DBN2007

ДБН В.1.2-2:2006
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ.
НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Общие данные
1
Нормативный документ ДБН В.1.2-2:2006 утвержден
приказом Минстроя Украины от 3 июля 2006 года и
введен в действие с 01.01.2007 взамен СНиП 2.01.0785.
Документ разработан ОАО
УкрНИИпроектстальконструкция с участим
Донбасской национальной академии строительства
и архитектуры, Полтавского национального
технического университета им. Ю.Кондратюка и НПО
SCAD Soft.
Документ согласован Министерством чрезвычайных
ситуаций Украины, Госкомгидрометом и
Госпромгорнадзором.
ДБН В.1.2-2:2006 гармонизирован со стандартом
ИСО и Еврокодом.
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Виды нагрузок и их значения
2
ДБН В.1.2-2:2006 вводит уточненную классификацию
видов нагрузок, которая своими формулировками
несколько отличается от СНиП 2.01.07-85. В частности,
длительность или кратковременность определяются
через сопоставление с ожидаемыми сроками
эксплуатации объекта.
Нагрузки
Постоянная
Переменная
Длительная
Эпизодическая
Кратковременная
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Постоянная нагрузка (постоянная нагрузка по 1.4 СНиП 2.01.07-85) —
нагрузка, которая действует практически не изменяясь в течение всего
срока службы сооружения и для которой можно пренебрегать
изменением ее значений во времени относительно среднего
Переменная нагрузка (временная нагрузка по 1.4 СНиП 2.01.07-85) —
нагрузка, для которой нельзя пренебрегать изменением ее значения во
времени относительно среднего
!
Длительная нагрузка (длительная нагрузка по 1.4 СНиП 2.01.07-85) —
переменная нагрузка, длительность действия которой близка к
установленному сроку эксплуатации конструкции Tef
Кратковременная нагрузка (кратковременная нагрузка по 1.4 СНиП
2.01.07-85) — переменная нагрузка, которая реализуются много раз в
течение срока службы сооружения и для которой длительность действия
намного меньше Tef
Эпизодические нагрузка (особая нагрузка по 1.4 СНиП 2.01.07-85) —
нагрузка, которая реализуются чрезвычайно редко (один или несколько
раз в течение срока службы сооружения) и длительность действия
которой ограничивается малым сроком. Как правило, эпизодическими
являются аварийные нагрузки и воздействия.
!
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Основным нормируемым параметром нагрузки является ее
характеристическое значение. Мы отказались от термина нормативная
нагрузка, поскольку все их значения определены нормами и в этом смысле
являются «нормативными».
!
Для любых видов расчета (включая и проверки второго предельного
состояния) используются разнообразные расчетные значения нагрузок.
!
Расчетные значения
Эксплуатационное
Предельное
Квазипостоянное
Циклическое
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Предельное расчетное значение (расчетная нагрузка по 1.3а СНиП 2.01.0785) — значение нагрузки, соответствуещее экстремальной ситуации, которая
может возникнуть не более одного раза в течение срока эксплуатации
конструкции, и используется для проверки предельных состояний первой
группы
Эксплуатационное расчетное значение (расчетная нагрузка по 1.3в СНиП
2.01.07-85) — значение нагрузки, которое характеризует условия нормальной
эксплуатации конструкции. Как правило, используется для проверки
предельных состояний второй группы
Циклическое расчетное значение — значение нагрузки, которое
используется для расчетов конструкций на выносливость и определяется в
форме гармонического процесса, эквивалентного по результатам влияния
реальному процессу переменного нагружения.
Квазипостоянное расчетное значение (нормативная нагрузка с пониженным
значением по 1.2 СНиП 2.01.07-85) — расчетное значение нагрузки, которое
используется для учета реологических процессов, и определяется как
уровень такого постоянного воздействия, которое эквивалентно по
результирующему действию фактическому процессу нагружения
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Использование видов нагрузок по типу расчета
Основные
Расчетное значение
Постоянные
Переменные
Долговременные
Кратковременные
б, г
б
б
а
а
а
Циклическое
в
в
Квазипостоянное
г
Эксплуатационное
Предельное
Эпизодические
а
Тип расчета:
а) проверка прочности, устойчивости и иных критериев несущей
способности при однократном нагружении;
б) проверка жесткости и трещиностойкости в режиме нормальной
эксплуатации;
в) проверка выносливости при повторных нагружениях;
г) учет ползучести материалов и других реологических процессов при
действии постоянных и долговременных нагрузок.
