Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок

Кафедра «Конструкции зданий и сооружений»

 

 

Шубин А.Л., М.С. Соколов, Довженко И.Г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций"

 

для студентов

направления подготовки: 070301, Архитектура бакалавриат

 

 

М О С К В А 2016

 

УДК _______ (выдается библиотекой МАРХИ)

ББК _______

_______

 

 

Шубин А.Л., Соколов М.С., Довженко И.Г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций»/ Шубин А.Л., М.С. Соколов, Довженко И.Г. – М.: МАРХИ, 2016. – 29 с.

 

 

Рецензент – академик РААСН, д.т.н., проф. Карпенко Н.И.

Рецензент – к.т.н., проф. Макаров Г.П.

 

Методические указания раскрывают цели, задачи, содержание и состав РГР по дисциплине "Основы металлических конструкций", содержат алгоритмысбора нагрузок на перекрытия и отдельные конструкции, конструирования и расчета, раскрывают последовательность решения проектной задачи. Методические указания предназначены для организации работы по выполнению РГР по дисциплине "Основы металлических конструкций" для студентов III курса, 5 семестра направления подготовки: 070301, архитектура бакалавр.

 

Методические указания утверждены заседанием кафедры «Конструкции зданий и сооружений», протокол № _____, от «_____»______________201__ г.

 

Методические указания рекомендованы решением Научно-методического совета МАРХИ, протокол № ______, от «______» ___________201__.

 

© Шубин А.Л., М.С. Соколов, Довженко И.Г., 2016

© МАРХИ, 2016

 

 

Содержание

1. Цели и задачи.. 4

1.1. Цель работы.. 4

1.2. Задачи работы.. 4

2. Нагрузки и воздействия. 5

2.1. Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок. 5

2.2. Сочетания нагрузок. 6

3. Класс сооружений. 7

4. Основные требования к компоновке каркаса здания. 7

5. Сбор нагрузок на перекрытия и покрытия.. 9

5.1. Основные правила сбора нагрузок. 9

5.2. Эквивалентные равномерно распределенные нагрузки. 10

5.3. Пример 1. Сбор нагрузок перекрытие и эксплуатируемое покрытие здания гаража. 10

5.4. Пример 2. Сбор и расчет нагрузок на отдельные конструктивные элементы (колонны, балки, плиты перекрытий и покрытий). 16

6. Расчеты конструктивных элементов. 19

6.1. Расчет второстепенной балки. Вариант 1 – простая балка. 19

6.2. Вариант 2. Неразрезная двухпролетная второстепенная балка. 22

6.3. Расчет главной балки. 24

6.4. Расчет колонн. 27

7. Расчет экономических показателей. 29

8. Заключение. 29

 

 

Цели и задачи

1.1. Цель работы:

- дать указания о классификации и сочетаниях нагрузок;

- дать основные понятия о классе зданий и сооружений, компоновке стального каркаса здания;

- показать алгоритм сбора нагрузок на перекрытие (покрытие);

- показать алгоритм определения и назначения нагрузок на отдельные конструкции;

- представить примеры расчета главной балки, второстепенной балки, колонны по первому и второму предельным состояниям;

- представить примеры определения технико-экономических показателей стальных конструкций;

1.2. Задачи работы:

- дать студентам практические навыки сбора нагрузок на перекрытия и отдельные конструкции (балки, плиты, колонны);

- дать студентам практические навыки расчетов стальных балок и колонн для целей предварительного назначения сечений и проверки сечений;

- дать студентам навыки оформления текстовой и графическойпроектной документации.

 

 

Нагрузки и воздействия.

Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок.

Прежде, чем выполнить любой расчет, необходимо установить нагрузки, которые действуют на конструктивную схему в целом и на отдельные элементы конструкции.

Основным нормативным документом, регламентирующим величины, правила определения и приложения нагрузок является свод правил СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок различают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Постоянные нагрузки - изменение расчетных значений в течение расчетного срока службы строительного объекта мало по сравнению с их средними значениями; к постоянным нагрузкам относятся: вес частей сооружений, несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление, гидростатическое давление, усилия предварительного напряжения.

