Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

Основные положения и правила по определению и учету всех видов нагрузок и воздействий, а также их сочетаний определяются по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать нагрузки, которые возникают при их строительстве и эксплуатации, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций.

Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиПом по нагрузкам и воздействиям. Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке γf, которые должны соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

При расчете оснований зданий и сооружений по первой группе предельных состояний коэффициент надежности принимается:

1. Для веса строительных конструкций — по табл. 1.1.

Таблица 1.1. Значения коэффициентов надежности для всех строительных конструкций

Конструкции сооружений и вид грунтовКоэффициент надежности по нагрузке γf
Конструкции
Металлические1,05
Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 т/м3)1,10
Железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные, бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки. стяжки и т.д.), выполняемые:
- в заводских условиях1,2
- на строительной площадке1,3
Грунты
- природные1,1
- насыпные1,15

Примечания:

1. При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, следует произвести расчет, принимая для всех конструкций или ее части коэффициент надежности по нагрузке γf=0,9.

2. При определении нагрузок от грунта следует учитывать нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транспортных средств, передаваемые на грунт.

3. Для металлических конструкций, в которых усилия от собственного веса превышают 50 % общих усилий, следует принимать γf=11.

2. Коэффициенты надежности по нагрузке γf для веса оборудования принимают по табл. 1.2.

Таблица 1.2. Значения коэффициентов надежности

НаименованиеКоэффициент надежности по нагрузке γf
Стационарное оборудование1,05
Изоляция стационарного оборудования1,20
Заполнители оборудования (в том числе резервуары и трубопроводы):
- жидкости1,0
- суспензии, шлаки, сыпучие тела1,1
- погрузчики и электрокары (с грузом)1,2

3. Для равномерно распределенных нагрузок величина γf принимается: 1,3 — при полном нормативном значении до 2,0 кПа (200 кгс/м2); 1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м2) и более.

4. В случае передачи крановых нагрузок γf=1,1.

5. Для снеговой нагрузки γf=1,4; если отношение нормативной величины равномерно распределенной нагрузки от веса покрытия к нормативной величине снегового покрова менее 0,8, значение коэффициента надежности следует принимать равным 1,6.

6. Для ветровой нагрузки γf=1,4.

7. Для температурных климатических воздействий γf=1,1.

При расчете оснований зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности принимается равным единице.

Все нагрузки в зависимости от продолжительности их действия подразделяют на постоянные и временные.

К постоянным относятся нагрузки, которые при строительстве и в процессе эксплуатации зданий и сооружений действуют и проявляются постоянно. К ним относятся: вес частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций; вес и давление грунтов; горное давление и др.

Временные нагрузки подразделяют на:

длительные — вес временных перегородок, стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и др.), давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, нагрузки на перекрытия от складируемых материалов, нагрузки от людей, животных на перекрытия, вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов и др.;

кратковременные — нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, веса людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые нагрузки с полным нормативным значением, ветровые, гололедные нагрузки и др.;

особые — статические, взрывные воздействия, нагрузки, вызванные резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования, воздействия, вызванные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта (при замачивании лессовых просадочных грунтов) или оседанием его в карстовых районах или районах горных выработок.

Расчет оснований зданий и сооружений по предельным состояниям первой и второй групп должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают следующие сочетания:

  1. основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
  2. особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Если учитываются сочетания, включающие постоянные и не менее двух кратковременных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необходимо умножать на коэффициенты сочетаний: а) в основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0,95, для кратковременных ψ2=0,9; б) в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0,95, для кратковременных ψ2=0,8.

Основания зданий и сооружений рассчитывают по деформациям на основное сочетание нагрузок, по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок — на основное и особое сочетание.
Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки могут относиться как к длительным (при расчете по деформациям), так и к кратковременным (при расчете оснований по несущей способности).

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в СНиПе по нагрузкам и воздействиям.

При определении продольных усилий для расчета фундаментов, которые воспринимают нагрузки от двух перекрытий и более, полные значения нормативных нагрузок следует снижать умножением на коэффициент сочетания ψn:

1. Для квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помещений промышленных предприятий:

ψn1=0,4+(( ψA1-0,4)/(√n)), (1.6)

2. Для читальных, обеденных, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях:

ψn2=0,5+(( ψA2-0,5)/(√n)), (1.7)

image001

Рис. 1.4. Схема к сбору нагрузок на фундаменты

ψА1=0,4+((0,6)/(√(А/А))), (1.8)

где А - грузовая площадь рассчитываемого элемента; А>А1=9 м2 к формуле (1.6):

ψА2=0,5+(0,5/√(А/А2)), (1.9).

А>А2=36 м2 к формуле (1.7);

п — общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки фундамента.

Пример 1.1. Определить нагрузку на фундаменты наружных стен здания с подвалом (рис. 1.4). Стены здания кирпичные, толщина наружных стен первого этажа 64 см, внутренних — 51 см; толщина стен остальных этажей: наружных — 51 см, внутренних — 38 см. Высота этажа 3,0 м. Междуэтажные и чердачные перекрытия из крупноразмерного железобетонного настила, кровля — плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком.

Сбор нагрузок производят в такой последовательности. Определяют постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки) — 1,50 кПа; веса чердачного перекрытия с утеплителем — 3,8 кПа; веса междуэтажного перекрытия— 3,6 кПа; веса перегородок — 1,0 кПа; веса карниза — 2,0 кН; веса 1 м3 кирпичной кладки — 18 кН (1800 кг).

СНиПу устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговая на 1 м2 горизонтальной проекции — 1,5 кПа; временная на чердачное перекрытие — 0,7 кПа; временная на междуэтажное перекрытие — 2,0 кПа (200 кгс/м2).
С учетом постоянных и временных нагрузок определяют нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта.

Предварительно выделяется грузовая площадь, которая в данном случае определяется следующими контурами; расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половине расстояния в чистоте между стенами — поперек здания:

А=2,53*2,80≈7 м2,

Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружной и внутренних стен.

Постоянные нагрузки:

1. Вес покрытия 1,5*7=10,5 кН.

2. Вес чердачного перекрытия 3,8*7=26,6 кН.

3. Вес шести междуэтажных перекрытий 3,6*7*6=151,5 кН.

4. Все перегородок на шести этажах 1,0*7*6=41 кН.

5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (2,0+6,0*0,51*1,8)*2,53=19,8 кН.

6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

0,64*(4,05*2,53-1,58*1,22)*18=96 кН.

7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

0,51*(3*2,53-1,58*1,22)*5*18=260 кН.

Итого постоянная нагрузка составила 596,4 кН.

Временные нагрузки:

1. Снеговая 1,5*7=10,5 кН.

2. На чердачное перекрытие 0,7*7=4,9 кН.

3. На шесть междуэтажных перекрытий с учетом снижающего коэффициента 0,7:

2,0*7*6*0,7=58,8 кН.

При этом коэффициент сочетания ψn1=0,7 определялся по формуле (1.6).

Итого временная нагрузка на 2,53 м длины стены составила 74,2 кН. Тогда нормативная нагрузка на 1 м наружной стены будет равна

(596,4+74,2)/2,53=265 кН.

Аналогично можно определить нагрузку на фундамент на уровне планировки земли под внутреннюю стену здания.


Новые материалы:
Предыдущие материалы:

 

Вы можете добавить комментарий:


Поиск по сайту:
Чаще всего читают статьи:
Полезная информация:
Популярные статьи: