Расчёт нагрузок на строительные конструкции — СП 20.13330.2017
Классификация нагрузок, снеговые и ветровые воздействия, сейсмика, коэффициенты надёжности и сочетания нагрузок по СП 20.13330.2017 (актуализация СНиП 2.01.07-85*), СП 14.13330.2018, ГОСТ 27751-2014.
Нормативная база
Классификация нагрузок (СП 20.13330.2017 п. 4)
| Вид нагрузки | Примеры | Коэф. сочетания ψ |
|---|---|---|
| Постоянные | Собственный вес конструкций, грунтовое давление, предварительное напряжение, вес стационарного оборудования | ψ = 1,0 (всегда учитываются полностью) |
| Временные длительные | Вес стационарного оборудования, давление жидкостей и газов, равномерная нагрузка на перекрытия от складских товаров | ψ₁ = 0,95 (при комбинации с кратковременными) |
| Кратковременные | Снеговые, ветровые, крановые, нагрузки от людей и мебели в жилых зданиях, температурные | ψ₀ = 0,90; ψ₂ = 0,5–0,7 |
Снеговые нагрузки (СП 20.13330.2017 раздел 10)
Расчётное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:
где: Sg — нормативное значение снегового покрова по карте (кПа); μ — коэффициент формы покрытия; Ce — коэффициент сноса снега (0,85 при наличии ветрового сноса); Ct — тепловой коэффициент (1,0 для неотапливаемых, 0,8 для отапливаемых с теплопроводной кровлей).
| Снеговой район | Sg, кПа (нормативное) | Города |
|---|---|---|
| I | 0,5 | Астрахань, Калмыкия, южные районы |
| II | 1,0 | Москва, Ростов-на-Дону, Краснодар |
| III | 1,5 | Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань |
| IV | 2,0 | Новосибирск, Омск, Пермь, Уфа |
| V | 2,5 | Тюмень, Челябинск, часть Урала |
| VI | 3,0 | Сыктывкар, север Западной Сибири |
| VII | 3,5 | Магадан, Хабаровск, часть Сибири |
| VIII | 4,0 | Камчатка, Сахалин, горные районы |
Коэффициент формы покрытия μ: плоская кровля (α≤25°) — μ=1,0; двускатная при α=25°–60° — μ=0,66–0; сводчатая — по п. 10.5 СП 20.
Ветровые нагрузки (СП 20.13330.2017 раздел 11)
Нормативное значение ветрового давления:
где: w0 — нормативное ветровое давление по карте (кПа); k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте; c — аэродинамический коэффициент (давление / отсос).
| Ветровой район | w0, кПа | Города |
|---|---|---|
| Ia | 0,17 | Закрытые горные долины, укрытые территории |
| I | 0,23 | Большинство районов Центральной России |
| II | 0,30 | Москва, Санкт-Петербург, Поволжье |
| III | 0,38 | Урал, юг Западной Сибири |
| IV | 0,48 | Побережье Балтики, Новороссийск |
| V | 0,60 | Побережье Каспия, открытые степные районы |
| VI | 0,73 | Побережье морей Дальнего Востока |
| VII | 0,85 | Камчатка, острова Тихого океана |
Коэффициент k по типу местности (на высоте 10 м): тип A (открытое побережье) — k=1,0; тип B (городская застройка средней этажности) — k=0,65; тип C (плотная городская застройка) — k=0,40; тип D (горные ущелья, уступы) — по специальному расчёту.
Аэродинамический коэффициент c: для наветренной стены прямоугольного здания — +0,8; для заветренной стены — −0,6; для горизонтальной кровли — −0,6; для двускатной (α=30°, наветренный скат) — +0,3.
Сейсмические нагрузки (СП 14.13330.2018)
Сейсмическая нагрузка определяется по расчётной схеме как горизонтальная инерционная сила:
где: K1 — коэффициент, зависящий от конструктивной системы (ж/б каркас: 0,25; стеновая: 0,25); K2 — коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения; A — коэффициент сейсмической интенсивности (6 баллов: 0,05; 7 баллов: 0,10; 8 баллов: 0,20; 9 баллов: 0,40); Q — вес надземной части здания; β — коэффициент динамичности (зависит от периода колебаний).
| Расчётная сейсмичность | Коэф. A | Категория грунта по СП 14 | Изменение балла |
|---|---|---|---|
| 6 баллов | 0,05 | I (скальные, полускальные) | −1 балл от карты |
| 7 баллов | 0,10 | II (крупнообломочные, пески средней плотности) | без изменения |
| 8 баллов | 0,20 | III (рыхлые пески, водонасыщенные глины, насыпи) | +1 балл к карте |
| 9 баллов | 0,40 | — | — |
Коэффициенты надёжности по нагрузке γf
| Вид нагрузки | γf (неблагоприятный) | γf (благоприятный) |
|---|---|---|
| Постоянные (собственный вес металлических конструкций) | 1,05 | 0,9 |
| Постоянные (ж/б, камень, грунт) | 1,1 | 0,9 |
| Постоянные (балласт, насыпной грунт) | 1,3 | 0,8 |
| Временные длительные и кратковременные | 1,2 | 0,8 |
| Снеговые и ветровые | 1,4 | 0,0 (не учитываются при благоприятном) |
Сочетания нагрузок (СП 20.13330.2017 п. 6)
| Вид нагрузки | Основное сочетание ψ₀ | Длительная составляющая ψ₁ | Квазипостоянная ψ₂ |
|---|---|---|---|
| Нагрузки от людей, мебели в жилых домах | 0,7 | 0,5 | 0,3 |
| Нагрузки от людей в офисах | 0,7 | 0,5 | 0,3 |
| Нагрузки на перекрытия складских помещений | 1,0 | 0,9 | 0,8 |
| Снеговые нагрузки (районы I–III) | 0,7 | 0,2 | 0,0 |
| Ветровые нагрузки | 0,6 | 0,2 | 0,0 |
Предельные состояния (ГОСТ 27751-2014)
- 1-е предельное состояние (ПС-1) — несущая способность: потеря устойчивости формы (выпучивание), прочность при расчётных нагрузках с γf, потеря равновесия как жёсткого тела, разрушение при усталости. Расчёт: R ≥ γn · E, где R — несущая способность, E — усилие от расчётных нагрузок, γn — коэффициент надёжности по ответственности (КС-3: 1,1; КС-2: 1,0; КС-1: 0,8).
- 2-е предельное состояние (ПС-2) — пригодность к эксплуатации: прогибы и перемещения (нормируются по СП на конструкции), раскрытие трещин в ж/б (w ≤ 0,1–0,4 мм по СП 63), недопустимые колебания перекрытий. Расчёт ведётся на нормативные нагрузки (γf = 1,0) или с коэф. ψ₂.
8 типовых ошибок при расчёте нагрузок
- Применение снегового района из устаревших норм (СНиП 2.01.07-85*) без пересчёта — в СП 20.13330.2017 значения Sg в части районов скорректированы; несоответствие ведёт к недооценке нагрузки.
- Не учёт коэффициента Ce (снос снега ветром) — для открытых кровель значение Ce=0,85 снижает расчётную нагрузку; игнорирование коэффициента при наличии ветрового сноса приводит к завышению нагрузки, но при отсутствии сноса — к занижению.
- Применение коэффициента k для типа местности B в открытой застройке — тип местности выбирается исходя из фактических условий на расстоянии 10 высот здания; ошибочный выбор занижает ветровую нагрузку до 35%.
- Не учёт повышения сейсмичности на грунтах III категории — на водонасыщенных и рыхлых грунтах расчётная сейсмичность увеличивается на 1 балл; пропуск этого пересчёта приводит к недостаточной жёсткости конструкций.
- Суммирование нескольких кратковременных нагрузок с коэффициентом 1,0 — по СП 20 п. 6.2 при трёх и более кратковременных нагрузках применяется коэффициент сочетания ψ₀; непоследовательное применение ведёт к необоснованному завышению нагрузок.
- Не учёт температурных климатических воздействий на неразрезные конструкции — в протяжённых зданиях без деформационных швов температурные нагрузки по СП 20 разд. 8 могут определять армирование в пролётных сечениях.
- Пренебрежение динамическим коэффициентом при крановых нагрузках — для кранов режима 7K–8K коэффициент динамичности при расчёте колонны — 1,2–1,3 по СП 20 табл. 8.3; опускание коэффициента критично для промышленных зданий.
- Расчёт второго предельного состояния на расчётные нагрузки с γf — деформации и прогибы проверяются только на нормативные нагрузки (γf=1,0); применение расчётных нагрузок приводит к необоснованному завышению армирования по 2-му ПС.
Часто задаваемые вопросы
Как определить снеговой район по СП 20.13330.2017?
Снеговой район определяется по карте районирования в приложении Д к СП 20.13330.2017. Выделено 8 районов (I–VIII) с нормативным значением снегового покрова от 0,5 кПа (I район) до 4,0 кПа (VIII район). Москва — II район (1,0 кПа), Санкт-Петербург — III район (1,5 кПа), Екатеринбург — III район, Новосибирск — IV район (2,0 кПа).
Что такое основное и особое сочетание нагрузок по СП 20?
По СП 20.13330.2017 п. 6.2: основное сочетание включает постоянные нагрузки, не менее одной временной длительной и кратковременные с коэффициентами сочетания ψ. Особое сочетание включает постоянные, возможные временные и одно особое воздействие (сейсмика, взрыв, авария). В особом сочетании коэффициент надёжности по нагрузке для постоянных нагрузок равен 1,0.
Чем отличается 1-е предельное состояние от 2-го?
По ГОСТ 27751-2014: 1-е ПС — по несущей способности (прочность, устойчивость, потеря равновесия). Расчёт ведётся на расчётные нагрузки с γf. 2-е ПС — по пригодности к нормальной эксплуатации (прогибы, трещины, колебания). Расчёт ведётся на нормативные нагрузки (γf=1,0) или с коэффициентами ψ.
Найти нормы по расчёту нагрузок в первоисточнике
Поиск по СП 20.13330.2017, СП 14.13330.2018, ГОСТ 27751-2014 и другим нормативам — с точными ссылками на пункты и таблицы.
Искать в НормПоискеИли задайте вопрос в Telegram: @normpoiskbot