Нагрузка на перекрытия: Какую нагрузку выдерживают плиты перекрытия?

Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания

 

 

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:

1. Классификация нагрузок по продолжительности действия.
2. 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 Ψ

l 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:

 

Примеры:

 

виды по СНиП и СП, расчет плиты, как рассчитать предельные и точечные значения, изгибающий момент, несущую способность, прочность ж/б элемента?

Плиты перекрытий – это несущие конструкции зданий, воспринимающие постоянные и временные нагрузки в пределах одного этажа.
Плиты укладываются в пролёте между вертикальными опорами – стенами, пилонами или колоннами.

Преимущественно работают на изгиб и выполняют роль жёсткого диска, объединяющего отдельные элементы каркаса сооружения в единую геометрически неизменяемую систему.

При расчёте плит перекрытий определяются такие важные параметры, как их толщина, армирование, прогиб и необходимость устройства дополнительных подпирающих элементов (балок или капителей).

Как провести расчет нагрузок на перекрытие, расскажем далее.

Виды нагрузок на плиты перекрытий по СНиП и СП

Нагрузки на пролётные конструкции определяются, исходя из требований нормативных документов – СНиП 2.01.07-85 и его обновлённой версии – СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

В соответствии с пунктами этих нормативов, нагрузки классифицируются на следующие виды:

1. 
   Полезные – нагрузки, необходимые для обеспечения комфортной эксплуатации помещения, в соответствии с его функциональным назначением.
   Например, в жилых квартирах или частных домах – это нагрузки от мебели, бытовых приборов и самих жильцов.

   В магазинах – от посетителей, персонала, прилавков, стеллажей и оборудования, необходимого для функционирования помещения.

2. Допустимые – сочетание внешних сил, приложенных к перекрытию, при котором оно продолжает удовлетворять всем предъявляемым к нему эксплуатационным требованиям без наступления необратимых последствий.
3. Постоянные – нагрузки, которые действуют на протяжении всего периода эксплуатации помещения. К таким видам загружения относятся собственный вес плит, масса пирога пола и штамповые нагрузки от конструктивных элементов, без которых эксплуатация помещения не представляется возможной.
4. Временные – нагрузки от веса оборудования, мебели, людей и другие виды сил, которые прикладываются к несущему элементу на определённый промежуток времени.
5. Предельные – максимальная величина нагрузки, при приложении которой в конструктивном элементе начинают происходить необратимые процессы – пластические деформации, бесконтрольное раскрытие трещин, а также обрушение перекрытия.

В зависимости от функционального назначения помещений, величины полезных нагрузок различаются.

В жилом помещении равномерно распределённые по площади временные нагрузки составляют 150 – 200 кгс/м2, а в общественных зданиях, в зависимости от особенностей технологического процесса они составляют уже 250 – 500 кгс/м2.

Расчет металлической балки перекрытия

Бывают случаи, когда деревянные балки для междуэтажных или чердачных перекрытий использовать экономически не выгодно. Например, когда пролет слишком большой и поэтому для его перекрытия требуются деревянные балки большого сечения. Или когда у Вас есть хороший знакомый, который торгует не пиломатериалом, а металлопрокатом.
В любом случае не лишним будет знать во сколько может обойтись перекрытие, если использовать металлические балки, а не деревянные. И в этом Вам поможет данный калькулятор. С его помощью можно рассчитать требуемые момент сопротивления и момент инерции, которые для подбора металлических балок для перекрытия по сортаментам из условия прочности и прогиба.

Рассчитывается балка перекрытия на изгиб как однопролетная шарнирно-опертая балка.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

• Сбор нагрузок на балки перекрытия онлайн.

Инструкция к калькулятору

Исходные данные

Длина пролета (L) — расстояние между двумя внутренними гранями стен. Другими словами, пролет, который перекрывают рассчитываемые балки.

Шаг балок (Р) — шаг по центру балок, через который они укладываются.

Вид перекрытия — в случае, если на последнем этаже Вы жить не будете, и он не будет сильно захламляться милыми Вашему сердцу вещами, то выбирается «Чердачное», в остальных случаях — «Междуэтажное».

Длина стены (Х) — длина стены, на которую опираются балки.

Длина балки (А) — самый большой размер балки.

Вес 1 п.м. — данный параметр используется как бы во втором этапе (после того, как Вы уже подобрали нужную балку).

Расчетное сопротивление Ry — данный параметр зависит от марки стали. Например, если марка стали:

• С235 — Ry = 230 МПа;
• С255 — Ry = 250 МПа;
• С345 — Ry = 335 МПа;

Но обычно в расчете используется Ry = 210 МПа для того, чтобы обезопасить себя от разного рода «форс-мажерных» ситуаций. Все-таки в России живем — привезут металлопрокат из стали не той марки и все.