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Учет фактора времени
3
В качестве меры длительности существования и
работы конструкций используется понятие об
установленном сроке cлужбы Tef , от которого зависят
значения предельных нагрузок:
• для предельных нагрузок от Tef зависит
коэффициент надежности по предельному расчетному
значению нагрузки;
• для эксплуатационной нагрузки через долю Tef
может выражаться возможная продолжительность
отказового состояния.
!
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Откуда взять
значения Tef ?
Установленный срок эксплуатации Tef принимается по
техническому заданию, а в случае его отсутствия может быть
принят по рекомендациям приложения В
Примерные сроки эксплуатации зданий и сооружений
З д а н и я:
жилые и общеcтвенные
производcтвенные и вcпомогательные
cкладcкие
cельcкохозяйcтвенные
мобильные сборно-разборные
мобильные контейнерные
И н ж е н е р н ы е c о о р у ж е н и я:
моcты
плотины
тоннели
резервуары для воды
резервуары для нефти и нефтепродуктов
резервуары для химической промышленности
башни и мачты (в том числе опоры ВЛ и ОРУ)
дымовые трубы
теплицы
краны-перегружатели
мостовые и козловые краны
100
60
60
50
20
15
100
120
120
80
40
30
40
30
30
25
20
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Скорость изменения fm в зависимости от Т зависит от характерной
частоты изменчивости конкретной нагрузки w. Этот период мал для
крановых нагрузок и велик для метеорологических нагрузок.
!
Характерная частота изменения:
Крановые нагрузки w = 14,2 1/час
Снеговые нагрузки w = 0,26 1/сутки
Ветровые нагрузки w = 6,32 1/сутки
Крановые нагрузки
T, лет
50
10
1
0,1
fm
1,1
1,07
1,02
0,97
Снеговые нагрузки
T, лет
1
5
10
20
40
50
60
80
100
150
0,24 0,55 0,69 0,83 0,96 1,00 1,04 1,10 1,14 1,22
200
300
500
1,26 1,34 1,44
Ветровые нагрузки
T, лет
5
10
15
25
40
50
70
100
150
200
300
500
fm
0,55
0,69
0,77
0,87
0,96
1,00
1,07
1,14
1,22
1,28
1,35
1,45
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Для проверки предельных состояний второй группы нагрузки
устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации
рассматриваемой конструкции, а именно:
• если выход за предельное состояние может быть допущен в
среднем один раз за Tn лет, то проверка выполняется с
использованием предельного расчетного значения,
соответствующего периоду Tn;
• если выход за предельное состояние может быть допущен в
течение определенной части  (0<<1) от установленного срока
службы конструкции Tef, то проверка выполняется с
использованием эксплуатационного расчетного значения,
соответствующего этой части установленного срока службы (Tef).
Например, для радиорелейных линий связи
допускается выход за допуск по углу поворота
антенны в течение 2% времени, что соответствует
использованию ветровой нагрузки на
семидесятипроцентного значения предельной
расчетной нагрузки при проверке деформаций.
Или для объекта с Tef=100 лет принимается Tn = 20
лет (межремонтный период)
!
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Районирование по климатическим воздействиям
4
В основу построения карт были взяты данные метеостанций
Госкомгидромета. Для каждой метеостанции определяются
расчетные значения параметров нагрузки (ветровой,
снеговой, гололедной).
Данные отдельных метеостанций, нанесенные на
географическую карту и соответствующим образом
сглаженные, образуют поверхность, которая описывает
территориальную изменчивость исследуемого параметра.
Этой поверхности свойственные случайные колебания, обусловленные
погрешностями работы метеостанций, особенностями микрорельефа и
микроклимата местности, другими факторами, не представляющими общие
закономерности территориальной изменчивости.
