Основные понятия. Под нагрузкой понимают внешние силы, возникающие как сопротивление геофизическим явлениям, как, например, гравитация, ветер, землетрясение, удары, давление грунта, осадка опор и т.п. В широком смысле слова под нагрузками понимают и другие явления, которые не проявляются как внешние силы, но на которые конструкция реагирует внутренними силами (например, температурные изменения).
Нагрузки относятся к случайным явлениям, которые можно выражать математическими и статическими законами. Случайность появления нагрузки проявляется в пространстве и во времени. Между отдельными нагрузками существуют различные варианты совместного появления: полная независимость (при независимых источниках), позитивная независимость (вертикальная нагрузка от колес кранов и боковые удары, силы торможения), негативная зависимость (невозможность совместного возникновения положительной и отрицательной температуры, продольный и поперечный ветер и т.п.).
Из факторов, которые оказывают влияние на вид и подбор несущих конструкций, нагрузки исследованы менее всего. Методы их определения неясны и требуют больших затрат по сравнению с остальными факторами, как, например, исследование материалов, разработка расчетных теорий. Соответствующие теории определения нагрузок, которые можно было бы применить для строительных конструкций, еще в необходимой мере не разработаны, поэтому в нормах большей частью проводятся значения эмпирические, полученные из практики; основные значения определяются из предположений, упрощений, соглашений.
Влажность древесины, величина усушки, влияние влажности на строительство из дерева
Виды нагрузок. Нагрузки классифицируются в нормах, разработанных в соответствии с теориями предельных состояний, с четырех точек зрения: продолжительности действия — на постоянные и переодические (временные); величины — на нормативные и расчетные; характера воздействия (нарастания) — на статические и динамические (учитывается ускорение); способности вызывать усталость материала (в зависимости от числа циклов загружения).
В табл. 5.1 приведены типичные нагрузки для высотных зданий, классификация которых произведена по продолжительности их действия и для первого предельного состояния. Временные нагрузки в соответствии с нормами Чехии CSN 73 0035 разделены на четыре группы: полезные (эксплуатационные), климатические, от вынужденных деформаций и остальные. Кроме того, временные нагрузки подразделяют на: длительные, которые появляются в значениях, близких к расчетным в длительное время; кратковременные, которые появляются в значениях, близких к расчетным только непродолжительное время; особые, действие которых предполагается в исключительных ситуациях (в катастрофических случаях).
Это разделение нагрузок помогает уточнить характер и поведение отдельных нагрузок. В нормах Чехии CSN 73 0035 введено понятие — постоянная составляющая кратковременной нагрузки, применение которой иногда помогает дальнейшему уточнению (регеологические воздействия, нагрузки во время пожара и т.п.), однако не слишком отличается от длительной временной нагрузки.
Сравнение технологий строительства ВОЛС для дорожной отрасли. ЛКС для цифровизации дорог.
Нагрузка от машинного оборудования и технических устройств содержит и динамические воздействия и ее можно отнести к временной длительной или к кратковременной нагрузке в зависимости от характера ее действия.
Нормативные и расчетные нагрузки. Нормативная нагрузка Fn (или нормативное значение нагрузки) является основной характеристикой нагрузки, применяемой при расчете конструкции. Она соответствует повседневным эксплуатационным условиям, номинальным характеристикам конструкций, материалов и т.п.
Расчетная нагрузка Fr (или расчетное значение нагрузки) является характеристикой нагрузки, применяемой при расчете конструкций. Эта нагрузка (большей частью экстремальная) отвечает определенной вероятности появления и выражает влияние ее на безопасность или надежность конструкции.
Коэффициент надежности по нагрузке n=Fr/Fn является характеристикой, которая выражает возможное случайное отклонение нагрузки от нормативной (нормативного значения).
Для расчетной нагрузки в этом случае действительно соотношение Fr = Fnn. Значения нормативных нагрузок Fn и коэффициент n приводятся в нормах.
Комбинации нагрузок. Причины и источники нагрузок бывают разными, поэтому необходимо изучать все возможные комбинации нагрузок. Конструкцию проверяют на различные сочетания нагружений, которые возможны во время срока эксплуатации конструкции, а также при изготовлении и манипуляциях с изделиями, при монтаже и демонтаже.
