НАГРУЗКИ. УСИЛИЯ ОТ РАСЧЕТНЫХ СОЧЕТАНИЙ НАГРУЗОК

По продолжительности действия различают нагрузки [2]:

1. Постоянные(вес частей сооружений, в т. ч. несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов, сохраняющиеся усилия предварительного напряжения).

2. Длительные временные –вес перегородок, стационарного оборудования, трубопроводов и транспортеров с жидкостями и твердыми телами, заполняющими их, давление газов, жидкостей и сыпучих тел, нагрузки на перекрытия в складских помещениях, пониженные значения нормативных нагрузок в жилых, общественных и сельскохозяйственных зданиях, пониженные значения нормативных нагрузок от подземно–транспортного оборудования и снега в III и более высоких снеговых районах и др.

3. Кратковременные – нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, полные значения нормативных нагрузок в жилых, общественных и сельскохозяйственных зданиях, полные значения нормативных нагрузок от подъемно–транспортного оборудования и снега, ветровая нагрузка и др.

4. Особые – сейсмические, аварийные, взрывные, от деформаций основания и т. п.

Вес конструкций и узлов определяется по проектным размерам и плотности материалов.

Нормативные значения нагрузок от кранов, оборудования, материалов в нем определяются на основе государственных общероссийских стандартов на это оборудование, технических условий (ТУ) заводов изготовителей. Длительные вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов (с пониженным нормативным значением) составляют 0,5¸0,7 от полных и определяются по [2, п. 1.7, и].

Нормативные значения полезных нагрузок на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий (полные и пониженные значения) определяются на основе анализа нагрузок в них и приводятся в [2, табл. 3].

Полные расчетные значения снеговых нагрузок определяются на основе метеорологических наблюдений за толщиной снегового покрова и приводятся в [15, табл. 4] в зависимости от снегового района. Районирование территории СССР по весу снегового покрова дается в [2, прил. 5, карта 1]. Пониженные значения составляют 0,3¸0,6 от полной снеговой нагрузки [2, п. 1.7, к]. При этом необходимо учитывать возможность сдувания снега [2, п. 5.5] и профиль кровли [2, прил. 3].

Нормативные значения ветровых нагрузок определяются на основе метеорологических наблюдений за скоростями ветра и приводятся в
[2, табл. 5] в зависимости от ветрового района. Районирование территории РФ по давлению ветра дается [2, прил. 5, карта]. При этом должны учитываться тип местности и высота сооружения [2. табл. 6], а также аэродинамические коэффициенты конструкций [2, прил. 4]. При расчете многоэтажных зданий высотой свыше 40 м, одноэтажных производственных зданий высотой свыше 36 м при отношении высоты к пролету более 1,5 в открытых местностях типа А и типа В – при препятствиях высотой более 10 м, кроме статической составляющей ветровой нагрузки, следует учитывать также пульсационную составляющую.

Особые нагрузки определяются специальными нормативными документами ([3] и др.).

Расчетные сочетания нагрузок (расчетные ситуации) для предельных состояний 1-й и 2-й групп устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок. При этом отыскивается наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок или воздействий.

Различают [2]:

А. Основное сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

Б. Особое сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Временные нагрузки с двумя нормативными значениями следует включать в сочетание как длительные с пониженным нормативным значением или как кратковременные с полным нормативным значением.

При учете в сочетании постоянных и не менее двух временных нагрузок временные следует умножать на коэффициенты сочетания . В основном сочетание для длительных нагрузок , для кратковременных – . В особых сочетаниях для длительных нагрузок , для кратковременных . Коэффициенты сочетания вводятся при учете в расчетном сочетании нагрузок от двух кранов, при сборе нагрузок на балки, колонны, стены, фундаменты с больших площадей, с двух и более перекрытий. В целом коэффициенты сочетания учитывают малую вероятность действия временных нагрузок на большой площади, на нескольких перекрытиях или от нескольких воздействий в полной мере.

