Умный поиск

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок

В Еврокоде EN 1991-1-1 даны общие указания по проектированию строительных конструкций с учетом удельного веса конструкционных материалов, собственного веса конструкций и нагрузок на здания и сооружения. Рассмотрим положения этого документа подробнее.

Постоянные нагрузки

Собственный вес

В целом, согласно пп. 2.1, 5.1 EN 1991-1-1 (а также пп. 1.5.3, 4.1.1 EN 1990), собственный вес зданий и сооружений следует учитывать как постоянную неподвижную нагрузку, вводя в расчеты единственное характеристическое значение нагрузки на основании номинальных размеров конструкции и характеристических значений удельного веса материала. Если собственный вес конструкции может изменяться во времени, то проектировщику следует учесть верхнее и нижнее характеристические значения этой нагрузки.

Номинальные размеры конструкции следует определять по рабочим чертежам. В ситуациях, когда постоянная нагрузка снижает результирующее усилие в элементе, её следует учитывать как дополнительную временную нагрузку.

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок | Dystlab Library

dont afraid to lose your weight (Flickr)

О мостах

В проектировании мостов есть некоторые особенности. Если конструкция плиты балластного корыта допускает перераспределение балласта в процессе эксплуатации пролетного строения, то это следует учесть в общей схеме нагружения конструкции. В целом, балласт обладает дренажными свойствами и может под действием воды уплотняться, поэтому в расчетах также следует учитывать нижнее и верхнее характеристические значения удельного веса этого материала. При этом, в проекте необходимо отталкиваться от номинальной толщины щебеночного балластного слоя (нижняя и верхняя границы могут отклоняться от этой величины на ± 30 %).

Разработчики Еврокода EN 1991-1-1 также обращают внимание мостовиков на то, что при определении нагрузки от веса водозащитного, облицовочного и прочих покрытий следует учитывать нижнее и верхнее характеристические значения этой нагрузки.

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок | Dystlab Library

The sushwap river and back road bridge (Flickr)

Временные нагрузки

Временная нагрузка, в общем случае, представляет собой воздействие, величина и направление которого изменяется во времени произвольным образом. Временные нагрузки (люди на перекрытиях зданий; оборудование, мебель; транспортные средства; периодические мероприятия, ремонты и пр.) обычно принимаются в виде сосредоточенных, равномерно распределенных нагрузок, или их сочетаний.

Следуя EN 1991-1-1, инженер должен уделять внимание не только основным, но и специфическим проектным ситуациям. Например, при расчете элементов транспортных сооружений следует учитывать нагрузки от ударов транспортных средств или нагрузки, образовавшиеся в результате аварийной ситуации.

Квазистатическая нагрузка = [почти] статическая нагрузка

В общем случае, временную нагрузку следует учитывать как квазистатическую. Это означает, что если изменение величины нагрузки во времени не приводит к каким-то серьезным последствиям (например, существенным прогибам конструкции, резонансным колебаниям и т. д.), то величину нагрузки можно принять постоянной, а сам расчет осуществлять с позиций статики.

Например, ветровая нагрузка на покрытие крыши здания меняется в зависимости от скорости ветра, погодных условий и прочих факторов. Однако, даже ураганные порывы не приводят к существенным колебаниям конструкции, поэтому в инженерных расчетах эту нагрузку можно заменить некоторым условным постоянным значением, т. е. принять нагрузку как квазистатическую.

Немного о динамике

Но что делать, если квазистатическая модель — не применима? При проектировании сооружений определенной категории (например, в промышленности, спортивно-массового назначения и пр.) может оказаться, что изменение нагрузки во времени приводит к постоянному увеличению параметров напряженно-деформированного состояния, что является следствием нарастания амплитуд колебаний. Здесь уже нельзя ограничиться квазистатической моделью, ведь она, как правило, не учитывает изменения параметров во времени.

Для решения задач динамики эффективными являются методы:

  • методы разложения по собственным формам;
  • методы прямого интегрирования

Модели, в основу которых положены дифференциальные уравнения движения, интегрируются численными методами, поэтому при корректно выбранном шаге интегрирования у расчётчика появляется возможность отследить изменение любого параметра системы, включая нагрузку, в любой момент времени.

Если временные нагрузки воздействуют на конструкцию циклично, то инженеру также следует задуматься о расчетах на выносливость.