Модуль упругости Е — этот параметр зависит от вида металла. Для самых распространенных его значение равно:

• сталь — Е = 200 000 МПа;
• алюминий — Е = 70 000 МПа.

Значения нормативной и расчетной нагрузок указываются после их сбора на перекрытие.

Цена за 1 т — стоимость 1 тонны металлопроката.

Результат

Расчет по прочности:

Wтреб — требуемый момент сопротивления профиля. Находится по сортаменту (есть ГОСТах на профили). Направление (х-х, y-y) выбирается в зависимости от того, как будет лежать балка. Например, для швеллера и двутавра, если Вы хотите их поставить (т.е. больший размер направлен вверх — [ и Ι), нужно выбирать «x-x».

Расчет по прогибу:

Jтреб — минимально допустимый момент инерции. Выбирается по тем же сортаментам и по тем же принципам, что и Wтреб.

Количество балок — общее количество балок, которое получается при укладки их по стене X с шагом P.

Общая масса — вес всех балок длиной А.

Стоимость — затраты на покупку металлических балок перекрытия.

Расчёт пролетных конструкций

Расчёт пролётных конструкций ведётся по двум группам предельных состояний:

• 1 группа – подбирается такие параметры жёсткости конструктивного элемента, при которых оно не потеряет прочность под действие сочетания постоянных, временных и особых нагрузок;
• 2 группа – расчёт по деформациям, при котором определяется фактический прогиб перекрытия, после чего это значение сравнивается с предельно допустимыми значениями из СНиП.

На несущую способность плит перекрытий влияет величины постоянных и полезных нагрузок, толщина элемента, длина пролёта и условия эксплуатации помещения.

Как рассчитать значения?

Расчёт нагрузок на плиту перекрытия производится методом суммирования всех приложенных к конструктивному элементу внешних сил, с учётом различных коэффициентов запаса, принимаемых по указанному выше СНиП. Если рассмотреть теоретические выкладки, то расчёт нагрузок делится на следующие категории:

Предельные

Расчёт сводится к вычислению максимально допустимого значения приложенных на конструкцию внешних сил, при которых конструкция достигает предельного равновесия.
Например, на основании представленного ниже расчёта – при приложении суммарной расчётной нагрузки 900 кг/м2 на плиту перекрытия толщиной 200 мм, армированную прутками d10 A500s с шагом 200 мм, достигается фактический изгибающий момент М = 2812,5 кН*см при пролёте 5 м.

А сечение с такими параметрами остаётся в равновесии при достижении момента Мпред = 2988.5 кН*см, что всего на 5,8% выше предельного значения.

Учитывая, что момент в изгибаемом сечении под действием равномерно распределённой нагрузки равняется M = q х l2 / 8, то qпред = 8M/l2, или qпред = 8 х 2998.5 / 25 = 956.32 кг/м2 – при такой внешней силе сечение установленных параметров перестанет удовлетворять предельному равновесию, и данная нагрузка является предельной.

Точечные

Как правило, такие силы не прикладываются к перекрытию отдельно – всегда существуют постоянные нагрузки, и единичное точечное загружение суммируется с ними.

Приложенная точечная нагрузка влияет на значение опорных реакций и величину изгибающего момента в расчётном сечении. Усилия от точечного загружения определяется как произведение силы на плечо (расстояние от ближайшей точки опоры).

Например, если в комнате с пролётом 5 метров стоит декоративная колонна массой 500 кг на расстоянии от стены 2 м, то расчётная нагрузка с учётом коэффициента запаса (gn для постоянных сил = 1,05) составит 525 кг. Момент в данной точке составит 525 кг х 2 м = 1050 кг * м, или 1050 кН * см.

Соответственно, при добавлении равномерно распределённого загружения, описанного выше, стандартное сечение плиты с армированием d10 A500s с шагом 200 мм не будет удовлетворять расчёту прочности, и данное место следует усилить дополнительными стержнями, например, d10 A500s ш. 200 + d12 A500s ш. 200.

Пересчёт на м2

Учитывая, что жб плита перекрытия работает по упруго-пластической схеме, все внутренние усилия в ней перераспределяются по площади и объёму.
СНиП допускает не производить расчёт временных нагрузок на плиту от конкретных предметов, а учитывать приведённую равномерно-распределённую по площади поверхности силу.

Например, вдоль стены комнаты, на протяжении 3 м стоит гарнитур общей массой 400 кг, напротив – диван массой 200 кг и другие предметы мебели с разными весами. По данному помещению каждый день передвигаются 4 человека с массами тела от 50 до 120 кг.

По факту, точно посчитать нагрузку не представляется возможным, но СП 20.13330.2011 допускает учитывать в статическом расчёте приведённую равномерно распределённую нагрузку для жилых помещений 150 кг/м2.

Пример

Ниже представлен пример сбора нагрузок на перекрытие в частном жилом доме. По условию задачи, габариты комнаты составляют 7 х 4 м, плита перекрытия 200 мм, поверх которой уложена ц/п стяжка толщиной 50 мм по подложке из экструдированного пенополистирола 30 мм, а в качестве чистового пола применяется керамогранитная плитка толщиной 12 мм с клеевым составом 3 мм.

Требуется собрать расчётные нагрузки на данную конструкцию для последующего расчёта. Задача решается с выполнением следующих этапов:

Собственный вес плиты – M1 = S x h x rбет, где:

• S – площадь поверхности перекрытия, равный 5 м х 4 м, или 2 м2,
• h – толщина плиты, которая составляет 200 мм, или 0,2 м,
• rбет – средняя плотность армированного бетона, которая равна 2500 кг/м2.
• M1 = 20 м2 х 0,2 м х 2500 кг/м2 = 10 000 кг.

Масса полов – M2 = mподл + mстяж + mплит, где:

• mподл = S x hподл х rпенопол = 20 м2 х 0,03 м х 40 кг/м2 = 24 кг,
• mстяж = S x hстяж х rц/п р-ра = 20 м2 х 0,05 м х 1800 кг/м2 = 1800 кг,
• mплит = S x hплит х rкерамогр = 20 м2 х 0,015 м х 2400 кг/м2 = 720 кг (значение принимается с учётом слоя плиточного клея).

M2 = 24 кг + 1800 кг + 720 кг = 2544 кг. В жилом помещении рекомендуемая по СНиП временная нагрузка составляет q = 150 кгс/м2.

Таким образом, суммарная полезная нагрузка на плиту составляет F = q x S = 150 х 20 = 3000 кг:

1. Общая вертикальная нагрузка, приложенная к плите, равняется Fобщ = M1 + M2 + F = 10000 кг + 2544 кг + 3000 кг = 15544 кг, или 1554,4 кН.
2. Как правило, нормативные нагрузки необходимо привести к расчётным величинам, учитывая коэффициенты надёжности. Данный показатель записывается как gn, и для постоянных загружений он составляет 1,1, а для полезной нагрузки – 1,4.

Таким образом, Fобщ расч = (M1 + M2) x gnс пост + F x gnврем = (10000 кг + 2544 кг) х 1,1 + 3000 кг х 1,4 = 13798,4 кг + 4200 кг = 17998.4 кг ~ 18000 кг, или 1800 кН.

Чтобы привести суммарное значение данной величины в равномерно распределённую нагрузку, достаточно разделить его на общую площадь комнаты. То есть Qобщ расч = Fобщ расч / S = 1800 кН / 20 м2 = 90 кН/м2, или 900 кг/м2.

При наличии точечной или штамповой нагрузки от веса какого-либо оборудования, она участвует в расчёте отдельно, формируя линейную, а не квадратичную зависимость изгибающего момента.

В отдельных случаях допускается разложить точечную нагрузку на равномерно распределённую по площади, с учётом повышающего коэффициента, так как железобетон не является упругим материалом, и все усилия в нём перераспределяются в большей части его объёма.

Изгибающий момент

Безбалочная плита перекрытия должна удовлетворять расчёту по прочности, или первой группе предельных состояний. Чтобы определить несущую способность перекрытия, необходимо выполнить следующий алгоритм:

1. 
   Если соотношения габаритов перекрытия а/b или b/a > 2, то такая плита работает по короткой стороне.
   Если данные показатель меньше 2, то плита считается опёртой по контуру, и расчёт ведётся относительно того пролёта, в котором возникает наибольший изгибающий момент.

   Значение момента прямо пропорционально величине пролёта, поэтому в рассматриваемом примере расчёт ведётся относительно стороны a = 5 м.

2. Из плиты выделяется расчётная полоса шириной 1 м, которая будет рассматриваться как изгибаемый линейный элемент, или балка с приложенной к ней равномерно распределённой по длине нагрузкой.

В рассматриваемом примере балка имеет сечение b x h = 1 м х 0,2 м, и к ней приложена нагрузка qрасч = 900 кг/м, или 90 кН/м.

Величина изгибаемого момента для подобной конструкции составляет M = qрасч х l2 / 8, где l – величина пролёта, или 5 м. M = 90 кН/м х 5 х 5 / 8 = 281.25 кН*м, или 2812,5 кН*см.

Величина изгибающего момента может быть отображена на эпюре данного вида усилия, возникающего в конструкции.

Как посчитать несущую способность?

При известной величине изгибающего момента и габаритов (жёсткости сечения) можно определить несущую способность данного пролётного элемента по следующим формулам:

Высота сечения плиты складывается из двух величин h = h0 + a, где h0 – рабочая высота от нижней арматуры, находящейся в зоне растяжения до верхней грани бетона. а – величина защитного слоя бетона. Как правило, этот показатель в тонких плитах варьируется в пределах от 15 до 25 мм. h0 = h – a = 200 мм – 20 мм = 180 мм.

