Нагрузки в строительной механике
Нагру́зки в строи́тельной меха́нике, взаимодействие конструкций и сооружений с внешней средой. Различают нагрузки (и воздействия) силовые, температурные (возникают вследствие изменения температуры по сравнению с принятым начальным значением) и воздействия в виде смещения связей (осадки опор, неточности монтажа, начальное напряжение некоторых связей и т. п.). При проектировании учитываются нагрузки и воздействия, возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций. В зависимости от продолжительности действия различают нагрузки постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые). Постоянными нагрузками являются собственный вес конструкций, вес грунтов (насыпей, засыпок) и т. п. К временным длительным нагрузкам относятся: вес временных перегородок, подливок под оборудование, стационарного оборудования, трубопроводов, а также температурные технологические воздействия от стационарного оборудования и т. п. Кратковременные нагрузки возникают от оборудования в пускоустановочном, переходном и испытательном режимах, от веса ремонтных материалов, людей, животных, от подвижного подъёмно-транспортного оборудования, от автомобилей и поездов, ветра, гололёда и т. п. К особым нагрузкам относятся сейсмические, взрывные, нагрузки от резких нарушений технологического процесса, а также воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта и т. п. По характеру изменений нагрузок во времени различают статические и динамические. У статических нагрузок места приложения, направления и величины не изменяются во времени или меняются настолько медленно, что вызываемые ими силы инерции могут не учитываться в расчётах; у динамических нагрузок изменения их параметров во времени происходят так быстро, что учёт влияния вызываемых ими сил инерции становится необходимым. В зависимости от размеров участка приложения нагрузок к сооружению различают сосредоточенные нагрузки, участок приложения которых достаточно мал, и непрерывно распределённые по некоторой площадке или линии, размерами, соизмеримыми с размерами элементов сооружения. Сосредоточенные нагрузки характеризуются своей величиной, а распределённые – интенсивностью, под которой понимается предел отношения величины равнодействующей распределённой нагрузки к величине площади (или длине линии), на которую она действует, при стремлении знаменателя этого отношения к нулю. Нагрузка постоянной интенсивности называется равномерно распределённой, а непрерывно приложенная к рассматриваемому участку сооружения – сплошной.
В расчётах строительных конструкций по методу предельных состояний различают нормативные нагрузки, устанавливаемые нормами и соответствующие условиям нормальной эксплуатации сооружения, и расчётные, определяемые с учётом возможных отклонений от условий нормальной эксплуатации. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения. Нагрузки определённого вида характеризуется, как правило, одним нормативным значением. Для нагрузок от людей, животных, оборудования на перекрытиях жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное (вводится в расчёт при необходимости учёта влияния длительности нагрузки, проверке на выносливость и в других случаях, оговорённых в нормах проектирования конструкций и оснований). Расчётное значение нагрузки определяется как произведение её нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке. Для каждого предельного состояния выявляется предельная нагрузка. В расчётах на устойчивость определяется критическая нагрузка (наименьшая нагрузка, при которой происходит потеря устойчивости сооружения или конструкции).
В расчётах на температурные климатические воздействия рассматривается изменение во времени как средней температуры в сечениях элементов конструкции, так и её перепад внутри сечений. Температурные воздействия учитываются не только при анализе напряжённо-деформированного состояния конструкций, но и при проектировании температурных швов в сооружении.
Если сооружение одновременно подвержено нескольким воздействиям, то определяется наиболее неблагоприятное расчётное сочетание этих воздействий или соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются на основе анализа возможных вариантов одновременного действия различных воздействий для рассматриваемой стадии работы конструкции или основания. При учёте сочетаний расчётные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий умножаются на коэффициент сочетаний.