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Районирование по весу снегового покрова
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Районирование по ветровому давлению
Десна
3
Луцьк
Чернігів
Суми
2
Рівне
1
Житомир
КИЇВ
Харків
Львів
4
Тернопіль`
Івано-Франківськ
Ужгород
2
Дніпро
Полтава
Хмельницький
Донець
Черкаси
3
Вінниця
Луганськ
2
3
Дніпропетровськ
2
Кіровоград
Чернівці
1
3
Донецьк
Запоріжжя
Буг
4
Миколаїв
1 район  400 Па;
Одеса
2 район  450 Па;
5
Херсон
4
АЗОВСЬКЕ МОРЕ
3
3 район  500 Па;
4 район  550 Па;
3
5 район  600 Па;
Сімферополь
- гірська місцевість.
50
0
50
100
150
200 км
ЧОРНЕ МОРЕ
5
Дон
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Районирование по толщине стенки гололеда
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Районирование по ветровому давлению при гололеде
Черн
2
Луцьк
Рівне
Житомир
Львів
КИЇВ
2
3
Тернопіль`
Івано-Франківськ
2
Хмельницький
Черкас
Вінниця
3
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
При определении границ территориальных районов по сглаженным
данным могут найтись местности, для которых значение исследуемого
параметра:
а) превышает установленное районное значение (вероятность этого
события пометим через P1);
б) находится в пределах районного значения (вероятность P2);
в) может быть отнесено к предыдущему району (вероятность
обозначена через P3).
Математическое ожидание случайного поля исследуемого параметра для
произвольной точки местности определяется путем сглаживания ординат
N
N
по формуле:
M=
å
i= 1
Qi ci pi
å
Qi ci
i= 1
где N — количество метеостанций;
Qi — ордината поля, ровная значению исследуемого параметра для і-тої
метеостанции;
ci = exp (- di / a) — весовая функция сглаживания;
- весовая функция точности.
pi = ni
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Описанную методику территориального районирования можно
проиллюстрировать простым примером. Рассмотрим среднегодовые
толщины снежного покрова в на полосе шириной около 40 километров,
которая проходит из севера на юг Украины от Семеновки Сумской области
до Херсона. Благодаря сравнительно небольшой ширине полосы можно
считать, что все пункты наблюдения размещены на одной прямой и их
данные образуют сечение случайного поля высот снежного покрова
Н0 , мм
470
420
330
240
Район 4
0
Район 3
200
Район 2
400
Район 1
600
Х, км
ДБН В.1.2-2:2006. Общие положения
Поскольку данные районирования могут заметно отличаться от
точечных данных по метеостанциям, для крупных населенных пунктов
ь(они являются местами массового строительства) в ДБН приводятся
уточненные значения нагрузок.
Города областного подчинения
Wо, Па
Sо, Па Bо,мм
WB,Па
г. Киев
383
1556
21,4
94
г. Севастополь
468
773
8,1
251
Симферополь
470
823
14,9
185
Алушта
462
865
14,6
141
Джанкой
496
856
15,4
189
…
…
Судак
477
941
14,5
149
Ялта
471
832
11,4
170
Виiнница
473
1365
14,1
188
Жмеринка
488
1362
19,2
225
…
…
АР Крым
…
…
…
Винницкая область
…
…
…
.
ДБН В.1.2-2:2006
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Районирование территории Украины и данные о
характеристических (нормативных) значениях
ветровых воздействий представлены для
расчетного значения нагрузки
соответствующего среднему периоду
повторяемости 50 лет. Эти значения
представлены картами и табличными данными
для крупных населенных пунктов, которые
можно считать местами сосредоточения
строительных работ. При этом табличные
значения могут отличаться от усредненного
значения для соответствующего района.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Карта ветрового районирования
территории Украины
предусматривает пять ветровых
районов со значением нагрузки для
пятидесятилетнего срока
эксплуатации, меняющейся от 0,4
до 0,6 кПа, в то время как по
СНиП 2.01.07-85 предусмотрены два
ветровых района с расчетными
значениями 0,42 и 0,53 кПа.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Основные методологические подходы
к определению ветровых нагрузок на высотные здания
и сооружения отличаются от принятых в предыдущих
нормативных документах.
