Как посчитать полезную нагрузку на перекрытие
Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.
Решение
Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.
Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений)
Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола. Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.
1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:
q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.
2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:
q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.
3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:
q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.
4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:
q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.
5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:
q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.
Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет
q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.
Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.
Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:
ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.
Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:
р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;
р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.
Полученные данные запишем в таблицу 1.
Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:
р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.
При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.
Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:
р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.
(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:
- Классификация нагрузок по продолжительности действия.
- Плотность стройматериалов по данным СНиП II-3-79
Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).
Таблица 1
Сбор нагрузок на плиту перекрытия
Вид нагрузки | Норм. кН/м2 | Коэф. γt | Расч. кН/м2 |
Постоянная нагрузка | |||
1. Ж.б. плита | 5,0 | 1,1 | 5,5 |
2. Пенополистирол | 0,01 | 1,3 | 0,013 |
3. Цем — песч. стяжка | 0,72 | 1,3 | 0,94 |
4. Плита ДВП | 0,04 | 1,1 | 0,044 |
5. Паркетная доска | 0,12 | 1,1 | 0,132 |
Всего: | 5,89 | 6,63 | |
Временная нагрузка | |||
1. Полезная нагрузка | |||
кратковременная ν1 | 1,5 | 1,3 | 1,95 |
длительная р1 | 0,53 | 1,3 | 0,69 |
2. Перегородки (длительная) р2 | 0,5 | 1,3 | 0,65 |
В нашем примере сейсмические, взрывные и т.п. воздействия (т.е. особые нагрузки) отсутствуют. Следовательно, будем рассматривать основные сочетания нагрузок.
I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная).
При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты Ψl, Ψt вводить не следует.
Тогда qI = q + ν1 = 5,89 + 1,5 = 7,39, кН/м2;
qIр = qp + ν1p = 6,63 + 1,95 = 8,58 кН/м2.
II вариант: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).
Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок Ψl принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент Ψt 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 коэффициенты Ψl и Ψt = 1,0.
qII = q + ν1 + p2 = 5,89 + 1,5 + 0,5 =7,89 кН/м2;
qIIр = qр + ν1р + p2р = 6,63+ 1,95 + 0,65 =9,23 кН/м2.
Совершенно очевидно, что II основное сочетание дает наибольшие значения нормативной и расчетной нагрузки.
Смотрите также:
Понятие нормативных и расчетных нагрузок. Коэффициенты надежности.
Нормативные и расчетные значения нагрузок
Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений
Справочные данные
Примеры:
Пример 1.2 Сбор нагрузок на плиту покрытия
Пример 1.3 Сбор нагрузок на балку перекрытия
Пример 1.4. Сбор нагрузок на колонну
Пример 2.1 Определение несущей способности буронабивной сваи длиной 2,2 м
Пример 2.2. Определение несущей способности забивной сваи по грунту
Пример 2.3. Определение несущей способности сваи по материалу
Пример 2.4. Определение нагрузок на сваи во внецентренно-нагруженном фундаменте
Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками
Пример 3.2. Расчет соединения столика с колонной
Пример 3.3. Расчет балки настила
Пример 3.4. Расчет заделки в кладку консольной балки и проверка кладки на местное смятие
Пример 3.5. Проверка сечения колонны из двутавра на сжатие
Пример 4.1. Проверка сечения центрально-сжатого элемента
Пример 5.1. Расчет ботового соединения двух листов с двумя накладками
Пример 6.1. Проверка устойчивости ленточного фундамента на действие сил морозного пучения
Пример 6.2. Расчет основания фундамента по несущей способности
Пример 6.3. Проверка фундамента на сдвиг
Источник
Для обустройства перекрытий между этажами, а также при строительстве частных объектов применяются железобетонные панели с полостями. Они являются связующим элементом в сборных и сборно-монолитных строениях, обеспечивая их устойчивость. Главная характеристика – нагрузка на плиту перекрытия. Она определяется на этапе проектирования здания. До начала строительных работ следует выполнить расчеты и оценить нагрузочную способность основы. Ошибка в расчетах отрицательно повлияет на прочностные характеристики строения.
