Как посчитать нагрузку на перекрытие жилого дома: виды нагрузок по СНиП и СП + методы расчета предельных и точных значений
От правильности расчета нагрузки на перекрытия прямо зависит долговечность и безопасность здания. Это относится как маленькому дачному домику, так и к огромному многоквартирному комплексу.
Классификация нагрузки на перекрытие жилого дома
Общая несущая способность перекрытий определяется не только прочностью самих элементов конструкции, но и способом их выполнения, в том числе соединением.
Однако другие технические параметры имеют фундаментальное влияние, например, эксцентриситет нагрузки, размер поперечного сечения, а также высота и расположение балок или железобетонной плиты.
С этой целью действующие в настоящее время строительные стандарты служат руководством для расчетов. К ним относятся определение величины приложенной нагрузки и процедуры проектирования конструкций.
- Нагрузки бывают постоянные, переменные и чрезвычайные — в зависимости от периода воздействия и вероятности возникновения.
- Постоянные — присутствуют на конструкции круглосуточно и имеют одинаковое стабильное значение. Это может быть собственный вес несущей конструкции и сборочных конструкций, вес стационарного оборудования для производственных помещений.
- Переменные — возникают случайным образом или меняют свое значение, например, снег, ветер, полезная нагрузка: люди, мебель и т.д.
Чрезвычайные — происходят очень редко, например, при взрыве, ударе транспортного средства, аномальном снегопаде или землетрясении.
Характеристические и расчетные нагрузки на перекрытие
Характеристика — реально ожидаемые нагрузки на конструкцию. Например, фактический вес основан на предполагаемых размерах и фактическом весе материалов. Для полезной нагрузки минимальные значения приведены в стандарте в зависимости от цели использования здания и помещения.
Для ветра и снега его значения основаны на статистической оценке долгосрочного мониторинга в данной местности. Для крыш обычно учитывается большее из значений снеговой нагрузки и полезной нагрузки. Характеристическая нагрузка обозначается индексом k, например, fk.
Расчетная нагрузка – это та, на которую мы проектируем конструкцию. Она учитывает возможные неблагоприятные отклонения — фактические размеры конструкции могут быть больше, используемая модель нагрузки может быть не совсем точной.
Он обозначается индексом d (конструкция), то есть, например, fd, и рассчитывается как:
- fd = fk ⋅γF
- где γF — коэффициент надежности при частичной нагрузке.
Мы рассматриваем разные значения этого коэффициента для разных типов нагрузок, расчетных ситуаций и предельных состояний. Различают предельные состояния и предельные состояния эксплуатационной пригодности.
Для неблагоприятных нагрузок в постоянной или временной расчетной ситуации в предельном состоянии (разрушение конструкции из-за превышения прочности материала) мы будем учитывать постоянные нагрузки γG = 1,35 и переменные нагрузки γQ = 1,5. В некоторых случаях возможно уменьшение этих факторов.
Возможно возникновение и других предельных состояний: потеря равновесия, усталостное разрушение, потеря несущей способности подпочвы.
Основные принципы расчета нагрузки
Основной информацией всегда является объемный вес материала в т/м3. Для железобетона – 2,5 т/м3. Умножаем объемный вес на соответствующие размеры (размеры конструкций, грузовые площадки, ширину груза), чтобы получить требуемый тип нагрузки.
Рассмотрим железобетонную плиту толщиной 200 мм. Его характеристический собственный вес получается путем умножения объемного веса материала на толщину пластины.
Пластина является плоским элементом, поэтому нас интересует плоский вес:
- gk = 2,5⋅0,2 = 0,5 т/м2
Пример 1
Предположим, что эта плита поддерживается балками длиной 4 метра. Характеристическая нагрузка балки от плиты получается путем умножения веса плиты на ширину нагрузки балки:
- fk = 5⋅4 = 20 кг/ м
- Балки имеют высоту 600 мм и ширину 250 мм.
Характерный собственный вес балки под плитой равен объемному весу материала, умноженному на размеры поперечного сечения.
Балка является линейным элементом, поэтому мы умножаем вес материала на ширину и высоту поперечного сечения, чтобы получить вес одного метра балки — линейная нагрузка:
- gT k, = 25⋅0,25⋅ (0,6−0,2) = 2,5 кг/м
- Часть балки на уровне плиты уже включена в нагрузку.
- Балки поддерживаются колоннами, расположенными на расстоянии Р = 6 м.
- Gh k, = (gT k, + fk) ⋅Р = (2,5+ 20) ⋅6 = 135 кН
Чтобы определить нагрузку на основание колонны, мы прибавляем фактический вес колонны. Если высота колонны 2,8 м (высота в растворе ниже уровня балки) и размеры ее поперечного сечения 250х250 мм, то:
- Gp k, = 135 + 25⋅0,25⋅0,25⋅2,8 = 139 кг
Пример 2
На балку выложена газобетонная перегородка высотой 2,7 м. Насыпная плотность газобетона — 400 кг / м3. Толщина перегородки 0,3 м. Какова ее поверхностная масса? Как балка, которая его поддерживает, усложняет задачу?
Мы преобразуем килограммы в тонны. Умножаем объемный вес на толщину перегородки и получаем ее удельный вес:
- gp k, ⋅0,3 = 1,2 т/м2
Если мы умножим вес площади перегородки на высоту перегородки, мы получим «вес линии», то есть нагрузку на балку (линейный элемент):
- fp k, = 1,2⋅2,7 = 3,24 т/м
Нагрузку на колонну можно рассчитать и другими способами, используя площадь нагрузки колонны. Зона нагрузки колонны определяется осями соседних балок и периметром плиты. Сила в оголовье колонны представляет собой сумму нагрузки от области нагрузки плиты и нагрузки от частей балки.
Принципы расчета нагрузки собранной конструкции
Панели (панели) потолка и крыши бывают сплошными или пустотелыми. Фактический вес плиты из сплошных панелей можно определить как для монолитной плиты.
Для пустотелых панелей (часто также для цельных деталей) производитель предоставляет информацию о весе элемента в одном из следующих вариантов:
- Базовый вес панели в кг/м2;
- Вес на 1 м длины панели в кг/м´;
- Общий вес панели в кг.
Необходимо также принимать во внимание размеры панели в плане. Балки перекрытия и крыши — балки, ребра жесткости, фермы.
Фактический вес твердых частей можно рассчитать исходя из размеров и объемной плотности или данных производителей.
Фото правильного перекрытия жилого дома
