Сбор нагрузок для каркасного дома
В этой статье рассматривается подготовка к сбору нагрузок в каркасном доме. Все статьи об использовании свайно-винтового фундамента для каркасного дома.
Собственный вес конструкций
Первым — подготовительным — этапом при сборе нагрузок является расчёт собственного веса конструкций. Во всех примерах будут использоваться некоторые типовые пироги стен, перекрытий и кровли; не являющиеся примером для подрожания и требующие разносторонней адаптации под условия в районе возведения объекта.
Для расчётов потребуется масса 1 м2 следующих конструкций:
- перекрытия пола первого этажа
- межэтажного перекрытия
- чердачного перекрытия
- кровельного покрытия и стропильной системы
- внешней несущей стены
- внутренней несущей стены
Вес внутренних ненесущих стен допускается учитывать как дополнительную равномерно-распределённую нагрузку величиной 50 кг/м2.
Пирог перекрытия пола первого этажа примем следующим (слои приводятся сверху вниз):
- Чистовое покрытие — линолеум
- Чёрный пол — OSB 22 мм
- Балки перекрытия 50×200 с шагом 626 мм по осям и утеплением из минеральной ваты
- Сплошная подшивка доской 25×100
Межэтажное перекрытие будет отличаться наличием подшивки потолка и гипсокартонными листами как основанием для финишной отделки (слои приводятся сверху вниз):
- Чистовое покрытие — линолеум
- Чёрный пол — OSB 22 мм
- Балки перекрытия 50×200 с шагом по осям 626 мм и утеплением/звукоизоляцией из минеральной ваты
- Подшивка доской 25×100 с шагом по осям 400 мм
- Потолок — ГКЛ
Для чердачного перекрытия исключается чистовое покрытие и чёрный пол (слои приводятся сверху вниз):
- Балки перекрытия 50×200 с шагом по осям 626 мм и утеплением из минеральной ваты
- Подшивка доской 25×100 с шагом по осям 400 мм
- Потолок — ГКЛ
Пирог кровельного покрытия и стропильной системы (слои приводятся сверху вниз):
- Металлочерепица
- Обрешетка из доски 25×100 с шагом 350 мм
- Контротбрешетка из бруска 50×50 по стропилам
- Стропила 50×200 с шагом по осям 626 мм
Внешние несущие стены по классической северо-американской технологии (слои приводятся изнутри наружу):
- Основание для чистовой отделки — ГКЛ
- Стойки 50×150 с шагом по осям 626 мм и утеплением из минеральной ваты
- Силовая обшивка — OSB 12 мм
- Каркас для монтажа винилового сайдинга — брусок 50×50 с шагом по осям 400 мм
- Чистовая отделка — виниловый сайдинг
Расчёт собственного веса конструкций приводится в таблицах ниже. При необходимости вес материала пересчитан к 1 м2.
Для использования калькуляторов расчёта стропильных систем и стропильных ферм требуется значение веса конструкций без учёта веса балок каркаса. Это значение приводится во втором столбце таблиц при необходимости.
