Нагрузки и предельные перемещения

При расчете многоэтажных каркасных зданий учитываются следующие нагрузки:

а) вертикальные нагрузки, приложенные:

• при балочной схеме перекрытий к несущим (поперечным) ригелям рамы;
• при безбалочной схеме перекрытий ко всей площади плиты перекрытия.

Кроме того, непосредственно к колоннам прикладывается вес колонн и нагрузка от продольных ригелей (при балочной схеме), а для крайних колонн вес навесных панелей;

б) ветровые (горизонтальные) нагрузки, действующие в плоскостях поперечных и продольных рам и приложенные, как правило, в виде сосредоточенных сил на уровне осей соответствующих ригелей; при определении этих сил высоту ветрового фронта принимают равной полусумме высот прилежащих этажей, а ветровое давление определяют на уровне середины этого ветрового фронта, принимая аэродинамический коэффициент с равным сумме коэффициентов с наветренной и подветренной сторон, т.е. 0,8 + 0,6 = 1,4.

Если в крайнем пролете рамы имеют место этажи увеличенной высоты за счет «отсутствующих» ригелей (рис.ниже) и высоты этих этажей более 6 м, то для крайних колонн следует дополнительно учесть влияние местного действия ветровой нагрузки, прикладывая ее в виде равномерно распределенной нагрузки в пределах высоты этажа и принимая коэффициент с равным 0,8 или 0,6 соответственно для наветренной или подветренной стороны; при этом перекрытия рассматриваются как не смещаемые;

Схема приложения местной (дополнительной) ветровой нагрузки к зданию с высокими этажами 11

в) температурно-климатические воздействия, вызывающие расширение (укорочение) перекрытий из-за изменения их средней температуры. Эти воздействия оказывают влияние в основном на колонны и ригели нижнего этажа здания в виде фиксированных горизонтальных смещений колонн. Расчет на эти воздействия производится при достаточно больших расстояниях между швами;

г) сейсмические нагрузки для зданий, возводимых в районах с сейсмичностью 7 и более баллов. Эти силы прикладываются в виде горизонтальных сосредоточенных сил на уровне каждого перекрытия;

д) в стадии возведения при конструктивных схемах каркаса, отличных от схемы в стадии эксплуатации, монтажные вертикальные нагрузки; при этом ветровые и снеговые нагрузки, а также климатические воздействия принимаются сниженными на 20%.

Ветровые нагрузки, а также изменения средней температуры перекрытий определяются согласно СНиП 2.01.07-85*.

Сейсмические нагрузки и сочетания их с другими нагрузками принимаются согласно СНиП II-7-81*.

Вертикальные нагрузки, приложенные к ригелям, разделяются на постоянные и временные.

Постоянные нагрузки состоят из веса пола, постоянных перегородок, плит перекрытий и ригелей. Для ригелей покрытия вместо пола учитывается вес кровли и утеплителя. Эти нагрузки учитываются полностью во всех случаях.

Временные нагрузки для жилых и общественных зданий принимаются в соответствии с табл. 3 СНиП 2.01.07-85* в виде равномерно распределенных нагрузок. Кроме того, к временным нагрузкам относится вес временных перегородок, который можно задавать как равномерно распределенную нагрузку на основании расчета по предлагаемым схемам размещения перегородок, но не менее 50 кгс/м².

Временные нагрузки для производственных зданий и помещений приводятся в задании на проектирование также, как правило, в виде равномерно распределенных нагрузок. При наличии стационарного оборудования значительного веса и габаритов, а также при проверке существующих перекрытий на действие вновь установленного оборудования временную нагрузку рекомендуется задавать в виде серии сосредоточенных грузов в соответствии с расположением опор оборудования. При этом на участках между габаритами оборудования следует предусматривать равномерно распределенную нагрузку от людей, материалов и т.п. не менее 150 кг/м².

