Основы строительных конструкций. Нагрузки и воздействия, их сочетания и комбинации. Лекция 5

ПЛАН ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ:
Нормативные документы, регламентирующие учет нагрузок и воздействий
Классификация нагрузок и воздействий
Сочетания нагрузок и их комбинации
Сбор нагрузок на несущие элементы

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Воздействия - Нагрузки, изменения температуры, влияния на строительный объект окружающей среды, действие ветра, осадка оснований, смещение опор, деградация свойств материалов во времени и другие эффекты, вызывающие изменения напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. При проведении расчетов воздействия допускается задавать, как эквивалентные нагрузки;
Коэффициент надежности по нагрузке - Коэффициент, учитывающий в условиях нормальной эксплуатации сооружений возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений;
коэффициент сочетаний нагрузок - Коэффициент, учитывающий уменьшения вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений;
Нагрузки - Внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, снегоотложений, людей и т.п.), действующие на строительные объекты;
Нагрузки длительные - Нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями;
Нагрузки кратковременные: Нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения;
Нормативное (базовое) значение нагрузок - Основная базовая характеристика, устанавливаемая соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование;
Особые нагрузки - Нагрузки и воздействия (например, взрыв, столкновение транспортных средств с частями сооружений, авария оборудования, пожар, землетрясение, некоторые климатические нагрузки, отказ работы несущего элемента конструкций), создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями;
Расчетное значение нагрузки - Предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта;
Расчетные сочетания нагрузок (РСН) - Все возможные неблагоприятные комбинации нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании объекта.

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2, 3)
СП 296.1325800.2017 Здания и сооружения. Особые воздействия (с Изменением N 1)
СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81* (с Изменением N 1)
Изменение N 1 к СП 14.13330.2018 отменено Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 29.01.2021 N 27/пр, за исключением пунктов СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (в редакции Изменения N 1), включенных в Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 4 июля 2020 г. N 985 , до внесения соответствующих изменений в Перечень.

КЛАССИФИКАЦИЯ НАГРУЗОК И ВОЗДЕЙСТВИЙ
ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ
Нагрузки и воздействия
Силовые
Кинематические
Температурные
Сейсмические

ПО СХЕМЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Все нагрузки можно представить в виде сил F и моментов (изгибающих Ми и крутящих Мк). И те и другие могут быть как сосредоточенными, так и распределенными по линии q, mи, mк или по поверхности.

ПО ИЗМЕНЧИВОСТИ ВО ВРЕМЕНИ
Постоянными называются такие нагрузки (и воздействия), которые прилагаются к сооружению непрерывно в течение всего срока эксплуатации без изменения величины и направления. К числу таких нагрузок относятся собственный вес элементов сооружения и вес стационарного оборудования. Временными называются такие нагрузки (и воздействия), которые прикладываются к сооружению в течение ограниченного промежутка времени, например: нагрузки от технологического транспорта, ветровая и снеговая нагрузки, тепловое воздействие, нагрузки от временного оборудования.
Статическими называются такие нагрузки, которые передается на сооружение настолько медленно, что не вызывают возникновения в его элементах механических колебаний, а следовательно, и сил инерции.
Динамическими называются такие нагрузки, которые прикладываются к сооружению с большой скоростью, вызывая возникновение механических колебаний элементов и инерционных сил, существенно влияющих на напряжённо-деформированное состояние конструкций.
Подвижными называются такие нагрузки, которые со временем изменяют свое положение на элементах сооружения. К их числу относятся нагрузки от транспорта (поезда, автомобили и т.п.), которые, как правило, являются динамическими. Неподвижными называются такие нагрузки, которые не меняют своего положения в течение времени на элементах сооружения.

ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ
К постоянным нагрузкам Рd следует относить:
а) вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций;
б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление;
в) гидростатическое давление.
Сохраняющиеся в конструкции или основании усилия от предварительного напряжения следует учитывать в расчетах как усилия от постоянных нагрузок.

ДЛИТЕЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ
К длительным нагрузкам Pl следует относить:
а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;
б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и изоляцией, ленточных конвейеров, постоянных подъемных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;
в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающее при вентиляции шахт;
г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и подобных помещениях;
д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;
е) вес слоя воды на плоских водонаполненных покрытиях;
ж) вес отложений производственной пыли, если не предусмотрены соответствующие мероприятия по ее удалению;
и) пониженные нагрузки от оборудования, людей, животных и транспортных средств на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий;
к) воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным изменением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов;
л) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

КРАТКОВРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ
К кратковременным нагрузкам Рt следует относить:
а) нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;
б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;
в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в 5.4, а, б, г, д;
г) нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением), включая вес транспортируемых грузов;
д) нагрузки от транспортных средств;
е) климатические (снеговые, ветровые, температурные и гололедные).

ОСОБЫЕ НАГРУЗКИ
К особым нагрузкам Ps следует относить:
а) сейсмические;
б) взрывные;
в) ударные, в том числе нагрузки от столкновений транспортных средств с частями сооружения;
г) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
д) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (например, при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах;
е) нагрузки, обусловленные пожаром;
ж) климатические (снеговые, ветровые, температурные и гололедные) нагрузки, действие которых может привести к аварийной расчетной ситуации.
Другие типы особых воздействий устанавливаются в нормах проектирования конструкций и оснований..

СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК
В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:
а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных
б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.
где - нагрузка для основного сочетания;
- нагрузка для особого сочетания;
(i=1, 2, 3, ...,) - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок;
(i=1,2, 3, ...,) - коэффициенты сочетаний для кратковременных нагрузок.
Для основных и особых сочетаний нагрузок, за исключением случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений в сейсмических районах и в нормах проектирования конструкций и оснований, коэффициент сочетаний длительных нагрузок определяется следующим образом:
Для основных сочетаний необходимо использовать следующие значения коэффициентов сочетаний кратковременных нагрузок:
Для особых сочетаний:

РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ НАГРУЗКИ (МИНИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ)

СНИЖЕНИЕ НАГРУЗОК

СНЕГОВЫЕ НАГРУЗКИ

СНЕГОВЫЕ НАГРУЗКИ

НЕКОТОРЫЕ СХЕМЫ ПРИЛОЖЕНИЯ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ
Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздействия ветра:
а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем - "основная ветровая нагрузка", см. раздел 11.1. СП 20.13330);
б) пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления (в дальнейшем - "пиковая ветровая нагрузка", см. раздел 11.2 СП 20.13330);
в) резонансное вихревое возбуждение (см. раздел 11.3 и приложение В.2. СП 20.13330);
г) аэродинамически неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.
Основной тип ветровой нагрузки и пиковые ветровые нагрузки связаны с непосредственным действием на здания и сооружения максимальных для места строительства ураганных ветров и должны учитываться при проектировании всех сооружений.
Резонансное вихревое возбуждение и аэродинамические неустойчивые колебания необходимо учитывать для зданий, сплошностенчатых сооружений или их отдельных участков, имеющих прямолинейную (или близкую к прямолинейной) центральную ось, а также неизменяющиеся или плавно изменяющиеся формы и размеры поперечного сечения

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Консольная РДМ
Пространственная РДМ

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

НАГРУЗКИ ПРИ РАСЧЕТЕ НА ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ

ГРУЗОВЫЕ ПЛОЩАДИ ПРИ СБОРЕ НАГРУЗОК