Две групи гранични състояния. Изчисляване на сечения на базата на гранични състояния. Формула за изчисляване на натоварването на базата на второто гранично състояние

Раздели на сайта

Избор на редакторите:

Строителните конструкции трябва преди всичко да имат достатъчна надеждност - тоест способността да изпълняват определени функции при подходящи условия за определен период от време. Прекратяването на изпълнението на поне една от предвидените функции на строителна конструкция се нарича отказ.

По този начин провалът се разбира като възможността за възникване на такова случайно събитие, резултатът от което са социални или икономически загуби. Смята се, че конструкцията в момента, предшестващ повредата, преминава в гранично състояние.

Граничните състояния са тези състояния, при възникването на които конструкцията престава да отговаря на наложените ѝ изисквания, т.е. губи способността да устои на външни натоварвания или получава неприемливи движения или локални повреди.

Причините за появата на строителни конструкциигранични състояния могат да бъдат претоварвания, ниско качество на материалите, от които са изработени и др.

Основната разлика между разглеждания метод и предишните методи за изчисление (изчисление въз основа на допустимите напрежения) е, че тук граничните състояния на конструкциите са ясно установени и вместо един фактор на безопасност кВ изчислението се въвежда система от проектни коефициенти, гарантиращи проектирането с определена сигурност срещу настъпването на тези състояния при най-неблагоприятните (но реално възможни) условия. В момента този метод на изчисление е приет като основен официален.

Стоманобетонните конструкции могат да загубят необходимите експлоатационни качества по една от двете причини:

1. В резултат на изчерпване на носещата способност (разрушаване на материала в най-натоварените участъци, загуба на устойчивост на отделни елементи или на цялата конструкция като цяло);

2. Поради прекомерни деформации (огъвания, вибрации, слягане), както и поради образуване на пукнатини или прекомерното им отваряне.

В съответствие с тези две причини, които могат да причинят загуба на експлоатационни качества на конструкциите, стандартите установяват две групи от техните гранични състояния:

По носимоспособност (първа група);

Според годността за нормална употреба (втора група).

Целта на изчислението е да се предотврати възникването на каквото и да е гранично състояние в разглежданата конструкция по време на периода на производство, транспортиране, монтаж и експлоатация.

Изчисленията за граничните състояния на първата група трябва да осигурят по време на експлоатация на конструкцията и за други етапи на експлоатация нейната якост, стабилност на формата, стабилност на положението, издръжливост и др.

Изчисленията за гранични състояния от втората група се извършват, за да се предотврати прекомерното отваряне на пукнатини по време на експлоатация на конструкцията и на други етапи от нейната експлоатация, което води до преждевременна корозия на армировката или тяхното образуване, както и прекомерни движения.

Изчислителни фактори

Това са товари и механични характеристикиматериали (бетон и армировка). Те имат статистическа променливост или разпространение на стойностите. При изчисленията за гранични състояния те вземат предвид (имплицитно) променливостта на натоварванията и механичните характеристики на материалите, както и различни неблагоприятни или благоприятни условия на работа на бетон и армировка, условия за производство и експлоатация на елементи на сгради и конструкции.

Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните коефициенти са нормализирани. При проектирането на стоманобетонни конструкции стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се установяват съгласно главите на SNiP 2.01.07-85 * и SP 52-101-2003.

Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

Натоварванията и въздействията върху сградите и конструкциите в зависимост от продължителността на тяхното действие се разделят на постоянни и временни. Последните от своя страна се делят на дългосрочни, краткосрочни и специални.

са теглото на носещите и ограждащи конструкции на сгради и конструкции, теглото и налягането на почвите, ефектът на предварителното напрежение стоманобетонни конструкции.

включват: теглото на стационарното оборудване по етажите - машини, апарати, двигатели, контейнери и др.; налягане на газове, течности, зърнести тела в контейнери; натоварвания върху подове от складирани материали и стелажно оборудване в складове, хладилници, зърнохранилища, книгохранилища, архиви и подобни помещения; температурни технологични влияния от стационарно оборудване; тегло на водния слой върху пълни с вода плоски повърхности и др.

Те включват: теглото на хората, ремонтните материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудване, снежни натоварвания с пълна стандартна стойност, натоварвания от вятър, натоварвания, възникващи по време на производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи и някои други.

включват: сеизмични и експлозивни въздействия; натоварвания, причинени от внезапни смущения в технологичния процес, временна неизправност или повреда на оборудването и др.

Натоварванията в съответствие със SNiP 2.01.07-85* също са разделени на стандартни и проектни.

Наричат се стандартни натоварвания или въздействия, които са близки по големина до най-големите възможни при нормална експлоатация на сгради и конструкции. Техните стойности са дадени в стандартите.

Променливостта на товарите в неблагоприятна посока се оценява чрез коефициента на надеждност на товара γf.

Изчислената стойност на натоварването g за изчисляване на конструкцията за якост или стабилност се определя чрез умножаване на нейната стандартна стойност личен лекарчрез коефициента γ f, обикновено по-голям от 1

Стойностите се диференцират в зависимост от характера на натоварванията и тяхната големина. Така например, когато се вземе предвид собственото тегло на бетонни и стоманобетонни конструкции = 1,1; като се вземе предвид собственото тегло на различни замазки, обратни насипи, изолации, извършени в завода, = 1,2, а на строителната площадка = 1,3. Трябва да се вземат коефициенти на надеждност на товара за равномерно разпределени товари:

1.3 - с пълна стандартна стойност под 2 kPa (2 kN/m2);

1.2 - с пълна стандартна стойност от 2 kPa (2 kN/m2) или повече. Коефициентът на надеждност на натоварването за собственото си тегло при изчисляване на конструкцията за стабилност на позиция срещу плаване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава условията на работа на конструкцията, се приема равен на 0,9.