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 |
|---|---|---|---|
| Линолеум | м2 | 3 | |
| OSB 1250×2500 толщина 22 мм | лист | 44.7 | 14.3 |
| Доска 50x200x6000 | шт | 51.8 | 13.8 |
| Утеплитель | м2 | 40 | 7.4 |
| Доска 25x100x6000 | шт | 12.9 | 21.5 |
| Итого | 60.0 |
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 |
|---|---|---|---|
| Линолеум | м2 | 3 | |
| OSB 1250×2500 толщина 22 мм | лист | 44.7 | 14.3 |
| Доска 50x200x6000 | шт | 51.8 | 13.8 |
| Утеплитель | м2 | 40 | 7.4 |
| Доска 25x100x6000 | шт | 12.9 | 5.4 |
| ГКЛ 1200×2500 толщина 12.5 мм | лист | 37.5 | 12.5 |
| Итого | 56.4 |
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 | |
|---|---|---|---|---|
| Доска 50x200x6000 | шт | 51.8 | 13.8 | — |
| Утеплитель | м2 | 40 | 7.4 | 7.4 |
| Доска 25x100x6000 | шт | 12.9 | 5.4 | 5.4 |
| ГКЛ 1200×2500 толщина 12.5 мм | лист | 37.5 | 12.5 | 12.5 |
| Итого | 39.1 | 25.3 |
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 | |
|---|---|---|---|---|
| Металлочерепица | 6 | 6 | ||
| Доска 25x100x6000 | шт | 12.9 | 6.1 | 6.1 |
| Брусок 50x50x6000 | шт | 12.9 | 3.4 | 3.4 |
| Доска 50x200x6000 | шт | 51.8 | 13.8 | — |
| Итого | 29.3 | 15.5 |
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 |
|---|---|---|---|
| ГКЛ 1200×2500 толщина 12.5 мм | лист | 37.5 | 12.5 |
| Доска 50x150x6000 | шт | 38.7 | 10.3 |
| Утеплитель | м2 | 40 | 5.5 |
| OSB 1250×2500 толщина 12 мм | лист | 25 | 8.0 |
| Доска 50x50x6000 | шт | 12.9 | 5.4 |
| Виниловый сайдинг | шт. | 1.8 | 2.2 |
| Итого | 43.9 |
| Наименование | Единица измерения | Вес единицы | Вес 1 м2 |
|---|---|---|---|
| ГКЛ 1200×2500 толщина 12.5 мм | лист | 37.5 | 12.5 |
| Доска 50x150x6000 | шт | 38.7 | 10.3 |
| Утеплитель | м2 | 40 | 5.5 |
| ГКЛ 1200×2500 толщина 12.5 мм | лист | 37.5 | 12.5 |
| Итого | 40.8 |
И в заключении приводим сводную таблицу собственного веса конструкций.
| Перекрытие пола первого этажа | 60.0 | |
| Межэтажное перекрытие | 56.4 | |
| Чердачное перекрытие | 39.1 | 25.3 |
| Кровельное покрытие | 29.3 | 15.5 |
| Внешняя несущая стены | 43.9 | |
| Внутренняя несущая стена | 40.8 |
На следующем шаге рассматривается расчёт нагрузок на прогоны для дома 6×6 м.
Пример:
Плотность железобетона
= 2500 кг/м3,
определить удельный вес железобетона.
Решение.
1.
Вычисляем удельный вес железобетона
250010
= = 25000 Н/м3
= 25 кН/м3.
Пример:
Определить
нагрузку от собственного веса
железобетонной колонны по следующим
данным: сечение колонны
= 300 х 300 мм, высота
=
4,5 м.
Решение.
1.
Находим объем колонны V=
bhl
=
0,30,34,5
= 0,405 м3
2.
Принимая плотность железобетона из
примера 3.1, находим нормативную нагрузку
от собственного веса колонны Nn= γ V =
0,40525
= 10,125
кН.
3.
Определяем расчетную нагрузку от
собственного веса колонны, принимая
коэффициент надежности по нагрузке
=
1,1 (табл. 1 СНиП 2.01.07-85*), N =
=
10,1251,1
= 11,138 кН.
Нагрузку
от собственного веса сборных железобетонных
конструкций можно определить, пользуясь
массами этих конструкций, которые
указаны в каталогах.
Пример:
В
соответствии с данными каталога сборная
железобетонная балка имеет массу т
= 1,5 т, определить нагрузку от собственного
веса балки.
Решение.
1.
Определяем нормативную нагрузку Nn
= mg
= 1,510
= 15 кН (если вместо тонн подставить
килограммы, то получим ньютоны).
2.
Определяем расчетную нагрузку N =
=
151,1
= 16,5 кН. Для определения нагрузки от
собственного веса стальных конструкций
учитывают, что плотность стали принимается
= 7850 кг/м3
или пользуются массами погонного метра
проката, которые приводятся в сортаменте
прокатных элементов (см. Приложение 1).
