Приложение А (обязательное). Нормативные нагрузки

Приложение А
(обязательное)

Нормативные нагрузки

Нормативные нагрузки на конструкции оборудования применяют при расчетах и испытаниях оборудования детских игровых площадок.

А.1 Постоянные нагрузки

К постоянным нагрузкам относят:

- массу конструкции в сборе;

- усилия в предварительно напряженных элементах;

- объем воды, если в состав оборудования включены водные резервуары.

А.1.1 Масса конструкции в сборе

Массу конструкции в сборе определяют на основании конструкторской документации.

А.1.2 Нагрузки в предварительно напряженных элементах

При расчете нагрузок в предварительно напряженных элементах рассматривают их максимальные и минимальные значения.

А.1.3 Нагрузки от воды

При расчете нагрузок от воды учитывают возможные верхний и нижний уровни воды в резервуаре.

A.2 Временные нагрузки

А.2.1 К временным нагрузкам относят:

- нагрузки от детей;

- нагрузки от снега;

- нагрузки от ветра;

- температурные нагрузки;

- специфические нагрузки (характерные для оборудования конкретного типа).

А.2.2 Нагрузки от детей

А.2.2.1 Масса детей

Общую массу детей , кг, вычисляют по формуле

, (А.1)

где n - число детей на оборудовании - по A.3;

m - средняя масса ребенка в рассматриваемой возрастной группе, кг;

- среднеквадратическое отклонение массы детей в рассматриваемой возрастной группе, кг.

Для доступных муниципальных и частных детских игровых площадок можно принять m = 53,8 кг и кг.

Эти значения основаны на данных для детей до 14 лет, но могут быть использованы и для детей старше 14 лет.

Средняя масса ребенка возрастной группы до 14 лет по антропометрическим данным детей от 13,5 до 14,5 лет дана с учетом 2 кг одежды.

Для контролируемых открытых детских игровых площадок, например в детских садах, могут быть использованы данные, приведенные в таблице А.1.

Таблица А.1 - Средняя масса ребенка в разных возрастных группах

Возрастная группа детей	Средняя масса ребенка m, кг	Среднеквадратическое отклонение , кг
До 4 лет	16,7	2,1
До 8 лет	27,9	5,0
До 12 лет	41,5	7,9

Для возрастных групп детей до 4, 8 и 12 лет средняя масса ребенка приведена с учетом 0,5; 1,0 и 1,5 кг одежды соответственно.

Данные таблицы А.1 следует использовать только для детских игровых площадок, предназначенных для четко определенных возрастных групп детей, например в центрах по уходу за детьми.

А.2.2.2 Коэффициент динамичности

При расчетах нагрузок используют коэффициент динамичности , учитывающий дополнительную нагрузку, вызванную перемещением детей (бег, игра и т.д.).

Коэффициент динамичности вычисляют по формуле

, (А.2)

где n - число детей - по А.3.

А.2.2.3 Общая вертикальная нагрузка от детей

Вертикальную нагрузку от детей , Н, определяют по формуле

, (A.3)

где g - ускорение свободного падения (10 );

- по формуле (А.1);

- по формуле (А.2).

Общие вертикальные нагрузки от детей для игровых площадок, предназначенных для детей всех возрастов, приведены в таблице А.2.

Таблица А.2

Число детей n	Общая масса детей , кг	Коэффициент динамичности	Общая вертикальная нагрузка от детей , H	Вертикальная нагрузка от одного ребенка , Н
1	69,5	2,00	1391	1391
2	130	1,50	1948	974
3	189	1,33	2516	839
5	304	1,20	3648	730
10	588	1,10	6468	647
15	868	1,07	9259	617
20	1146	1,05	12033	602
25	1424	1,04	14810	592
30	1700	1,3	17567	586
40	2252	1,025	23083	577
50	2801	1,02	28570	571
60	3350	1,017	34058	568
*	-	1,00	-	538
* Для вертикальная нагрузка от одного ребенка равна средней массе.

