СП 20.13330 — нагрузки и воздействия на конструкции: снеговые, ветровые, крановые
Склад в Новосибирске и склад в Краснодаре могут быть одинаковыми по размерам, но каркас новосибирского будет тяжелее на 25-30%. Причина — снеговая нагрузка: в Новосибирске (IV район) она 240 кг/м², а в Краснодаре (II район) — 120 кг/м². Разница — вдвое. Именно СП 20.13330 определяет, какие нагрузки действуют на конструкции конкретного здания в конкретном регионе. С этого документа начинается каждый проект.Нужен расчёт нагрузок для вашего объекта? Оставьте заявку — проектировщик рассчитает за 2 часа.
- Назначение СП 20.13330 и классификация нагрузок
- Снеговые нагрузки: районы, коэффициенты, расчёт
- Ветровые нагрузки: районы, давление, аэродинамика
- Полезные нагрузки на перекрытия и покрытия
- Крановые нагрузки: вертикальные и горизонтальные
- Сочетания нагрузок: основные и особые
- Практика: сбор нагрузок для промышленного здания
Назначение СП 20.13330 и классификация нагрузок
СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» — актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Документ является обязательным к применению по ФЗ-384. Без него невозможно выполнить расчёт ни одной конструкции по СП 16.13330.
Классификация нагрузок
| Тип | Нагрузки | Характеристика |
|---|---|---|
| Постоянные | Собственный вес конструкций, вес грунта, преднапряжение | Действуют весь срок эксплуатации |
| Временные длительные | Вес оборудования, давление жидкостей, часть полезной нагрузки | Действуют продолжительный период |
| Кратковременные | Снеговая, ветровая, крановая, полезная нагрузка | Могут отсутствовать в отдельные периоды |
| Особые | Сейсмические, взрывные, аварийные | Маловероятные, но с катастрофическими последствиями |
Снеговые нагрузки: районы, коэффициенты, расчёт
Снеговая нагрузка — определяющая для покрытий одноэтажных зданий. В III-V снеговых районах (центральная Россия, Урал, Сибирь) вес снега на крыше склада 60×120 м может составлять 1 300-2 600 тонн.
Снеговые районы России
| Район | Sg, кПа (кг/м²) | Города |
|---|---|---|
| I | 0.8 (80) | Астрахань, Калининград |
| II | 1.2 (120) | Краснодар, Волгоград, Ростов-на-Дону |
| III | 1.8 (180) | Москва, Санкт-Петербург, Казань, Самара |
| IV | 2.4 (240) | Новосибирск, Красноярск, Нижний Новгород |
| V | 3.2 (320) | Пермь, Уфа, часть Сибири |
| VI | 4.0 (400) | Мурманск, часть Камчатки |
| VII | 4.8 (480) | Отдельные районы Сахалина и Камчатки |
| VIII | 5.6 (560) | Горные районы Камчатки |
Формула расчёта
Нормативная снеговая нагрузка на горизонтальную проекцию покрытия:
S = Sg × μ × Ce × Ct
- Sg — вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли (по таблице)
- μ — коэффициент перехода от веса снега на земле к нагрузке на покрытие. Зависит от формы крыши: для плоской (угол ≤ 25°) μ = 1.0, для скатной (25-60°) μ = уменьшается линейно
- Ce — коэффициент, учитывающий снос снега ветром. Для открытой местности Ce = 0.85, для городской застройки Ce = 1.0
- Ct — термический коэффициент. Для неутеплённых покрытий с уклоном ≥ 3% Ct = 0.8, для утеплённых Ct = 1.0
Неравномерная снеговая нагрузка
Перепад высот, парапеты, фонари, примыкания к более высоким зданиям создают зоны повышенного снегоотложения. Коэффициент μ в таких зонах может достигать 2.5-6.0 (в зависимости от геометрии). Расчёт повышенных снеговых нагрузок у перепадов — типовой источник ошибок начинающих проектировщиков. Подробнее — в статье о снеговых и ветровых нагрузках по регионам.
