В чем измеряется нагрузка на балку

Нагрузки. Железобетонные балки и ленточные фундаменты

Выбор опции «Нагрузки» позволяет определить нагрузки, приложенные к ж/б балке или ленточному фундаменту. Для этого:

• Нажимаем на левую кнопку мыши на значке Определение нагрузок
• Выберите в меню команду «Ж/б элементы/Нагрузки».

В изображенном окне задаем тип сечения колонны.

Для определения нагрузки на ж/б балки и ленточные фундаменты:

1. В поле «Пролеты» введите количество пролетов, к которым будет применена нагрузка; при вводе в этом текстовом поле буквы А («все») выбираются все пролеты балок/ленточных фундаментов.
2. В списке «Тип» выберите тип нагрузки.
3. В списке «Подтип» выберите подтип нагрузки.

Прим.: Подтипы различаются в зависимости от выбранных норм ж/б проектирования и варианта типовой нагрузки. Если у данного типа нагрузки отсутствуют подтипы, список «Подтип» будет неактивен.

Правая сторона диалогового окна Нагрузки зависит от категории нагрузок. Схематическая иконка отображающая выбранную распределенную, сосредоточенную или поверхностную нагрузку, отображается в верхней части диалогового окна. Иконки позволяющие выбрать тип нагрузки, расположены слева от схематических иконок..

Под иконками Типов нагрузки находится поле Относительные величины. Если эта опция активна (включен флаг √), то в определении позиции нагрузки будут использоваться относительные координаты (в интервале < 0,1 >). Если эта опция неактивна, координаты будут даны в единицах длины, выбранных пользователем.

Если выбран тип распределенная нагрузка, появляется опция «Изменение цепи». Если эта опция активна (включен флаг √), то при назначении распределенной нагрузки будет использоваться так называемая цепочка размеров. Это означает, что распределенная нагрузка p2 будет приложена в точке с координатой (x1 + x2), нагрузка p3 в точке с координатой (x1 + x2 + x3) и т. д. Если параметр отключен, нагрузка p1 прилагается в точке с координатой x1, нагрузка p2 — в точке с координатой x2 и т. д.

Поле Координаты и поле Значения расположены в средней части диалогового окна. В случае сосредоточенной нагрузки, доступны следующие параметры: х1, х2, n, F или М. Введение возможных заданных параметров: х2 и N позволяет одному определить группы сосредоточенных нагрузок. Символы указывают следующие свойства (см. рисунок):

х1 — координата первого положения силы/момента

x2 – интервалы между последовательными сосредоточенными силами/моментами;

n – число сосредоточенных сил/моментов;

F или M – значение сосредоточенной силы / момента

Ниже в этом диалоговом окне отображаются следующие параметры: Направление, Система координат, Проекция, чтобы задать дополнительные параметры для нагрузок на наклонных балках (эти параметры не используются для прямолинейной балки). Ленточные фундаменты не могут быть наклонными, поэтому опция Проекция для них недоступна.

В модуле проектирования ж/б балки, для сосредоточенной нагрузки, после выбора опции «Местная» и определения открытых граничных типов балок, программа автоматически считывает координаты подобных «отверстий». Эти координаты отображаются в соответствующих полях диалогового окна. Для выполнения операции моделизации операции результатов граничной балки достаточно задать значение реактивной силы основания, такого как балка и принять нагрузки, нажав на кнопку Добавить.

В случае распределенной нагрузки, поле Координаты содержит следующие параметры: х1, х2, x3, x4 и p1, p2, p3.

В случае поверхностной нагрузки, поле Координаты содержит следующие опции: альфа, бетта и у; смежные области содержат поле, в котором определено значения р нагрузки (нагрузка на единицу площади). Эта нагрузка преобразуется в распределенную нагрузку. Доступны следующие типы плоских нагрузок:

нагрузки, собранные с поверхности пластины между двумя балками или линейными фундаментами определяются расстоянием у, от которого нагрузки были собраны. Значок

нагрузки, собранные с поверхности пластины (или территории в случае ленточного фундамента), разделенные четыре балки или ленточных фундамента. определяются двумя углами: альфа и бетта. Значок

нагрузки, собранные с поверхности пластины (или территории в случае ленточного фундамента), разделенные четыре балки или ленточных фундамента. определяются двумя углами: альфа и бетта так же,как расстояние у.