Изчисленията за гранични състояния на втората група се извършват с помощта на стандартни натоварвания или изчислени, взети с γ f = 1.

Сградите и конструкциите са подложени на едновременно действие на различни натоварвания. Следователно изчисляването на сграда или конструкция като цяло или нейните отделни елементи трябва да се извърши, като се вземат предвид най-неблагоприятните комбинации от тези натоварвания или сили, причинени от тях. Неблагоприятно, но реално възможни комбинациинатоварванията по време на проектирането се избират в съответствие с препоръките на SNiP 2.01.07-85*.

В зависимост от състава на взетите под внимание натоварвания се разграничават следните комбинации:

- основен, включително постоянни, продължителни и краткотрайни натоварвания

T = ΣT пост + ψ 1 ΣT продължителност + ψ 2 ΣT множествено,

където Т = М, Т, Q;

ψ - коефициент на комбинация (ако се вземе предвид 1 краткотрайно натоварване, тогава ψ 1 = ψ 2 = 1,0, ако комбинацията включва 2 или повече краткотрайни натоварвания, тогава ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,9);

- специален, включително, в допълнение към постоянните, дългосрочни и краткотрайни натоварвания, специално натоварване (ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,80).

ОСНОВЕН БЛОК И ОСНОВА

изчисления на базата на гранични състояния

Принципи на изчисляване на фундаменти по гранични състояния (I и II).

1 гранично състояние– осигуряване на условия за невъзможност за загуба на носимоспособност, устойчивост и форма.

2 гранично състояние– осигуряване на годност за нормална експлоатация на сградите и конструкциите, като същевременно се предотвратяват деформации извън стандарта (без загуба на стабилност).

Изчисленията винаги се извършват според 1 PS, а според 2 (за устойчивост на пукнатини) - само за гъвкави основи (лента, плоча).

За 1 PS изчисленията се извършват, ако:

1) значително хоризонтално натоварване се прехвърля към основата.

2) основата е разположена на или близо до склон или основата е съставена от големи падащи почвени плочи.

3) основата е съставена от бавно уплътняващи се водонаситени тинесто-глинести почви с индекс на водонасищане S r ≥ 0,8 и точка на консолидация с y ≤10 7 cm 2 /година - здравината на почвения скелет при неутрално налягане.

4) основата е съставена от скалиста почва.

Проектно условие за 1 трафопост:

F u – пределна съпротивителна сила на основата,

γ c = 0.8..1.0 – набор от работни условия на почвената основа,

γ n = 1.1..1.2 – коефициент на надеждност, зависи от предназначението на сградата.

2 PS - винаги се изпълнява.

S ≤ Нед– прогнозен улов (при P ≤ R), където P е налягането под основата на фундамента.

R – проектно съпротивление на почвата.

Същност на метода

Методът за изчисляване на конструкции, базиран на гранични състояния, е по-нататъшно развитие на метода за изчисляване, базиран на разрушителни сили. При изчисляване по този метод ясно се установяват граничните състояния на конструкциите и се въвежда система от проектни коефициенти, които гарантират конструкцията срещу появата на тези състояния при най-неблагоприятните комбинации от натоварвания и при най-ниските стойности якостни характеристикиматериали.

Етапи на разрушаване, но безопасността на конструкцията при натоварване се оценява не чрез един синтезиращ коефициент на безопасност, а чрез система от проектни коефициенти. Конструкциите, проектирани и изчислени с помощта на метода на граничното състояние, са малко по-икономични.

2. Две групи гранични състояния

За гранични състояния се считат тези, при които конструкциите вече не отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, т.е. губят способността да устояват на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи движения или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на изискванията за изчисление за две групи гранични състояния: за носеща способност - първа група гранични състояния; по отношение на годността за нормална експлоатация - втора група гранични състояния.

Изчислението на базата на граничните състояния на първата група се извършва, за да се предотврати:

Крехка, вискозна или друг вид повреда (изчисляване на якостта, като се вземе предвид, ако е необходимо, деформацията на конструкцията преди разрушаването);

загуба на стабилност на формата на конструкцията (изчисление за устойчивост на тънкостенни конструкции и др.) или нейното положение (изчисление за преобръщане и плъзгане) подпорни стени, ексцентрично натоварени високи основи; изчисление за изкачване на заровени или подземни резервоарии така нататък.);

разрушение от умора (изчисляване на издръжливостта на конструкции под въздействието на повтарящи се движещи се или пулсиращи натоварвания: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

разрушаване от комбинираното въздействие на силови фактори и неблагоприятни влияния външна среда(периодично или постоянно излагане на агресивна среда, редуване на замразяване и размразяване и др.).

Изчисленията на базата на гранични състояния на втората група се извършват, за да се предотврати:

образуване на прекомерно или продължително отваряне на пукнатини (ако според условията на работа е допустимо образуването или продължително отваряне на пукнатини);

прекомерни движения (отклонения, ъгли на завъртане, ъгли на изкривяване и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на граничните състояния на конструкцията като цяло, както и на нейните отделни елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспортиране, монтаж и експлоатация; при което дизайнерски схемитрябва да отговарят на приетите конструктивни решенияи всеки от изброените етапи.