В строительной механике, согласно по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», существуют два условия, при которых конструкция достигает предельного равновесия под действием внешних сил.

Rs As = Rbbx, где:

• M = Rbbx (h0 – x/2),
• Rs – предел прочности арматурной стали заданного класса на растяжение,
• Rb – тот же показатель, но для бетона, на сжатие, зависящий от марки материала.

Если в плите принимается наиболее распространённая арматура класса A500s, то Rs = 43,5 кН/см2. Если бетон в рассматриваемом примере имеет класс B30, то Rb = 1,7 кН/см2.

В условии равновесия х – абсолютная величина сжатой зона бетона, которая равняется х = Rs Аs / gb1 Rbb (по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»):

• As – площадь всех стержней рабочей арматуры в растянутой зоне сечения плиты,
• gb1 – коэффициент запаса, зависящий от условий работы бетона в конструкции, для стандартных вариантов эксплуатации перекрытия принимается равным 0,9.

Требуемая площадь рабочей арматуры зависит от расчётных параметров сечения и величины внутренних усилий (в плите перекрытия – изгибающего момента).

Аs = gb1Rbbeh0/Rs (по СП 63.13330.2018):

• 
  e – безразмерная величина, характеризующая относительную высоту сжатой части бетонного сечения, которая определяется из соотношения e = (1 – (1 – 2am)1/2),
• am – это показатель, описывающий отношение изгибающего момента к прочностным характеристикам жб сечения, определяемый по формуле СП,
• am = M / (gb1 Rbbh02) = 2812,5 / (0,9 х 1,7 х 100 х 324) = 2812,5 кН*см / 49572 = 0,057.

Аs = 0,9 х 1,7 х 100 х 0,057 х 18 / 43,5 = 3,61 см2.

Для предотвращения образования трещин от усадки бетона, в плитах перекрытий шаг рабочей арматуры, чаще всего, назначается 200 мм. Таким образом, в расчётной полосе шириной 1 м располагается 5 рабочих стержней.

В данном примере допускается рассмотреть армирование из 5d10, и реальная площадь стержней составит 3,93 см2, что больше, чем требуемое значение, с учётом повышающих коэффициентов. При известных значениях площади армирования, можно определить величину х: х = Rs Аs / gb1 Rbb = 43,5 х 3,93 / (0,9 х 1,7 х 100) = 1,12 см.

На завершающем этапе из основного условия равновесия определяется предельно допустимый момент, который может возникнуть в сечении плиты перекрытия. M = gb1 Rbbx(h0 – x/2) = 0,9 х 1,7 х 100 х 1,12 х (18 – 1,12/2) = 2988.5 кН*см.

Далее остаётся сравнить предельно допустимый момент 2988.5 кН*см с фактическим усилием, возникающим после приложения нагрузок – 2812,5 кН*см, который оказался меньше, значит, условие прочности выполняется.

В случае, если условие предельного равновесия не достигается, толщина плиты, а также расчётное количество рабочей арматуры должны быть пересмотрены.

Прочность ЖБ элемента

В строительной механике понятия прочности и несущей способности практически не имеют различий. Однако, на практике это не совсем так. Прочность – это способность конструктивного элемента не разрушаться под действием внешних сил. Несущая способность – это способность конструктивного элемента удовлетворять предъявленным к нему эксплуатационным требованиям под действием сочетания нагрузок.

Таким образом, расчёт по предельным состояниям 1 группы, приведённый выше, показывает, что плита перекрытия остаётся в статическом положении не разрушается, (то есть, обеспечивается её прочность) и может эксплуатироваться в нормальных условиях (так как в расчёте были учтены все коэффициенты условий работы). Проведения дополнительных прочностных расчётов не требуется.

Проверка прогибов стальной балки

При расчете стальных балок по II-й ГПС (по прогибам) необходимо создавать раскрепления для прогибов:

Информация из справки LIRA SAPR (СправкаПояснения СтальПроверки прогибов):

Проверка прогиба осуществляется сопоставлением реально определенного относительного прогиба (L/f) с максимально возможным для данного конструктивного элемента прогибом.

В данной версии проверка выполняется только для балок на основании состава загружений во всех сочетаниях. Учитываются коэффициенты надежности по нагрузке (заданные при формировании РСУ в среде ПК ЛИРА-САПР) и коэффициенты сочетания.

Перемещения, вызванные загружениями с долей длительности 0, в данном расчете не используются.

Прогибы находятся для каждого сечения на основании распределения MY1, MZ1, QY1, QZ1 по длине элемента. Соответственно, увеличение количества расчетных сечений способствует более точному определению прогибов (особенно, если воздействуют сосредоточенные силовые факторы).

В режиме локального расчета элемента (см. справочную систему СТК-САПР) имеется возможность расчета прогибов по огибающим эпюрам изгибающего момента в запас. Это может потребоваться, когда редактируются расчетные сочетания усилий (или нагрузок) и теряется связь с результатами расчета на ПК ЛИРА-САПР основной схемы.