Для неэксплуатируемых покрытий за временную нагрузку принимается снеговая нагрузка согласно СНиП 2.01.07-85*. Для эксплуатируемых покрытий заданная временная нагрузка должна быть не менее снеговой.

Временные нагрузки разделяются на длительные и кратковременные согласно п.1.7 и 1.8 СНиП 2.01.07-85*.

Если временные нагрузки учитываются вместе с ветровыми нагрузками, то эти нагрузки (или усилия от них) умножаются на коэффициенты сочетаний:

• для ветровых нагрузок и полных температурно-климатических воздействий Ψ₂ = 0,9;
• для временных нагрузок на перекрытиях жилых и общественных зданий Ψ ₂ = 0,9;
• для временных нагрузок на перекрытиях производственных зданий и помещений: Ψ ₂ = 0,95 для длительных нагрузок; Ψ ₂ = 0,9 для кратковременных нагрузок.

При неучете ветровой нагрузки временные нагрузки на перекрытиях учитываются при Ψ ₁ = Ψ ₂ = 1,0. Этот случай может быть расчетным, например, для рядовых колонн связевого каркаса, для колонн рамного каркаса небольшой высоты и значительной ширины.

С другой стороны, при неучете временных нагрузок ветровые нагрузки учитываются полностью. Этот случай может быть расчетным, например, для колонн верхнего этажа рамного каркаса при шарнирном опирании конструкций покрытия.

Продольные силы в колоннах общественных и жилых зданий от временных нагрузок снижаются умножением на коэффициент сочетаний зависящий от числа вышерасположенных перекрытий и и от характера помещений на них. Коэффициент Ψ _n определяется по формуле

Ψ _n= Ψ ₀+(1- Ψ ₀ )/√n*k.

где Ψ ₀= 0,4 для жилых и служебных помещений, кроме книгохранилищ, архивов и т.п.; Ψ ₀= 0,5 для зальных помещений; если зальные помещения располагаются на части вышерасположенных перекрытий числом n₁< п, то Ψ ₀= 0,4 + 0,1 n₁/n; к-коэффициент, зависящий от сетки колонн:

• при сетке колонн l₁х l₂превышающей 6x6 м, и зальных помещениях к = l₁l₂/36;
• при сетке колонн l₁х l₂, превышающей 3x3 м, и жилых или служебных помещениях к = l₁l₂/9;
• здесь l₁и l₂ в м;
• в прочих случаях к = 1.

При вышерасположенных перекрытиях под книгохранилища, архивы, склады, производственные помещения принимается Ψ _n = 1,0. Если эти помещения располагаются не на всех перекрытиях, при определении коэффициента Ψ _n в значении п перекрытия под эти помещения не учитываются.

Моменты в колоннах и ригелях жилых и общественных зданий от временных нагрузок умножают на коэффициент Ψ _n , принимая п = 1; при этом коэффициент Ψ₀ должен соответствовать помещению на ближайшем перекрытии.

При расчете отдельных элементов рамы по прочности, трещиностойкости и деформациям следует учитывать, что временные нагрузки могут располагаться не на всех ригелях рамы.

В некоторых случаях при расчетах отдельных элементов рамы следует учитывать только постоянные и временные длительные нагрузки.

При расчете на прочность и устойчивость все нагрузки принимаются с учетом коэффициентов надежности γ_f , принимаемых согласно СНиП 2.01.07-85.

При расчете связевых каркасов следует учитывать воздействие на связевые устои (связевые панели, диафрагмы и т.п.) моментов от неравномерного загружения перекрытий временными нагрузками. Максимальные моменты возникают при воздействии на одну половину пролета, занимаемого устоем, полной временной нагрузки, а на другую половину пониженной временной нагрузки на всех этажах (рис.ниже) . Коэффициент понижения временной нагрузки К_р устанавливается на основании анализа статистического разброса значений временной нагрузки. При отсутствии этих данных рекомендуется принимать К_р = 0,5.

Учет неравномерного загружения перекрытий связевого каркаса