2.2. Нагрузки от веса конструкций и грунтов

Нормативная нагрузка от веса конструкций заводского изготовления определяется на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей. Нагрузка от веса других строительных конструкций и грунтов устанавливается по проектным размерам и плотности материалов с учетом их влажности.

Нормативная нагрузка от веса конструкций и оборудования заводского изготовления определяется по известной массе m:

G = m·g; (1)

где G – вес, Н; g - ускорение свободного падения, м/с².

Нормативная нагрузка от веса однородных материалов и конструкций может быть определена в зависимости от объема материала V и плотности ρ:

G = V·ρ·g. (2)

Интенсивность нагрузки q от веса однородного материала, равномерно распределенного по площади А, определяется в зависимости от толщины слоя h:

q = G/А = h·ρ·g. (3)

При чередовании нескольких слоев материалов различной плотности ρ_i интенсивность равномерно распределенной нагрузки определяется суммированием:

q = Σq_i = Σ(h_i·ρ_i)·g. (4)

Средние плотности некоторых строительных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Средние плотности строительных материалов (ρ,кг/м3)

Материал	ρ,кг/м3	Материал	ρ,кг/м3
Гранит	2600	Минеральная вата	400
Известняк обыкновенный	2100	Пенопласт	200
Кирпич глиняный	1800	Сталь Ст.3	7850
Кирпич силикатный	1900	Чугун серый	7100
Бетон обычный	2200	Медь	8900
Железобетон	2500	Алюминиевые сплавы	2600
Шлакобетон	1400	Органическое стекло	1400
Керамическая плитка	2200	Стекло	2350
Оргалит твердый	600	Стеклотекстолит	1850
Рубероид толщиной 3мм	1000	Линолеум толщиной 5мм	1800
Дуб	800	Керамзит - утеплитель	800
Сосна	500	Керамзит конструкционный.	1200

Расчетные нагрузки получают умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке γ_f:

N = Nⁿ· γ_f;

q = qⁿ· γ_f. (5)

Коэффициенты надежности по нагрузке  для веса строительных конструкций и грунтов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Конструкции сооружений и вид грунтов	Коэффициент надежности γf по нагрузке
Конструкции
металлические металлические, в которых усилия от собственного веса превышают 50% общих усилий	1,05 1,1
бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные	1,1
бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:
в заводских условиях	1,2
на строительной площадке	1,3
Грунты
- в природном залегании	1,1
- на строительной площадке	1,15

При проверке конструкций на устойчивость против опрокидывания и в других случаях, когда уменьшение веса конструкций может ухудшить условия работы конструкций, коэффициент надежности по нагрузке принимают равным γ_f = 0,9.

П р и м е р 3. Определить нормативную нагрузку на опорную плиту фундамента от веса стержня сплошной металлической колонны из прокатного двутавра 40Б2 (масса 1 погонного метра составляет m_пог.м = 54,7 кг). Длина колонны l = 6 м.

Решение:

По формуле (1) нормативная нагрузка от веса конструкций заводского изготовления:

Nⁿ = G = m·g = m_пог.м · l ·g = 54,7·6·10 = 3282 Н = 3,82 кН.

П р и м е р 4. Определить нормативную нагрузку на фундамент от веса деревянной стойки высотой l = 4 м, выполненной из соснового бруса с размерами поперечного сечения b x h = 0,25х0,25 м.

Решение.

По таблице (1) определяем плотность древесины (сосна): ρ = 500 кг/м³. Нормативная нагрузка от веса конструкции, выполненной из однородного материала, определяется по формуле (2):

Nⁿ =G = V·ρ·g = b·h·l·ρ·g = 0,25·0,25·4·500·10 = 1250 Н = 1,25 кН.

П р и м е р 5. Определить нормативную равномерно распределенную нагрузку на чердачное перекрытие от веса утеплителя – слоя керамзита толщиной h = 0,25 м (плотность керамзита ρ = 800 кг/м³).

Решение.

По формуле (2) интенсивность равномерно распределенной нагрузки от веса однородного материала равна:

qⁿ = h·ρ·g = 0,25·800·10 = 2000 Н/м² = 2,0 кН/м².

П р и м е р 6. Определить расчетную равномерно распределенную нагрузку на плиту покрытия от веса покрытия. Плиты покрытия сборные железобетонные многопустотные серии 1.141.1 ПК 62.15-3; размеры плиты: l = 6160 мм, h = 220 мм, b = 1490 мм, масса m = 2860 кг. По плитам предусмотрена пароизоляция, утеплитель – плитный пенополистирол (толщина слоя h₁ = 0,1 м, средняя плотность ρ₁ = 30 кг/м³) и кровля двухслойная из рубероида (толщина h₂ = 0,01 м, средняя плотность ρ₂ = 1000 кг/м³).

Решение.

Нормативная интенсивность равномерно распределенной нагрузки на плиту складывается из нагрузок от собственного веса плиты, веса утеплителя и кровельного материала.

Плита покрытия является заводским изделием, вес ее можно определить по заданной массе m. Интенсивность распределенной нагрузки от веса плиты определяем делением веса плиты на площадь горизонтальной проекции плиты:

qⁿ_пл = G/A = m·g/b·l =2860·10/1,490·6,160 = 3116 Н/м² .

Для материалов, распределенных по поверхности плиты, интенсивность распределенной нагрузки определяем по формуле (3). Весом пароизоляции в расчете можно пренебречь.

qⁿ_утепл = h₁·ρ₁·g = 0,1·30·10 = 30 Н;

qⁿ_кровл = h₂·ρ₂·g = 0,01·1000·10 = 100 Н.

По формуле (4) определяем общую нормативную нагрузку на плиту:

qⁿ = qⁿ_пл + qⁿ_утепл + qⁿ_кровл = 3116 + 30 + 100 = 3246 Н/м² = 3,25 кН/м².

По таблице (2) определяем коэффициенты надежности по нагрузке:

- для железобетонной плиты покрытия γ_f = 1,1;

- для теплоизоляционного слоя – плитного пенополистирола, изготовленного в заводских условиях, γ_f = 1,2;

- для рулонной кровли, выполняемой на стройплощадке, γ_f = 1,3.

Вычисляем расчетную распределенную нагрузку на плиту покрытия по формуле (5):

q = Σqⁿ_i· γ_fi = qⁿ_пл·γ_f + qⁿ_утепл·γ_f + qⁿ_кровл·γ_f = 3116·1,1 + 30·1,2 + 100·1,3 = 3594 Н/м² = 3,594 кН/м².

Сбор нагрузок удобно вести в форме таблицы 3.

Таблица 3.