Нагрузка на пустотную пелиту перекрытия
Виды пустотных панелей перекрытия
Панели с продольными полостями применяют при сооружении перекрытий в жилых зданиях, а также строениях промышленного назначения.
Железобетонные панели отличаются по следующим признакам:
- размерам пустот;
- форме полостей;
- наружным габаритам.
В зависимости от размера поперечного сечения пустот железобетонная продукция классифицируется следующим образом:
- изделия с каналами цилиндрической формы диаметром 15,9 см. Панели маркируются обозначением 1ПК, 1 ПКТ, 1 ПКК, 4ПК, ПБ;
- продукция с кругами полостями диаметром 14 см, произведенная из тяжелых марок бетонной смеси, обозначается 2ПК, 2ПКТ, 2ПКК;
- пустотелые панели с каналами диаметром 12,7 см. Они маркируются обозначением 3ПК, 3ПКТ и 3ПКК;
- круглопустотные панели с уменьшенным до 11,4 см диаметром полости. Применяются для малоэтажного строительства и обозначаются 7ПК.
Виды плит и конструкция перекрытия
Панели для межэтажных оснований отличаются формой продольных отверстий, которая может быть выполнены в виде различных фигур:
- круга;
- эллипса;
- восьмигранника.
По согласованию с заказчиком стандарт допускает выпуск продукции с отверстиями, форма которых отличается от указанных. Каналы могут иметь вытянутую или грушеобразную форму.
Круглопустотная продукция отличается также габаритами:
- длиной, которая составляет 2,4–12 м;
- шириной, находящейся в интервале 1м3,6 м;
- толщиной, составляющей 16–30 см.
По требованию потребителя предприятие-изготовитель может выпускать нестандартную продукцию, отличающуюся размерами.
Основные характеристики пустотных панелей перекрытий
Плиты с полостями пользуются популярностью в строительной отрасли благодаря своим эксплуатационным характеристикам.
Расчет на продавливание плиты межэтажного перекрытия
Главные моменты:
- расширенный типоразмерный ряд продукции. Габариты могут подбираться для каждого объекта индивидуально, в зависимости от расстояния между стенами;
- уменьшенная масса облегченной продукции (от 0,8 до 8,6 т). Масса варьируется в зависимости от плотности бетона и размеров;
- допустимая нагрузка на плиту перекрытия, равная 3–12,5 кПа. Это главный эксплуатационный параметр, определяющий несущую способность изделий;
- марка бетонного раствора, который применялся для заливки панелей. Для изготовления подойдут бетонные составы с маркировкой от М200 до М400;
- стандартный интервал между продольными осями полостей, составляющий 13,9-23,3 см. Расстояние определяется типоразмером и толщиной продукции;
- марка и тип применяемой арматуры. В зависимости от типоразмера изделия, используются стальные прутки в напряженном или ненапряженном состоянии.
Подбирая изделия, нужно учитывать их вес, который должен соответствовать прочностным характеристикам фундамента.
Как маркируются плиты пустотные
Государственный стандарт регламентирует требования по маркировке продукции. Маркировка содержит буквенно-цифровое обозначение.
Маркировка пустотных плит перекрытия
По нему определяется следующая информация:
- типоразмер панели;
- габариты;
- предельная нагрузка на плиту перекрытия.
Маркировка также может содержать информацию по типу применяемого бетона.
На примере изделия, которое обозначается аббревиатурой ПК 38-10-8, рассмотрим расшифровку:
- ПК – эта аббревиатура обозначает межэтажную панель с круглыми полостями, изготовленную опалубочным методом;
- 38 – длина изделия, составляющая 3780 мм и округленная до 38 дециметров;
- 10 – указанная в дециметрах округленная ширина, фактический размер составляет 990 мм;
- 8 – цифра, указывающая, сколько выдерживает плита перекрытия килопаскалей. Это изделие способно выдерживать 800 кг на квадратный метр поверхности.
