Сбор постоянных и временных нагрузок на покрытие

1) Постоянные нагрузки (кПа) на покрытие вычислены в таблице 2 по формулам: q H = δ · ρ · g - нормативная нагрузка;

q P = q H γ f - расчетная нагрузка,

где δ - толщина сплошного однородного или приведенного к нему слоя

конструкции, м; ρ - плотность материала, кг/м3; g =9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; γ f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для постоянных нагрузок по таблице 7.1 [1].

Приведенная толщина δ_ПР дискретного слоя конструкции, например, обрешетки или балки с площадью поперечного сечения А и шагом S вычисляется по формуле δ_ПР = A / S.

2) Снеговая нагрузка для г. Тында определена по карте 1 Приложения Ж и
разделу 10 [1]. Тында относится к II снеговому району. Sg=1,2 кПа по табл.10.1 [1]

Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определено по формуле 10.1 [1]

S₀ ^H = 0,7· c_e · c_t · µ · Sg,

где с_e =1 - коэффициент, учитывающий снос снега ветром с покрытия здания, принимаем в соответствии с п. 10.5... 10.9 [1];

c_t =l – термический коэффициент, принимаемый согласно п. 10.10 [1];

µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова на землю к снеговой нагрузке на горизонтальную проекцию покрытия, принимаемый в соответствии с п. 10.4 и Приложением Г [1]. Для скатных покрытий при α= 00 < 30° - µ=1.

Вычисления нормативных и расчетных нагрузок указаны в таблице 2.

Погонные нагрузка на ж.б. панель покрытия:

q^н=(Р^н+ S^н_д) * b = 7,7*1,5=11,55 кН/м

q^р_п=(Р^р+ S^р_max) * b = 9,32*1,5=13,98 кН/м

Рисунок 3 – Расчётная схема панели покрытия

2. Сбор постоянных и полезных нагрузок на перекрытия

а) Изобразите конструкцию междуэтажного перекрытия здания с несущими конструкциями в виде балок, панелей или монолитной плиты (подчеркнуть). Панели сборные – с пустотами / ребристые (подчеркнуть).

б) На перекрытии расположено помещение: жилое, санузел, офис, торговый зал, коридор, читальный зал, книгохранилище, зал собраний и совещаний, концертный зал, вестибюль, автопаркинг (подчеркнуть).

в) Выберите с учётом заданного назначения помещений состав (материалы слоёв и толщины) конструкции пола на основе эффективных проектных решений (смотри СП 29.13330.2011 «Полы»). Собственный вес перегородок (базовое значение) принять 0,5…1,2 кПа, коэффициент надежности по нагрузке – 1,15.

г) Определите в табличной форме нормативное и расчётное значения постоянной и полезной нагрузки (длительной и кратковременной).

д) Составьте основные расчетные сочетания нагрузок на несущие конструкции междуэтажного перекрытия. Для варианта с балками и панелями покрытия вычислите погонные нагрузки и изобразите расчетную схему конструкции.

е) Материал несущих конструкций – сталь, железобетон, древесина (подчеркнуть).

ж) Геометрические характеристики:

- Шаг балок перекрытия принять В = 1…3 м с учётом назначения помещений и заданного конструкционного материала; В = 1,5 м;

- Пролет несущих конструкций – L = 4…6 м; L = 6;

- Высоту сечения балок, панелей и плит h принять конструктивно равной h=(1/15…1/40)*L=220. Плотности конструкционных материалов перекрытия принять по соответствующим сводам правил. Для тепло-, паро-, звуко- и гидроизоляционных материалов плотности можно взять из приложения Т СП50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» или из справочной литературы.

Решение:

Ширина панели - В = 1,5 м.

Пролет - L = 6 м.

Высота панели - h=(1/15…1/40)*L. Принимаем h=0,22м.

На перекрытии расположен - вестибюль.

В соответствии с [6] и на основе эффективных проектных решений принимаем следующую конструкцию пола:

Рисунок 4 - Конструкции перекрытия, состав пола вестибюля

Рисунок 5 – Схема опирания плиты перекрытия

Постоянные нагрузки (кПа) на покрытие вычислены в таблице 3 по формулам

q^н =δ*p*g – нормативная нагрузка, Па (6)

где δ - толщина слоя конструкции, м;

р - плотность материала, кг/м³

g=9,81м/с² - ускорение свободного падения.

q^p = q^H *γ_f, – расчётная нагрузка, кПа (7)

где γ_f - коэффициент надежности, принимаемый по таблице 7.1 [1].

