Нагрузка на перекрытие

     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 qр следует определять как произведение её нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке:

qр = qн · φ1 (2) · φ3 (4) · γf

где qн берётся из таблицы выше,
       γf - коэффициент надёжности по нагрузке, который зависит от самой величины qн 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 φ1 и φ2

    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 φ1 или φ2, равный:

  • для помещений, указанных в таблице в позициях 1, 2, 12а (при А > A1 = 9 м²)
                                                                                           φ1 = 0,4 + 0,6 / √(А/А1)

  • для помещений, указанных в таблице в позициях 4, 11, 12б (при А > A2 = 36 м²)
                                                                                           φ2 = 0,5 + 0,5 / √(А/А1)

Коэффициенты сочетания нагрузок φ3 и φ4

    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 φ3 или φ4:

  • для помещений, указанных в таблице в позициях 1, 2, 12а
                                                                                           φ3 = 0,4 + (φ1 - 0,4) / √n

  • для помещений, указанных в таблице в позициях 3, 11, 12б
                                                                                           φ3 = 0,5 + (φ2 - 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 qн = 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 φ1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9) = 0,68

    • коэффициент сочетания нагрузок не учитываем, т.к. не те расчётные условия φ3 = 1
      Итого, расчётная нагрузка: qр = 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 φ1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9) = 0,68

    • коэффициент сочетания нагрузок не учитываем, т.к. не те расчётные условия φ3 = 1
      Итого, расчётная нагрузка: qр = 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 φ1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9) = 0,68

    • учитываем коэффициент сочетания нагрузок    φ3 = 0,4 + (0,68 - 0,4) / √2 = 0,6
      Итого, расчётная нагрузка: qр = 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 φ1 = 0,4 + 0,6 / √(6·7/9) = 0,68

    • учитываем коэффициент сочетания нагрузок    φ3 = 0,4 + (0,68 - 0,4) / √2 = 0,6

    • нагрузка в здесь относится к длительному классу, а значит используем пониженное значение qн=qн * 0,35

  Итого, расчётная нагрузка: qр = 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 φ1=1. Расчётные нагрузки для такой комнаты будут выглядеть соответственно так:

  • Для расчёта прочности балок: qр = 1,5 · 1 · 1 · 1,3 = 1,95 кПа

  • Для расчёта прогиба балок: qр = 1,5 · 1 · 1 · 1 = 1,5 кПа

  • Для расчёта фундамента по несущей способности: qр = 1,5 · 1 · 0,82 · 1,3 = 1,6 кПа.

  • Для расчёта фундамента по деформациям: qр = 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)!

Спасибо всем, кто помогает проекту!

Любая ваша помощь для меня значима

ибо содержание сайта требует постоянных 

отчислений и платежей, к сожалению :)


Принимаются ЯД и PayPal

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова