Нагрузка от собственного веса балки

Нагрузка от собственного веса балки

Нагрузки, действующие на перекрытие и покрытие здания разделяют на постоянные и временные. Вид нагрузки зависит от времени, которое действует на конструкцию

К постоянным нагрузкам относятся:

• собственный вес плиты, балки, вес элементов пола, перегородки;

К временным нагрузкам относятся:

• длительная нагрузка (полезная нагрузка, зависит от назначения здания);
• кратковременная нагрузка (снеговая, которая берется по климатическим картам из СНиП «Нагрузки и воздействия»);
• особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д.);

Нагрузки бывают двух типов: нормативные и расчетные.

Нормативные нагрузки берутся из СНиП «Нагрузки и воздействия» с учетом возможного отклонения в большую сторону от фактического значения.

Расчетные нагрузки получают путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузки. Этот коэффициент учитывает неточности монтажа конструкций, погрешности при производстве на стройке, а также человеческий фактор. Своего рода этот коэффициент является по своей сути коэффициентам запаса. Таким образом, для конструкций, произведенных в заводских условиях коэффициент запаса будет равен 1.1, а для конструкции, производимые на строительной площадке, например стяжка для пола, коэффициент запаса будет равен 1,3.

Как правильно собрать нагрузку на балку и плиту для дальнейшего расчета:

Для балки. Чтобы правильно собрать нагрузку на балку — нужно представить, сколько из общей равномерно распределенной нагрузки q(кг/м2) на себя будет брать балка. Логично предположить, что нагрузка с плиты передается на балки, потом с балки нагрузка передается на колонны и дальше, через колонны, нагрузка передаётся на фундамент. Поэтому нагрузка распределяется поровну на соседние балки, таким образом ширина действия нагрузки на балку ‘В’ равна l2/2 + l2/2 или проще В=l2 — для средних балок и l2/2 для крайних балок перекрытия, где l2 равен шагу балок. Поэтому допускается делать крайние балки меньшего сечения, но для унифицирования делают такого же сечения или бывает, что в крайних балках могут возникнуть дополнительные усилия, например от кручения или продольные усилия от ветра. Таким образом погонная нагрузка (q1), именуемая в литературе «грузовая полоса», действующая на балку равна q1=q*B(кг/м), где q=равномерно распределенная нагрузка.

Для плиты. Чтобы проще было рассчитать плиту перекрытия, опертую на балки — мысленно «вырезают» из распределенной нагрузки q(кг/м2) площадку шириной 1м и умножают на ширину вырезанной площадки, то есть на 1м. Соответственно плиту считают как многопролетную неразрезную балку шириной 1м, на которую действует погонная нагрузка q1(кг/м), а балки, на которую опирается плиты — являются для плиты шарнирными опорами. Например, если получили распределенную нагрузку на плиту q=0,5т/м2. То погонная нагрузка на плиту будет составлять q1=0,5т/м2*1м=0,5т/м.

Калькулятор нагрузок на перекрытие, балку перекрытия

Данный калькулятор позволяет в табличной форме посчитать суммарную равномерно-распределенную нормативную и расчетную нагрузку на перекрытие, покрытие, плиту, балку.

Добавить нагрузку

Таблица постоянных нагрузок на перекрытие, балку

№	Нагрузка	Нормативная нагрузка кг/м2	Коеффициент надежности	Расчётная нагрузка кг/м2
1
Итого:

Какую нагрузку выдерживают балки?

Когда мы входим в дом или здание, редко задумываемся о том, что держит эту внушительную массу. Здесь на сцену выходят балки, незаметные герои строительства, выдерживающие огромные нагрузки и обеспечивающие прочность и устойчивость конструкций.

