Химический состав стали 9г2с

Марка стали	C	Si	Mn	S	P	Cr	Mо	Cu
				не более
09Г2С	0,09	0,5-0,8	1,3-1,7	0,04	0,04	0,03	0,3	0,15-0,55

3. Виды нагрузок

Всю совокупность нагрузок, действующих на здание, можно разделить на две основные группы в зависимости от их происхождения: природные и искусственные.

Природные нагрузки являются результатом непрерывного изменения окружающей среды, их можно разделить на метеорологические, гравитационные и сейсмические.

В зависимости от продолжительности действия нагрузки можно разделить на постоянные и временные. Временные нагрузки, в свою очередь, делят на длительные, кратковременные и особые.

Постоянные нагрузки могут быть природными - собственный вес несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, масса и давление грунта - или иметь искусственное происхождение - воздействие на конструкции усилий предварительного напряжения. Природные постоянные нагрузки являются в определенном смысле балансом для здания или сооружения, поэтому их уменьшение - важная задача строительного проектирования.

Длительно действующие нагрузки: вес временных перегородок; стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов, контейнеров, подъемных машин), а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование в процессе его эксплуатации; нагрузка на перекрытия в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, архивах, библиотеках и подобных зданиях и помещениях; нагрузка на перекрытия в помещениях жилых и общественных зданий, где преобладает вес оборудования (технические этажи, помещения вычислительных центров и т.п.); температурные технологические воздействия от стационарного оборудования; воздействия неравномерных деформаций основания; воздействия усадки и ползучести; вес снегового покрова с особенностями, отраженными в СНиП 2.01.07-85, и др.

Кратковременные нагрузки: вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования; нагрузки от подвижного подъемного - транспортного оборудования (мостовых и подвесных кранов, погрузчиков и т.п.), используемого при возведении и эксплуатации зданий и сооружений; полная снеговая нагрузка; ветровые нагрузки; гололед; полные климатические температурные воздействия и др.

Особыми нагрузками являются: сейсмические и взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологических процессов, поломкой или временной неисправностью оборудования; воздействия неравномерных деформаций оснований, сопровождающиеся изменениями структуры грунта (например, деформации посадочных грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаивании), воздействия деформации земной поверхности в районах горных выработок и в карстовых районах.

Снеговые нагрузки

Снеговые нагрузки - серьезный силовой фактор, недооценивать который нельзя. Чрезмерные снеговые нагрузки являются часто причиной аварий строительных конструкций. Величина снегового покрова зависит от района строительства и от характера кровли. В случае сложных по форме кровель в пазах скапливаются «снеговые мешки», приводящие к неравномерному нагружению конструкций. Кроме того, долго лежащие «снеговые мешки» уплотняются, что также приводит к увеличению нагрузки от снега. В России снеговые нагрузки регламентированы нормами СНиП 2.01.07-85. Вес снегового покрова в малоизученных и горных районах, в местах со сложным рельефом должен устанавливаться на основании данных гидрометеорологической службы. Перечень этих районов приводятся в нормах.

Ветровые нагрузки

Ураганные ветры - источник многих аварий инженерных сооружений и коммуникаций.

Ветровые нагрузки горизонтальны, в этом одна из их особенностей. Переход к новым более прочным материалам привел уменьшению массы зданий и сооружений, а это выдвинуло на передний план проблему восприятия ветровых нагрузок. Особенно опасны ветровые воздействия на высотные здания, башни, мачты. Чем выше над уровнем земли, тем больше скорость ветра.

Здания и сооружения представляют собой тела сложной геометрической формы и поэтому вызывают ряд аэродинамических эффектов (рис. ). Так, если рассмотреть здание в виде параллелепипеда, то воздушный поток обтекает его с пяти сторон. Около 80% напора ветра приходится на лобовую, наветренную сторону и 60% нагрузки испытывает противоположная подветренная сторона в виде так называемого откоса.

При двускатной кровле наветренный скат испытывает значительный ветровой напор, а подветренный - откос, возникающий в силу разрежения, поэтому подветренный скат кровли стремится как бы взлететь (рис. ). В случае легких конструкций (рис. ) и кровель крыша может оказаться в положении подъемного крыла - благодаря ее форме возникает подъемная сила, иногда превышающая ее вес.