В комбинациях нагрузок в основном исходят из положения о том, что вероятность одновременного действия отдельных нагрузок, имеющих расчетное значение, будет меньше в сравнении с вероятностью действия этих нагрузок по отдельности, т.е. независимо друг от друга. Подобно и вероятность появления полной полезной нагрузки на перекрытиях большой площади будет меньше, чем на перекрытиях с малой загруженной площадью. Расчетные методы учитывают факторы одновременности или коэффициенты сочетания нагрузок. Важность отдельных нагрузок не одинакова, возможны различные комбинации. Теоретические решения комбинаций пока что недостаточно полно изучены и не могут быть рекомендованы для практического применения в нормах, поэтому ранее сформулированные положения в нормах основаны большей частью на эмпирических подходах.
В соответствии с нормами Чехии CSN 73 0035, необходимо принимать в расчетах несущей способности следующие основные и особые комбинации расчетных нагрузок (с помощью коэффициента сочетания с).
Если берется сочетание кратковременных нагрузок с учетом их величины (при одинаковой важности нагрузок) или по абсолютному воздействию, то в основной комбинации принимаются коэффициенты сочетаний: для нагрузки, имеющей наибольшее абсолютное значение, — 1; для второй наибольшей — 0,8; для остальных воздействий — 0,6; в особых сочетаниях для всех нагрузок — 0,8.
Нагрузки при строительстве. Конструкция должна соответствовать всем стадиям срока службы (от ее возникновения, эксплуатации и до ее демонтажа).
При теоретическом проектировании исходили из условия, что для подбора сечений конструкций решающим является только окончательное состояние конструкции, т.е. в стадии эксплуатации. Эти условия давно не применяются, так как требования к более высоким параметрам, материалоемкости и повышению производительности труда вызывают, а иногда и требуют применения других подходов.
Это новые типы конструкций (например, предварительно напряженные железобетонные и стальные конструкции, конструкции, совместно работающие с другими элементами) и новые технологии строительства (например, сборные конструкции и вызванные ими новые способы монтажа, специальные методы бетонирования, как, например, применение скользящей опалубки, навесное бетонирование, методы бетонирования с более ранней распалубкой, метод подъема перекрытий и др.), при которых необходимо проверять состояние конструкций при монтаже. Для некоторых частей элементов или конструкций монтажные состояния с точки зрения безопасности могут быть решающими. При определенной технологии это может быть, например, устойчивость свободно стоящих гибких колонн, устойчивость незакрепленных сжатых поясов высоких балок из их плоскости, опирание балок в местах, не имеющих ребер жесткости (например внеузловое опирание в решетчатых конструкциях) и т.п. Для сборных железобетонных конструкций при манипуляциях с ними и при монтаже в изделиях могут возникнуть иные, чем в конечной стадии, напряжения; в этом случае небезопасны места с малым армированием в сжатых областях, где при манипуляциях могут возникать растягивающие напряжения (например, в плитах, с которыми производят манипуляции в обратном положении, из-за неравномерного подъема перекрытий и т.п.).
Приведенные случаи реальны и поэтому их необходимо учитывать в проектах. Кроме того, существует область случаев, не предусмотренных в проекте, в результате которых в несущих конструкциях при монтаже и проведении строительных работ могут возникнуть небезопасные состояния. Причиной может быть неполная конструктивная система, например недостаточное монтажное раскрепление, неполностью выполненные присоединения, стыки, заанкеривание, малое предварительное напряжение постоянной нагрузкой (в этом случае в растянутых стальных стержнях могут возникнуть сжатие и потеря устойчивости, и наоборот, в сжатых бетонных сечениях может возникнуть нежелательное растяжение), непредвиденное размещение нагрузок (концентрация строительного материала на площадях), неполные (недостигнутые) прочностные параметры конструктивных материалов (недостаточная прочность незатвердевшего бетона, преждевременная распалубка), неправильный технологический процесс и т.п., поэтому монтажному состоянию необходимо уделять повышенное внимание.
При строительстве наблюдается перегрузка конструкций. Большинство аварий происходят в период строительства, а не эксплуатации, поэтому часто высказывается мысль, что если конструкция выдержала при строительстве, то она выдержит и в дальнейшем. Это не всегда правомерно, например, при динамической нагрузке конструкций или для конструкций, воспринимающих значительные эксплуатационные нагрузки.