Подход к определению ветровой нагрузки
в предыдущих нормах
Обе предыдущие редакции норм предусматривают
разделение ветровой нагрузки на статическую и
пульсационную составляющие. В общем случае
необходимо выполнить динамический расчет с целью
нахождения периодов и форм собственных колебаний, а
затем найти пульсационную составляющую ветровой
нагрузки.
Полная ветровая нагрузка определяется как сумма
статической и пульсационной составляющей.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Подход к определению ветровой нагрузки
в ДБН
В ДБН использован так называемый
квазистатический подход, при котором не разделяется
статическая и пульсационная составляющие :
где fm - коэффициент надежности по предельному
значению ветровой нагрузки;
W0 - характеристическое значение ветровой
нагрузки
(аналог нормативного в действующих
СНиП 2.01.07-85);
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
C= Caer Ch Calt Crel Cdir Cd ,
где Caer - аэродинамический коэффициент,
Ch - коэффициент высоты сооружения,
Calt - коэффициент географической высоты,
Crel - коэффициент рельефа,
Cdir - коэффициент направления,
Cd - коэффициент динамичности.
Коэффициент высоты по существу своему аналогичен
произведению коэффициентов k·ζ (k -коэффициент,
учитывающий изменения ветрового давления по высоте и ζ –
коэффициент пульсаций давления ветра) в нормах.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Графики возрастания скоростного напора по высоте
ДБН
СНиП II-6-74
СНиП 2.01.07-85
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Изменение №1 относится к
определению ветровых нагрузок и
вносится в п.п. 9.9, 9.10, 9.13
Введено в действие с 1 октября 2007 г.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка изменения
Изменение к п.9.9 относится к определению
коэффициента высоты сооружения Ch, который
учитывает увеличение ветровой нагрузки в
зависимости от высоты.
Ниже приведены сравнительные графики
коэффициента высоты сооружения Ch,
вычисленные по ДБН В.1.2-...-2006, СНиП 2.01.0785, и изменению №1 к ДБН В.1.2-...-2006 для
разных типов местностей.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
коэффициент высоты сооружения Ch
А по СНиП I по ДБН
6
ДБН В.1.2-2:2006
Зміна до ДБН В.1.22:2006
СНиП 2.01.07-85
5
4
3
2
1
Висота, м
0
≤5
10,00
20,00
60,00
80,00
100,00
150,00
200,00
ДБН В.1.2-2:2006
2,35
2,78
3,250
3,95
4,07
4,12
4,8
4,86
Зміна до ДБН В.1.2-2:2006
1,4
1,8
1,95
2,45
2,65
2,7
2,95
3,1
СНиП 2.01.07-85
1,6
1,76
1,94
2,28
2,41
2,54
2,76
2,94
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
коэффициент высоты сооружения Ch
B по СНиП II по ДБН
ДБН В.1.2-2:2006
Зміна до ДБН В.1.22:2006
СНиП 2.01.07-85
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Висота, м
≤5
10,00
20,00
60,00
80,00
100,00
150,00
200,00
ДБН В.1.2-2:2006
1,95
2,25
2,82
3,25
3,75
4
4,25
4,55
Зміна до ДБН В.1.2-2:2006
1,2
1,5
1,85
2,45
2,6
2,7
3
3,15
СНиП 2.01.07-85
1,72
1,71
1,77
2,04
2,15
2,27
2,52
2,68
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
коэффициент высоты сооружения Ch
С по СНиП III по ДБН
ДБН В.1.2-2:2006
Зміна до ДБН В.1.22:2006
СНиП 2.01.07-85
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Висота, м0,0
≤5
10,00
20,00
60,00
80,00
100,00
150,00
200,00
ДБН В.1.2-2:2006
1,95
2,25
2,82
3,25
3,75
4
4,25
4,55
Зміна до ДБН В.1.2-2:2006
1,2
1,5
1,85
2,45
2,6
2,7
3
3,15
СНиП 2.01.07-85
1,72
1,71
1,77
2,04
2,15
2,27
2,52
2,68
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Методика определения ветровых загрузок
заимствована из Еврокода
Отличия между методиками СНиП и Еврокода, ДБН:
по СНиП скорость ветра с высотой над поверхностью земли
возрастает по степенному закону;
по Еврокоду и ДБН скорость ветра с высотой над
поверхностью земли возрастает по логарифмическому закону;
по СНиП интенсивность турбулентности уменьшается с
высотой над поверхностью земли. Вследствие этого
коэффициент пульсаций уменьшается по высоте;
по Еврокоду и ДБН интенсивность турбулентности не зависит
от высоты над поверхностью земли. Вследствие этого
коэффициент пульсаций увеличивается по высоте.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Общее между методиками СНиП и Еврокода, ДБН:
геострофическая высота для всех типов местностей принята
500 м;
коэффициент возрастания скоротного напора ветра принят
одинаковым — 2,75;
коэффициент обеспеченности (число стандартов) при
определении пульсационной составляющей ветровой нагрузки:
по Еврокоду и ДБН — 3,5 (вероятность непревышения 0,993);
по СНиП и изменению №1 к ДБН 1,75 (вероятность
непревышения 0,92).
