СП 20.13330.2016: нагрузки и воздействия
СП 20.13330.2016 — базовый свод правил для назначения расчетных воздействий на здания и сооружения. Документ применяется при проверках по предельным состояниям первой и второй групп и устанавливает состав нагрузок, нормативные значения, коэффициенты надежности, правила сочетаний и порядок учета климатических, эксплуатационных и специальных факторов.
Технические требования к нагрузкам и воздействию при строительстве
Действующая редакция СП 20.13330.2016 учитывает изменения № 1-6 и применяется совместно с ГОСТ 27751 и профильными нормами. Свод правил задает исходные воздействия и правила их совместного учета, а прочность, устойчивость, жесткость и другие предельные состояния проверяются по документам на конкретный тип конструкций.
Расчет ведут для соответствующей стадии жизненного цикла: изготовления, транспортирования, монтажа, эксплуатации или ремонта. Значения принимают по назначению объекта, технологической схеме, климатическому району и геометрии сооружения. Ненормируемые специальные воздействия задают по профильным документам или заданию.
Классификация нагрузок и правила сочетаний на строительных объектах
СП разделяет нагрузки по продолжительности действия на постоянные и временные. Временные подразделяются на длительные, кратковременные и особые. Классификация нужна для формирования расчетных сочетаний: одно и то же максимальное значение нельзя автоматически суммировать со всеми остальными максимумами без учета вероятности одновременного действия.
Постоянная группа включает собственный вес несущих и ограждающих элементов, давление грунта и другие воздействия, сохраняющиеся длительное время. К длительной относят стационарное оборудование, заполнение аппаратов, отдельные пониженные значения эксплуатационных и климатических воздействий, а также эффекты, связанные с длительными деформационными процессами.
Кратковременная группа охватывает полные эксплуатационные воздействия от людей, транспорта и подвижного оборудования, пусковые и переходные режимы, снег, ветер, гололед и климатическую температуру в предусмотренных случаях. К особым относятся аварийные и редкие ситуации, включая сейсмические, взрывные, ударные, пожарные и иные воздействия, определяемые специальными нормами или заданием.
Основные группы и их роль в расчете сооружений
| Группа | Характерные примеры | Принцип учета |
|---|---|---|
| Постоянные | Вес конструкций, давление грунтов, гидростатическое давление | Учитываются в расчетной ситуации постоянно либо сохраняют созданные усилия |
| Длительные | Стационарное оборудование, заполнение резервуаров и аппаратов, пониженные эксплуатационные значения | Входят в основные и особые сочетания с установленными коэффициентами |
| Кратковременные | Люди, транспорт, краны, снег, ветер, гололед, температурные воздействия | Включаются в сочетания с учетом их одновременности и влияния на рассматриваемое состояние |
| Особые | Авария, взрыв, удар, пожар, сейсмика и другие редкие расчетные ситуации | Формируют особые сочетания совместно с учитываемыми постоянными и временными воздействиями |
Основные сочетания формируют из постоянных, длительных и кратковременных составляющих. Особое сочетание включает одно особое воздействие и остальные учитываемые компоненты. Для каждой проверки выбирают неблагоприятную комбинацию; она может различаться для несущей способности и эксплуатационной пригодности.
Контроль веса конструкций, оборудования, людей, транспорта и кранов на стройплощадках
Собственный вес определяют по проектным размерам и удельному весу материалов, а для заводских изделий допускается использовать данные изготовителя. В расчетную модель включают несущие элементы, ограждения, перегородки, отделочные слои, стационарные части инженерных систем, грунт и другие массы, которые реально передают усилия на рассматриваемую систему.
Раздел об эксплуатационных нагрузках охватывает оборудование, людей, животных, складируемые материалы и транспортные средства. Для производственного объекта учитывают массу оборудования, его заполнение, опорную схему, возможные динамические эффекты и технологические режимы. Для перекрытий и лестниц нормируются равномерно распределенные и сосредоточенные воздействия в зависимости от назначения помещений.
Перекрытия, покрытия, лестницы и балконы проверяют также на сосредоточенную вертикальную силу в неблагоприятном положении. Если технологией предусмотрено более тяжелое оборудование или транспорт, расчет выполняют по фактическим данным задания.
Для мостовых и подвесных кранов учитывают вертикальные колесные давления, горизонтальные силы, торможение, перекос и совместную работу нескольких механизмов. Число одновременно учитываемых кранов зависит от компоновки путей, режима работы и проверяемого элемента.
Исходные данные для эксплуатационных расчетов строений:
- масса строительных элементов и постоянных инженерных систем;
- масса оборудования в рабочем и испытательном состояниях;
- содержимое резервуаров, аппаратов, трубопроводов и емкостей;
- категория помещения и характер пребывания людей;
- схема складирования материалов и возможная высота штабеля;
- масса, габариты и маршруты движения транспортных средств;
- характеристики мостовых, подвесных и иных кранов;
- монтажные, ремонтные, пусковые и переходные режимы.
Снеговые, ветровые, гололедные и температурные воздействия
Снеговая нагрузка определяется районом строительства, формой кровли, переносом снега ветром, тепловым режимом, парапетами, фонарями и перепадами высот. Используются нормативный вес снегового покрова на земле и коэффициенты, описывающие фактическую схему отложения на покрытии.
