Jak správně vypočítat zatížení různých konstrukcí a systémů?

Design je mimořádně důležitou fází při výstavbě budovy nebo stavby. Právě v této fázi se určuje spolehlivost konstrukčních prvků a jejich trvanlivost. Chyby návrhu mohou způsobit kritické závady a zabránit normálnímu provozu zařízení. To plně platí pro návrh betonových podlah.

Bohužel mnoho projektantů mylně nerozlišuje podlahy jako zvláštní typ konstrukce a uplatňuje k nim stejné přístupy jako k základům či jiným betonovým prvkům. V důsledku toho může být betonová podlahová deska navržena buď s nadměrnou rezervou bezpečnosti (to znamená, že může být nepřiměřeně drahá a náročná na materiál), nebo naopak není dostatečně spolehlivá. A přestože podlahy nepatří do kategorie kritických konstrukcí, jejich pevnostní charakteristiky jsou důležité pro bezpečný a efektivní provoz staveniště v budoucnu.

Zvláště důležité je v tomto ohledu určení rázů a zatížení, kterým bude betonová podlaha vystavena. Charakter dopadů ovlivní především výběr podlahové krytiny a tato problematika si zaslouží samostatnou úvahu. S určováním zatížení však vyvstává řada kontroverzních otázek a potíže často nastávají i pro zkušené projektanty.

Rovnoměrně rozložené zatížení

Nejčastější chybou při navrhování podlah je brát jako výchozí bod rovnoměrně rozložené zatížení. Tato charakteristika se vyjadřuje v newtonech nebo kilogramech na metr čtvereční, stejně jako v pascalech. Tato hodnota je obvykle zahrnuta do výpočtů podlahových desek nebo se používá při navrhování základů budov, ale v případě podlah by se měla používat opatrně. Přísně vzato, rozložené zatížení je zatížení předměty přímo ležícími na podlaze, například plechy nebo překližky, sypké materiály skladované volně ložené. V obecnějším případě se za takové zatížení považují i ​​předměty na podlaze, které zabírají významnou plochu a mají velký počet kontaktních zón s podlahami. Příkladem posledně jmenovaného jsou palety uložené na podlaze skladu, do rovnoměrně rozloženého nákladu se započítávají i chodci.

Často se však setkáváme s případy, kdy je u skladu s regálovým skladováním specifikováno zatížení v podobě MPa/m2. Jde o nesprávný přístup, kdy inženýr vydělí součet všech skladových nebo výrobních zatížení plochou. Někdy nastávají případy, kdy se vezme nosnost regálu a vydělí se plochou, kterou zabírá. Výpočty provedené na těchto počátečních datech budou pravděpodobně zásadně nesprávné.

Koncentrovaná zátěž

Faktem je, že v případě regálového skladování nedochází k rozloženému zatížení, ale k soustředěnému (neboli bodovému) zatížení. Zboží je umístěno na vícepatrových regálech, které mají zase malou plochu spočívající na podlaze. To vytváří velmi vážné namáhání podlahových desek.

Jak správně vypočítat koncentrovanou zátěž?

Za hodnotu soustředěného zatížení se považuje tlak pod dvojitou patou regálu. Dvojitá podpěra je umístěna mezi sekcemi regálu a nese dvojnásobné zatížení než koncové podpěry. Chcete-li správně vypočítat zatížení, musíte vzít celkovou jmenovitou kapacitu všech úrovní regálu, kromě podlahového, a vydělit dvěma. Podívejme se na příklad: existuje regál s pěti patry (nebere se v úvahu patro podlahy), z nichž každý pojme 3 palety o hmotnosti 1.200 XNUMX kg:
5 x 3 x 1,2 = 18 tun
To znamená, že každá sekce skladuje až 18 tun nákladu.

Tato hmotnost je rozdělena mezi čtyři podpěry, ale podpěry mezi sekcemi přijímají zatížení z obou stran najednou. Zatížení každé podpěry tedy bude 9 tun (viz obrázek).

Při přenosu dat konstruktérovi byste měli uvést také velikost paty stojanu, protože pata o rozměrech 110×110 mm vytváří při stejném zatížení téměř dvojnásobný tlak na podlahy než pata 150×150 mm.

Velký vliv má také vzdálenost mezi sousedními řadami regálů.

Stejný přístup ke stanovení zatížení se používá ve vztahu k výrobnímu zařízení, pokud je instalováno přímo na podlahy. Hmotnost strojů a výrobních linek je rozložena mezi sloupky a podpěry, a proto představuje koncentrované zatížení.

V případě skladování ve výškách může zatížení jedné podpěry dosáhnout 10-12 tun. V takových situacích je přípustné použít redukční faktor, který zohledňuje míru obsazenosti skladu.

Jiné druhy zátěží

Pro účely návrhu je také obvyklé rozlišovat jiné typy zatížení na podlahách.

Kolové zatížení – vzniká tím, že vozidla najíždějí na podlahy a pohybují se po nich. Pro správnou specifikaci těchto zatížení je nutné znát rozložení hmotnosti mezi nápravy vozidla a velikost styčné plochy kola s povrchem. Důležité je také vědět, zda jsou kola spárovaná a jaká je mezi nimi vzdálenost ve všech směrech. Přestože je tento typ zatížení podobný bodovým zatížením, mají charakteristickou vlastnost – dynamiku. To znamená, že při pohybu dochází ke zvýšení síly působící na podlahy, což by se mělo projevit v konstrukčních výpočtech.