Пример
:Определить
нагрузку от собственного веса
равнополочного уголка 50 х 50 х 5, длиной
l
=
5,0 м.
Решение.
1.
В соответствии с сортаментом уголков
масса 1 м длины G = 3,77 кг/м.
Нормативная нагрузка от уголка Nп =
=
3,77105,0 = 188,5 Н
= 0,1885 кН.
2.
Расчетная нагрузка от собственного
веса уголка N =
=
= 0,18851,05 
0,198
кН.
Пример:
Определить временную нагрузку на
перекрытие квартир жилых зданий.
Решение.
1.
Выписываем нормативные значения
временных нагрузок. Полное нормативное
значение соответствует кратковременной
нагрузке на перекрытие квартиры pn
= 1,5 кПа; пониженное значение
= 0,3 кПа
— длительная часть временной нормативной
нагрузки.
2.
Расчетное значение временных нагрузок,
соответственно полное значение и
пониженное:
=
1,51,3
= 1,95 кПа;
р=
.
При
определении нагрузок на 1 м2
от конструкций (или элементов),
расположенных с определенным шагом,
необходимо нагрузки от собственного
веса одного метра конструкции разделить
на шаг конструкций.
Пример:
Определить нагрузку на 1 м2
от веса деревянных лаг, расположенных
с шагом a
= 0,4 м. Сечение лаг bh
= 50х50 мм; плотность древесины
= 500 кН/м3
Решение.
1.
Определяем удельный вес древесины
= 50010
= 5000 Н/м3
= = 5,0 кН/м3
2.
Находим нормативную нагрузку на 1 м2
от веса лаг
=
= 0,050,055,0/0,4
= 0,031 кПа.
3.
Определяем расчетную нагрузку на 1 м2
=
0,0311,1 =
= 0,034 кПа.
Сбор
нагрузок на конструкции обычно выполняется
последовательно сверху вниз. Нагрузки
на 1 м2
удобней собирать в табличной форме.
После определения нагрузок на 1 м2
нагрузки собираются на рассчитываемый
элемент (конструкцию).
Временные
нормативные нагрузки на перекрытия
(извлечение
из табл. 3 СНиП2.01.07-85*)
|
Здания |
Нормативное |
|
|
полное |
пониженное |
|
|
1. |
1,5 |
0,3 |
|
2. |
2,0 |
1,0 |
|
3. читальные обеденные собраний торговые, |
2,0 3,0 4,0 не |
0,7 1,0 1,4 не |
|
4. |
0,7 |
— |
р
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Сбор нагрузок для расчета конструкций — основные принципы
Для расчета любой конструкции первым делом нужно собрать нагрузки. Разберемся с самой сутью: какие нагрузки могут возникнуть при расчете здания?
Во-первых, это собственный вес конструкций (крыши, перекрытий, стен, полов, перегородок, лестниц и т.п.). При расчете жилых домов это, чаще всего, самая серьезная нагрузка.
Как определяется собственный вес? Нужно знать, сколько весит материал, т.е. его объемный вес или плотность (кг/м3), затем определить габариты конструкции и выбрать коэффициент надежности по нагрузке (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5).
Например, есть стена из кирпича объемным весом 1800 кг/м3 (толщиной 0,250 м) с
утеплителем объемным весом 60 кг/м3 (толщиной 0,08 м). Высота стены 3,3 м. Коэффициент надежности по нагрузке для каменных конструкций — 1,1. Определим, какая нагрузка от стены приходится на ленточный фундамент. Нагрузка обычно определяется на 1 погонный метр конструкции:
1,1*1800*3,3*0,25 + 1,2*60*3,3*0,08 = 1653 кг/м.
В таблице 1 приведен объемный вес некоторых строительных материалов.