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок | Dystlab Library

15 seconds (Flickr)

Категории использования пространства в зданиях

Если временные нагрузки допустимо моделировать с позиций квазистатики (а не динамики), то п. 6.3 EN 1991-1-1 вводит следующую классификацию рабочего пространства жилых, гражданских, торговых, административных зданий и сооружений (таблица 6.1):

  • категория A: жилые зоны в домах, общежитиях, палаты в больницах, номера в отелях и домах отдыха, кухни, туалеты;
  • категория B: офисные зоны;
  • категория C: зоны скопления людей в школах, кафе, ресторанах, библиотеках; зоны со стационарными креслами (церкви, театры, кинозалы); зоны со свободным перемещением людей (музеи, больницы, вокзальные площади); зоны для активной деятельности людей (танцевальные клубы, сцены, трибуны);
  • категория D: зоны для торговли врозницу, универсамы.

Чтобы запроектировать здание определенной категории, расчетную модель этого здания следует загрузить временными нагрузками соответствующей величины. Как и в других частях Еврокода, для обозначения сосредоточенной нагрузки (силы) используется латинская буква Qk, а равномерно распределенной — qk (индекс "k" указывает, какая именно нагрузка имеется в виду, например: k=1 — вес перекрытия; k=2 — люди, и т. д.).

Рекомендуемые значения временных нагрузок на перекрытия, балконы и лестницы зданий приведены в таблице 6.2 EN 1991-1-1. Они находятся в следующем диапазоне:

  • qk: 1,5 (категория A) ... 7,5 (категория C5) кН/м2;
  • Qk: 2,0 (категоия A) ... 7,0 (категории C2, C3, C4, D) кН.

Если в проектируемом здании будут располагаться зоны различного назначения, как это реализовано в большинстве торгово-офисных центров, то элементы конструкции такого здания следует рассчитывать на самую неблагоприятную категорию нагрузок.

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок | Dystlab Library

...Arthur Ashe Stadium (Flickr)

Складские и производственные зоны

Для складских и производственных зон Еврокод вводит категорию E. Значения временных нагрузок, соответствующих этой категории, приведены в таблицах 6.3, 6.4 EN 1991-1-1.

При проектировании конструкций для этой категории следует учитывать нагрузки, возникающие в процессе нагружения, транспортировки и разгрузки различных грузов и материалов.

Вес погрузчиков

В большинстве зданий средней и крупной торговой сети используется специальное транспортное оборудование — вилочные погрузчики (электрокары). Чтобы учесть такую нагрузку в проекте, следует руководствоваться п. 6.3.2.3 EN 1991-1-1.

Нагрузка от колес автомобиля

Передвижение автомобилей внутри жилых, торгово-офисных зданий и сооружений обычно невозможно, или же крайне ограничено. Однако в случаях, когда движение автомобиля всё же вероятно (например, в помещениях крупной торговой сети), для учета этой временной нагрузки следует воспользоваться п. 6.3.2.4 EN 1991-1-1.

Важно понимать разницу между конструкциями, по которым иногда возможен проезд автомобиля, и транспортными сооружениями (мостами, эстакадами). Для проектирования мостовых конструкций существует отдельная часть Еврокода (часть 2 каждого отдельного тома: 1991-2, 1992-2 и т. д.), поэтому для учета временных нагрузок на элементы конструкций пешеходных, автодорожных, совмещенных мостов необходимо обращаться к положениям EN 1991-2 "Транспортные нагрузки на мосты".

Еврокод 1991-1-1. Общие правила учета постоянных и временных нагрузок | Dystlab Library

es blaut so blau wenn ami's autos baun (Flickr)

Парковочные зоны и покрытия

Для определения временных нагрузок при проектировании парковочных зон следует руководствоваться п. 6.3.3, а покрытий — п. 6.3.4 EN 1991-1-1.


Виталий Артемов — фото профиля

Виталий Артемов

Основатель, руководитель лаборатории Dystlab. Кандидат технических наук, разработчик САПР. Ведет онлайн-курсы по расчету конструкций, динамике, спецкурс для аспирантов, руководит стажировкой по расчету ЖБК


Блог | Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. | Community | FB | LinkedIn

Комментарии   

0 # Мария 24.10.2017 11:18
Обсуждаем Еврокоды здесь: community.dystlab.com/.../31-eurocode (DS Community - соцсеть для инженеров)
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Под статьей | Случайные статьи по инженерии