На приведенном фрагменте показан механизм определения прогибов (они обозначены как di и dk) в конструктивном элементе с наложенными раскреплениями на элементы.

Если раскрепления не наложены, то прогиб принимается равным полному расстоянию до оси X.

Пример расчета однопролетной балки

Согласно нормативной документации прогиб определяется от действия нормативных нагрузок. Поскольку в LIRA SAPR все нагрузки прикладываются к узлам и элементам их расчётными значениями, при определении прогибов программа определяет нормативное значение нагрузок путём деления их на коэффициент надёжности.

Посмотреть какие приняты коэффициенты надёжности, а также ввести их вручную, если это необходимо, можно в окне параметров расчёта.

Подробнее о корректировке коэффициентов надёжности для расчета прогибов вручную читайте в статье «Коэффициенты к временным нагрузкам при проверке прогиба»

Предельно допустимый L/200=6000/200=30мм

Без задания раскреплений (по абсолютному перемещению узлов балки): ((39,8мм/ к-т надежности по нагрузке)/ 30мм))*100%=((39,8/1,1)/30)*100%=120,6%

С заданием раскреплений (по относительному перемещению узлов балки за вычетом перемещений опорных узлов): ((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/30)*100%=92,9%

Ручной ввод расчётной длины балки для расчёта прогибов

В диалоговом окне задания характеристик расчёта стальной балки присутствует группа параметров Расчёт по прогибу.

Информация из справки ЛИРА САПР: Расчет по прогибу – данные для расчета прогиба. Длина пролета авто – вычисляется по положению раскреплений. Длина пролета точно – длина пролета при расчете приравнивается этому числу.

Рассмотрим раму из предыдущего примера, только теперь раскрепления для прогибов назначим для всех конструкций, а расчётные длины будем для первого случая задавать автоматическим способом, а для второго ручным.

Предельно допустимый прогиб при длине 6 м L/200=6000/200=30мм

Предельно допустимый прогиб при длине 4 м L/200=4000/200=20мм

Проценты использования по предельному прогибу

Длина балки 6 м: ((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/30)*100%=92,9%

Длина балки 4 м: ((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/20)*100%=139,4%

Расчёт прогибов стрельчатой арки

Пример — рама переменного сечения (РПС) пролётом 18 м. Соединение полурам в коньке — шарнирное, опирание полурам на фундамент — шарнирное.

При этом в параметрах «Дополнительные характеристики» необходимо указать вручную пролет, с которым программа будет сравнивать прогиб (автоматическое определение пролета возможно только для линейных балок, где все конечные элементы (КЭ) конструктивного элемента (КоЭ) лежат на одной оси):

Результаты определения прогибов в СТК-САПР:

Предельно допустимый L/200=17664/200=88.32 мм

Без задания раскреплений (по абсолютному значению на эпюре прогибов fz): 96.7/17644=1/182 — совпадает с результатом расчёта элемента №2

С заданием раскреплений (по относительному значению на эпюре прогибов fz): (96.7-(-6.46))/17644=1/171 — совпадает с результатом расчёта элемента №4

Без задания раскреплений (по абсолютному значению перемещений узлов): 99.8/17644=1/177 — не совпадает ни с чем

Расчёт прогибов цилиндрической арки

Пример – цилиндрическая арка пролётом 18 м, стрелой подъёма f = 9 м. Соединение всех элементов между собой — жёсткое, опирание на фундамент — шарнирное.

Возможные сложности и ошибки

При расчёте сечения плиты перекрытия на прочность, следует учитывать важные нюансы, чтобы не допустить серьёзных ошибок:

1. 
   Расчёты должны проводиться в строгом соответствии с требованиями нормативных документов.
2. При вычислениях все единицы измерения должны быть приведены к единым значениям, а, в противном случае, результат будет далёким от истины.
3. При определении изгибающего момента следует учесть характер опирания плиты перекрытия, так как формулы для жёсткой заделки или шарнирного сопряжения отличаются друг от друга.
4. При сборе нагрузок не следует забывать коэффициенты надёжности, которые усугубляют теоретическую работу конструкции и приближают её к реальным условиям.

Последствия неверных расчётов могут привести к обрушению строительных конструкций, недопустимым прогибам и другим непоправимым проблемам во время эксплуатации сооружения.

ISOPROMAT.ru

Произвести полный расчет на прочность и проверить жесткость статически определимой двутавровой двухопорной балки (рис. 1) при следующих данных: F=40кН, q=30 кН/м, a=0,8 м, l=4м, допустимые нормальные и касательные напряжения: [ σ ]=160 МПа и [ τ ]=100 МПа, допустимый прогиб балки [f]= l/400

Подготовка расчетной схемы к решению задачи:

Определение опорных реакций

Подробно, пример определения опорных реакций для балки рассмотрен здесь

А также в нашем коротком видеоуроке:

Построение эпюр Q и М

Видео про расчет значений Q и M для построения эпюр:

По этим данным построены эпюры Q и М.

