Нагрузки

Основным назначением всякого стального сооружения является восприятие различных действующих на него эксплуатационных (полезных) нагрузок.

Такими нагрузками являются: для промышленных зданий — мостовые краны, подвесной транспорт, технологическое оборудование и т. п.; для гражданских зданий — толпа людей, вес книг (для книгохранилищ) и др., для специальных сооружений, например мостов, — подвижной состав (поезда, автомобили и т. п.); для гидротехнических сооружений — вода; для бункеров — сыпучие материалы и т. д.

Помимо эксплуатационных, на сооружение действуют атмосферные нагрузки (снег, ветер, температурные воздействия), а также собственный вес конструкций.

По продолжительности воздействия нагрузки разделяются на:

  • постоянные, например, собственный вес конструкций, вес перекрытий, кровли, стен и др.,
  • временные, например, снег, ветер, мостовые краны, подвижной состав и т. д.

Как правило, на сооружение действует не одна какая-нибудь нагрузка, а различные сочетания их. Однако вероятность одновременного совпадения максимальных воздействий всех возможных нагрузок на сооружение очень мала, и если бы мы запроектировали сооружение на такую комбинацию нагрузок, то очевидно, оно имело бы излишний запас прочности.

Значения наиболее часто встречающихся нагрузок (нормативных) и их сочетания, которые должны приниматься при расчете конструкций, устанавливаются нормами и государственными стандартами (ГОСТ).

«Строительными нормами и правилами» (СНиП) предусмотрены) три категории сочетаний нагрузок:

  1. основные сочетания нагрузок, состоящие из собственного веса конструкций, полезных нагрузок, снеговых нагрузок, нагрузок от рабочих кранов;
  2. дополнительные сочетания нагрузок, состоящие из нагрузок, входящих в основные сочетания, с добавлением нагрузок от ветра, монтажных кранов или воздействия температуры;
  3. особые сочетания нагрузок, состоящие из особого воздействия (например, сейсмическая нагрузка), собственного веса конструкций, полезных нагрузок и ветра.

При определении расчетных нагрузок для дополнительных сочетаний коэффициенты перегрузки для всех нагрузок, кроме постоянно действующих (например, собственного веса), умножают на коэффициент сочетания с = 0,9, а для особых сочетаний на с = 0,8.

Для специальных сооружений (мостов, гидротехнических сооружений, специальных кранов и т. д.) нагрузки и их сочетания устанавливаются специальными техническими условиями или соответствующими ГОСТ.

Собственный вес стальных конструкций обычно составляет лишь небольшую часть полной нагрузки и может быть предварительно задан на основе приближенного расчета или по аналогии с существующими конструкциями (смотрите например, таблицу Ориентировочные веса элементов стального каркаса промышленных зданий в кг на 1 м2 здания).

Нормативные временные нагрузки принимаются:

  • от снега и от ветра — по СНиП (смотрите Требования, предъявляемые к стальным конструкциям); при этом ветровая нагрузка учитывается не только в виде активного давления на наветренную стену, но и в виде отсоса, который действует на кровлю и противоположную стену с внутренней стороны;
  • от мостовых кранов — по ГОСТ 3332-54 для кранов грузоподъемностью до 50 г и по ГОСТ 6711-53 для кранов грузоподъемностью от 75 до 250 г.

При воздействии динамических нагрузок, создающих удары и вызывающих колебания сооружения (краны, поезда), расчет ведется на те же нормативные нагрузки, но умноженные, кроме коэффициента перегрузки, еще на специальный динамический коэффициент.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов