Нагрузки и воздействия

Чем нагрузки отличаются от воздействий. Понятие «воздействие» является более широким. Нагрузками принято называть силовые воздействия, а собственно воздействиями – несиловые, а именно воздействия среды (температурные, влажностные, химически агрессивные и т.д.), и кинематические воздействия (смещение опор).

Классификация нагрузок (схема 1).

· Постоянные нагрузки в рассматриваемом здании возникают от собственного веса несущих и ограждающих конструкций: покрытия, перекрытий, колонн, стеновых ограждений.

· Кратковременными нагрузками являются снеговая и ветровая, взятые с полным нормативным значением (п. 1.8. СНиП [1]).

· Длительными нагрузками могут быть снеговая и крановая, взятые с пониженным нормативным значением согласно п. 1.7. СНиП [1].

В данной работе учитываются только вертикальные нагрузки: постоянная и длительные временные (технологическая, снеговая). Для железобетонных конструкций характерно снижение прочности при воздействии длительных нагрузок, поэтому их учёт имеет существенное значение.

Что такое полезная нагрузка. Нагрузки, связанные с эксплуатацией сооружения по его непосредственному назначению, принято называть полезными. В данном случае полезной является технологическая нагрузка.

Что означает «сбор нагрузок». При выполнении практических расчётов конструктивных элементов часто возникает необходимость преобразования поверхностно распределённой нагрузки в линейную или сосредоточенную. Для этого необходимо «собрать нагрузку» с определённой площади, которая называется грузовой площадью данного элемента. На рис. П-1 показано, как равномерно распределённая по площади покрытия нагрузка трансформируется в линейную нагрузку на ригель рамы и в сосредоточенную нагрузку на колонну.

N

N = p× l× L / 2, кН

p, кН/м2

Рис. П-1. Преобразование нагрузок:

а – поверхностная равномерно распределённая нагрузка на покрытие;

б – линейная равномерно распределённая нагрузка на ригель рамы;

в – сосредоточенная нагрузка на колонну.

 

Чем отличаются нормативные и расчётные нагрузки. Основными характеристиками нагрузок, указанными в Нормах проектирования [1], являются их нормативные значения. Они приняты на основании статистической обработки опытных данных с обеспеченностью, равной 0,95.

· Под обеспеченностью какой-либо случайной величины понимают вероятность того, что она не выйдет за пределы установленных значений. Обеспеченность 0,95 означает, что в 95 случаях из 100 величина нагрузки не будет превышать своего нормативного значения.

В расчётах используют так называемые расчётные значения нагрузок. Расчётное значение нагрузки q можно получить умножением её нормативной величины q_n на коэффициент надежности по нагрузке g_f.

Что учитывает коэффициент надёжности по нагрузке. Он учитывает характер статистической изменчивости нагрузки и устанавливается в зависимости от уровня ответственности выполняемого расчёта. Наибольшей изменчивостью обладают атмосферные нагрузки (снеговая и ветровая).

В каких расчётах участвуют расчётные значения нагрузок, а в каких нормативные

· В расчётах, характеризующихся высоким уровнем ответственности (например, расчёты на прочность и устойчивость) участвуют расчётные нагрузки. Эти нагрузки иногда называют предельными, поскольку они связаны с разрушением конструкции. Использование предельных значений практически исключает возможность действия на сооружение нагрузок, величина которых превышает принятую в расчёте. Обеспеченность предельных нагрузок составляет 0,997…0,999 (точно её определить затруднительно).

· В расчётах с более низкими уровнями ответственности (например, расчёты на жесткость и выносливость) используются нормативные нагрузки. Это так называемые эксплуатационные нагрузки, они соответствуют условиям нормальной эксплуатации сооружения.

 

Классификация нагрузок

По вероятности реализации

По характеру распределения

Равномерно распределённые

Сосредоточенные кН

Поверхностные (распределённые по площади) кН / м2

Линейные, погонные (распределённые по длине) кН / м

Нормативные

Имеют обеспеченность 0,95

По длительности действия

Постоянные Действуют в течение всего срока службы сооружения

Временные Действуют в течение определённого времени

По направлению

Вертикальные

Горизонтальные

Длительные

Кратковременные

Ветровая

Постоянная Снеговая

 

 

Расчётные

Имеют обеспеченность 0,997…0,999

 

Схема 1. Классификация нагрузок.