Таблица 1 (информация взята из справочника)
|
Материал |
Объемный вес, кг/м3 |
|
Кладка из искусственных камней |
|
|
Кладка из глиняного обыкновенного или силикатного кирпича на тяжелом растворе |
1800 |
|
То же на сложном растворе (цемент, известь, песок) |
1700 |
|
То же, на теплом или известковом растворе |
1600 |
|
Кладка из пустотелого кирпича |
1300-1500 |
|
Кладка из пустотелого пористого кирпича |
1000-1200 |
|
Кладка из керамических пустотелых блоков |
1250-1400 |
|
Кладка из шлакового кирпича |
1100-1400 |
|
Кладка из естественных камней |
|
|
Правильная кладка из твердых пород (мраморная, гранитная) |
2680 |
|
То же, из плотных пород (известняк, песчанник) |
2200 |
|
То же из легких пород (туф, ракушечник) |
1200-1600 |
|
Бутовая кладка из твердых пород (мраморная, гранитная) |
2400 |
|
То же, из плотных пород (известняк, песчанник) |
2000 |
|
То же из легких пород (туф, ракушечник) |
1200-1400 |
|
Бетоны и кладка из бетонных камней |
|
|
Бетон на щебне (гравии) твердых пород, невибрированный |
2200 |
|
То же, вибрированный |
2300 |
|
Бетон на кирпичном щебне |
1800 |
|
Бетон на гранулированном шлаке |
1100-1200 |
|
Бетон на котельном шлаке |
1350-1450 |
|
Бетон на пемзе |
800-1000 |
|
Бетоны ячеистые автоклавные (газобетон, пенобетон) |
300-1000 |
|
Пеносиликат автоклавный |
400-800 |
|
Кладка из бетонных камней (в зависимости от рода заполнителя и объемного веса бетона) |
1200-2300 |
|
Железобетон |
|
|
Невибрированный на гранитном щебне |
2400 |
|
Вибрированный на гранитном щебне |
2500 |
|
Невибрированный на кирпичном щебне |
2000 |
|
Вибрированный на кирпичном щебне |
2150 |
|
На пемзе или туфе |
1100-1500 |
|
Засыпки |
|
|
Сухой песок |
1600 |
|
Строительный мусор |
1200-1400 |
|
Мелочь из пемзы, туфа |
900-1000 |
|
Торф, сфагнум в набивке |
1000-1100 |
|
Шлак котельный |
1000 |
|
Шлак доменный гранулированный |
500-900 |
|
Пробковая мелочь |
150 |
|
Растворы и штукатурки |
|
|
Цементный раствор |
1800 |
|
Сложный раствор (цемент, известь, песок) |
1700 |
|
Известково-песчаный раствор |
1600 |
|
Теплый раствор (цемент, известь, шлак) |
1000-1400 |
|
Гипсовый раствор из чистого гипса |
1100 |
|
Гипсобетоны с заполнителями |
700-1300 |
|
Сухая штукатурка |
600-700 |
|
Дерево |
|
|
Сосна, ель воздушно-сухая (поперек волокон) |
500-600 |
|
Дуб воздушно-сухой |
800 |
|
Древесные опилки |
250-300 |
|
Уголь древесный |
180-200 |
|
Плиты древесноволокнистые (ДВП) |
670 |
|
Плиты фибролитовые |
575 |
|
Фанера клееная |
680 |
|
Металлы |
|
|
Железо, сталь |
7850 |
|
Чугун |
7250 |
|
Медь красная |
8800 |
|
Бронза |
8600 |
|
Свинец |
11400 |
|
Разные материалы |
|
|
Асбестоцементные плитки и листы |
1900 |
|
Асбестоцементные термоизоляционные плиты |
300-600 |
|
Асфальт |
1800 |
|
Асфальтобетон |
2100 |
|
Войлок строительный |
150 |
|
Гипсовые плиты с опилками и стружками |
650-1000 |
|
Пробковые плиты |
250 |
|
Толь, рубероид, пергамин |
600 |
|
Стекло |
2600 |
|
Стекловата |
150-200 |
|
Линолеум |
1800 |
|
Гипсокартон |
825 |
Коэффициенты надежности по нагрузке для веса конструкций, материалов и засыпок (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 5):
— металлические конструкции — 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, рулонные материалы, засыпки, стяжки и т.п., выполняемые в заводских условиях — 1,2, на строительной площадке — 1,3;
— насыпные грунты — 1,15.