Погонная нагрузка

При расчете балок часто приходится сталкиваться с погонной нагрузкой — нагрузка, приходящаяся на единицу длины балки. Интенсивность погонной нагрузки обозначается буквой q, а единицы измерения погонной нагрузки – ньютон на метр, килоньютон на метр (Н/м, кН/м) или килограмм силы на метр, килограмм силы на сантиметр (кгс/см, кгс/м).

Определение значения погонной нагрузки, действующей на балку

Пусть, например, помещение комнаты представляет собой в плане прямоугольник со сторонами 9 и 5 м. Пять балок пола комнаты уложены параллельно меньшей из сторон прямоугольника через 1,5 м и оперты концами на стены. Давление на пол кН/м2.

Подсчитаем интенсивность погонной нагрузки (q), приходящуюся на одну балку. Давление и, соответственно, нагрузка на площадь, расположенную между двумя смежными балками, распределяется поровну. Следовательно, ширина полосы, с которой давление «собирается» на одну балку с двух сторон, будет равна м, погонная нагрузка равна кН/м.

Погонная нагрузкаПогонная нагрузка

Сбор нагрузок на перекрытие и балку

Сбор нагрузок производится всегда, когда нужно рассчитать несущую способность строительных конструкций. В частности, для перекрытий нагрузки собираются с целью определения толщины, шага и сечения арматуры железобетонного перекрытия, сечения и шага балок деревянного перекрытия, вида, шага и номера металлических балок (швеллер, двутавр и т.д.).

Сбор нагрузок производится с учетом требований СНиПа 2.01.07-85* (или по новому СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Данное мероприятие для перекрытия жилого дома включает в себя следующую последовательность:

1. Определение веса «пирога» перекрытия.

В «пирог» входят: ограждающие конструкции (например, монолитная железобетонная плита), теплоизоляционные и пароизоляционные материалы, выравнивающие материалы (например, стяжка или наливной пол), покрытие пола (линолеум, паркет, ламинат и т.д.).

Для определения веса того или иного слоя нужно знать плотность материала и его толщину.

2. Определение временной нагрузки.

К временным нагрузкам относятся мебель, техника, люди, животные, т.е. все то, что способно двигаться или переставляться местами. Их нормативные значения можно найти в таблице 8.3. [1]. Например, для квартир жилых домов нормативное значение равномерно распределенной нагрузки составляет 150 кг/м2.

3. Определение расчетной нагрузки.

Делается это с помощью коэффициентов надежности по нагрузки, которые можно найти в том же СНиПе. Для веса строительных конструкций и грунтов — это таблица 7.1 [1]. Что касается равномерно распределенной временной нагрузки и нагрузки от материалов, то здесь коэффициент надежности берется в зависимости от нормативного значения по пункту 8.2.2 [1]. Так, по нему, если вес составляет менее 200 кг/м2 коэффициент равен 1,3, если равен или более 200 кг/м2 — 1,2. Также данный пункт регламентирует значение нормативной нагрузки от веса перегородок, которая должна равняться не менее 50 кг/м2.

4. Сложение.

В конце необходимо сложить все расчетные и нормативные значения с целью определения общего значения для дальнейшего использования их в расчете на несущую способность.

В случае сбора нагрузок на балку ситуация та же. Только после получения конечных значений их нужно будет преобразовать из кг/м2 в кг/м. Делается это с помощью умножения общей расчетной или нормативной нагрузки на величину пролета.

Для того, чтобы материал был более понятен, рассмотрим два примера. В первом примере соберем нагрузки на перекрытие, а во втором на балку.

А после рассмотрения примеров с целью экономии времени можно воспользоваться специальным калькулятором. Он позволяет в режиме онлайн собрать нагрузки на перекрытие, стены и балки перекрытия.

Пример 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома.

Имеется перекрытие, состоящее из следующих слоев:

1. Многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) — 30 мм.

3. Утепленный линолеум.

На перекрытие опирается одна кирпичная перегородка.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) перекрытия. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.

— железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм

— цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм

Пример 1.3 Сбор нагрузок на балку перекрытия

Требуется собрать нагрузки на монолитную балку перекрытия жилого дома (балка по оси «2» в осях «Б-В» на рис.1). Размеры сечения балки: h = 0,5 м, b = 0,4 м. Конструкцию пола принять по рисунку в Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания.