Ветровые нагрузки: районы, давление, аэродинамика
Ветровая нагрузка критична для высоких зданий, конструкций большой площади (стены, рекламные конструкции), а также для лёгких покрытий, где ветер создаёт отрицательное давление (отсос).
Ветровые районы
| Район | w₀, кПа | Города |
|---|---|---|
| Ia | 0.17 | Некоторые районы Центральной России |
| I | 0.23 | Москва, Нижний Новгород |
| II | 0.30 | Санкт-Петербург, Казань, Самара |
| III | 0.38 | Ростов-на-Дону, Краснодар, Новосибирск |
| IV | 0.48 | Владивосток, Мурманск |
| V | 0.60 | Южный Сахалин, часть побережья |
| VI | 0.73 | Побережье Охотского моря |
| VII | 1.00 | Побережье Камчатки, Курилы |
Расчёт ветровой нагрузки
Нормативное давление ветра на высоте z:
w = w₀ × k(z) × c
- w₀ — нормативное давление ветра для данного района
- k(z) — коэффициент, учитывающий изменение давления по высоте и тип местности. Тип А (открытое побережье) — k выше, тип В (городская застройка) — k ниже
- c — аэродинамический коэффициент. Для наветренной стены c = +0.8, для подветренной c = -0.6, для покрытия c = -0.4…-1.2 (отсос)
Для промышленного здания высотой 12 м в Москве (район I, w₀ = 0.23 кПа, местность В): давление на наветренную стену — w = 0.23 × 0.65 × 0.8 = 0.12 кПа (12 кг/м²). Нагрузка невелика, но на стену 60×12 м = 720 м² общая горизонтальная сила составит 8.6 тонны.
Полезные нагрузки на перекрытия и покрытия
Полезные нагрузки — вес людей, мебели, оборудования, складируемых материалов. Для каждого типа помещения СП 20.13330 устанавливает нормативное значение.
| Тип помещения | Нормативная нагрузка, кПа (кг/м²) | γf |
|---|---|---|
| Офисы, квартиры | 1.5 (150) | 1.3 |
| Торговые залы | 4.0 (400) | 1.2 |
| Склады (лёгкие грузы) | 5.0 (500) | 1.2 |
| Склады (тяжёлые грузы) | 10.0-30.0 (1 000-3 000) | 1.2 |
| Производственные помещения | По технологическому заданию | 1.2 |
| Покрытие (без эксплуатации) | 0.5 (50) — монтажная | 1.3 |
| Эксплуатируемая кровля | 1.5-4.0 (150-400) | 1.2-1.3 |
Нагрузка на покрытие
Для стального каркаса промышленного здания типовой состав нагрузки на покрытие:
- Собственный вес кровли (сэндвич-панель 100 мм) — 15-18 кг/м²
- Прогоны — 3-5 кг/м² (при шаге 3 м)
- Фермы — 15-25 кг/м² (в зависимости от пролёта)
- Связи покрытия — 2-4 кг/м²
- Снеговая (III район) — 180 кг/м²
- Монтажная — 50 кг/м² (на 3 м²)
Итого для III снегового района: суммарная нормативная ≈ 240-280 кг/м², расчётная — 330-380 кг/м².
Крановые нагрузки: вертикальные и горизонтальные
Крановые нагрузки — специфический вид для промышленных зданий с мостовыми кранами. Они определяют сечение подкрановых балок и колонн, а также требуют проверки на выносливость.
Вертикальное давление колёс крана
Максимальное давление колеса крана Pmax определяется из паспорта крана. Для типовых кранов:
| Грузоподъёмность, тонн | Пролёт крана, м | Pmax на колесо, кН | Масса крана, тонн |
|---|---|---|---|
| 5 | 16.5 | 95 | 12.5 |
| 10 | 16.5 | 145 | 21 |
| 20 | 22.5 | 250 | 42 |
| 32 | 22.5 | 340 | 62 |
| 50 | 28.5 | 450 | 95 |
Горизонтальные крановые нагрузки
При торможении тележки крана возникает горизонтальная сила, поперечная к подкрановому пути: T = 0.05 × (Q + G_тел), где Q — грузоподъёмность, G_тел — масса тележки. Эта сила передаётся на подкрановые балки и колонны через рельсы.
При торможении крана вдоль пути: продольная тормозная сила T₁ = 0.1 × (P₁ + P₂), где P₁, P₂ — давления колёс. Передаётся на тормозные конструкции.
Сочетания нагрузок: основные и особые
Все нагрузки никогда не действуют одновременно с максимальными значениями. СП 20.13330 вводит коэффициенты сочетаний ψ, которые уменьшают значения временных нагрузок при их совместном действии.
Основные сочетания
- Одна временная нагрузка — коэффициент ψ = 1.0 (полное значение)
- Две и более временных — для каждой ψ = 0.9 (кроме наиболее существенной, для которой ψ = 1.0)
Пример для покрытия склада: постоянная + снег + ветер. Снег (основная) ψ = 1.0, ветер (сопутствующая) ψ = 0.9.
Практическая таблица сочетаний для промышленного здания
| Сочетание | Нагрузки | Для каких элементов |
|---|---|---|
| 1 | Постоянная + снег (полная) | Фермы, прогоны (максимальный изгиб) |
| 2 | Постоянная + ветер (полная) | Стеновой каркас, связи (горизонтальная сила) |
| 3 | Постоянная + снег + ветер (×0.9) | Колонны (сжатие + изгиб от ветра) |
| 4 | Постоянная + кран (полная) + снег (×0.9) | Колонны с кранами, подкрановые балки |
| 5 | Постоянная + кран + ветер (×0.9) | Колонны с кранами (сжатие + крановый момент + ветер) |
Скачайте типовое коммерческое предложение
PDF с ценами, сроками и примерами наших проектов
Получить КППрактика: сбор нагрузок для промышленного здания
Рассмотрим типовой пример: одноэтажное производственное здание в Екатеринбурге (IV снеговой, II ветровой район), пролёт 24 м, шаг рам 6 м, мостовой кран 10 т.
Сбор нагрузок на раму
- Покрытие (на 1 м² горизонтальной проекции): кровля 18 кг/м² + прогоны 4 кг/м² + ферма 20 кг/м² + связи 3 кг/м² = 45 кг/м² (постоянная)
- Снеговая: Sg = 240 кг/м², μ = 1.0, Ce = 1.0, Ct = 1.0 → S = 240 кг/м²
- Ветровая: w₀ = 0.30 кПа, k = 0.65 (h=12 м, местность В), c = +0.8/-0.6 → наветренная 0.156 кПа, подветренная -0.117 кПа
- Крановая: Pmax = 145 кН, 2 крана → давление на колонну при неблагоприятном расположении тележек
Расчётные нагрузки (с γf)
| Нагрузка | Нормативная, кг/м² | γf | Расчётная, кг/м² |
|---|---|---|---|
| Покрытие (собственный вес) | 45 | 1.1 | 49.5 |
| Снеговая | 240 | 1.4 | 336 |
| Итого на покрытие | 285 | — | 385.5 |
Погонная нагрузка на ригель рамы (при шаге 6 м): q = 385.5 × 6 = 2 313 кг/м = 23.1 кН/м. Эти значения подставляются в расчёт по СП 16.13330.
Разницу в снеговых и ветровых нагрузках по регионам мы подробно разбираем в статье «Снеговые и ветровые нагрузки по регионам России». Подробнее о типовых конструкциях — в разделе о металлических фермах и треугольных фермах.
ГК СтилКонстракшн выполняет проектирование с полным сбором нагрузок по СП 20.13330 для любого региона России. Оставьте заявку — получите расчёт с учётом всех климатических особенностей вашего участка. Наши лицензии и допуски.
Читайте также