3. Изчислителни фактори

Проектните фактори - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (якост на опън, граница на провлачване) - имат статистическа променливост (разсейване на стойностите). Натоварванията и ударите могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите може да се различават от определената вероятност за намаляване на средните стойности. Изчисленията за гранични състояния отчитат статистическата променливост на натоварванията и механичните характеристики на материалите, фактори от нестатистически характер и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за работата на бетона и армировката, производството и работата на елементите на сгради и съоръжения. Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните коефициенти са нормализирани.

Стойностите на натоварванията, съпротивлението на бетона и армировката се установяват съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетонни и стоманобетонни конструкции“.

4. Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действие натоварванията се делят на постоянни и временни. Временните натоварвания от своя страна се делят на дълготрайни, краткотрайни и специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащи конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвите и ефектите от предварително напрегнати стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дълготрайните натоварвания се дължат на теглото на стационарното оборудване по подовете - машини, апарати, двигатели, контейнери и др.; налягане на газове, течности, зърнести тела в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и съоръжения; частта от живия товар, установена от стандартите в жилищни сгради, официален и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един окачен или един мостов кран, умножено по коефициенти: 0,5 за кранове със среден товар и 0,7 за кранове с тежък товар; снежни натоварвания за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на кранове, някои временни и снежни натоварваниясъставляват част от пълната им стойност и се включват в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на натоварвания от тези видове върху изместване, деформация и образуване на пукнатини. Пълни стойностиТези натоварвания се класифицират като краткосрочни.

Краткотрайните натоварвания се причиняват от теглото на хора, части, материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудване - проходи и други зони, свободни от оборудване; част от натоварването върху подовете на жилищни и обществени сгради; натоварвания, възникващи по време на производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи; товари от мостови и мостови кранове, използвани при строителството или експлоатацията на сгради и конструкции; сняг и ветрови натоварвания; температура климатични влияния.

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни въздействия; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и внезапно прекъсване технологичен процес(например с рязко повишаване или понижаване на температурата и т.н.); излагане на неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на слягане на почвата по време на накисване или вечно замръзнали почвипо време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от стандарти въз основа на предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или въз основа на номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат въз основа на проектните стойности на геометричните и структурните параметри и средните стойности на плътността. Стандартните временни технологични и инсталационни натоварвания са зададени на най-високите стойности, предвидени за нормална работа; сняг и вятър - според средните годишни неблагоприятни стойности или според неблагоприятните стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за изчисляване на конструкциите за якост и стабилност се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на надеждност на натоварването Vf, обикновено по-голям от единица, например g=gnyf. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; върху теглото на конструкции от бетон с леки добавъчни материали (с средна плътност 1800 kg/m3 или по-малко) и различни замазки, обратни насипи, изолационни материали, произведени във фабриката, Yf = l.2, по време на монтажа yf = \.3; от различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност yf = it 2...1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на стабилността на позицията срещу плаване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава условията на работа на конструкцията, се приема за 7f = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткотрайни натоварвания се умножават по коефициент 0,8. Проектните натоварвания за изчисляване на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат равни на стандартните стойности с коефициент Yf -1-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от товари или съответни сили, ако изчислението се извършва с помощта на нееластична схема. В зависимост от състава на отчитаните натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания или сили от товари с ниско напрежение; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможно краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждат се всички групи основни комбинации от товари. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайни натоварвания; При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от втората група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и две (или повече) краткосрочни натоварвания; докато стойностите на краткосрочните

натоварванията или съответните усилия трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,9.

При изчисляване на конструкции за специални комбинации стойностите на краткотрайните натоварвания или съответните сили трябва да бъдат умножени по коефициент на комбинация, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични зони.

Стандартите също така позволяват намаляване на временните натоварвания при изчисляване на греди и напречни греди, в зависимост от площта на натоварения под.

5. Степен на отговорност на сгради и съоръжения

Степента на отговорност на сградите и конструкциите при достигане на гранични състояния на конструкциите се определя от размера на материалните и социални щети. При проектирането на конструкции трябва да се вземе предвид коефициентът на надеждност за целите на единното предприятие, чиято стойност зависи от класа на отговорност на сградите или конструкциите. Максималните стойности на носещата способност, изчислените стойности на съпротивлението, максималните стойности на деформациите, отворите на пукнатини трябва да бъдат разделени на коефициента на надеждност за предвидената цел или изчислените стойности на натоварвания, сили или други влияния трябва да се умножат по този коефициент.

Експерименталните изследвания, проведени във фабрики за сглобяеми стоманобетонни изделия, показват, че за тежък бетон и бетон върху порести агрегати коефициентът на вариация е V ~ 0,135, което е прието в стандартите.

В математическата статистика, използвайки pa или ni, се оценява вероятността за повторение на стойности на временно съпротивление, по-малко от B. Ако вземем x = 1,64, тогава е вероятно повторение на стойностите<В не более чем у 5 % (и значения В не менее чем у 95 %) испытанных образцов. При этом достигается нормированная обеспеченность не менее 0,95.

При наблюдение на класа на бетона за якост на аксиален опън стандартната устойчивост на бетона на аксиален опън Rbtn се приема равна на неговата гарантирана якост (клас). аксиално напрежение.

Проектните съпротивления на бетона за изчисления за първата група гранични състояния се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на надеждност за бетон при натиск yc = 1,3 prn, опън ^ = 1,5 и при наблюдение на якостта на опън yy = \.3 . Проектна устойчивост на бетона на аксиален натиск

Изчислената якост на натиск на тежък бетон от класове B50, B55, B60 се умножава по коефициенти, които отчитат особеностите на механичните свойства на бетона с висока якост (намаляване на деформациите на пълзене), съответно равни на 0,95; 0,925 и 0,9.