Таблица 3

Погонные нагрузка на ж.б. панель перекрытия:

q^н=S^н₁ *b = 5,05*1,5=7,57 кН/м

q^р_п=S^р₃*b = 8,19*1,5=12,28 кН/м

l_расч=l-δ₁- δ₂-(l_оп1+ l_оп2)/2

l=6000мм

l_оп1= 180мм l_оп2=120мм

δ₁=10мм δ₂=10

l_расч=6000-10-(180+120)/2=5840 мм

Рисунок 6 – Расчетная схема плиты междуэтажного перекрытия

3. Сбор временных нагрузок от ветра

а) Для многоэтажного каркасного здания с размерами в плане B x L = 12х18 м и высотой H= 18 м собрать и представить в табличной форме ветровую нагрузку с наветренной и подветренной сторон по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» (Раздел 11, Приложение Д и Ж). Место строительства принять по данным задачи из п.1. В работе рассмотреть два основных случая ветрового воздействия: направление ветра вдоль и поперек здания.

б) Изобразить схемы действия полных ветровых давлений (кПа) на различных участках стен (смотри Приложение Д СП 20.13330.2011) с размерами участков и значениями эквивалентных высот.

Примечания: 1. Для упрощения сбора нагрузок считать покрытие здания плоским;

2. Пульсационную составляющую ветровой нагрузки вычислять по формуле (11.5) СП 20.133330.2011.

Решение:

Размеры здания: ширина. - В = 12 м; длина - L = 18 м; высота - H = 18 м. Город Тында по карте 3 Приложения Ж [1] относится к I ветровому рай­ону. w₀=0,23 кПа - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в соответствии с п.11.1.4 по таблице 11.1 [1] для I ветрового района.

Полное нормативное значение ветровой нагрузки равно сумме средней и пульсационной составляющих по формуле 11.1 [1]:

w^H= w_m^H + w_p^H, кПа,

где w_m^H - статическая (средняя) составляющая ветровой нагрузки;

w_p^H - динамическая (пульсационная) составляющая ветровой нагрузки.

Расчетное значение ветровой нагрузки w^p определяется по формуле:

w^р = w^H γ_f, кПа.

где γ_f=1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке по п. 11.1.12 [1].

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в зависимости от эквивалентной высоты z_e над поверхностью земли следует определять по формуле 11.2 [1]:

w_m^H=w₀ k(Z_e) С,

где k(z_e) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для эквивалентной высоты z_e (см. п.п.11.1.5 и 11.1.6 [1])

с - аэродинамический коэффициент, принимаемый в соответствии с приложением Д.1.2 [1]: с_D= + 0,8 - на участке D, с_Е= - 0,5 - на участке Е.

Участок D - наветренная сторона здания. Участок Е - подветренная сто­рона здания (рис.8). Знак «плюс» у аэродинамического коэффициента соот­ветствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность (ак­тивное давление), знак «минус» - от поверхности (отсос).

Высотный коэффициент k(z_e) определяется по формуле 11.4 [1]

k(z_e) = k₁₀ (z_e/10)^2α,

где коэффициенты k₁₀ и α, зависящие от типа местности, принимаются по таблице 11.3 [1]. Для г. Тында (тип местности В - городская территория): k₁₀ = 0,65, α =0,2.

Рисунок 7 - Общая схема здания и обозначение участков для определения аэродинамических коэффициентов

Значения аэродинамические коэффициентов для участков по рис.7:

D (с_D)=0,8) - наветренная сторона; Е (с_Е = - 0,5) - подветренная сторона; А (с_А = - 1), В (с_в = - 0,8) и С (с_с = - 0,5) - боковые стены по отношению к ветровому потоку.

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p на эквивалентной высоте 7_е следует определять по формуле 11.5 [1] (в соответ­ствии с примечанием п. 11.1.8, г) [1]):

w_p^H=w_m^H C(z_e) v, кПа,

где ζ(z_e) - коэффициент пульсации давления ветра; ζ(z_e) = ζ ₁₀ (z_e/10) ^{- α};

ζ ₁₀=1,06 - по таблице 11.3 [1] для городской территории г.Тында (тип местности В); v - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, принимаемый в соответствии с п.11.1.11 и табл.11.6 [1].

Эквивалентная высота z_e принимается в соответствии с п.11.1.5 [1]. Рассмотрим два основных случая ветрового воздействия на здание:

1 случай - направление ветра вдоль здания;

2 случай - направление ветра поперек здания.

Рисунок 8 - Здание в системе координат XYZ.

Рисунок 9 - План здания для случая ветрового воздействия 1