Приложение А. 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:

- вес конструкции в сборе;

- усилия в предварительно напряженных элементах;

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

А.1.1 Вес конструкции в сборе

Вес 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 расчетах нагрузок от воды учитывают возможные верхний и нижний уровни воды в резервуаре.

А.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 определенного типа оборудования).

А.2.2 Нагрузки от детей

А.2.2.1 Масса детей

Общую массу детей , кг, вычисляют по формуле

, (A.1)

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

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

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

Средняя масса ребенка в разных возрастных группах приведена в таблице А.1.

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

Возрастная группа	Средняя масса ребенка в возрастной группе m, кг	Среднеквадратичное отклонение , кг
Дети всех возрастов (до 14 лет)*	53,8	9,6
Дети до 4 лет**	16,7	2,1
Дети до 8 лет**	27,9	5,0
Дети до 12 лет**	41,5	7,9
* Средняя масса ребенка возрастной группы до 14 лет по антропометрическим данным детей от 13,5 до 14,5 лет с учетом 2 кг одежды. ** Для возрастных групп детей до 4, 8 и 12 лет средняя масса ребенка с учетом 0,5, 1 и 1,5 кг одежды соответственно. Приведенные данные для возрастных групп детей до 4, 8 и 12 лет следует использовать только для детских игровых площадок, предназначенных для четко определенных возрастных групп детей, например детских игровых площадок 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

, (A.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 (А.1);

- по (A.2).

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

Таблица А.2 - Общие вертикальные нагрузки от детей для игровых площадок, предназначенных для детей всех возрастов

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
n > 60*	-	1,00	-	538
* Для n > 60 общая вертикальная нагрузка от детей .

А.2.2.4 Общая горизонтальная нагрузка от детей

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

. (A.4)

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

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

. (A.5)

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

. (A.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

, (A.9)

где А - площадь, .

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

. (A.10)

А.2.3 Нагрузки от снега, ветра, а также температурные и климатические воздействия - по [2].

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 0,1 м, 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°

; (A.11)

- для линейных элементов с углом наклона более 60°

, (A.12)

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

L - длина линейного элемента, м.

К элементам линейного типа относят, например, ступени лестниц, 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°

; (A.13)

- для площадки с углом наклона более 60°

, (A.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, 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

; (A.15)

- для объема

; (A.16)

- для объема V > 12,8

, (A.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:

- для обычных качелей - n = 2;

- для гондолы - по А.3;

- 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 (V), 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 с лестницей

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

Параметры платформы с лестницей (см. рисунок А.1):

Размеры платформы 1000x1000 мм.

Размеры лестницы:

- длина 1770 мм;

- ширина внешняя 388 мм;

- ширина внутренняя 350 мм;

- угол наклона 56°;

- число ступеней 6.

Длина перил платформы 4x1000 мм.

А.5.1.1 Платформа

Число детей n, размещаемых на платформе, вычисляют по (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 (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 (А.10):

.

Результат округляют до целого:

n = 2.

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

.

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

.

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

.

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

А.5.1.3 Лестница

В соответствии с А.3.2 каждая ступень лестницы должна выдерживать нагрузку одного ребенка:

Н.

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

Общая длина ступеней в метрах .

Число детей n рассчитывают по (А.11):

.

Результат округляют до целого:

n = 4.

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

.

Для удобства расчетов допускается использование таблицы А.2.

А.5.1.4 Нагрузка на конструкцию в целом

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

- платформу	n = 2,77;
- перила платформы (4 шт.)	;
- лестницу	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 , H, рассчитывают по (А.3):

.

Для удобства расчетов допускается использование таблицы А.2.

Общую горизонтальную нагрузку на конструкцию , Н, определяют по (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:

; (A.18)

; (A.19)

, (A.20)

где - горизонтальная нагрузка на узел, Н;

- вертикальная нагрузка на узел, Н;

- нагрузка на узел, Н;

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 массы канатов, тросов или стержней, деленной на два.

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 в килограммах .

Периметр окружности качающейся платформы в метрах

.

Число детей .

Результат округляют до целого: n = 6.

Массу детей , кг, вычисляют по (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 (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 (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 (А.18):

.

При ° (таблица А.3) коэффициент вертикальной нагрузки .

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

.