Длительные нагрузки - сохраняющие расчетные значения в течение большого промежутка времени эксплуатации строительного объекта; к длительным нагрузкам относятся: вес перегородок, подливок, подбетонок; вес стационарного оборудования, инженерных коммуникаций; давление жидкостей, газов, сыпучих тел в емкостях; вес складируемых материалов; температурные и технологические воздействия от оборудования; вес отложений производственной пыли; воздействия, обусловленные деформациями основания, изменением влажности, усадкой, ползучестью.

Кратковременные - длительность действия расчетных значений значительно меньше срока службы сооружения; к кратковременным нагрузкам относятся: нагрузки от оборудования возникающие в пускоостановочном, переходном, испытательном режимах; при перестановке оборудования, вес людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания оборудования, нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытиях жилых, общественных, сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями; нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, включая вес транспортируемых грузов, от транспортных средств, климатические (снеговые, ветровые, температурные, гололедные) нагрузки; нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций.

Особые - создающие аварийные ситуации; к особым нагрузкам относятся: сейсмические, взрывные воздействия; нагрузки вызываемые резким нарушением технологических процессов, неисправностью или поломкой оборудования, пожаром; воздействия, обусловленные деформациями основания, нагрузки от столкновения транспортных средств с частями сооружений. Расчетные значения особых нагрузок устанавливаются в соответствующих нормативных документах и задании на проектирование.

Сочетания нагрузок.

Расчет конструкций и оснований 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.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различаются:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Основные и особые сочетания нагрузок вводятся в расчет с коэффициентами сочетаний ψ( пси ) ≤1…0,7, определяемым по нормам.

Нормативное значение веса конструкций заводского изготовления следуетопределять на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данныхзаводов-изготовителей, других строительных конструкций и грунтов - по проектнымразмерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условияхвозведения и эксплуатации сооружений.

Расчетные значения нагрузок получают умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке γ_f ≥1,05…1,3. Следует заметить, что в некоторых случаях расчетное значение собственного веса конструкций следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f =0,9.

Нормативные значения временных длительных и кратковременных нагрузок определятся по нормам и технологическим заданиям. Расчетные значения временных нагрузок получают умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке γ_f ≥1,05…1,3.

Особое место занимают климатические нагрузки и воздействия: снеговые, ветровые, температурные, гололедные. Эти нагрузки определяются по указаниям норм с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке.

Класс сооружений.

В соответствии с требованиями Федерального закона от 30.12.2009 ФЗ-384ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" здание или сооружение должно быть отнесено к одному из следующих уровней ответственности:

1) повышенный;

2) нормальный;

3) пониженный.

К зданиям и сооружениям повышенного уровня ответственности относятся здания и сооружения, отнесенные в соответствии с Градостроительным кодексом Российской Федерации к особо опасным, технически сложным или уникальным объектам.

К зданиям и сооружениям нормального уровня ответственности относятся все здания и сооружения, за исключением зданий и сооружений повышенного и пониженного уровней ответственности.

К зданиям и сооружениям пониженного уровня ответственности относятся здания и сооружения временного (сезонного) назначения, а также здания и сооружения вспомогательного использования, связанные с осуществлением строительства или реконструкции здания или сооружения либо расположенные на земельных участках, предоставленных для индивидуального жилищного строительства.

Аналогичная классификация установлена ГОСТ 27751-2014 "Надежность строительных конструкций и оснований". По этому документу установлены три класса сооружений в зависимости от назначения, экологических, социальных и экономических последствий их разрушений и повреждений.

Класс КС-1 - временные, малозначимые сооружения в которых не предусматривается постоянного пребывания людей (теплицы, парники, временные склады и т.п.).

Класс КС-2 – здания и сооружения, не вошедшие в классы КС-1 и КС-3.

Класс КС-3 – здания и сооружения особо опасных и технически сложных объектов, в том числе, строительные объекты: высотой более 100 м, с консольными вылетами более 20 м, с заглублением подземной части более чем на 15 м, покрытия строительных объектов пролетом более 100 м.

Перечень особо опасных и технически сложных объектов устанавливается законодательством (федеральный закон №384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений").

В зависимости от класса строительного объекта, при их проектировании необходимо использовать коэффициенты надежности по ответственности, значения которых должны быть не менее:

для КС-1 - γ_n =0,8;

для КС-2 - γ_n =1,0;

для КС-3 - γ_n =1,1.

Класс строительного объекта и величину коэффициента надежности по ответственности устанавливает генеральный проектировщик по согласованию с заказчиком в задании на проектирование.