Балки – это горизонтальные элементы, поддерживающие вертикальные нагрузки. Они могут быть выполнены из различных материалов, таких как сталь, дерево, бетон или композитные материалы. Проектирование балок включает в себя расчеты, учитывающие не только вес конструкции, но и факторы, такие как ветровая нагрузка, снегопады и другие внешние воздействия. Нагрузка, которую выдерживают балки, зависит от их материала, формы поперечного сечения и длины.

Стальные балки стали предпочтительным выбором в современном строительстве. Сталь обладает высокой прочностью и устойчивостью к различным воздействиям. Благодаря своей прочности, этот металлопрокат может выдерживать большие нагрузки. При этом стальные балки могут быть более тонкими и легкими, что позволяет более эффективно использовать пространство в здании. Например, балка двутавровая с высотой сечения 200 мм и шириной 100 мм может выдерживать нагрузку до 50 тонн.

Деревянные балки являются традиционным и широко используемым материалом. Древесина обладает естественной прочностью и приносит в архитектуру теплоту и эстетику. Однако важно учитывать, что дерево может подвергаться воздействию насекомых, гниению и требует регулярного ухода. Также они подвержены огневому воздействию. Например, балка из бруса с сечением 100×100 мм может выдерживать нагрузку до 20 тонн.

Бетонные балки имеют высокую прочность, могут выдерживать значительные нагрузки, но они имеют большой вес . Они обеспечивают стабильность здания и могут быть использованы в сочетании с другими материалами для достижения оптимальной прочности и долговечности. Например, балка из железобетона с сечением 200×200 мм может выдерживать нагрузку до 60 тонн.

С развитием технологий и появлением новых строительных материалов, роль балок в строительстве может продолжать эволюционировать. Например, композитные материалы предоставляют уникальное сочетание легкости и прочности, открывая новые возможности в дизайне и инженерии.

Процесс выбора и расчета балок — это сложная инженерная наука. Инженеры учитывают различные параметры, такие как тип материала, длина балки, точка опоры и ожидаемые нагрузки. Современные технологии и программы для расчетов позволяют точно определить оптимальные параметры для каждой конкретной конструкции.

Конкретное значение нагрузки, которую выдерживают балки, рассчитывается с учетом всех факторов, влияющих на прочность конструкции.

Основные виды нагрузок, которые действуют на балки:

• Распределенная нагрузка — равномерно распределенная нагрузка, приложенная по всей длине балки. Например, нагрузка от собственного веса балки или нагрузки от перекрытия.
• Сосредоточенная нагрузка — нагрузка, приложенная к одной точке балки. Например, нагрузка от колонны или опоры.
• Изгибающий момент — момент, возникающий в балке под действием нагрузки.
• Продольная сила — сила, возникающая в балке под действием нагрузки.

Способы увеличения несущей способности балок:

Самый эффективный способ увеличения несущей способности — у величение площади поперечного сечения балки . Для этого можно увеличить высоту или ширину сечения балки.

Также эффективный способ увеличения несущей способности — у величение прочности материала балки . Для этого можно использовать более прочный материал, например, сталь вместо дерева.

Использование дополнительных элементов усиления — это менее эффективный способ увеличения несущей способности. Для усиления балок можно использовать распорки, подкосы, фермы и другие элементы.

В заключение, балки — это не просто элементы конструкции, они являются основой строительного мира. Инженеры и строители продолжают исследовать новые технологии и материалы, чтобы обеспечивать безопасность и надежность зданий.

Сбор нагрузок — основы

Нагрузки, действующие на конструкции зданий и его основание, можно условно отнести к трем группам:

1. Собственный вес строительных материалов, из которых выполнено здание;
2. Эксплуатационная (полезная) нагрузка от людей, мебели и оборудования;
3. Временная нагрузка естественного происхождения — ветер и снег.

