними силами - занимается теоретическая механика, а напряжения - внутренние силы - удел теории сопротивления материалов и различных теорий упругости. Впрочем, как я уже говорил, деление сил на внешние и внутренние достаточно условно. Как в исследуемом материале возникают напряжения, как они распределены по длине, ширине и высоте элемента, куда направлены и чему равны - отдельная большая тема, нас же в данном случае интересует, откуда берутся внешние нагрузки, эти самые внутренние напряжения вызывающие.
Нагрузками, наиболее часто рассматриваемыми при расчете строительных конструкций, являются массы тел (причем далеко не всегда только физическая масса, а иногда еще и инерционная, но об этом чуть позже) и разница давлений. Но это далеко не все, что можно сказать о нагрузках.
В теоретической механике и сопромате принято различать нагрузки, действующие на рассчитываемые конструкции или элементы конструкций, по различным признакам. Одним из таких признаков является время действия нагрузки. По времени действия нагрузки делятся на постоянные и временные:
Постоянные нагрузки
Нагрузки, действующие на конструкцию в течение всего времени эксплуатации конструкции, будь то одна секунда или одно тысячелетие.
Как правило к постоянным нагрузкам относится только нагрузка от собственного веса конструкции. Например, для ленточного фундамента постоянной нагрузкой будет собственный вес всех элементов здания, а для фермы перекрытия - собственный вес верхнего и нижнего пояса, стоек, раскосов и соединительных элементов. При этом для каменных или железобетонных элементов нагрузка от собственного веса может составлять больше половины от расчетной нагрузки, а при расчете фундамента и все 90%, а для металлических и деревянных конструкций покрытий и перекрытий нагрузка от собственного веса как правило не превышает 3-10%.
Временные нагрузки
Это все остальные нагрузки, действующие на конструкцию.
В свою очередь временные нагрузки принято разделять на длительные и кратковременные:
Длительные нагрузки
Нагрузки - время действия которых значительно больше времени, в течение которого в конструкции происходят деформации под действием этих нагрузок.
Дело в том, что любое тело, в том числе и человеческое, под действием нагрузок деформируется, т.е. изменяются геометрические параметры тела, такие как длина, ширина, высота, прямолинейность осей и др., а это может непосредственно влиять на работу рассматриваемого элемента. Например, когда при расчете на прочность (расчет по 1 группе предельных состояний) мы составляем уравнения равновесия для балки, рассматриваемой, как прямолинейный стержень, то влияние деформаций мы при этом не учитываем. Учет деформаций ведется при расчете по 2 группе предельных состояний. Так вот, деформация любого тела - процесс не мгновенный. Проще говоря, на то чтобы материал деформировался - нужно время и чем больше инерционная масса рассматриваемого элемента, тем больше времени на деформацию нужно. Например, для легкого материала, например корабельного паруса из мешковины, порыв ветра может рассматриваться как длительная нагрузка, а вот для каменной стены толщиной в 1 метр тот же порыв ветра может рассматриваться как кратковременная нагрузка. Поэтому деление на длительные и кратковременные нагрузки является достаточно условным и зависит от инерционной массы рассматриваемого материала. А кроме того при этом следует учитывать и другие факторы, влияющие на время развития деформаций. Например, время деформации проседающих или пучинистых грунтов может измеряться неделями и даже месяцами, потому нагрузка от снега, лежащего несколько дней на кровле здания, при расчете фундамента может рассматриваться как кратковременная. А вот при расчете кровельного покрытия эта же нагрузку следует рассматривать как длительную.
Кратковременные нагрузки
Нагрузки - время действия которых сопоставимо со временем, в течение которого конструкция деформируется под действием этих нагрузок.
Но в данном случае для описания кратковременной нагрузки только времени действия недостаточно, потому как, если вы аккуратно поставите на 1 секунду мешок с цементом на пол - это одна нагрузка, а если вы тот же мешок с цементом уроните на пол с высоты 1 метр, при этом время контакта мешка с полом будет составлять все ту же 1 секунду, но это будет уже совсем другая нагрузка.
Для более точного определения нагрузки дополнительно разделяются на статические и динамические.