Короткое видео о том, как надо строить эпюры:

Подбор сечения двутавровой балки

Так как Мmах = 45 кНм, то

По сортаменту выбираем двутавр № 24, для которого Wx = 289 см 3 , Ix= 3460 см 4 , Smax = 163 см 3 , h = 24 см, bп = 11,5 см, t = 0,95 см, d = bc = 0,56 см, h = h-2t = 22,1 см.

Этот двутавр будет работать при максимальном нормальном напряжении в крайнем волокне опасного сечения.

Проверка сечения балки по касательным напряжениям

Так как Qmax = 68 кН, то

Построение эпюр нормальных σ и касательных τ напряжений в неблагоприятном сечении балки:

В отношении главных напряжений неблагоприятным является сечение над левой опорой, в котором:

Значение напряжений в различных точках по высоте двутавра сведены в таблицу 1

Проверка прочности балки по главным напряжениям

Наиболее опасной точкой в неблагоприятном сечении является точка 3. В этой точке σ 1=118 МПа и σ 3= -16 МПа. Проверяем прочность в этой точке по третьей гипотезе прочности согласно неравенству σ 1 — σ 3≤ [ σ ].

Так как 118 — ( -16) = 134 θ

откуда θ = -8,48∙10 -3 радиан.

Прогиб в пролете при z=l/2=4/2=2 м.

Аналогично определяется прогиб на конце консоли при z = l + a =4+0,8 = 4,8 м.

Что такое контейнер с напольной загрузкой?

Для большинства компаний вы можете столкнуться с необходимостью доставки ваших продуктов вашим клиентам оптом. Вы можете спросить себя: «Какой лучший способ доставки для меня?» С упаковками меньшего размера или весом менее 50 фунтов рассмотрите возможность использования контейнера с напольной загрузкой. Если вы хотите узнать больше о контейнерах с напольной загрузкой, и если это лучший вариант для вас, продолжайте читать.

Что такое контейнер с напольной загрузкой?

Контейнеры с напольной загрузкой — это транспортные контейнеры, которые загружаются упаковками от пола до потолка. При этом методе вам не нужно будет использовать поддоны. Однако контейнеры с напольной загрузкой используются только для небольших или легких упаковок. Если ваши товары громоздкие и тяжелые, вам могут понадобиться поддоны. Паллетизация — это размещение набора коробок или продуктов на поддоне. Выяснить, какой вариант доставки лучше всего подходит для вашего продукта, очень важно перед отправкой вашего продукта.

Это вариант для вашего груза?

В большинстве случаев предприятия ограничены тем или иным способом доставки. Например, вашему бизнесу может потребоваться рассмотреть возможность доставки на поддонах в напольных контейнерах, если ваша компания продает вазы или другие хрупкие предметы. Почему? Хрупкие предметы более подвержены поломкам из-за веса других предметов, сложенных поверх них внутри контейнера с напольной нагрузкой.

При наличии ограничений на отгрузку контейнеры с напольной загрузкой могут быть лучшим и, возможно, единственным вариантом. Для безопасности складских работников большинство компаний, таких как Amazon, установили ограничение по весу в 50 фунтов — посылки весом более 50 фунтов следует укладывать на поддоны. Просмотр ограничений из таких источников, как NMFTA или Amazon Seller Central, может помочь вам принять окончательное решение. У Amazon есть строгие правила в отношении получаемых контейнеров с напольной загрузкой, поэтому для компании электронной коммерции важно пересмотреть свои правила перед отправкой заказов Amazon. Если вам подходят контейнеры с напольной загрузкой, пришло время взвесить все за и против.

Традиционно для таких предметов, как большие катушки кабеля и трубы, используются напольные контейнеры, а для кухонной утвари, электроники и хрупких продуктов используются поддоны.

Плюсы и минусы напольных контейнеров

Прежде чем принять окончательное решение о выборе напольных контейнеров, важно взвесить сильные и слабые стороны этого способа доставки. Во-первых, напольная загрузка контейнера экономически эффективна при транспортировке. Поскольку вы пропускаете поддоны, вы можете уменьшить вес вашего груза и загрузить больше продуктов в свой контейнер. Этот метод идеально подходит для громоздких и прочных предметов, таких как шины, коврики и бревна.

Однако вам необходимо учитывать дополнительную плату за погрузку и разгрузку ваших товаров. Вы будете платить дополнительные затраты на рабочую силу, потому что ваш груз будет загружаться и разгружаться вручную. Время — еще одна вещь, о которой следует подумать при выборе этого варианта доставки. Поскольку ваш поставщик 3PL упаковывает ваш контейнер вручную, это также означает, что сканирование продуктов при их загрузке и выгрузке также необходимо будет выполнять вручную.