Lineární zatížení

Některé typy systémů skladování nákladu mají podlouhlé a úzké podpěry, což umožňuje, aby byly považovány za lineární zatížení. V projektových specifikacích je nutné uvést geometrické parametry těchto podpěr, vzdálenosti mezi nimi a samozřejmě hmotnost zboží nebo materiálů na nich uložených. Tento typ zátěže vytvářejí i kolejnice umístěné přímo na podlaze a platí pro ně stejné přístupy.

Specifika zátěží vyskytujících se v podniku jsou neoddělitelná od pochopení technologických procesů a vlastností používaných zařízení. Pokud máte potíže s popisem zatížení na vašem webu, můžete se obrátit na Bee Wright pro radu a naši specialisté na design podlah vám pomohou.

Článek říká, jak sbírat zatížení na základu, a také obsahuje příklady, jak vypočítat zatížení z rámového panelového domu s podkrovím o půdorysných rozměrech 6×9 m.

Klasifikace vlivů na základ

Zatížení na základně jsou konstantní P_d a dočasné (dlouhodobé P_l, krátkodobý P_t, speciální P_s).

Konstantní P_d – hmotnost částí konstrukcí včetně nosných a uzavíracích stavebních konstrukcí.

Dlouhé P_l – hmotnost dočasných přepážek, spár a patek pro zařízení, hmotnost stacionárních zařízení, kapaliny, které je plní, pevné látky atd.

Krátkodobý P_t – nárazy od lidí, zvířat, zařízení na podlahy, od pohyblivých zdvihacích a přepravních zařízení,

od vozidel a klimatických podmínek (sníh, vítr atd.).

Speciální P_s – seismický, explozivní náraz, náraz při střetu vozidel s částmi konstrukce, náraz způsobený požárem nebo deformací základu, doprovázený radikální změnou struktury půdy.

Pro správný výpočet dopadu na základ je nutné shromáždit všechna zatížení. Příklady uvedené v tomto článku zohledňují ty typy vlivů, které jsou zásadní při výpočtu zakládání šroubových pilot pro jednotlivé projekty bytové výstavby.

Konstantní zatížení. Jak vypočítat
hmotnost částí konstrukce?

Pro výpočet hmotnosti budovy potřebujete pouze znát měrnou hmotnost materiálů a jejich objemy. Taková data mohou snadno poskytnout dodavatelé stavebních materiálů.

Při provádění výpočtů můžete také použít průměrné hodnoty měrné hmotnosti konstrukcí. Pro usnadnění jsou uvedeny v tabulce 2.

Tabulka 1 – Referenční údaje s průměrnými hodnotami
měrná hmotnost konstrukcí domu: stěny, podlahy, střešní krytina.

Podle bod 4.2. SP 20.13330 „Zatížení a dopady“ vypočtená hodnota zatížení je určena jako součin jeho standardní hodnoty součinitelem spolehlivosti zatížení (γ_f) pro váhu

stavební konstrukce odpovídající uvažovanému meznímu stavu:

Tabulka 2 – Tab. 8.2. SP 20.13330

Proveďme potřebné výpočty na příkladu rámového panelového domu s podkrovím o půdorysných rozměrech 6×9 m.

Chcete-li vypočítat hmotnost stěn domu, musíte vypočítat jejich obvod. Obvod vnějších stěn + vnitřní stěny: P = 47 m, průměrná výška stěn bude h = 4,5 m Pak bude hmotnost konstrukce stěny rovna: P × h × měrná hmotnost materiálu stěny .

47 m × 4,5 m × 70 kg/m 2 = 14 805 kg = 14,8 t

Dále spočítejme hmotnost střechy. Předpokládáme, že hmotnost střechy (dřevěný krokvový systém pokrytý kovovými taškami) je 40 kg/m2 (celková hmotnost kovových tašek, opláštění, krokví). Pak bude hmotnost střechy rovna: S střecha × měrná hmotnost 1 m 2.

92 m 2 × 40 kg/m 2 = 3 680 kg = 3,7 t

Je také nutné vypočítat hmotnost z podlah. Předpokládáme, že hmotnost dřevěné podlahy spolu s izolací bude rovna 100 kg/m2. Potom bude hmotnost z podlah rovna: S podlahy × měrná hmotnost × množství.

54 m 2 × 0,1 t/m 2 × 2 = 10,8 t

Po dokončení všech potřebných výpočtů vynásobíme výslednou hmotnost konstrukce koeficientem spolehlivosti, o kterém jsme hovořili dříve (ve výpočtu pro rámový panelový dům se koeficient rovná 1,1 – pro dřevěné konstrukce) :

29,3 t x 1,1 = 32,2 t

Zátěž ze samotné budovy tedy bude 32,2 tuny Tato hmotnost je akceptována podmíněně, bez odečtení dveřních a okenních otvorů.

Krátkodobé zátěže

Na podlahách

Vzhledem k tomu, že během návrhu a výstavby není možné přesně určit hodnotu indikátoru nárazu na podlahy, standardní hodnota se přičítá k hmotnosti podlahové konstrukce rovnoměrně.

rozložená zátěž – P_t (stůl 8.3 SP 20.13330), působící na 1 m 2.

U obytných budov se rovná 1,5 kPa (150 kg/m2). Při výpočtu dostaneme: S_{překrývání} × 150 kg/m 2 × počet přesahů. Zatížení lidmi (zvířata, nábytek, vybavení) na podlahách:

54 m 2 × 150 kg/m 2 × 2 = 16 200 kg = 16,2 t

zasněžený

Pro výpočet klimatického zatížení základu je třeba vzít v úvahu sněhovou plochu (hmotnost sněhové pokrývky na 1 m2) a strukturu povlaku