В зависимости от цели расчета, выбирается подходящая методика сбора нагрузок. Например, для расчета балки перекрытия, необходимо знать распределенную (линейную) нагрузку на балку в кг/м. Для этого, сначала нужно собрать нагрузку на один квадратный метр перекрытия, а затем умножить получившееся значение на расстояние между балками. Таким образом, если балки лежат через 0,5 м, погонная нагрузки на балку будет в два раза меньше чем на один квадратный метр перекрытия. А если расстояние между центрами соседних балок — 2 м, то погонная нагрузка будет в два раза больше собранной на один квадратный метр.

Напоследок, нужно учесть собственный вес балки.

Пример сбора нагрузок на балку

Собственный вес конструкций

Пол из фанеры на деревянных лагах. Начинаем собирать нагрузки сверху вниз.

1. Ламинат.
   Объем равен 1 м х 1 м х 0,008 м = 0,008 кубических метра.
   Объемный вес ламината смотрим в таблице плотностей или в паспорте изделия. 1000 кг/куб. м.
   Вес одного квадратного метра покрытия равен 0,008 х 1000 = 8 кг.
2. Подложка.
   Объем 0,003 куб. м.
   Плотность 200 кг.
   Вес 1 кв. м = 0,003 х 200 = 0,6 кг.
3. Фанера.
   Объем 0,012 куб. м.
   Плотность 650 кг/куб. м.
   Вес 1 кв. м = 0,012 х 650 = 7,8 кг.
4. Брус 75 х 40 мм с шагом 508 мм.
   Объем на 1 квадратный метр 1 м х 0,075 м х 0,040 м х (1/0,508) = 0,0059 куб. м.
   Плотность 500 кг/куб. м.
   Вес 0,0059 х 500 = 2,95 кг.
5. Дощатый настил 40 мм.
   Объем 0,04 куб. м.
   Плотность 500 кг/куб. м.
   Вес 0,04 х 500 = 20 кг.

Аналогично, подсчитаем вес потолка.

1. Дощатый настил 25 мм. 12,5 кг.
2. Каркас ГКЛ. 5 кг.
3. Лист ГКЛ 9,5 мм. 7,5 кг.
4. Шпатлевка. 3кг.
5. Краска 2кг.

Полезная нагрузка

В зависимости от назначения помещения, принимаем полезную нагрузку из таблицы 8.3 в СНиПе «Нагрузки и воздействия». Например, для жилого помещения, нормативная нагрузка принимается равной 150 кг/кв. м.

Заносим данные о всей распределенной по площади нагрузке в общую таблицу.

Наименование нагрузки	Нормативная в кг/кв. м	Коэффициент	Расчетная в кг/кв. м
Ламинат	8
Подложка	0,6
Фанера	7,8
Брус 75 х 40 мм с шагом 508 мм	2,95
Дощатый настил 40 мм	20
Дощатый настил 25 мм. 12,5 кг	12,5
Каркас ГКЛ. 5 кг	5
Лист ГКЛ 9,5 мм. 7,5 кг	7,5
Шпатлевка. 3кг	3
Краска 2кг	2
Полезная нагрузка	150
Итого:	219,35

Предположим, что балки нужно установить с шагом 0,9 м. Тогда на один погонный метр балки будет действовать вес от 0,9 кв. м площади. Или 0,9 х 219,35 = 197,415 кг/м.

Добавим собственный вес балки, если программа расчета его не учитывает. 0,1 м х 0,2 м х 1 м х 500 кг/куб. м = 10 кг.

Итого, для расчета по нормативной нагрузке, например, на прогиб балки, нужно использовать значение погонной нагрузки 197,4 кг/м + 10 кг/м = 207,4 кг/м.

Если сечение балки в процессе расчета будет корректироваться, нужно будет пересчитать ее собственный вес.

Важно! Для расчета балки на прочность, нужно использовать не нормативную, а расчетную нагрузку, которая учитывает значение коэффициентов надежности. Смотрите как это сделать в статье: «Коэффициенты надежности при сборе нагрузок». В ней мы заполним пустующие ячейки результирующей таблицы.