Статические нагрузки
Условно говоря, это силы, приложенные с минимальным ускорением или с ускорением, стремящимся к нулю.
Таким образом действие инерционной силы при столь малых ускорениях стремится к нулю и расчет ведется только на действие силы от физической массы. Или так: При воздействии статических нагрузок происходит относительно медленное нарастание деформаций, и потому инерционными массами отдельных элементов конструкции, перемещающихся в процессе деформации, можно пренебречь, так как ускорения таких перемещений являются незначительными. В результате этого равновесие между внешними и внутренними силами в любой момент действия статической нагрузки остается как бы неизменным.
К статическим относятся постоянные и длительные нагрузки, иногда кратковременные нагрузки.
Динамические нагрузки
Это нагрузки, изменяющиеся не только во времени, но и в пространстве.
Для динамических нагрузок характерна относительно большая скорость приложения, что требует при расчетах учитывать инерционную массу как объекта, создающего нагрузку, так и элемента, подвергающегося воздействию нагрузки. Другими словами, следует учитывать характер движения объекта создающего нагрузку, а также то, что инерционные массы элементов конструкции, подвергающиеся воздействию динамической нагрузки, перемещаются с ускорением и влияют на напряженно-деформированное состояние элементов. Чтобы учесть это влияние, в уравнения статического равновесия к внешним и внутренним силам добавляются силы инерции на основании принципа Даламбера. Добавление инерционных сил позволяет рассматривать любую движущуюся систему как находящуюся в состоянии статического равновесия в любой момент времени. Таким образом динамические нагрузки вызывают в материале исследуемого элемента конструкции динамические напряжения и поведение материала при этом оказывается отличным от поведения при статических напряжениях.
В свою очередь динамические нагрузки в зависимости от характера движения бывают также нескольких видов. Для строительных конструкций наиболее важными являются подвижные и ударные нагрузки:
Подвижные нагрузки
Это нагрузки возникающие в результате перемещения некоего объекта по поверхности исследуемой конструкции (вдоль рассматриваемой оси элемента).
Например, автомобиль, проезжающий по мосту, создает подвижную нагрузку на элементы моста. При этом подвижная нагрузка будет зависеть не только от массы автомобиля, но и от его скорости и траектории движения. Например, при движении по окружности центробежная сила будет тем больше, чем больше скорость движения, потому улететь в кювет на плохой дороге на большой скорости - пара пустяков.
Ударные нагрузки
Это нагрузки, возникающие в момент соприкосновения перемещающегося объекта с поверхностью исследуемой конструкции (вдоль или поперек рассматриваемой оси элемента).
Однако и это еще не все варианты классификации нагрузок. По площади приложения нагрузки делятся на сосредоточенные и распределенные.
Сосредоточенные нагрузки
Это силы, площадь приложения которых пренебрежимо мала по сравнению с площадью рассчитываемой конструкции.
Можно сказать, что сосредоточенная нагрузка - это и есть сила, действующая на конструкцию. При этом площадь действия силы не учитывается, а потому измеряется сосредоточенная нагрузка в килограммах или Ньютонах.
Распределенные нагрузки
Это все остальные нагрузки, т.е. силы, распределяющиеся по длине и ширине элемента.
Разнообразие распределенных нагрузок поистине не поддается описанию. Распределенные нагрузки могут равномерно и неравномерно распределенными, равномерно и неравномерно изменяющимися по длине или ширине, при этом характер изменения нагрузки может описываться уравнением параболы, синусоиды, окружности, овала и любым другим уравнением.
А самое примечательное во всем этом то, что один и тот же человек в зависимости от ситуации может рассматриваться и как сосредоточенная нагрузка и как распределенная, и как статическая и как динамическая и только постоянной нагрузкой человек быть не может.
В целом все это выглядит не совсем понятно, однако ничего страшного в этом нет, как говорится, лучше один раз рассчитать конструкцию, чем 100 раз прочитать, как это делается. Примеров расчета на сайте хватает. А кроме того, понимание основ сопромата позволяет в большинстве случаев определять нагрузки так, чтобы максимально упростить расчет.
На этом пока все.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).
Читайте также: