АПД 04.09.2021. С 2018 года введена в действие новая редакция - СП 20.1330.2016. Я за обновлениями не поспеваю, поэтому исправлять статью не буду (не думаю, что за два года что-то кардинально поменялось). Продолжим:
Чисто для себя я хотел бы разобраться, насколько сильно изменились основные понятия и определения и можно ли по старинке пользоваться не актуализированным СНиПом. Дело в том, что во множестве статей, посвященных расчету конструкций, я ссылаюсь именно на СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия", и просто так вносить правки в эти статьи не хотелось бы (слишком много времени).
Вот только одна беда. в актуализированном СП 20.13330.2011 появился значок ©, защищающий авторские права издателя - Минрегион России, а для совсем не понятливых сделано примечание: "Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской федерации без разрешения Минрегиона России".
Поэтому я, как человек уважающий чужие авторские права, по возможности не буду полностью или частично приводить текст данного документа, а просто приведу понятия и определения из СНиПа, впрочем также немного измененные (копипаст в любом случае не имеет смысла), а затем курсивом свой комментарий. Запрашивать разрешение на частичное воспроизведение текста я также не вижу смысла.
Перед тем, как приступать к рассмотрению нормативных документов, я советую вам сначала ознакомиться с основными видами нагрузок с точки зрения строительной механики для лучшего понимания материала. Основное внимание будет уделено нагрузкам на жилые здания и сооружения, которым и посвящен данный сайт. Особенности определения нагрузок для промышленных зданий и сооружений будут по возможности пропущены.
Итак приступим.
Настоящие нормы распространяются на проектирование строительных конструкций и оснований зданий и сооружений и устанавливают основные положения и правила по определению и учету постоянных и временных нагрузок и воздействий, а также их сочетаний.
Нагрузки и воздействия на строительные конструкции и основания зданий и сооружений, отличающихся от традиционных, допускается определять по специальным техническим условиям.
В СП данные положения, не имеющие вообще никакой нумерации, вынесены в отдельный раздел 1.Область применения. Кроме того, теперь нагрузки не определяются и учитываются, а назначаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 27751. В частности данный ГОСТ теперь четко регламентирует расчеты по группам предельных состояний, классы сооружений, нагрузки и воздействия и много чего другого. Возможно когда-нибудь этот ГОСТ, введенный впервые, я рассмотрю отдельно.
Так как в СНиПе не было отдельных разделов 2. Нормативные ссылки и 3. Термины и определения, то и рассматривать мы их не будем. К тому же решающего значении при учете нагрузок они не имеют.
1. Общие положения
1.1. При расчете конструкций необходимо учитывать основные нагрузки, которые будут действовать на строительные конструкции в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений, а также возможные технологические нагрузки, которые будут действовать на строительные конструкции при их изготовлении, хранении, транспортировке и монтаже.
В СП данный пункт оставлен без изменений, за исключением того что имеет другую нумерацию, а именно п.1.4.
1.2. Нормативное значение является основной характеристикой нагрузки.
Это п.4.1 СП из раздела Общие требования. В целом формулировка осталась без изменений, к определению нормативное, добавлено еще одно в скобках - базовое.
Для некоторых видов нагрузок устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное. Пониженное значение используется в расчетах, если необходимо учесть влияние длительности нагрузок, проверить на выносливость, а также в других случаях, оговоренных в соответствующих нормах проектирования строительных конструкций и оснований.
К нагрузкам, имеющим два нормативных значения, относятся нагрузки на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий от людей, животных и оборудования, снеговые и температурные климатические воздействия.
В СП данные пункты подверглись наибольшей правке. Так теперь нет понятия "полное нормативное значение нагрузки" , а есть просто "нормативное значение нагрузки", но общий смысл при этом не изменился.
1.3. Расчетное значение нагрузки определяется, как произведение нормативного значения нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке γn, принимаемый согласно рассматриваемому предельному состоянию:
а) при расчетах на прочность и устойчивость — в соответствии с пп. 2.2, 3.4, 3.7, 3.11, 4.8, 6.11, 7.3 и 8.7;
б) при расчетах на выносливость - γn = 1:
в) при расчетах по деформациям - γn = 1, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения;
г) при расчетах по другим видам предельных состояний - согласно норм проектирования конструкций и оснований.
Примечание: в нормативных документах коэффициент надежности по нагрузке обозначен как γf. Однако мне такое обозначение не очень нравится, так как вызывает ассоциации с прогибом, поэтому я изменил обозначение на γn, при этом для коэффициента надежности по сооружению - γн, впрочем данный коэффициент в тексте данной статьи не встречается.
1.3.1. При наличии статистических данных расчетные значения нагрузок можно определять непосредственно по заданной вероятности их не превышения.
В СП уточняется, что речь идет о климатических нагрузках и воздействиях соответственно имеются в виду климатические данные. Важность этого дополнения еще и в том, что данные по климатическим нагрузкам собираются и обрабатываются в течение десятилетий, на основании этих данных в нормативные документы и вносятся соответствующие изменения, а потому при определении расчетных значений нагрузок для выбранного района строительства можно пользоваться не только нормативными документами, но и непосредственно климатическими данными. Это особенно важно, если расчетные значения нагрузок определенные на основе анализа климатических данных, превышают расчетные значения нагрузок, определенных по действующему нормативному документу. Впрочем для малоэтажного строительства данное уточнение большого значения не имеет.
1.3.2. При расчетах конструкций и оснований на период возведения зданий и сооружений расчетные значения снеговых, ветровых, гололедных нагрузок, а также температурных климатических воздействий следует уменьшать на 20 %.
1.3.3. Если необходимо выполнить расчет на прочность и устойчивость в условиях пожара, при взрывных воздействиях, столкновении транспортных средств с частями зданий и сооружений, то следует принимать γn = 1 для всех учитываемых при таких расчетах нагрузок.
В СП данный пункт был разбит на несколько отдельных пунктов и в них внесены на мой взгляд правильные структурные изменения, теперь не упоминаются расчеты на прочность и устойчивость, а есть просто расчеты по первой группе предельных состояний, не упоминаются расчеты на выносливость и по деформациям, а есть просто расчеты по второй группе предельных состояний. Тем не менее общий смысл п.1.3 никак не изменился за исключением приведенного выше уточнения о климатических нагрузках.
Примечание. Расчетные значения для нагрузок, имеющих два нормативных значения, определяются с одинаковым коэффициентом надежности по нагрузке для рассматриваемого предельного состояния.
Данное примечание в какой-либо форме в СП отсутствует, да и правду сказать мне оно не совсем понятно.
Классификация нагрузок
1.4. В зависимости от времени действия нагрузки бывают постоянные и временные: длительные, кратковременные и особые.
В СП к определениям нагрузок добавлена буквенная индексация. Теперь постоянные нагрузки - это qd, длительные - ql, кратковременные - qt, особые - qs.(в СП для обозначения нагрузок используется заглавная литера Р, которая в строительной механике чаще используется для обозначения сосредоточенной нагрузки, между тем большая часть рассматриваемых нагрузок являются распределенными и потому я использовал для обозначения нагрузок литеру q). Зачем нужна эта индексация, станет понятно чуть ниже.
1.5. Нагрузки, возникающие при возведении сооружений, изготовлении, хранении и перевозке конструкций, учитываются в расчетах как кратковременные нагрузки.
Нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации сооружений, учитываются в соответствии с пп. 1.6— 1.9.
Данный пункт в СП оставлен без изменений за исключением того, что поменялись номера пунктов. Кроме того примечательно, что нагрузки опять учитываются, а не назначаются.
1.6. К постоянным нагрузкам относят:
а) вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций;
б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление.
Усилия от предварительного напряжения, сохраняющиеся в конструкциях или основаниях, учитываются в расчетах как усилия от постоянных нагрузок.
В СП данный пункт дополнен подпунктом в), куда относится гидростатическое давление, возникающее при высоком уровне грунтовых вод. Данный подпункт важен при проектировании фундаментов и оснований.
1.7. К длительным нагрузкам относят:
а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;
В данном случае у меня всегда возникают вопросы, какие именно перегородки можно относить к временным, а какие к постоянным и можно ли рассматривать стяжку, как подливку под оборудование, так как отдельно стяжка нигде не упоминается? Например, перегородка в полкирпича или стяжка по перекрытию могут оставаться на своем месте в течение всего времени эксплуатации здания или сооружения и тогда это постоянная перегородка или постоянная стяжка и учитывать нагрузки от них следует согласно п.1.6.а). С другой стороны перегородку можно перенести, а стяжку поменять на другую, более легкую и тогда мы имеем дело с временной перегородкой или временной стяжкой. К сожалению данный подпункт оставлен в СП без изменений.
Для себя я эти вопросы решаю так: вес перегородок из натурального или искусственного камня и вес стяжки я всегда учитываю как постоянную нагрузку.
б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и изоляцией, ленточных конвейеров, постоянных подъемных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;
Данный подпункт оставлен в СП без изменений, а в жилищном строительстве может использоваться разве что при расчете перекрытий гаражей.
г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и подобных помещениях;
Подпункты в), а также ж), и) имеют отношение только к промышленным зданиям и сооружениям, поэтому я их исключил из общего списка по указанным выше причинам. А подпункт г) оставил потому, что сейчас в квартирах и домах классические архивы, кабинеты и просто книжные полки встречаются все реже, но тем не менее встречаются.
д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;
е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;
Данные подпункты в СП оставлены без изменений. И хотя вероятность учета подобных нагрузок при расчете жилых домов крайне низка, но на всякий случай оставлю.
з) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3;
Теперь в СП это просто пониженные нагрузки, указанные в п.1.2 (п.4.1 в СП).
к) снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0,5.
л) температурные климатические воздействия с пониженными нормативными значениями, определяемыми в соответствии с указаниями пп. 8.2-8.6 при условии θ1 = θ2 = θ3 = θ4 = θ5 = 0, ΔI = ΔVII = 0;
В СП данные подпункты отсутствуют, а потому на подобные требования теперь можно не обращать внимания.
м) воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным изменением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов;
н) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.
Примечание. В районах со средней температурой января минус 5 °С и выше (по карте 5 приложения 5 к СНиП 2.01.07-85*) снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением не устанавливаются.
В СП данные подпункты оставлены без изменений, а примечание отсутствует, в частности потому, что теперь нет подпункта к).
1.8. К кратковременным нагрузкам относят:
а) нагрузки от оборудования, возникающие в пуско-остановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;
В СП данный подпункт оставлен без изменений, а мной не удален потому, что обычную стиральную машину вполне можно рассматривать, как оборудование, часто создающее дополнительные нагрузки на перекрытие в процессе работы и в пуско-остановочном режиме.
б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;
в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в п. 1.7, а, б, г, д;
В СП данные подпункты не изменились за исключением того, что изменилась нумерация пунктов. Подпункт г) имеет отношение только к производственным зданиям, потому мной исключен. Кроме того, в СП добавлен новый подпункт д), рекомендующий относить нагрузки от транспортных средств к кратковременным. И тут у меня опять возникает вопрос: автомобиль стоящий в гараже полгода безвыездно - это кратковременная нагрузка или все-таки длительная?
В целом конечно же движущийся автомобиль создает нагрузку как минимум в 2 раза больше собственного веса, потому что нагрузка эта динамическая (а возможно и ударная), а потому более правильно рассчитывать перекрытия гаражей с учетом кратковременной нагрузки от движущегося автомобиля с учетом динамического коэффициента. Но это опять же сугубо мое личное мнение.
д) снеговые нагрузки с полным расчетным значением;
е) температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;
ж) ветровые нагрузки;
з) гололедные нагрузки.
В СП теперь все эти подпункты объединены в один 5.6.е) климатические нагрузки. Из контекста следует, что это нагрузки с полным расчетным значением, однако прямо об этом не говорится.
1.9. К особым нагрузкам относят:
а) сейсмические воздействия;
б) взрывные воздействия;
в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
г) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.
В СП данные подпункты оставлены без изменений, а кроме того добавлены еще два подпункта д) нагрузки, возникающие во время пожаров, и е) нагрузки возникающие в результате столкновения транспортных средств с частями зданий и сооружений. На мой взгляд, достаточно нужные и важные дополнения.
Пункт, посвященный описанию особых нагрузок, заканчивается следующим предложением: "Расчетные значения особых нагрузок устанавливаются в соответствующих нормативных документах или задании на проектирование." Т.е. в данном своде правил не приводятся расчетные значения особых нагрузок в отличие от множества других, вышеперечисленных в классификации.