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Сравнение параметров местности
по Еврокоду (ENV 1991-2-4) и ДБН В.1.2-2:2006 с
изменением № 1
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Изменение к п.9.10 касается географической
высоты.
Коэффициент географической высоты относится к
ограниченному числу строительных объепктов,
расположенных выше 500м над уровнем моря.
В ДБН он был определен в запас надежности.
В изменении №1 к ДБН значение коэффициента
географической высоты снижено и отвечает
значениям, принятым для Великобритании.
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Изменения
Изменение к п.9.13 позволяет в некоторых
случаях не учитывать пульсационную
составляющую ветровой нагрузки и ее динамическое
действие.
Изменение внесено исходя из наследования
требований двух предыдущих редакций норм по
нагрузкам и воздействиям СНиП ІІ-6-74 и
СНиП 2.01.07-85.
Изменение распространяется на жесткие здания и
сооружения, старший период собственных колебаний
которых не превышает 0,25
сек.
ДБН В.1.2-2:2006. Реализация в программе
ВЕСТ
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Реализация в вычислительных
копмлексах
Динамическая реакция. Некоторые общие положения
1. Линейно протяженные сооружения
квазистационарная картина обтекания
аэродинамическая передаточная функция  1
аэродинамические характеристики
элементов сооружения в установившемся потоке
2. Пространственные протяженные сооружения
нестационарная картина обтекания
аэродинамическая передаточная функция  1
аэродинамические характеристики
элементов сооружения из обтекания сооружения
турбулентным потоком
(пространственно-временные характеристики
пульсации давления ветра)
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Реализация в вычислительных
копмлексах
Динамическая реакция. Некоторые общие положения
Давление ветра на уровне Z q (z,t) = qc(z) + q(z,t)
Взаимная спектральная плотность обобщенных сил
(при решении задачи в обобщенных координатах)
SQiQl() = q(z1) q(z2) i(z1) i(z2) Snv (,) dS1 dS2
S – поверхность сооружения
 - расстояние между элементами dS1 и dS2
поверхности
z1 – высота, соответствующая элементу dS1
z2 – высота, соответствующая элементу dS2
!!!! q(z,t)
!!!!!!!Snv (,)
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Реализация в вычислительных
копмлексах
Динамическая реакция. Некоторые общие положения
взаимная спектральная плотность
пульсаций продольной компоненты скорости
Snv (,) = Snv (,z0)Rv (,)
!!!!разделение по пространству!!!!
Snv (,z0) – нормированный энергетический спектр
на стандартной высоте
Спектры продольной компоненты пульсаций скорости
при сильных ветрах (инерционный интервал, турбулентность
изотропна)
Спектр Колмогорова
S(n) =  (V)2/3 n-5/3
 — универсальная постоянная;
 — скорость диссипации энергии;
n — частота (1/сек).
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка. Реализация в вычислительных
копмлексах
Динамическая реакция. Реализация нормативных требований
Спектры продольной компоненты пульсаций скорости при сильных ветрах
СНиП II-6-74, СНиП 2.01.07-85
Еврокод и ДБН В.1.2-2:2006
ДБН В.1.2-2:2006. Ветровая нагрузка
Формальные рекомендации Еврокода по учету
динамического действия ветровой нагрузки
ДБН В.1.2-2:2006.
Благодарю за внимание !