Как загрузить контейнер с напольной загрузкой

Как мы упоминали ранее, для профессиональной загрузки контейнеров с напольной загрузкой требуется дополнительный труд. Чтобы обеспечить безопасность вашей продукции, когда она перемещается за пределы склада, важно знать, как правильно загружать контейнер.

Передовой опыт для контейнеров с напольной загрузкой

Фанатам тетриса может подойти контейнер с напольной загрузкой. Загружая контейнер от пола до потолка, вы должны убедиться, что ящики подходят друг другу без проблем, чтобы обеспечить ограниченное движение в дороге. В большинстве случаев ваши коробки будут разных форм и размеров, и вам придется умело расположить коробки так, чтобы они подходили друг другу.

Более тяжелые упаковки следует размещать внизу, а более легкие – сверху. А чтобы пакеты не смещались во время транспортировки, вы можете использовать стержни и ремни для закрепления пакетов — отличная замена пластику, который в основном используется при доставке на поддонах.

Наконец, при упаковке вещей необходимо учитывать общий вес контейнера. Старайтесь, чтобы ваш вес был равномерно распределен по всему контейнеру, чтобы соответствовать требованиям по весу. Если ваш контейнер имеет избыточный вес, вы столкнетесь с дополнительными расходами на доставку вашей продукции.

Ключевые рекомендации:

• Более тяжелые пакеты укладываются снизу
• Более легкие пакеты укладываются друг на друга
• Используйте стержни и ремни для фиксации пакетов
• Обеспечьте равномерное распределение веса

Опыт работы с контейнерами с напольной загрузкой

Отличный способ убедиться, что ваши посылки профессионально уложены и защищены во время транспортировки, — обратиться в компанию 3PL. Ваш 3PL будет обрабатывать ваши входящие поставки быстрее. Например, Red Stag Fulfillment специализируется на напольных контейнерах. Выгрузка входящего груза из контейнера с напольной загрузкой обычно влечет за собой дополнительную плату за обработку, поскольку контейнеры необходимо разгружать вручную.

Если вам нужна помощь с доставкой вашей продукции и вы считаете, что контейнеры с напольной загрузкой — лучший вариант, сообщите нам об этом. Мы можем помочь вам выбрать лучший способ доставки для вашей компании и гарантировать, что ваши посылки дойдут до ваших клиентов в целости и сохранности.

Контейнеры с напольной загрузкой по сравнению с транспортными контейнерами на поддонах

Многие продукты доставляются в транспортных контейнерах или с полной загрузкой грузовика (FTL) или с меньшим объемом груза (LTL). Обычно вы не можете выбирать, будут ли ваши поставки загружаться на пол или на поддоны, но разница в стилях загрузки может увеличить стоимость вашей электронной коммерции. Вот что вам нужно знать о доставке с напольной загрузкой и доставке на поддонах.

Что такое контейнер с напольной загрузкой?

Контейнер с напольной загрузкой — это контейнер, в котором содержимое загружается непосредственно на дно контейнера. Этот метод упаковки, также называемый штабелированием на полу, заполняет транспортировочный контейнер продуктами от пола до потолка.

Что такое паллетирование?

Укладка на поддоны — это размещение набора коробок или продуктов на поддоне. Продукты на поддонах обычно скрепляются пластиковой пленкой или металлическими ремнями.

Плюсы и минусы перевозки с напольной загрузкой

Отправление с напольной загрузкой может снизить ваши расходы на доставку. Поскольку вы заполняете весь контейнер продуктами, вы не платите за доставку поддонов. Напольная загрузка может сэкономить деньги на доставке, поскольку требуется меньше контейнеров для отправки того же количества продукта.

Однако нагрузка на пол работает не для всех продуктов. Все хрупкие или деликатные вещи не должны загружаться на пол, потому что велика вероятность повреждения при транспортировке. Тяжелые и громоздкие товары, такие как шины, трубы или ковры, могут доставляться в напольных контейнерах. Упаковка груза для погрузки на пол требует больше времени для погрузки и разгрузки, поэтому у вас, вероятно, будут дополнительные затраты на оплату труда.

Еще одним недостатком контейнеров с напольной загрузкой является трудоемкость погрузки и разгрузки, поэтому получение и регистрация на складе могут занять больше времени. В то время как поддоны можно перемещать в транспортные контейнеры и грузовики с помощью вилочных погрузчиков, грузы с напольной нагрузкой необходимо загружать и выгружать вручную.

Передовой опыт напольной загрузки

Как и любой вид груза, напольный контейнер требует продуманной упаковки. Если это смешанная посылка, более тяжелые предметы должны быть внизу.

Несмотря на то, что при загрузке на пол не требуется обвязка или пластиковая упаковка, как это происходит с поддонами, в контейнерах обычно используются ремни или стержни для удержания предметов на месте. Смещение во время транспортировки может повредить вашу продукцию.