Сочетания нагрузок
1.10. Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп выполняется с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.
Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции или основания.
В СП этот пункт оставлен без изменений и теперь имеет нумерацию 6.1, так как подраздел Сочетания нагрузок в СНиПе - это в СП отдельный раздел 6.
1.11. В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают:
а) основные сочетания нагрузок, включающие постоянные, длительные и кратковременные нагрузки;
б) особые сочетания нагрузок, включающие перечисленные в п.1.11.а) и одну из особых нагрузок.
1.11.1. Временные нагрузки, имеющие два нормативных значения, включаются в сочетания при пониженном нормативном значении как длительные, если учитывается пониженное нормативное значение, как кратковременные, если учитывается полное нормативное значение.
1.11.2. В особых сочетаниях нагрузок, учитывающих взрывные воздействия или нагрузки, вызываемые столкновением транспортных средств с частями сооружений, можно не учитывать кратковременные нагрузки, указанные в п. 1.8.
1.12. При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий следует умножать на коэффициенты сочетаний ψ, равные:
1.12.1. В основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ1 = 0,95; для кратковременных ψ2 = 0,9:
1.12.2. в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ1 = 0,95; для кратковременных ψ2 = 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений для сейсмических районов и в других нормах проектирования конструкций и оснований. При этом особая нагрузка принимается без снижения.
1.12.3. При учете основных сочетаний, состоящих из постоянных нагрузок и одной временной нагрузки (длительной или кратковременной), коэффициенты ψ1, ψ2 не вводятся.
1.12.4. Примечание. В основных сочетаниях, включающих три и более кратковременные нагрузки, расчетные значения этих нагрузок допускается умножать на коэффициент сочетания ψ2, принимаемый в зависимости от степени влияния для первой кратковременной нагрузки - 1,0, для второй - 0,8, для остальных - 0,6.
Эти два пункта в СП подверглись наибольшей правке. Это в частности связано с тем, что нет и быть не может точного ответа на вопрос: на какое сочетание нагрузок следует рассчитывать ту или иную конструкцию? Приблизительный ответ на этот вопрос дает теория вероятности и соответственно коэффициенты сочетаний в указанных пунктах определяются с помощью теории вероятности.
Общий смысл данных коэффициентов примерно следующий: постоянные нагрузки действуют всегда, т.е. вероятность их воздействия 100%, соответственно коэффициент сочетаний всегда равен 1 и об этом даже не стоит говорить. Когда к постоянным нагрузкам добавляется одна временная, не важно - длительная или кратковременная, то вероятность их совместного воздействия также равна 100%, что и оговаривается пунктом 1.12.3.
А дальше все усложняется, т.е. чем больше возможных сочетаний с временными нагрузками, тем меньше вероятность их одновременного совместного действия на рассчитываемую конструкцию или основание, что и оговаривается пп.1.12.1 и 1.12.4.
В особых сочетаниях вероятность воздействия особых нагрузок составляет 100%, на то они и особые сочетания, при этом вероятность воздействия других кратковременных нагрузок снижается, а некоторые из них могут вообще не учитываться, что и оговаривается пп.1.11.2 и 1.12.2. Кроме того, подпункт 1.11.2 является как бы дополнением подпункта 1.3.3.
В целом, как я уже сказал эти пункты подверглись значительному редактированию общий смысл которого - увеличение вероятности сочетания нагрузок. Теперь определение значений нагрузок для любых сочетаний следует производить по следующим формулам:
для основных сочетаний Cm
Сm = qd + (ψl1ql1 + ψl2ql2 + ... + ψlnqln) + (ψt1qt1 + ψt2qt2 + ... + ψtnqtn) (6.1)
для особых сочетаний Сs
Cs = Cm + qs (6.2)
где ψli - коэффициенты сочетаний для длительных нагрузок;
где ψti - коэффициенты сочетаний для кратковременных нагрузок;
i = 1, 2, 3, ..., n - показатель степени влияния нагрузки.
Так 1 означает основную степень влияния. Как определить степень влияния той или иной нагрузки, в нормативных документах не оговаривается.
Чисто для себя я пользуюсь следующим правилом: чем больше значение нагрузки, тем больше ее степень влияния.
- при равномерно распределенных длительных нагрузках:
ψl1 = 1; ψl2 = ψl3 = ψln = 0.95 - при учете в любых сочетаниях, за исключением случаев, оговоренных соответствующими нормативными документами, в частности при учете сейсмических воздействий.
- для всех остальных нагрузок
ψl = 1.
Как видим, теперь основная по влиянию длительная нагрузка всегда учитывается со 100% вероятностью вне зависимости от того, сколько всего временных нагрузок действует. Если я правильно понимаю контекст документа, то под всеми остальными нагрузками имеются в виду сосредоточенные или неравномерно распределенные нагрузки.
Из этого следует, что если для упрощения расчетов несколько длительных сосредоточенных нагрузок приводятся к эквивалентной равномерно распределенной нагрузке, то все равно в любом сочетании эту нагрузку следует учитывать со 100% вероятностью.
- при кратковременных нагрузках:
ψt1 = 1; ψt2 = 0.9; ψl3 = ψln = 0.7 - при учете в основных сочетаниях.
- для всех остальных нагрузок
ψt = 0.8 - при учете в особых сочетаниях, за исключением случаев, оговоренных соответствующими нормативными документами, в частности при учете сейсмических воздействий.
Кратковременные нагрузки можно не учитывать в особых сочетаниях при нагрузках, вызываемых пожаром, столкновением транспортных средств с частями зданий и сооружений и при взрывном воздействии.
Как видим, и для кратковременных нагрузок в новом нормативном документе вероятность их совместного действия увеличена.
1.13. При учете сочетаний нагрузок в соответствии с указаниями п. 1.12 за одну временную нагрузку принимается:
а) нагрузка определенного рода от одного источника (...снеговая, ветровая, гололедная нагрузки, температурные климатические воздействия, ...);
б) нагрузка от нескольких источников, если их совместное действие учтено в нормативном и расчетном значениях нагрузки (нагрузка от оборудования, людей и складируемых материалов на одном или нескольких перекрытиях с учетом коэффициентов ψA и ψn, приведенных в пп. 3.8 и 3.9; ...; гололедно-ветровая нагрузка, определяемая в соответствии с п. 7.4).
В СП данный пункт оставлен без изменений за исключением того, что поменялась нумерация. Кроме того я исключил некоторые виды нагрузок имеющих отношение только к промышленным объектам.
2. Вес конструкций и грунтов
2.1. Нормативные значения веса для конструкций заводского изготовления определяются на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей, для других строительных конструкций и грунтов - по проектным размерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений.
2.2. Коэффициенты надежности по нагрузке γn для веса строительных конструкций и грунтов приведены в таблице 509.1:
Таблица 509.1. Коэффициенты надежности по нагрузке (согласно СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия")
Примечания:
1. При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания и в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, производится расчет с коэффициентом надежности по нагрузке γn = 0,9 для веса конструкции или ее части.
2. При определении нагрузок от грунта также учитываются нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транспортных средств, передаваемые на грунт.
3. Для металлических конструкций, в которых усилия от собственного веса превышают 50 % общих усилий, следует принимать γn = 1,1.
В СП формулировки данного раздела немного изменились, но общий смысл и значения коэффициентов остались прежними. Изменилась нумерация, теперь это раздел 7. Примечание 1 вынесено в отдельный пункт 7.4 и дополнено "если другое значение не предусмотрено в нормах проектирования этих конструкций". Примечание 3 также вынесено в отдельный пункт 7.3 и оставлено без изменений. Кроме того, в таблице в строке металлические сделано примечание: "кроме указанных в п.2.3. Вот только никакого п.2.3. в СП нет, а это опечатка. Вместо "п.2.3" следует читать "п.7.3".
Общий вывод:
В целом классификация нагрузок и значения коэффициентов надежности для грунтов и веса конструкций не изменились и в этой части можно пользоваться не актуализированным СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия". При учете сочетаний нагрузок следует пользоваться более жесткими требованиями СП 20.13330.2011.
Впрочем те, кто учитывал все нагрузки как постоянные, могут не беспокоиться. Для них совершенно ничего не поменялось, разве что возможный коэффициент запаса прочности теперь будет немного меньше.
Влияние изменений в других разделах СНиПа будет рассмотрено отдельно. | 