На стройке нельзя переоценивать несущую способность конструкций; например, нельзя перегружать площадки складируемым материалом, монтажные краны можно применять только на допускаемую грузоподъемность, необходимо строго придерживаться технологии производства работ, предусмотренной проектом. Если во время строительства на перекрытиях предполагается складирование строительных материалов — кирпича, раствора, арматуры и др. или на них устраивается вспомогательная монтажная площадка, то это должно быть учтено в проекте или согласовано с проектировщиком. Такие же правила должны действовать и при проведении дополнительных работ по оборудованию здания, так как иногда встречается неквалифицированное обращение с несущими конструкциями (например, внеузловое нагружение решетчатых конструкций, снятие или исправление ’’мешающих” диагоналей связей, образование отверстий автогеном в стенках балок и т.п.). Несущие конструкции должны быть неприкосновенны, не должны подвергаться нагружению непредусмотренными нагрузками и могут нагружаться ими или изменяться только при участии ответственного проектировщика-конструктора.
Источник: ctcmetar.ru
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ
Назначение несущих конструктивных элементов здания (или несущих конструкций) — воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые могут возникать в здании, и передавать их через фундаменты на грунт.
Назначение ограждающих конструктивных элементов здания (или ограждающих конструкций) — изолировать пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать («ограждать») эти помещения и пространство здания в целом от всех видов воздействий несилового характера.
Нагрузками называют внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, снеговых отложений, людей и т.п.), действующие на конструкции зданий и сооружений [4].
К воздействиям относятся нагрузки, изменения температуры, влияния окружающей среды, действие ветра, осадка оснований, смещение опор, деградация свойств материалов во времени и другие эффекты, вызывающие изменения напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. При проведении расчетов воздействия могут учитываться как эквивалентные нагрузки.
Нагрузки и воздействия на конструкции определяются по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [4].
Воздействияпо своему характеру делятся на две группы: силовые и несиловые. К силовым (или механическим) относятся нагрузки от собственной массы частей здания, от людей, мебели, оборудования, снеговых отложений, давления ветра и т. п.
Воздействия несилового характера — это атмосферные осадки, потоки тепла и влаги, вызванные разностями температур или разностями потенциалов влажности наружного и внутреннего воздуха, шум и вибрация, инфильтрация воздуха через неплотности и т. п.
Определение нагрузок на конструкции
Нагрузки, действующие на конструкцию, являются по отношению к ней внешними силами. Они могут быть приложены к элементам конструкции в отдельных точках, а могут распределяться (равномерно или неравномерно) по их поверхности или по объему.
По способу приложения различают нагрузки сосредоточенные, линейные и распределенные.
Если нагрузки приложены к малому участку поверхности элемента, так что площадь или длина площадки загружения мала по сравнению с площадью или длиной элемента, то в расчетных схемах такие нагрузки считают сосредоточенными F, [кН].
Нагрузки, приложенные к участкам больших размеров, в расчетных схемах считают линейными q, [кН/м] или распределенными по поверхности q, [кПа; кН/м 2 ].
Если сплошная нагрузка имеет различную интенсивность или разную ширину площадки загружения, то на расчетной схеме она представляется неравномерно распределенной.
По характеру различают нагрузки: статические и динамические (ударные, вибрационные, сейсмические).
Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения P n – основные базовые характеристики, устанавливаемые соответствующими нормами проектирования, техническими условиями или заданием на проектирование.
Нормативные постоянные нагрузки принимаются по проектным значениям параметров конструкций и по средним значениям плотности материалов. Нормативные временные технологические и монтажные нагрузки устанавливаются по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые — по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.
Предельное (максимальное или минимальное) значение нагрузки в течение срока эксплуатации объекта называется расчетным.
Расчетное значение нагрузки P равно произведению ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γf, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию: P = P n · γf.
Коэффициент надежности по нагрузкеγf учитывает в условиях нормальной эксплуатации сооружений возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений.
При расчете по предельным состояниям 1-й группы коэффициенты надежности γf принимаются по нормам проектирования [4].
При расчете по предельным состояниям 2-й группы, а также для особых сочетаний нагрузок, коэффициент γf принимается равным единице.
В зависимости от продолжительности действия различают нагрузки постоянные Pd и временные, в том числе длительные Pl, кратковременные Pt, особые Ps.
Нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо малы по сравнению с их средними значениями, называются длительными.
Нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения, называют кратковременными.
Особыми называются нагрузки и воздействия (например, взрыв, столкновение с транспортными средствами, авария оборудования, пожар, землетрясение и отказ работы несущего элемента конструкций), создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями.
Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении, перевозке конструкций и в процессе строительства, считаются кратковременными.