Некоторые крупные грузоотправители используют программное обеспечение, помогающее им создавать грузы, плотно вписывающиеся в контейнер, и уменьшающие вероятность повреждения груза или чрезмерного веса контейнера. Для крупных грузоотправителей эти контейнеры с тщательной загрузкой пола могут значительно сэкономить деньги.

Плюсы и минусы перевозки на поддонах

Поддоны являются наиболее распространенной единицей для перевозки грузов по США или по всему миру. Паллетизация превращает набор небольших коробок в одну большую единицу, которая прочнее, чем каждая коробка по отдельности, поэтому это безопасный способ загрузки груза. Поддоны также защищают ваш груз в пути, поднимая его над полом контейнера. Если вода попадет в контейнер, ваши вещи не останутся в нем, когда они будут пересекать океан.

Поддоны имеют стандартные размеры, поэтому их легко разместить в контейнерах. Вам не нужны причудливые алгоритмы, чтобы понять, как заполнить прицеп или контейнер паллетами. Еще одним преимуществом поддонов является то, что их можно быстро перемещать на погрузочную площадку и обратно.

Вы можете использовать поддоны для перевозки полных контейнеров с продуктами, а также FTL и LTL грузов. FedEx и UPS не будут забирать поддоны, если вы не воспользуетесь их услугами доставки. FedEx Freight требует, чтобы вы укладывали свой товар на поддоны, в то время как UPS принимает поддоны или ящики без поддонов для своих грузовых перевозок.

Рекомендации по размещению на поддонах

Еще раз, первый совет по поводу поддонов — это загружать более тяжелые коробки на дно, если на вашем поддоне находятся разные предметы. Это предотвратит слипание груза во время транспортировки. Убедитесь, что вы загружаете равномерно, чтобы на одной стороне поддона не было больше веса, чем на другой.

Вот некоторые другие рекомендации по упаковке поддонов для грузовых перевозок:

• Располагайте коробки по зазорам между досками в поддоне, чтобы они не опрокинулись и не соскользнули.
• Следите за тем, чтобы груз не выходил за края поддона.
• Складывайте предметы близко друг к другу, оставляя как можно меньше места между коробками.
• Надежно оберните груз полиэтиленом. Это превращает груз на поддонах из набора отдельных коробок в единое целое, способное пережить долгое путешествие без повреждений.
• Если возможно, соберите квадратную нагрузку.
• Не включать пустые коробки. Они могут разрушиться и поставить под угрозу весь груз. Если вам нужна дополнительная коробка, чтобы заполнить вашу форму, плотно упакуйте ее с наполнителем.

Amazon FBA и напольная загрузка

Если вы используете Fulfillment by Amazon для выполнения вашего заказа, разгрузка напольных контейнеров может занять больше времени, что приведет к дополнительным расходам. Amazon отдает предпочтение перевозкам на поддонах, но принимает и напольные контейнеры. Однако FBA накладывает многочисленные ограничения на нагрузку на пол, и вы рискуете получить отказ в доставке, если она не соответствует требованиям FBA. Если ваши коробки весят более 50 фунтов каждая, они должны быть уложены на поддоны для Amazon FBA, чтобы их можно было перемещать вилочным погрузчиком. В соответствии с рекомендациями OSHA требуется два работника склада, чтобы переместить коробку весом более 50 фунтов.

Напольная погрузка или укладка на поддоны: когда лучше выбрать

Укладка на поддоны — отличный выбор для грузовых перевозок электронной коммерции в большинстве случаев. Ваш 3PL будет обрабатывать входящие отправления быстрее без дополнительной платы за обработку. Ваши товары будут в безопасности даже при мультимодальных перевозках, когда поддоны перегружаются с корабля на железнодорожный транспорт и в грузовик.

Тем не менее, контейнеры с напольной загрузкой иногда являются лучшим выбором. Вот некоторые из причин, по которым вы можете выбрать их:

• Доставка стоит дорого, а место в контейнере очень дорого, поэтому вы хотите заполнить контейнер полностью. Экономия на доставке перевешивает дополнительные трудозатраты на погрузку и разгрузку.
• Ваши предметы громоздкие и прочные, поэтому их легче складывать.
• Предметы, которые нелегко упаковать в коробки, иногда лучше подходят для нагрузки на пол. (Однако предметы необычной формы часто могут уместиться на поддонах.)

Последствия выполнения входящей отправки в контейнере с напольной загрузкой

Поддоны быстро загружаются и разгружаются, поэтому они помогают снизить затраты на логистику. В Red Stag Fulfillment выгрузка прибывающего груза из контейнера с напольной загрузкой обычно влечет за собой дополнительную плату за обработку, поскольку контейнеры необходимо разгружать вручную. На разгрузку груза, уложенного на пол, уходит примерно в пять раз больше времени, чем на разгрузку контейнера с предметами на поддонах.