Если здание массивно и пульсация скорости ветра на может возбудить в нем динамических (инерционных) сил, то допустимо принимать ветровой напор как статическую нагрузку. Однако при создании очень высоких и гибких сооружений, например мачт, такой подход недопустим.

Недостаточный учет аэродинамических характеристик ветровой нагрузки, характера ее воздействия на сооружения часто приводил к авариям. Для качественного анализа распределения ветровой нагрузки проводятся эксперименты на моделях в аэродинамических трубах, а также ведутся наблюдения за сооружениями в натуральных условиях. Модели должны не только повторять со всей возможной полнотой внешние формы сооружения, но и иметь распределение жесткостей и масс такое же, как у натуры. В России ветровые нагрузки регламентированы нормами СНиП 2.01.07-85.

Сейсмические нагрузки

Сейсмическими явлениями называются колебания земной коры, вызывающие ее разрывы и разрушения. К таким явлениям относятся землетрясения.

Упругие колебания земной коры, распространяющиеся от источника землетрясения, передаются на фундаменты и несущие конструкции (рис. ). Сейсмические нагрузки вызывают массу повреждений в конструкциях и их разрушение. В связи с этим в районах, подверженных землетрясениями, необходимо применять специальные меры, повышающие устойчивость фундаментов и каркасов несущих конструкций от сейсмических воздействий. Общее число землетрясений огромно ( до 100 тыс. в год), однако разрушительные составляют не более 0,1%. Степень интенсивности землетрясений зависит от величины ускорения колебательного движения, которое называется сейсмическим ускорением и оценивается в баллах от 1 до 12.

Существует карта сейсмического районирования территории России и других стран. Например , Ашхабад, Алма-Ата характеризуются сейсмичностью в 9 баллов, а Самарканд и Севастополь -7 баллов. Сейсмические силы являются инерционными силами. Они обусловлены массой колеблющегося здания и ускорением отдельных его частей. Уменьшением массы здания можно уменьшить сейсмические нагрузки. Поэтому стремятся облегчить массу конструкций в сейсмоактивных районах применением более легких строительных материалов.

Направления действия сейсмических сил произвольны, однако здания и сооружения имеют достаточный резерв устойчивости по отношению к вертикальным нагрузкам, поэтому расчет на сейсмику учитывает лишь горизонтальные нагрузки, возникающие при землетрясении. Строительные конструкции предназначены, как правило, для восприятия вертикальных нагрузок (собственной массы, массы людей, оборудования, снега) и в этом отношении обладают известными резервами, т.е. могут выдерживать определенные точки. Горизонтальная их устойчивость зачастую недостаточна. Расчетным является такой момент, когда сейсмические силы достигают своей экстремальной величины. Далее полученные силы трактуются как статическая нагрузка, при этом динамичность явления учтена при определении самих сейсмических сил. Для упрощения расчетов предполагается, что массы зданий и сооружений сконцентрированы в определенных точках.

Температурные воздействия

Изменение температуры окружающей среды является нагрузкой и часто весьма значительной. Конструкции представляют собой взаимосвязанные элементы – балки, колонны, рамы, вследствие чего возможность свободной температурной деформации ограничена.

Летом температура воздуха может превышать 35⁰ С в тени и ничто не может воспрепятствовать стремлению тел удлиняться. Невозможность свободного удлинения конструкций приводит к возникновению в них сжимающих напряжений. И наоборот, при понижении температуры элементы стремятся укоротиться, но так как не имеют такой возможности, в них возникают растягивающие напряжения.

В строительной практике имели место случаи повреждений строительных конструкций из-за температурных воздействий. В частности, в стальных каркасах обнаруживались разрывы креплений в вертикальных связях между колоннами. Следует принимать специальные меры, чтобы температурные воздействия проявляли себя как можно слабее.

Проще всего это сделать, обеспечив конструкциям возможность свободно удлиняться и укорачиваться. Мостовые балки, например, устанавливают на специальные опоры - катки, которые обеспечивают их подвижность. Здания «рассекаются» деформационными швами, ширина которых (обычно около 2см), как правило, достаточна для температурного расширения отдельных блоков.

Опасно и неравномерное температурное воздействие. Так, при проектировании мостов иногда учитывается дополнительная нагрузка, обусловленная разностью температур между нижней (теневой) и верхней (нагреваемой солнцем) поверхностями пролетного строения.