При выполнении проектных работ следует обращать внимание на индекс в маркировке изделий, чтобы избежать ошибок. Подбирать изделия необходимо по размеру, уровню максимальной нагрузки и конструктивным особенностям.
Преимущества и слабые стороны плит с полостями
Плиты перекрытия с полостями
Пустотелые плиты популярны благодаря комплексу достоинств:
- небольшому весу. При равных размерах они обладают высокой прочностью и успешно конкурируют с цельными панелями, которые имеют большой вес, соответственно увеличивая воздействие на стены и фундамент строения;
- уменьшенной цене. По сравнению с цельными аналогами, для изготовления пустотелых изделий требуется уменьшенное количество бетонного раствора, что позволяет обеспечить снижение сметной стоимости строительных работ;
- способности поглощать шумы и теплоизолировать помещение. Это достигается за счет конструктивных особенностей, связанных с наличием в бетонном массиве продольных каналов;
- повышенному качеству промышленно изготовленной продукции. Особенности конструкции, размеры и вес не позволяют кустарно изготавливать панели;
- возможности ускоренного монтажа. Установка выполняется намного быстрее, чем сооружение цельной железобетонной конструкции;
- многообразию габаритов. Это позволяет использовать стандартизированную продукцию для строительства сложных перекрытий.
К преимуществам изделий также относятся:
- возможность использования внутреннего пространства для прокладки различных инженерных сетей;
- повышенный запас прочности продукции, выпущенной на специализированных предприятиях;
- стойкость к вибрационному воздействию, перепадам температур и повышенной влажности;
- возможность использования в районах с повышенной до 9 баллов сейсмической активностью;
- ровная поверхность, благодаря которой уменьшается трудоемкость отделочных мероприятий.
Изделия не подвержены усадке, имеют минимальные отклонения размеров и устойчивы к воздействию коррозии.
Пустотные плиты перекрытия
Имеются также и недостатки:
- потребность в использовании грузоподъемного оборудования для выполнения работ по их установке. Это повышает общий объем затрат, а также требует наличия свободной площадки для установки подъемного крана;
- необходимость выполнения прочностных расчетов. Важно правильно рассчитать значения статической и динамической нагрузки. Массивные бетонные покрытия не стоит устанавливать на стены старых зданий.
Для установки перекрытия необходимо сформировать армопояс по верхнему уровню стен.
Расчет нагрузки на плиту перекрытия
Расчетным путем несложно определить, какую нагрузку выдерживают плиты перекрытия. Для этого необходимо:
- начертить пространственную схему здания;
- рассчитать вес, действующий на несущую основу;
- вычислить нагрузки, разделив общее усилие на количество плит.
Определяя массу, необходимо просуммировать вес стяжки, перегородок, утеплителя, а также находящейся в помещении мебели.
Рассмотрим методику расчета на примере панели с обозначением ПК 60.15-8, которая весит 2,85 т:
- Рассчитаем несущую площадь – 6х15=9 м2.
- Вычислим нагрузку на единицу площади – 2,85:9=0,316 т.
- Отнимем от нормативного значения собственный вес 0,8-0,316=0,484 т.
- Вычислим вес мебели, стяжки, полов и перегородок на единицу площади – 0,3 т.
- Сопоставимый результат с расчетным значением 0,484-0,3=0,184 т.
Многопустотная плита перекрытия ПК 60.15-8
Полученная разница, равная 184 кг, подтверждает наличие запаса прочности.
Плита перекрытия – нагрузка на м2
Методика расчета позволяет определить нагрузочную способность изделия.