К постоянным Pd нагрузкам относятся:
а) вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций;
б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок);
в) гидростатическое давление;
Длительные Pl нагрузки:
а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;
б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, емкостей, трубопроводов, ленточных конвейеров, постоянных подъемных машин, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;
в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающее при вентиляции шахт;
г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и т.п.;
д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;
е) вес слоя воды на плоских водонаполненных покрытиях;
ж) вес отложений производственной пыли, если не предусмотрены мероприятия по ее удалению;
з) пониженные нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий, устанавливаемые при необходимости учета влияния длительности нагрузок и при проверке на выносливость;
и) воздействия при деформациях основания;
к) воздействия при изменении влажности, усадке и ползучести материалов.
Кратковременные нагрузки Pt :
а) нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;
б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;
в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме ранее указанных в пп. а, б, г, д длительных нагрузок;
г) нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, включая вес транспортируемых грузов;
д) нагрузки от транспортных средств;
е) климатические (снеговые, ветровые, температурные и гололедные) нагрузки.
Особые нагрузки Ps :
а) сейсмические воздействия;
б) взрывные воздействия;
в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
г) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта или оседанием его в районах горных выработок;
д) нагрузки, обусловленные пожаром;
е) нагрузки от столкновений транспортных средств с частями сооружения.
При расчете конструкций следует учитывать наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок. Расчетными сочетаниями нагрузок называются все возможные неблагоприятные комбинации нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании объекта. Такие сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок.
Различают сочетания нагрузок:
а) основные — состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
б) особые — состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.
Коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений, называется коэффициентом сочетаний нагрузок.
Для основных и особых сочетаний нагрузок вводится коэффициент сочетаний длительных нагрузок ψl.
Для равномерно распределенных длительных нагрузок
где ψl1 — коэффициент сочетаний, соответствующий основной длительной нагрузке; ψl2; ψl3 — коэффициенты для остальных длительных нагрузок. Для остальных нагрузок ψl = 1,0.
Для основных сочетаний применяются коэффициенты сочетания кратковременных нагрузок:
где ψt1 — коэффициент сочетаний, соответствующий основной кратковременной нагрузке; ψt2 ; ψt3 и т.д. – коэффициенты сочетаний, соответствующие второй, третьей и т.д. кратковременным нагрузкам.
Для особых сочетаний коэффициенты сочетаний ψs для всех кратковременных нагрузок принимаются равными 0,8.
Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 2672 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник: studopedia.net
2.4. Нагрузки и воздействия на здание и его конструктивные элементы
В процессе строительства и эксплуатации здание испытывает на себе действие различных нагрузок. Внешние воздействия можно разделить на два вида: силовые и несиловые или воздействия среды.
Рис. 2.7. Нагрузки и воздействия на здание
К силовым воздействиям относятся различные виды нагрузок:
постоянные – от собственного веса (массы) элементов здания, давления грунта на его подземные элементы;
временные (длительные) – от веса стационарного оборудования, длительно хранящихся грузов, собственного веса постоянных элементов здания (например, перегородок);
кратковременные – от веса (массы) подвижного оборудования (например, кранов в промышленных зданиях), людей, мебели, снега, от действия ветра;
особые – от сейсмических воздействий, воздействий в результате аварий оборудования и т.п.
К несиловым относятся:
температурные воздействия, вызывающие изменения линейных размеров материалов и конструкций, которое приводит в свою очередь к возникновению силовых воздействий, а также влияющие на тепловой режим помещения;
воздействия атмосферной и грунтовой влаги, а также парообразной влаги, содержащейся в атмосфере и в воздухе помещений, вызывающие изменение свойств материалов из которых выполнены конструкции здания;
движения воздуха вызывающее не только нагрузки (при ветре), но и его проникновение внутрь конструкции и помещений, изменение их влажностного и теплового режима;
воздействие лучистой энергии солнца (солнечная радиация) вызывающие в результате местного нагрева изменение физико-технических свойств поверхностных слоев материала, конструкций, изменение светового и теплового режима помещений;
воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе, которые в присутствии влаги могут привести к разрушению материала конструкций здания (явлении коррозии);
биологические воздействия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций из органических строительных материалов;
воздействие звуковой энергии (шума) и вибрации от источников внутри или вне здания.
По месту приложения усилий нагрузки разделяются на сосредоточенные (например, вес оборудования) и равномернораспределенные (собственный вес, снег).
По характеру действия нагрузки могут быть статическими, т.е. постоянными по величине во времени и динамическими (ударными).
По направлению – горизонтальные (ветровой напор) и вертикальные (собственный вес).