• Войдите, чтобы оставлять комментарии

4.Примеры и некоторые указания по сбору нагрузок

Пример: Плотность железобетона = 2500 кг/м 3 , определить удельный вес железобетона.

1. Вычисляем удельный вес железобетона 250010 = = 25000 Н/м 3 = 25 кН/м 3 .

Пример: Определить нагрузку от собственного веса железобетонной колонны по следующим данным: сечение колонны = 300 х 300 мм, высота = 4,5 м.

1. Находим объем колонны V= bhl = 0,30,34,5 = 0,405 м 3

2. Принимая плотность железобетона из примера 3.1, находим нормативную нагрузку от собственного веса колонны Nn= γ V = 0,40525 = 10,125 кН.

3. Определяем расчетную нагрузку от собственного веса колонны, принимая коэффициент надежности по нагрузке = 1,1 (табл. 1 СНиП 2.01.07-85*), N = = 10,1251,1 = 11,138 кН.

Нагрузку от собственного веса сборных железобетонных конструкций можно определить, пользуясь массами этих конструкций, которые указаны в каталогах.

Пример: В соответствии с данными каталога сборная железобетонная балка имеет массу т = 1,5 т, определить нагрузку от собственного веса балки.

1. Определяем нормативную нагрузку N_n = mg = 1,510 = 15 кН (если вместо тонн подставить килограммы, то получим ньютоны).

2. Определяем расчетную нагрузку N = = 151,1 = 16,5 кН. Для определения нагрузки от собственного веса стальных конструкций учитывают, что плотность стали принимается = 7850 кг/м 3 или пользуются массами погонного метра проката, которые приводятся в сортаменте прокатных элементов (см. Приложение 1).

Пример :Определить нагрузку от собственного веса равнополочного уголка 50 х 50 х 5, длиной l = 5,0 м.

1. В соответствии с сортаментом уголков масса 1 м длины G = 3,77 кг/м. Нормативная нагрузка от уголка N_п = = 3,77105,0 = 188,5 Н = 0,1885 кН.

2. Расчетная нагрузка от собственного веса уголка N = = = 0,18851,05 0,198 кН.

Пример: Определить временную нагрузку на перекрытие квартир жилых зданий.

1. Выписываем нормативные значения временных нагрузок. Полное нормативное значение соответствует кратковременной нагрузке на перекрытие квартиры p_n = 1,5 кПа; пониженное значение = 0,3 кПа — длительная часть временной нормативной нагрузки.

2. Расчетное значение временных нагрузок, соответственно полное значение и пониженное:

При определении нагрузок на 1 м 2 от конструкций (или элементов), расположенных с определенным шагом, необходимо нагрузки от собственного веса одного метра конструкции разделить на шаг конструкций.

Пример: Определить нагрузку на 1 м 2 от веса деревянных лаг, расположенных с шагом a = 0,4 м. Сечение лаг bh = 50х50 мм; плотность древесины = 500 кН/м 3

1. Определяем удельный вес древесины = 50010 = 5000 Н/м 3 = = 5,0 кН/м 3

2. Находим нормативную нагрузку на 1 м 2 от веса лаг = = 0,050,055,0/0,4 = 0,031 кПа.

3. Определяем расчетную нагрузку на 1 м 2 = 0,0311,1 = = 0,034 кПа.

Сбор нагрузок на конструкции обычно выполняется последовательно сверху вниз. Нагрузки на 1 м 2 удобней собирать в табличной форме. После определения нагрузок на 1 м 2 нагрузки собираются на рассчитываемый элемент (конструкцию).

Временные нормативные нагрузки на перекрытия

(извлечение из табл. 3 СНиП2.01.07-85*)

Здания и помещения

Нормативное значение нагрузок, кПа

1. Квартиры жилых зданий; спальные помещения; палаты больниц

2. Служебные помещения административного персонала; классные помещения; бытовые помещения