Решение

Данный тип здания относится ко II классу ответственности. Коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0.

Состав пола и значения постоянных нагрузок примем из примера 1.1.

Нагрузки, действующие на балку, принимаются линейно распределенными (кН/м). Для этого равномерно распределенные нагрузки на перекрытие умножаются на ширину грузового участка, равному для средних балок шагу рам. В нашем примере см. рис. 1 ширина грузового участка составляет В = 6,6 м. Остается умножить постоянную нагрузку, вычисленную в примере 1.1, на данную величину и записать в таблицу 1:

q1 = 5,89*В = 5,89*6,6 = 38,87 кН/м;

q1p = 6,63*В = 6,63*6,6 = 43,76 кН/м.

Таблица 1

Сбор нагрузок на балку перекрытия

Вид нагрузки

Норм. кН/м

Коэф. γt

Расч. кН/м

Постоянная нагрузка

1. Ж.б. плита + пол

38,87

43,76

2. Собственный вес балки

5,0

1,1

5,5

Всего:

43,87

49,26

Временная нагрузка

1. Полезная нагрузка:

кратковременная ν1

длительная р1

6,53

2,29

1,3

1,3

8,49

2,98

2. Перегородки (длительная) р2

3,3

1,3

4,29

Вычислим нагрузку от собственного веса балки.

Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). При высоте балки h = 0,5 м и ее ширине b = 0,4 м нормативное значение нагрузки от собственного веса составляет

q2 = 25*h*b*γн =25*0,5*0,4*1,0 =5,0 кН/м.

Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,1, тогда расчетное значение составит:

q2р = q2*γt =5*1,1 =5,5 кН/м.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 = 38,87 + 5,0 = 43,87 кН/м;

qр = q1р + q2р = 43,76 + 5,5 = 49,26 кН/м.

Понижающие коэффициенты φ1, φ2, φ3 или φ4, при расчете балок нормативные значения нагрузок, допускается снижать в зависимости от грузовой площади А, м2, рассчитываемого элемента умножением на коэффициент сочетания φ. При грузовой площади А = 6,6*7,2 = 47,52 м2 и при А = 47,52 м2 > А1 = 9,0 м2 для помещений коэффициент сочетания φ1 определяется по формуле:

φ1 = 0,4 + 0,6/ √(А/А1) = 0,4 + 0,6/√(47,52/9,0) = 0,66.

Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0 и коэффициент сочетания φ1 = 0,66, итоговая нормативная кратковременная полезная нагрузка составляет:

ν1 = 1,5*В*γн*φ1 = 1,5*6,6*1,0*0,66 = 6,53 кН/м.

При нормативном значении временной нагрузки менее 2,0 кПа коэффициент надежности по нагрузке γt принимается равным γt = 1,3. Тогда расчетное значение составляет:

ν1р = ν1*γt = 6,53*1,3 = 8,49 кН/м.

Длительную полезную нагрузку получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35 т.е:

р1 = 0,35*ν1 = 0,35*6,53 = 2,29 кН/м;

р1р = р1*γt = 2,29*1,3 = 2,98 кН/м.

Нормативное значение равномерно распределенной нагрузки от перегородок составляет не менее 0,5 кН/м2. Приводим ее к линейно распределенной нагрузке на балку путем умножения на ширину грузового участка В=6,6 м:

р2 = 0,5*В*γн = 0,5*6,6*1,0 = 3,3 кН/м.

Расчетное значение нагрузки тогда:

р2р = р2*γt = 3,3*1,3 = 4,29 кН/м.

I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и балки) + полезная (кратковременная).

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициент Ψl, Ψt вводить не следует.

q1 = q + ν1 = 43,87 + 6,53 = 50,4 кН/м;

q1р = qр + ν1р = 49,26 + 8,49 = 57,75 кН/м.

II сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и балки) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).

Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψ1 принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψ2 для кратковременных нагрузок принимается: для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,9, для остальных — 0,7.

Поскольку во II сочетании присутствует одна кратковременная и одна длительная нагрузка, то коэффициент Ψl и Ψt = 1,0.

qII = q + ν1 + р2 = 43,87 + 6,53 + 3,3 = 53,7 кН/м;

qIIр = qр+ ν1р + р2р = 49,26 + 8,49 + 4,29 = 62,04 кН/м.