Т.о. на здание действует самые различные нагрузки по величине, направлению, характеру действия и месту приложения.
Может получится такое сочетание нагрузок, при котором все они будут действовать в одном направлении, усиливая друг друга. Именно на такие неблагоприятные сочетания нагрузок рассчитывают конструкции здания. Нормативные значения всех усилий действующих на здание, приведенных в ДБН или СНиПе.
Следует помнить, что воздействия на конструкции начинаются с момента их изготовления, продолжаются при транспортировке, в процессе возведения здания и его эксплуатации.
Источник: studfile.net
Что такое воздействие в строительстве
Действие на здание факторов можно разделить на 2 группы:
· внешние воздействия (природные и искусственные);
· внутренние воздействия (технологические и функциональные).
К внешним относят:
Осадки (дождь, град, снег).
Газы, химические вещества.
Радиоволны, электромагнитные волны.
Шум, звуковые колебания.
К внутренним относят:
1. Нагрузки постоянные, временные, кратковременные (собственный вес, оборудование, люди).
2. Технологический процесс (удары, вибрация, истирание, пролив жидкости).
3. Колебания температуры.
5. Биологические вредители.
Все перечисленные факторы приводят к ускоренному механическому, физико-химическому разрушению (в том числе и коррозии), что приводит к снижению способности отдельных конструкций и всего здания в целом.
Описание объекта
Таблица 1.1 — Описание объекта
Производственное здание складского назначения
Общая площадь, м 2
Строительный объем, м 3
Проемы, внутренняя отделка
Окна — двойные глухие
Двери — металлические раздвижные
Отделка — штукатурка, известковое покрытие
Привлекательность (внешний вид)
Фактический возраст здания, лет
Нормативный срок службы, лет
Остаточный срок эксплуатации, лет
СИСТЕМЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ:
Асфальтовое покрытие шириной около 6 м, состояние удовлетворительное
Классификация повреждений и дефектов строительных конструкций
При обследовании технического состояния зданий и сооружений факт наличия повреждений и дефектов устанавливается по их характерным и детальным признакам, а степень повреждения путем оценки количественных и качественных параметров повреждений и дефектов.
Для оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений повреждения и дефекты классифицируются по следующим признакам:
по видам проявления последствий повреждений и дефектов (повреждения и дефекты несущих строительных конструкций, ведущие к потере их прочности и устойчивости; повреждения ограждающих строительных конструкций, ослабляющие конструкции и снижающие эксплуатационные характеристики зданий и сооружений; повреждения второстепенных элементов строительных конструкций, снижающие эксплуатационные характеристики зданий и сооружений);
по причинам происхождения и характеру распространения (общие, местные, точечные, кроме того, по причинам происхождения повреждений и дефектов строительных конструкций зданий и сооружений следует различать:
воздействие внешних факторов природного или техногенного характера;
воздействие внутренних факторов, обусловленных технологическими процессами;
дефекты, вызванные ошибками при геологических изысканиях, проектировании и строительстве зданий и сооружений;
недостатки и нарушения правил эксплуатации зданий и сооружений);
по времени проявления (могут быть установлены в процессе строительства, эксплуатации и после воздействия внешних факторов природного или техногенного характера);
по характеру процессов разрушения (образования повреждений и дефектов);
по способам обнаружения (повреждения и дефекты могут быть явные, устанавливаемые визуальным осмотром, и скрытые, для установления которых необходим инструментальный метод обследования);
по степени поврежденности (значимости последствий) (по характеру процессов разрушения строительных конструкций следует различать повреждения и дефекты механического происхождения: перегрузки, деформация грунтового основания, сейсмические и взрывные воздействия, механические удары и т.д.
и физико-химического происхождения: окисление и коррозия от агрессивных жидких и газообразных сред, повышенная влажность, температурные воздействия, биологические процессы и т.п.);
экспертиза конструкция недвижимость здание
по возможности восстановления нормативного уровня технического состояния.
Чаще всего повреждения зданий и сооружений и их строительных конструкций вызываются не одним каким-то фактором, а в результате суммарного их воздействия, при этом заметное влияние одного какого-либо фактора может вызвать усиление воздействия других факторов (увлажнение + температура + агрессивная среда: или откол защитного слоя + коррозия арматуры и т.д.).
В зависимости от снижения несущей способности строительных конструкций степень повреждения и возможности их восстановления.
Таблица 1.2 — Возможности восстановления поврежденных строительных конструкций
Источник: studbooks.net