Для предельных состояний первой группы необходимо учитывать наибольшие (максимальные) значения нагрузок, вероятные за весь срок эксплуатации конструкций (до 50¸100 лет). Эти максимальные значения нагрузок могут быть заметно больше их нормативных значений (при нормальных условиях эксплуатации). Изменчивость нагрузок разная, учитывается она умножением нормативных значений нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке , зависящий от вида нагрузки ( сила).

Для нагрузок от собственного веса конструкций из металла , из дерева, железобетона, бетона, камня , для изолирующих материалов, выравнивающих и отделочных слоев заводского изготовления , для выполненных на стройплощадке – , для грунтов в природном залегании , для насыпных .

При проверке конструкций на устойчивость положения (подпорные стенки, проверка резервуаров и тому подобных конструкций на всплытие) уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкции. В этих условиях следует принимать .

Для нагрузок в жилых, общественных и сельскохозяйственных зданиях при , при .

Для нагрузок от мостовых и подвесных кранов Для ветровых нагрузок

При проектировании зданий и сооружений следует учитывать степень их ответственности. По этому признаку все здания и сооружения разделены на три уровня [16]. Для каждого установлен – коэффициент надежности по назначению, вводимый как множитель к нагрузкам или усилиям [2] (n – nomination – назначение).

1-й уровень – здания, имеющие большое народнохозяйственное или социальное значение, кроме случаев, специально оговоренных документами, принимается – по усмотрению заказчика.

2-й уровень – здания массового строительства, не вошедшие в 1-й и 3-й уровень: .

3-й уровень – здания сезонного или вспомогательного значения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения): – также по усмотрению заказчика.

Временные, со сроком службы до пяти лет .

Для предельных состояний 1-й группы формула для определения расчетного (самого опасного) усилия имеет вид

.

Для предельных состояний 2-й группы

.

Здесь усилие в элементе, соединении от -й нормативной нагрузки, , и коэффициент надежности по нагрузке и коэффициент сочетания для той же нагрузки. Для постоянных нагрузок, а также при учете в сочетании одной временной нагрузки с одного перекрытия или с малой площади .

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Несущая способность элемента зависит от его геометрических размеров (геометрический фактор), прочностных характеристик материала и условий эксплуатации.

Геометрический фактор метод расчета по предельным состояниям берем часто из метода расчета по допускаемым напряжениям. Это и т.п. (n – netto), – обобщенный геометрический фактор.

За нормативную характеристику прочности – нормативное сопротивление ( сопротивление, норма) принимается браковочный минимум опасного напряжения для конкретного материала при нормальных условиях работы, определенный с надежностью 95 %. Определение нормативных сопротивлений делается на основе испытаний большого числа (тысяч!) стандартных образцов, результат которого – n значений – опасное напряжение -того образца. Среднее опасное напряжение ( середина)

Среднеквадратичное отклонение опасного напряжения

Коэффициент вариации опасных напряжений

Нормативное значение опасного напряжения

Коэффициент 1,66 обеспечивает надежность 95 %. Для повышения надежности прочностных характеристик (практически до 100 %) к нормативным характеристикам в знаменателе вводится коэффициент надежности по материалу, который всегда больше единицы ( материал).

Коэффициенты условий работы условие) учитывает отличие условий работы материала в конструкциях от стандартных условий испытания образцов. Они приводятся в нормах на проектирование конструкций из разных материалов.

Самая малая несущая способность элементов определяется выражением

.

Условия неперехода за предельные состояния 1-й группы можно записать по-разному. Для стальных и деревянных конструкций они в действующих сейчас нормах пишутся в форме

.

Для бетонных и железобетонных, каменных и армокаменных конструкций выделить геометрический фактор трудно, привести условие к сравнению действующих напряжений с расчетными сопротивлениями не всегда просто, поэтому форма записи иная:

.