Изчислените стойности на съпротивлението на бетона със закръгляване са дадени в приложението. аз

При изчисляване на структурните елементи проектните съпротивления на бетона Rb и Rbt се намаляват и в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия на бетона uc, като се вземат предвид характеристиките на свойствата на бетона: продължителността на натоварването и многократното му повторение; условия, характер и етап на експлоатация на конструкцията; методът на неговото производство, размерите на напречното сечение и др.

Изчисленото съпротивление на натиск на армировката Rsc, използвано при изчисляването на конструкции за първата група гранични състояния, когато армировката е свързана с бетон, се приема равно на съответното изчислено съпротивление на опън на армировката Rs, но не повече от 400 MPa (на базата на крайната свиваемост на бетонната вана). При изчисляване на конструкции, за които проектната устойчивост на бетона се приема при продължително натоварване, като се вземе предвид коефициентът на работните условия y&2

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на армировката се намаляват или в някои случаи се увеличават чрез умножаване на съответните коефициенти на експлоатационни условия ySi, като се отчита възможността за непълно използване на нейните якостни характеристики поради неравномерно разпределение на напреженията в сечение, ниска якост на бетона, условия на закотвяне и наличие на завои, характер на диаграмата на опън на стоманата, промени в нейните свойства в зависимост от условията на работа на конструкцията и др.

При изчисляване на елементи под действието на напречна сила проектното съпротивление на напречната армировка се намалява чрез въвеждане на коефициента на работни условия -um^OD, който отчита неравномерното разпределение на напреженията в армировката по дължината на наклонения участък. Освен това за заварена напречна армировка от тел от класове BP-I и прътова армировка от клас A-III е въведен коефициентът Vs2 = 0,9, като се отчита възможността за крехко счупване на заварената връзка на скобите. Стойностите на изчислените съпротивления на напречната армировка при изчисляване на напречната сила Rsw, като се вземат предвид коефициентите yst, са дадени в таблица. 1 и 2 прил. V.

Освен това изчислените съпротивления Rs, Rsc и Rsw трябва да се умножат по коефициентите на работните условия: Ys3, 7*4 - при многократно прилагане на натоварване (виж глава VIII); ysb^lx/lp или зъ~1х/1ап - в зоната на предаване на напрежението и в зоната на анкериране на ненапрегната армировка без анкери; 7^6 - по време на работа на високоякостна армировка при напрежения над номиналната граница на провлачване (7o.2.

Проектното съпротивление на армировката за изчисления за втората група гранични състояния се задава при коефициент на надеждност на армировката 7s = 1, т.е. се приемат равни на стандартните стойности на Rs,ser=Rsn и се включват в изчислението с коефициента на работни условия на армировката

Устойчивостта на пукнатини на стоманобетонна конструкция е нейната устойчивост на образуване на пукнатини в етап I на напрегнато-деформирано състояние или нейната устойчивост на отваряне на пукнатини в етап II на напрегнато-деформирано състояние.

При изчисляване се налагат различни изисквания към устойчивостта на пукнатини на стоманобетонна конструкция или нейни части в зависимост от вида на използваната армировка. Тези изисквания се отнасят за нормални пукнатини и пукнатини, наклонени спрямо надлъжната ос на елемента и са разделени на три категории:

Отварянето на пукнатини при постоянни, продължителни и краткотрайни натоварвания се счита за краткотрайно; За дълготрайно се счита отварянето на пукнатини под действието само на постоянни и продължителни натоварвания. Максималната ширина на отваряне на пукнатини (isgs\ - краткотрайна и asgs2 дългосрочна), която осигурява нормална експлоатация на сградите, устойчивост на корозия на армировката и дълготрайност на конструкцията, в зависимост от категорията на изискванията за устойчивост на пукнатини, не трябва да надвишава 0,05- 0,4 mm (Таблица II .2).

Предварително напрегнатите елементи под налягане на течност или газ (резервоари, напорни тръби и др.), с напълно опънат участък с прътова или телена армировка, както и с частично компресиран участък с телена армировка с диаметър 3 mm или по-малко, трябва да отговарят на изискванията на Първа категория. Други предварително напрегнати елементи, в зависимост от условията на конструкцията и вида на армировката, трябва да отговарят на изискванията на втора или трета категория.

Процедурата за отчитане на натоварванията при изчисляване на устойчивостта на пукнатини зависи от категорията на изискванията за устойчивост на пукнатини: за изискванията на първата категория изчислението се извършва според проектните натоварвания с коефициент на безопасност за натоварване yf>l (както в якостни изчисления); за изискванията на втора и трета категория, изчислението се извършва при действие на натоварвания с коефициент V/=b, за да се определи необходимостта от проверка за краткотрайно отваряне на пукнатини за изискванията от втора категория изчислението се извършва за действието на проектните натоварвания с коефициент yf>U изчисление за образуване на пукнатини за определяне на необходимостта Изпитванията за отваряне на пукнатини по изискванията на трета категория се извършват при действие на товари с коефициент Y/-1. При изчисляване на устойчивостта на пукнатини се взема предвид комбинираното действие на всички натоварвания, с изключение на специалните. Специалните натоварвания се вземат предвид при изчисляването на образуването на пукнатини в случаите, когато пукнатините водят до катастрофална ситуация. Изчислението за затваряне на пукнатини по изискванията на втора категория се извършва при действие на постоянни и продължителни натоварвания с коефициент y/-1. Процедурата за отчитане на натоварванията е дадена в табл. П.З. В крайните участъци на предварително напрегнатите елементи в рамките на дължината на зоната на прехвърляне на напрежението от армировката към бетона 1P не се допуска образуването на пукнатини при комбинирано действие на всички натоварвания (с изключение на специалните), въведени в изчислението с коефициента Y / =L. ТОВА изискване се дължи на факта, че преждевременното образуване на пукнатини в крайните участъци на елементите може да доведе до изтръгване на армировката от бетона и внезапно разрушаване.

нарастващи отклонения. Влиянието на тези пукнатини се взема предвид при структурните изчисления. За елементи, работещи при условия на повтарящи се повтарящи се натоварвания и проектирани за издръжливост, не се допуска образуването на такива пукнатини.

Пределни състояния от първа група. Изчисленията на якост се основават на етап III на състоянието на напрежение и деформация. Секцията на конструкцията има необходимата якост, ако силите от проектните натоварвания не надвишават силите, възприемани от секцията при проектното съпротивление на материалите, като се вземе предвид коефициентът на работните условия. Силата от проектните натоварвания T (например момент на огъване или надлъжна сила) е функция на стандартните натоварвания, коефициентите на надеждност и други фактори C (проектна схема, динамичен коефициент и др.).

Пределни състояния от втора група. Изчисляването на образуването на пукнатини, нормални и наклонени спрямо надлъжната ос на елемента, се извършва, за да се провери устойчивостта на пукнатини на елементи, които са предмет на изискванията на първа категория, както и да се определи дали се появяват пукнатини в елементи, чиито устойчивостта на пукнатини е предмет на изискванията на втора и трета категория. Смята се, че пукнатини, нормални спрямо надлъжната ос, не се появяват, ако силата T (момент на огъване или надлъжна сила) от действието на натоварванията не надвишава силата TSgs, която може да бъде поета от сечението на елемента

Смята се, че пукнатини, наклонени към надлъжната ос на елемента, не се появяват, ако основните напрежения на опън в бетона не надвишават изчислените стойности,

Изчисляването на отварянето на пукнатината, нормално и наклонено спрямо надлъжната ос, се състои в определяне на ширината на отваряне на пукнатината на нивото на опънната армировка и сравняването й с максималната ширина на отваряне. Данните за максималната ширина на отваряне на пукнатината са дадени в табл. II.3.

Изчисляването на базата на преместванията се състои в определяне на деформацията на елемент поради натоварвания, като се вземе предвид продължителността на тяхното действие и се сравнява с максималната деформация.

Пределните отклонения се задават от различни изисквания: технологични, дължащи се на нормалната работа на кранове, технологични инсталации, машини и др.; конструктивни, поради влиянието на съседни елементи, които ограничават деформациите, необходимостта да издържат на дадени наклони и др.; естетичен.

Максималните деформации на предварително напрегнатите елементи могат да се увеличат с височината на деформацията, ако това не е ограничено от технологични или конструктивни изисквания.

Процедурата за отчитане на натоварванията при изчисляване на деформациите е установена, както следва: когато е ограничено от технологични или проектни изисквания - за действие на постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания; когато са ограничени от естетически изисквания - до въздействието на постоянни и продължителни натоварвания. В този случай коефициентът на надеждност на натоварването се приема за Yf

Максималните деформации, установени от стандартите за различни стоманобетонни елементи, са дадени в таблица II.4. Максималните деформации на конзолите, свързани с надвеса на конзолата, се приемат двойно по-големи.

Освен това трябва да се извърши допълнително изчисляване на нестабилността за стоманобетонни подови плочи, стълбища, площадки и др., които не са свързани със съседни елементи: допълнителната деформация от краткотрайно концентрирано натоварване от 1000 N с най-неблагоприятното схема за прилагането му не трябва да надвишава 0,7 mm.

1. Същност на метода

Методът за изчисляване на конструкции, базиран на гранични състояния, е по-нататъшно развитие на метода за изчисляване, базиран на разрушителни сили. При изчисляване по този метод ясно се установяват граничните състояния на конструкциите и се въвежда система от проектни коефициенти, които гарантират конструкцията срещу появата на тези състояния при най-неблагоприятните комбинации от натоварвания и при най-ниските стойности на якостните характеристики на материали.

2. Две групи гранични състояния

загуба на устойчивост на формата на конструкцията (изчисление за устойчивост на тънкостенни конструкции и др.) или нейното положение (изчисление за преобръщане и свличане на подпорни стени, ексцентрично натоварени високи фундаменти; изчисление за изкачване на вкопани или подземни резервоари и т.н.);

разрушаване от комбинираното въздействие на силови фактори и неблагоприятни влияния на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, редуване на замръзване и размразяване и др.).

Изчисленията на базата на гранични състояния на втората група се извършват, за да се предотврати:

прекомерни движения (отклонения, ъгли на завъртане, ъгли на изкривяване и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на граничните състояния на конструкцията като цяло, както и на нейните отделни елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспортиране, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да съответстват на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

3. Изчислителни фактори

4. Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

Дълготрайните натоварвания се дължат на теглото на стационарното оборудване по подовете - машини, апарати, двигатели, контейнери и др.; налягане на газове, течности, зърнести тела в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и съоръжения; част от временното натоварване, установено от стандартите в жилищни сгради, офиси и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; натоварвания от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; снежни натоварвания за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на кран, някои временни и снежни натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на натоварвания от тези видове при изместване, деформация и образуване на пукнатини. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

Краткотрайните натоварвания се причиняват от теглото на хора, части, материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудване - проходи и други зони, свободни от оборудване; част от натоварването на подовете на жилищни и обществени сгради; натоварвания, възникващи по време на производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи; товари от мостови и мостови кранове, използвани при строителството или експлоатацията на сгради и конструкции; натоварване от сняг и вятър; температура климатични влияния.