Второй тип нагрузки — это временная (переменная) нагрузка (от снега, людей, мебели и прочего). Величину временной нагрузки придумывать не нужно, она четко регламентирована в ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», раздел 6 и таблица 6.2.
Для жилого дома нам нужно знать следующие нагрузки:
1. Нагрузка на перекрытие в жилых помещениях — 150 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).
2. Нагрузка на перекрытие в чердачном помещении — 70 кг/м2 (коэффициент надежности 1,3).
3. Снеговая нагрузка — согласно разделу 8 ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» для вашего района.
Переменная нагрузка состоит из долговременной и кратковременной части. В расчете разных конструкций необходимо прикладывать либо полную временную, либо кратковременную или длительную нагрузку. В методиках расчетов всегда оговаривается, какая нагрузка нужна, а с помощью ДБН можно разобраться с величинами нагрузок, которые нужно прикладывать в конкретном случае.
Более глубоко вопрос видов нагрузок и коэффициентов к ним рассмотрен в статье Сочетания нагрузок или как выбрать нужные коэффициенты
Еще полезные статьи:
«Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома»
«Как определить нагрузку на крышу в вашем районе»
«Сбор нагрузок в каркасном доме»
«Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме»
«Расчет кладки из газобетона на смятие под действием нагрузки от перекрытия.»
«Как рассчитать стены из кладки на устойчивость.»
«Расчет металлического косоура лестницы.»
Нагрузки, действующие на конструкции зданий и его основание, можно условно отнести к трем группам:
- Собственный вес строительных материалов, из которых выполнено здание;
- Эксплуатационная (полезная) нагрузка от людей, мебели и оборудования;
- Временная нагрузка естественного происхождения — ветер и снег.
В зависимости от цели расчета, выбирается подходящая методика сбора нагрузок. Например, для расчета балки перекрытия, необходимо знать распределенную (линейную) нагрузку на балку в кг/м. Для этого, сначала нужно собрать нагрузку на один квадратный метр перекрытия, а затем умножить получившееся значение на расстояние между балками. Таким образом, если балки лежат через 0,5 м, погонная нагрузки на балку будет в два раза меньше чем на один квадратный метр перекрытия. А если расстояние между центрами соседних балок — 2 м, то погонная нагрузка будет в два раза больше собранной на один квадратный метр.
Напоследок, нужно учесть собственный вес балки.
Пример сбора нагрузок на балку
Собственный вес конструкций
Пол из фанеры на деревянных лагах. Начинаем собирать нагрузки сверху вниз.
- Ламинат.
Объем равен 1 м х 1 м х 0,008 м = 0,008 кубических метра.
Объемный вес ламината смотрим в таблице плотностей или в паспорте изделия. 1000 кг/куб. м.
Вес одного квадратного метра покрытия равен 0,008 х 1000 = 8 кг. - Подложка.
Объем 0,003 куб. м.
Плотность 200 кг.
Вес 1 кв. м = 0,003 х 200 = 0,6 кг. - Фанера.
Объем 0,012 куб. м.
Плотность 650 кг/куб. м.
Вес 1 кв. м = 0,012 х 650 = 7,8 кг. - Брус 75 х 40 мм с шагом 508 мм.
Объем на 1 квадратный метр 1 м х 0,075 м х 0,040 м х (1/0,508) = 0,0059 куб. м.
Плотность 500 кг/куб. м.
Вес 0,0059 х 500 = 2,95 кг. - Дощатый настил 40 мм.
Объем 0,04 куб. м.
Плотность 500 кг/куб. м.
Вес 0,04 х 500 = 20 кг.
Аналогично, подсчитаем вес потолка.
- Дощатый настил 25 мм. 12,5 кг.
- Каркас ГКЛ. 5 кг.
- Лист ГКЛ 9,5 мм. 7,5 кг.
- Шпатлевка. 3кг.
- Краска 2кг.