А.2.2.4 Общая горизонтальная нагрузка от детей

Горизонтальную нагрузку от детей , H, принимают равной 10% вертикальной нагрузки по A.2.2.3:

. (А.4)

А.2.2.5 Виды нагрузок от детей, равномерно распределенных по элементу конструкции

А.2.2.5.1 Сосредоточенную вертикальную нагрузку , Н, вычисляют по формуле

. (А.5)

А.2.2.5.2 Сосредоточенную горизонтальную нагрузку , H, вычисляют по формуле

. (А.6)

А.2.2.5.3 Сосредоточенные нагрузки и действуют на площадке 0,1x0,1 м.

А.2.2.5.4 Распределенную вертикальную нагрузку , H, вычисляют по формуле

, (A.7)

где L - длина элемента, м.

А.2.2.5.5 Распределенную горизонтальную нагрузку , H, вычисляют по формуле

, (A.8)

А.2.2.5.6 Вертикальную нагрузку на площадке , , вычисляют по формуле

, (А.9)

где А - площадь, .

А.2.2.5.7 Горизонтальную нагрузку на площадке , , вычисляют по формуле

, (А.10)

А.2.3 Нагрузки от снега, ветра, а также температурные и климатические воздействия - по [4].

А.3 Число детей, размещающихся на оборудовании

А.3.1 Число детей, размещающихся на оборудовании, рассчитывают для каждого элемента конструкции.

Полученный результат округляют в большую сторону до целого.

А.3.2 Число детей, размещающихся на ограниченной поверхности (в точке)

Любой элемент оборудования, предназначенный для ходьбы, подъема или для стоящих детей, шириной более 100 мм, с углом наклона менее 30° должен выдерживать нагрузку от одного ребенка.

Число детей n, размещающихся на ограниченной поверхности, равно единице.

А.3.3 Число детей, размещающихся на элементе линейного типа

Число детей n, размещающихся на элементе линейного типа, вычисляют по формулам:

- для линейных элементов с углом наклона до 60°

, (А.11)

- для линейных элементов с углом наклона более 60°

, (А.12)

где - длина проекции линейного элемента на горизонтальную плоскость, м;

L - длина линейного элемента, м.

К элементам линейного типа относят, например, ступени лестниц, перекладины стремянок, шесты, канаты и т.п.

А.3.4 Число детей, размещающихся на площадке

Число детей n, размещающихся на площадке, вычисляют по формулам:

- для площадки с углом наклона не более 60°

, (А.13)

- для площадки с углом наклона более 60°

, (А.14)

где А - площадь, ;

- площадь проекции площадки на горизонтальную плоскость, .

К площадкам относят: платформы, решетчатые платформы, трапы и сетки.

Ширина площадки должна быть более 0,6 м.

Площадку шириной не более 0,6 м рассматривают как элемент линейного типа.

Для оборудования с игровыми поверхностями на двух противоположных сторонах (например, сетка, решетка и т.п.) число детей n, размещающихся на игровой поверхности оборудования, рассчитывают только для одной стороны.

А.3.5 Число детей, размещающихся в трехмерном пространстве (объеме)

Число детей n, размещающихся в трехмерном пространстве (объеме) оборудования, вычисляют по формулам:

- для объема

; (А.15)

- для объема

; (А.16)

- для объема V > 12,8

, (А.17)

где V - объем, ограниченный пространством игрового оборудования, .

Формулы (А.15) - (А.17) применяют для вычисления максимального числа детей, размещаемых на игровом оборудовании (например, на элементах, используемых для подъема, пространственных сетках и т.п.).

Указанные в формулах (А.15) - (А.17) значения объемов основаны на следующих размерах:

0,60х0,60х1,20 м = 0,43 ;

0,75х0,75х1,50 м = 0,85 ;

0,90х0,90х1,80 м = 1,46 .

А.4 Специфические нагрузки

А.4.1 Качели

Число детей n, размещаемых на качелях, равно:

- 2 - для обычных качелей;

- по А.3 - для гондолы;

- для качелей с одной точкой крепления при

,

где L - длина качающейся платформы, м.

Нагрузки, возникающие при движении качелей, вычисляют для всех наиболее неблагоприятных положений качающейся платформы.

Нагрузки от детей по А.2.2.1 и А.2.2.2 учитывать не следует.

Массу движущихся частей качелей считают равномерно распределенной между точками опоры.

Максимальный угол отклонения каната или цепи от вертикали при качании на качелях .

Пример вычисления нагрузок, действующих на качели, приведен в А.5.2.

А.4.2 Карусели

Число детей, размещаемых на карусели, принимают максимально возможным.

Число сидений n, размещаемых на линейном элементе карусели, рассчитывают по А.3.3, принимая за общую длину сидений карусели.

Число сидений n, размещающихся на платформе карусели, рассчитывают по А.3.4, принимая за площадь платформы карусели.

Для каруселей рассматривают два случая приложения общей нагрузки от детей:

- общую нагрузку , равномерно распределенную по всей карусели;

- общую нагрузку ( или ), равномерно распределенную по одной половине карусели.

Вертикальные и горизонтальные нагрузки от детей действуют одновременно.

Центробежные силы учтены в расчете горизонтальной нагрузки от детей.

А.4.3 Пространственная сетка (игровое пространство, образованное горизонтальными, вертикальными и/или наклонными сетями)

Число детей в объеме, ограниченном пространственной сеткой, рассчитывают по А.3.5.

Рассматривают два случая общих нагрузок от детей:

- общую нагрузку , равномерно распределенную по всей конструкции;

- общую нагрузку , равномерно распределенную по одной половине конструкции.

А.4.4 Стремянка и лестница

Допустимое число детей на одну стремянку или лестницу, обеспечивающую доступ к игровому оборудованию, рассчитывают по А.3.3 по суммарной длине всех перекладин или ступеней.

А.4.5 Ограждения и перила

Горизонтальную нагрузку, действующую на верхнюю часть ограждений и перил, принимают равной 750 Н/м.

А.4.6 Сиденья

Нагрузку от детей на одно сиденье оценивают следующим образом:

- для одного ребенка - рассматривают как сосредоточенную (А.2.2.5.1 и А.2.2.5.2);

- более одного ребенка - рассматривают как равномерно распределенную (А.2.2.5.3 и А.2.2.5.4).

А.5 Примеры расчета нагрузок (без учета коэффициентов надежности)

А.5.1 Пример расчета нагрузок для платформы со стремянкой

Нагрузки рассчитывают по числу детей, размещаемых на платформе и стремянке.

Параметры платформы со стремянкой (см. рисунок А.1):

Размеры платформы 1000х1000 мм;

Размеры стремянки:

- длина 1770 мм;

- ширина внешняя 388 мм;

- ширина внутренняя 350 мм;

- угол наклона 76°;

- число перекладин 6.

Длина перил платформы 4x1000 мм.

А.5.1.1 Платформа

Число детей n, размещаемых на платформе, вычисляют по формуле (А.13)

.

Результат округляют до целого:

n = 3.

Общую вертикальную нагрузку на платформу , Н, при n = 3 выбирают по таблице А.2:

.

Общую горизонтальную нагрузку на платформу от детей , Н, вычисляют по формуле (А.4)

.

А.5.1.2 Перила платформы

Для линейного элемента - перил платформы - рассматривают два вида нагрузок от детей - вертикальную и горизонтальную.

Число детей n, размещаемых по длине перил на одной стороне платформы, определяют по формуле (А.11):

.

Результат округляют до целого:

n = 2.

Общую вертикальную нагрузку на перила , Н, при n = 2 выбирают по таблице А.2:

.

Распределенную вертикальную нагрузку , H/м, вычисляют по формуле (А.7):

.

Распределенную горизонтальную нагрузку , H/м, вычисляют по формуле (А.8):

.

В соответствии с А.4.5 распределенную горизонтальную нагрузку на перила принимают равной 750 Н/м.

А.5.1.3 Стремянка

В соответствии с А.3.2 каждая перекладина стремянки должна выдерживать нагрузку одного ребенка:

H.