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни въздействия; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и внезапно прекъсване на технологичния процес (например рязко повишаване или понижаване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на почвите на потъване по време на накисване или почви на вечна замръзналост по време на размразяване) и др.

Проектните натоварвания за изчисляване на конструкциите за якост и стабилност се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на надеждност на натоварването Vf, обикновено по-голям от единица, например g=gnyf. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; върху теглото на конструкции от бетон с леки добавъчни материали (със средна плътност 1800 kg/m3 или по-малко) и различни замазки, обратни насипи и изолационни материали, произведени в завода, Yf = l.2, по време на монтажа yf = \. 3; от различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност yf = it 2. 1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на стабилността на позицията срещу плаване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава условията на работа на конструкцията, се приема за 7f = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткотрайни натоварвания се умножават по коефициент 0,8. Проектните натоварвания за изчисляване на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат равни на стандартните стойности с коефициент Yf -1-

натоварванията или съответните усилия трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,9.

5. Степен на отговорност на сгради и съоръжения

Експериментални проучвания, проведени във фабрики за сглобяеми стоманобетонни продукти, показват, че за тежък бетон и бетон върху порести агрегати коефициентът на вариация V

0,135, което е прието в стандартите.

Изчислените стойности на съпротивлението на бетона със закръгляване са дадени в приложението. аз

1x/1ap - в зоната на предаване на напрежението и в зоната на анкериране на ненапрегната армировка без анкери; 7^6 - при работа с високоякостна армировка при напрежения над номиналната граница на провлачване (7o.2.

Метод за изчисляване на граничното състояние

Глава 2. Експериментални основи на теорията на съпротивлението на стоманобетон и методи за изчисляване на стоманобетонни конструкции Метод за изчисляване на базата на гранични състояния 1. Същност на метода Метод

Метод за изчисляване на граничното състояние

При изчисляване с помощта на този метод конструкцията се разглежда в нейното проектно гранично състояние. За проектно гранично състояние се приема състоянието на конструкцията, при което тя престава да отговаря на наложените ѝ експлоатационни изисквания, т.е. тя или губи способността да устои на външни влияния, или получава неприемлива деформация или локално увреждане.

За стоманени конструкции са установени две проектни гранични състояния:

първото проектно гранично състояние, определено от носещата способност (якост, устойчивост или издръжливост); всички стоманени конструкции трябва да отговарят на това гранично състояние;
второто проектно гранично състояние, обусловено от развитието на прекомерни деформации (огъвания и премествания); Това ограничаващо състояние трябва да бъде удовлетворено от конструкции, в които големината на деформациите може да ограничи възможността за тяхната експлоатация.

Първото изчислено гранично състояние се изразява с неравенството

където N е изчислителната сила в конструкцията от сумата от ефектите на изчислените натоварвания P в най-неблагоприятната комбинация;

F е товароносимостта на конструкцията, която е функция от геометричните размери на конструкцията, проектното съпротивление на материала R и коефициента на експлоатационните условия m.

Максималните натоварвания, установени от стандартите (SNiP), които са разрешени при нормална експлоатация на конструкциите, се наричат стандартни натоварвания Rn (вижте Приложение I, Коефициенти на натоварвания и предварително натоварване).

Проектните натоварвания P, за които се изчислява конструкцията (въз основа на граничното състояние), се приемат малко по-високи от нормативните. Проектното натоварване се определя като произведение на стандартното натоварване с коефициента на претоварване n (по-голям от единица), като се отчита опасността от превишаване на натоварването в сравнение със стандартната му стойност поради възможна променливост на натоварването:

Стойностите на коефициентите p са дадени в таблицата Стандартни и проектни натоварвания, коефициенти на претоварване.

По този начин конструкциите се разглеждат под въздействието на проектните натоварвания, а не на експлоатационните (стандартни) натоварвания. От влиянието на проектните натоварвания в конструкцията се определят проектните сили (аксиална сила N или момент M), които се намират съгласно общите правила за устойчивост на материалите и строителната механика.

Дясната страна на основното уравнение (1.I)- носимоспособност на конструкцията F - зависи от максималната устойчивост на материала на силови въздействия, характеризираща се с механичните свойства на материала и наречена стандартна устойчивост R n, както и от геометричните характеристики на сечението (сечение площ F, съпротивителен момент W и др.).

За строителна стомана стандартното съпротивление се приема равно на границата на провлачване,

(за най-разпространената строителна стомана марка St. 3 σ t = 2400 kg/cm 2).

Проектното съпротивление на стомана R се приема за напрежение, равно на стандартното съпротивление, умножено по коефициента на равномерност k (по-малко от единица), като се вземе предвид рискът от намаляване на съпротивлението на материала в сравнение със стандартната му стойност поради променливост на механичните свойства на материала

За обикновени нисковъглеродни стомани k = 0,9, а за висококачествени стомани (нисколегирани) k = 0,85.

Така изчисленото съпротивление R- това е напрежение, равно на най-ниската възможна стойност на границата на провлачване на материала, която се приема за конструкцията като гранична стойност.

В допълнение, за безопасността на конструкцията трябва да се вземат предвид всички възможни отклонения от нормалните условия, причинени от експлоатационните характеристики на конструкцията (например условия, благоприятни за повишена корозия и др.). За да направите това, се въвежда коефициентът на работните условия m, който за повечето конструкции и връзки се приема равен на единица (вижте приложението Коефициенти на работни условия m).