Расчетное значение для горизонтальной проекции покрытия формируется через произведение нормативного снегового веса и коэффициентов формы, сноса и теплового влияния. Для снеговой нагрузки коэффициент надежности принимается 1,4. Особое внимание требуется покрытиям со сложной геометрией: локальное накопление может определять усилия в отдельных прогонах, фермах, балках и узлах даже при умеренном среднем слое снега.
Ветровой раздел рассматривает среднюю и пульсационную составляющие основного воздействия. Для ограждающих элементов и их креплений определяется пиковое давление, а для сооружений, чувствительных к аэродинамической неустойчивости, проверяют резонансное вихревое возбуждение. В расчет входят наружное и внутреннее давление, отсос, касательные силы и коэффициенты, зависящие от формы сооружения.
Ветер зависит от нормативного давления района, типа местности, высоты и аэродинамической схемы. Для основной и пиковой ветровой нагрузки коэффициент надежности равен 1,4; при расчете на резонансное вихревое возбуждение применяется специальный порядок. Для высотных, протяженных и нестандартных объектов может потребоваться уточнение аэродинамических параметров экспериментальными или расчетными исследованиями.
Гололедные воздействия нормируются для проводов, тросов, антенно-мачтовых устройств, решетчатых элементов и других открытых конструкций, на которых возможно образование льда. Для ряда высотных фасадных и ограждающих элементов они также подлежат учету. Расчет связан с толщиной отложения, геометрией элемента, высотой размещения и ветровым воздействием на обледеневшую поверхность; коэффициент надежности по гололеду составляет 1,8.
Температурные климатические воздействия учитывают изменение средней температуры конструкции и перепад по сечению. Они вызывают удлинение, укорочение, изгиб и дополнительные усилия при наличии связей, препятствующих свободной деформации. В расчет принимают температуру замыкания, климатические экстремумы, солнечную радиацию и условия эксплуатации. Коэффициент надежности для температурного воздействия принимается 1,1.
Актуализированная редакция предусматривает учет экстремальных климатических воздействий в особых расчетных ситуациях, если этого требуют профильные нормы или задание на проектирование. Они формируют отдельный сценарий и проверяются в составе соответствующего сочетания.
Прочие воздействия, прогибы и применение приложений СП
Раздел «Прочие нагрузки» охватывает воздействия, которые не должны автоматически назначаться по аналогии со снегом, ветром или обычной эксплуатационной нагрузкой. Технологические температурные эффекты, вибрация, производственная пыль, вода на покрытиях, влажностные и усадочные процессы, а также иные специальные факторы принимаются по соответствующим нормам, техническому заданию или обоснованию.
СП содержит положения по предельным прогибам и перемещениям, связанным с технологическими, конструктивными и физиологическими требованиями. При проверке учитывают деформативность системы, податливость соединений и оснований, а для железобетона — требования профильных норм.
Приложения свода правил дополняют основные разделы расчетными схемами и справочными данными. В них приведены аэродинамические коэффициенты для различных форм, схемы распределения снега на покрытиях, климатические карты и табличные параметры, требования к прогибам и перемещениям. Пользоваться приложением следует вместе с пунктом основного раздела, который устанавливает область применения конкретной схемы или коэффициента.
Карты районирования дают исходные климатические параметры территории. При выборе значения проверяют положение площадки, высоту, рельеф, табличные уточнения и данные строительной климатологии. Для пограничных зон применяют правила СП и актуальные исходные сведения.
Актуальность ссылочных документов имеет принципиальное значение. СП 20 применяется вместе с нормативами на надежность, основания, стальные, железобетонные, деревянные, сейсмостойкие и другие конструкции. Если ссылочный документ изменен или заменен, порядок применения его действующей редакции определяется характером ссылки и правилами самого свода.
Применение СП 20.13330.2016 при проектировании
Практическая работа начинается с перечня всех расчетных ситуаций и источников воздействий. Затем каждому фактору назначают нормативное значение, коэффициент надежности и принадлежность к постоянной, длительной, кратковременной или особой группе. После формирования сочетаний выполняют статический или динамический расчет и получают усилия, реакции, перемещения и параметры, необходимые для проверки элементов.
Критичны две ошибки: пропуск реального воздействия и необоснованное суммирование максимумов. СП позволяет учитывать совместность факторов и формировать расчетные ситуации, соответствующие реальной эксплуатации здания или сооружения.
Результаты по СП являются исходными для дальнейшей проверки сечений, соединений, фундаментов и ограждающих элементов. Например, ветровое давление используется при расчете каркаса и фасадных креплений, снеговое значение — покрытия и несущих конструкций, крановые воздействия — колонн и подкрановых балок, а эксплуатационные нагрузки — перекрытий, лестниц и площадок.
Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85
Действующий СП 20.13330.2016 представляет комплексную систему назначения постоянных, эксплуатационных, крановых и климатических воздействий, их коэффициентов и сочетаний, со всеми изменениями указанными в пунктах № 1-6. Документ используется при расчетах зданий и сооружений по первой и второй группам предельных состояний и должен применяться совместно с нормативами на проектируемый тип конструкций.
ГК «МеталлЭнергоХолдинг» поставляет металлоконструкции и комплектующие по проектной документации. Технические требования и спецификации можно направить на volzhskij@z-metalloprokat.ru; консультация по поставке доступна по телефону +7 (84432) 018-96.