Число детей рассчитывают по А.4.4 по общей сумме длины перекладин.

общая длина перекладин стремянки в метрах .

Число детей n рассчитывают по формуле (А.11):

.

Результат округляют до целого:

n = 4.

Общую вертикальную нагрузку от детей , Н, рассчитывают по формуле (А.3):

.

Для удобства расчетов допускается использование таблицы А.2.

А.5.1.4 Нагрузка на конструкцию в целом

Нагрузку от детей на конструкцию в целом определяют как сумму нагрузок на отдельные элементы конструкции:

- платформу	n = 2,77;
- перила платформы (4 шт.)	;
- стремянку	n = 3,5.
Общее расчетное число детей	n = 12,95.
результат округляют до целого:
- общее расчетное число детей	n =13.

Общую вертикальную нагрузку от детей , Н, рассчитывают в соответствии с таблицей А.2:

.

Общую горизонтальную нагрузку на конструкцию , Н, определяют по формуле (А.4):

.

А.5.2 Расчет нагрузок для качелей

А.5.2.1 Силы, действующие на качели

На рисунке А.2 показаны силы, действующие на качели.

Силы, действующие на качели, рассчитывают по формулам

; (А.18)

; (А.19)

, (А.20)

где - горизонтальная нагрузка на узел, Н;

- вертикальная нагрузка на узел, Н;

- нагрузка на узел, H;

g - ускорение свободного падения (g = 10 );

- масса качелей, кг;

- масса детей по А.2.2.1;

, , - коэффициенты нагрузки, зависящие от максимального угла отклонения качелей и угла отклонения качелей (см. таблицу А.3);

, , - временные нагрузки.

Таблица А.3 - Коэффициенты нагрузки для качелей при максимальном угле отклонения качелей

Угол отклонения качелей	Коэффициент нагрузки	Коэффициент вертикальной нагрузки	Коэффициент горизонтальной нагрузки
80°	0,174	0,030	0,171
70°	0,679	0,232	0,683
60°	1,153	0,577	0,999
50°	1,581	1,016	1,211
42,6°	1,950	1,494	1,253
30°	2,251	1,949	1,126
20°	2,472	2,323	0,845
10°	2,607	2,567	0,453
0°	2,653	2,653	0,000

Массу качелей вычисляют по сумме масс качающейся платформы и деленной на два массы канатов, тросов или стержней.

А.5.2.2 Нагрузки для качелей рассчитывают на примере качающейся платформы (см. рисунок А.3).

Качающаяся платформа подвешена на четырех цепях и состоит из резиновой шины, затянутой сеткой, согласно рисунку А.3.

Параметры качающейся платформы:

Диаметр качающейся платформы 1,0 м, масса (шины и сетки) 50 кг, масса цепей 10 кг.

Масса качелей, кг

.

Периметр окружности качающейся платформы, м

.

Число детей .

Результат округляют до целого: n = 6.

Массу детей , кг, вычисляют по формуле (А.1):

.

Максимальный угол отклонения платформы, подвешенной на цепях, .

Максимальная сила в цепях возникает, когда результирующая сила достигает максимального значения при .

По таблице А.3 определяют коэффициент результирующей нагрузки при .

.

Нагрузку , Н, определяют по формуле (А.20):

.

Максимальная вертикальная сила возникает, когда коэффициент нагрузки достигает максимального значения при .

По таблице А.3 определяют коэффициент вертикальной нагрузки при :

.

Вертикальную нагрузку , Н, определяют по формуле (А.19):

.

При горизонтальная нагрузка равна нулю.

По таблице А.3:

;

.

Максимальная горизонтальная сила в качелях возникает, когда коэффициент нагрузки достигает максимального значения при .

По таблице А.3 определяют коэффициент горизонтальной нагрузки для :

.

Горизонтальную нагрузку , Н, определяют по формуле (А.18):

.

При (таблица А.3) коэффициент вертикальной нагрузки .

Вертикальную нагрузку , Н, определяют по формуле (А.19):

.