По този начин основното проектно уравнение (1.I) ще има следната форма:

при изпитване на конструкция за якост под действието на аксиални сили или моменти

където N и M са изчислените аксиални сили или моменти от изчислените натоварвания (като се вземат предвид коефициентите на претоварване); F nt - нето площ на напречното сечение (минус дупките); W nt - съпротивителен момент на сечението на мрежата (минус дупките);

при проверка на конструкцията за стабилност

където F br и W br - площ и момент на съпротивление на брутното сечение (без приспадане на отвори); φ и φ b са коефициенти, които намаляват проектното съпротивление до стойности, които осигуряват стабилно равновесие.

Обикновено при изчисляване на предвидената конструкция първо се избира напречното сечение на елемента и след това се проверява напрежението от проектните сили, което не трябва да надвишава проектното съпротивление, умножено по коефициента на работните условия.

Следователно, заедно с формулите от формата (4.I) и (5.I), ще запишем тези формули в работна форма по отношение на изчислените напрежения, например:

където σ е проектното напрежение в конструкцията (въз основа на проектните натоварвания).

По-правилно е да напишете коефициентите φ и φ b във формули (8.I) и (9.I) от дясната страна на неравенството като коефициенти, които намаляват изчислената устойчивост на критични напрежения. И само за удобство на изчисленията и сравнение на резултатите, те са записани в знаменателя на лявата страна на тези формули.

* Стойностите на стандартните съпротивления и коефициентите на еднородност са дадени в „Строителни норми и правила“ (SNiP), както и в „Норми и технически условия за проектиране на стоманени конструкции“ (NiTU 121-55).

"Проектиране на стоманени конструкции",

Има няколко категории напрежения: основно, локално, допълнително и вътрешно. Фундаменталните напрежения са напрежения, които се развиват вътре в тялото в резултат на балансиране на ефектите от външни натоварвания; те се вземат предвид при изчислението. Когато потокът на мощността е неравномерно разпределен по напречното сечение, причинено например от рязка промяна в напречното сечение или наличието на дупка, възниква локална концентрация на напрежение. Въпреки това, в пластмасовите материали, които включват строителна стомана,...

При изчисляване на допустимите напрежения конструкцията се разглежда в нейното експлоатационно състояние под въздействието на натоварвания, разрешени при нормална работа на конструкцията, т.е. стандартни натоварвания. Условието за здравина на конструкцията е напреженията в конструкцията от стандартни натоварвания да не превишават допустимите напрежения, установени от стандартите, които представляват определена част от максималното напрежение на материала, приет за строителна стомана...

Метод за изчисляване на гранични състояния - Методика за изчисляване на стоманени конструкции - Основи на проектиране - Проектиране на стоманени конструкции

При изчисляване с помощта на този метод конструкцията се разглежда в нейното проектно гранично състояние. Изчисленото гранично състояние се приема за следното състояние...

Две групи гранични състояния

Изчислението на базата на граничните състояния на първата група се извършва, за да се предотврати:

Загуба на устойчивост на формата на конструкцията (изчисление за устойчивост на тънкостенни конструкции и др.) или нейното положение (изчисление за преобръщане и свличане на подпорни стени, ексцентрично натоварени високи фундаменти; изчисление за изкачване на вкопани или подземни резервоари и т.н.);

Разрушаване от умора (изчисляване на издръжливостта на конструкции под въздействието на повтарящи се движещи се или пулсиращи натоварвания: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

Разрушаване от комбинираното въздействие на силови фактори и неблагоприятни влияния на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, редуване на замразяване и размразяване и др.).

Изчисленията на базата на гранични състояния на втората група се извършват, за да се предотврати:

Образуване на прекомерно или продължително отваряне на пукнатини (ако според условията на работа е допустимо образуването или продължително отваряне на пукнатини);

Прекомерни движения (отклонения, ъгли на завъртане, ъгли на изкривяване и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на граничните състояния на конструкцията като цяло, както и на нейните отделни елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспортиране, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да съответстват на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

Дълготрайните натоварвания се дължат на теглото на стационарното оборудване по подовете - машини, апарати, двигатели, контейнери и др.; налягане на газове, течности, зърнести тела в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и съоръжения; част от временното натоварване, установено от стандартите в жилищни сгради, офиси и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; натоварвания от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; снежни натоварвания за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на кран, някои временни и снежни натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на натоварвания от тези видове при изместване, деформация и образуване на пукнатини. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

Краткотрайните натоварвания се причиняват от теглото на хора, части, материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудване - проходи и други зони, свободни от оборудване; част от натоварването на подовете на жилищни и обществени сгради; натоварвания, възникващи по време на производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи; товари от мостови и мостови кранове, използвани при строителството или експлоатацията на сгради и конструкции; натоварване от сняг и вятър; температура климатични влияния.