Полезная нагрузка
В зависимости от назначения помещения, принимаем полезную нагрузку из таблицы 8.3 в СНиПе «Нагрузки и воздействия». Например, для жилого помещения, нормативная нагрузка принимается равной 150 кг/кв. м.
Заносим данные о всей распределенной по площади нагрузке в общую таблицу.
| Наименование нагрузки | Нормативная в кг/кв. м | Коэффициент | Расчетная в кг/кв. м |
| Ламинат | 8 | ||
| Подложка | 0,6 | ||
| Фанера | 7,8 | ||
| Брус 75 х 40 мм с шагом 508 мм | 2,95 | ||
| Дощатый настил 40 мм | 20 | ||
| Дощатый настил 25 мм. 12,5 кг | 12,5 | ||
| Каркас ГКЛ. 5 кг | 5 | ||
| Лист ГКЛ 9,5 мм. 7,5 кг | 7,5 | ||
| Шпатлевка. 3кг | 3 | ||
| Краска 2кг | 2 | ||
| Полезная нагрузка | 150 | ||
| Итого: | 219,35 |
Предположим, что балки нужно установить с шагом 0,9 м. Тогда на один погонный метр балки будет действовать вес от 0,9 кв. м площади. Или 0,9 х 219,35 = 197,415 кг/м.
Добавим собственный вес балки, если программа расчета его не учитывает. 0,1 м х 0,2 м х 1 м х 500 кг/куб. м = 10 кг.
Итого, для расчета по нормативной нагрузке, например, на прогиб балки, нужно использовать значение погонной нагрузки 197,4 кг/м + 10 кг/м = 207,4 кг/м.
Если сечение балки в процессе расчета будет корректироваться, нужно будет пересчитать ее собственный вес.
Важно! Для расчета балки на прочность, нужно использовать не нормативную, а расчетную нагрузку, которая учитывает значение коэффициентов надежности. Смотрите как это сделать в статье: «Коэффициенты надежности при сборе нагрузок». В ней мы заполним пустующие ячейки результирующей таблицы.
Постоянные нагрузки (собственный вес здания)
Основные нагрузки на здание включают постоянные нагрузки (собственный вес), временные нагрузки (нагрузки от людей и мебели) и длительные временные нагрузки. Постоянные нагрузки напрямую зависят от веса здания, его структуры, размеров сечений конструкций. Архитектор и инженер-проектировщик должны стремиться к обеспечению следующих двух факторов.
Снижение веса конструкций (малый удельный вес). Применение легких высокопрочных, звукоизоляционных и огнезащитных материалов облегчает собственный вес здания, улучшает комфортность, увеличивает эксплуатационные свойства планировочного решения.
Точность расчетов. Расчеты постоянных нагрузок составляют основную базу для проектирования конструкций. Эти расчеты обеспечивают сочетание безопасности и экономичности строительства.
Постоянные нагрузки состоят из четырех частей:
- собственный вес конструкций (перекрытия, балки, колонны стены-диафрагмы и элементы ядра). Составляет 60-80% полной нагрузки;
- собственный вес отделки, гидроизоляции, утеплителя;
- перегородки, окна и двери;
- временная нагрузка (нагрузка от людей). Включает вес людей, мебели, оборудования.
- В каждой стране существуют свои нормы учета нагрузок. В Китае это «Нагрузки на строительные конструкции» (GB50009-2001).
Нормативные значения временных нагрузок для основных видов перекрытий
|
Вид помещений |
Нормативное значение (кН/м2) |
|
|
1 |
Жилые комнаты, офисы, палата лечебного учреждения, детский сад |
2 |
|
2 |
Аудитория, лаборатория |
2 |
|
3 |
Ресторан, танцевальный зал, спортзал, театр |
3,5 |
|
4 |
Гараж |
4 |
|
5 |
Кухня и туалет (жилой дом) |
2 |
|
6 |
Кухня и прачечная (гостиница) |
4 |
|
7 |
Эксплуатируемая кровля |
2 |
|
8 |
Крыша с садом |
3 |