Рассмотрим алгоритм вычисления на примере панели ПК 23.15-8 весом 1,18 т:
- Рассчитаем площадь, умножив длину на ширину – 2,3х1,5=3,45 м2.
- Определим максимальную загрузочную способность – 3,45х0,8=2,76т.
- Отнимем массу изделия – 2,76-1,18=1,58 т.
- Рассчитаем вес покрытия и стяжки, который составит, например, 0,2 т на 1 м2.
- Вычислим нагрузку на поверхность от веса пола – 3,45х0,2=0,69 т.
- Определим запас прочности – 1,58-0,69=0,89 т.
Фактическая нагрузка на квадратный метр определяется путем деления полученного значения на площадь 890 кг:3,45 м2= 257 кг. Это меньше расчетного показателя, составляющего 800 кг/м2.
Максимальная нагрузка на плиту перекрытия в точке приложения усилий
Предельное значение статической нагрузки, которое может прилагаться в одной точке, определяется с коэффициентом запаса, равным 1,3. Для этого необходимо нормативный показатель 0,8 т/м2 умножить на коэффициент запаса. Полученное значение составляет – 0,8х1,3=1,04 т. При динамической нагрузке, действующей в одной точке, коэффициент запаса следует увеличить до 1,5.
Нагрузка на плиту перекрытия в панельном доме старой постройки
Определяя, какой вес выдерживает плита перекрытия в квартире старого дома, следует учитывать ряд факторов:
- нагрузочную способность стен;
- состояние строительных конструкций;
- целостность арматуры.
При размещении в зданиях старой застройки тяжелой мебели и ванн увеличенного объема, необходимо рассчитать, какое предельное усилие могут выдержать плиты и стены строения. Воспользуйтесь услугами специалистов. Они выполнят расчеты и определят величину предельно допустимых и постоянно действующих усилий. Профессионально выполненные расчеты позволят избежать проблемных ситуаций.
Источник
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.
| Вид нагрузки | Норм. | Коэф. | Расч. |
Постоянные нагрузки: — железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм — цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм — утепленный линолеум — перегородки Временные нагрузки: — жилые помещения | 290 кг/м2 54 кг/м2 5 кг/м2 50 кг/м2 150 кг/м2 | 1,1 1,3 1,3 1,1 1,3 | 319 кг/м2 70,2 кг/м2 6,5 кг/м2 55 кг/м2 195 кг/м2 |
| ИТОГО | 549 кг/м2 | 645,7 кг/м2 |
Пример 2. Сбор нагрузок на балку перекрытия.
Имеется перекрытие, которое опирается на деревянные балки, состоящее из следующих слоев:
1. Доска из сосны (ρ=520 кг/м3) — 40 мм.
2. Линолеум.
Шаг деревянных балок — 600 мм.
Также на перекрытие опирается перегородка из гипсокартонных листов.
Определение нагрузок на балку производится в два этапа:
1 этап — составляем таблицу, как описано выше, т.е. определяем нагрузки, действующие на 1 м2.
2 этап — преобразовываем нагрузки из 1кг/м2 в 1 кг/п.м.
| Вид нагрузки | Норм. | Коэф. | Расч. |
Постоянные нагрузки: — дощатый пол из сосны (ρ=520 кг/м3) толщиной 40 мм — линолеум — перегородки Временные нагрузки: — жилые помещения | 20,8 кг/м2 5 кг/м2 50 кг/м2 150 кг/м2 | 1,1 1,3 1,1 1,3 | 22,9 кг/м2 6,5 кг/м2 55 кг/м2 195 кг/м2 |
| ИТОГО | 225,8 кг/м2 | 279,4 кг/м2 |
Определение нормативной нагрузки на балку:
qнорм = 225,8кг/м2*(0,3м+0,3м) = 135,48 кг/м.
Определение расчетной нагрузки на балку:
qрасч = 279,4кг/м2*(0,3м+0,3м) = 167,64 кг/м.
Поделиться статьей с друзьями:
Источник