Средни стойности на плътност. Регулаторно временно; технологичните и инсталационните натоварвания се задават според най-високите стойности, предвидени за нормална работа; сняг и вятър - според средните годишни неблагоприятни стойности или според неблагоприятните стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за изчисляване на конструкциите за якост и стабилност се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност при натоварване Yf, обикновено по-голям от едно, например Ж= Gnyt. Коефициент на надеждност в зависимост от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; върху теглото на конструкции от бетон с леки добавъчни материали (със средна плътност 1800 kg/m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, изолационни материали, произведени в завода, Yf = l.2, по време на монтаж Yf = l>3 ; от различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност Yf = l. 2. 1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на стабилността на позицията срещу плаване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава условията на работа на конструкцията, се приема yf = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткотрайни натоварвания се умножават по коефициент 0,8. Проектните натоварвания за изчисляване на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат равни на стандартните стойности с коефициента Yf = l-

Разглеждат се две групи основни комбинации от товари. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайни натоварвания; При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от втората група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и две (или повече) краткосрочни натоварвания; в този случай стойностите на краткотрайните натоварвания или съответните им сили трябва да бъдат умножени по коефициент на комбинация, равен на 0,9.

Намалени натоварвания. При изчисляване на колони, стени и основи на многоетажни сгради временните натоварвания на подовете могат да бъдат намалени, като се вземе предвид степента на вероятност от тяхното едновременно действие, чрез умножаване по коефициент

Където a - се приема равно на 0,3 за жилищни сгради, офис сгради, общежития и др. и равно на 0,5 за различни помещения: читални, заседателни зали, търговски зали и др.; t е броят на натоварените етажи над разглеждания участък.

Железобетон

Сглобяем бетон и стоманобетон: характеристики и методи на производство

Индустриалните технологии се развиват активно в СССР от средата на миналия век, а развитието на строителната индустрия изисква голям брой различни материали. Изобретяването на сглобяем стоманобетон се превърна в своеобразна техническа революция в живота на страната, ...

Направи си сам пилот

Набивач на пилоти или набивач на пилоти може да се организира с помощта на кола с отстранен заден калник (задно задвижване на механика), повдигната на крик и използваща само джантата вместо колело. Около джантата ще бъде навит кабел - това е...

РЕКОНСТРУКЦИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕНИ СГРАДИ

1. Задачи и методи за реконструкция на сгради Реконструкцията на сгради може да бъде свързана с разширяване на производството, технологична модернизация. процес, инсталиране на ново оборудване и т.н. В същото време е необходимо да се решат сложни инженерни проблеми, свързани ...

ролки (изравняваща машина) диаметър от 400 мм.,

електрическа сушилня за храна (проточна),

конвейери, конвейери, шнекове.

Две групи гранични състояния

За гранични състояния се считат тези, при които конструкциите вече не отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, т.е.

Основи на изчисленията на базата на гранични състояния. Изчисляване на конструктивни елементи от плътно сечение.

В съответствие с действащите стандарти в Русия дървените конструкции трябва да се изчисляват по метода на граничното състояние.

Граничните състояния на конструкциите са тези, при които те престават да отговарят на изискванията за експлоатация. Външната причина, която води до граничното състояние, е силово действие (външни натоварвания, реактивни сили). Граничните състояния могат да възникнат под влияние на условията на експлоатация на дървените конструкции, както и качеството, размерите и свойствата на материалите. Има две групи гранични състояния:

1 – по отношение на товароносимост (якост, устойчивост).

2 – чрез деформации (изкривявания, премествания).

Първа групаграничните състояния се характеризират със загуба на носеща способност и пълна непригодност за по-нататъшна експлоатация. Е най-отговорният. В дървените конструкции могат да възникнат следните гранични състояния от първата група: разрушаване, загуба на стабилност, преобръщане, недопустимо пълзене. Тези гранични състояния не възникват, ако са изпълнени следните условия:

тези. при нормални напрежения ( σ ) и напрежение на срязване ( τ ) не надвишават определена гранична стойност Р, наречено проектно съпротивление.

Втора групаграничните състояния се характеризират с такива характеристики, при които функционирането на структури или конструкции, макар и трудно, не е напълно изключено, т.е. дизайнът става неподходящ само за нормалнооперация. Пригодността на конструкцията за нормална работа обикновено се определя от отклоненията

Това означава, че огъващите елементи или конструкции са подходящи за нормална работа, когато най-голямата стойност на отношението на деформация към обхват е по-малка от максимално допустимата относителна деформация [ f/ л] (съгласно SNiP II-25-80).

Целта на конструктивните изчисления е да се предотврати появата на някое от възможните гранични състояния, както по време на транспортиране и монтаж, така и по време на експлоатация на конструкциите. Изчислението за първото гранично състояние се извършва по изчислените стойности на натоварване, а за второто - по стандартните стойности. Стандартните стойности на външните натоварвания са дадени в SNiP „Натоварвания и въздействия“. Изчислените стойности се получават, като се вземе предвид коефициентът на безопасност на натоварването γ н. Конструкциите са проектирани да издържат на неблагоприятна комбинация от товари (собствено тегло, сняг, вятър), чиято вероятност се взема предвид чрез коефициенти на комбинация (според SNiP „Натоварвания и въздействия“).

Основната характеристика на материалите, по която се оценява способността им да устояват на сила, е нормативно съпротивление Р н . Стандартната устойчивост на дървесина се изчислява въз основа на резултатите от многобройни тестове на малки проби от чиста (без дефекти) дървесина от същия вид, със съдържание на влага 12%:

Р н = , Където

– средноаритметична стойност на якостта на опън,

V– коефициент на вариация,

T– индикатор за надеждност.

Регулаторна резистентност Р н е минималната вероятностна граница на якост на чиста дървесина, получена чрез статична обработка на резултатите от изпитванията на стандартни проби с малък размер за краткотрайни натоварвания.

Проектна устойчивост Р - това е максималното напрежение, което материалът в конструкцията може да издържи, без да се срути, като се вземат предвид всички неблагоприятни фактори при експлоатационни условия, които намаляват неговата здравина.

При преминаване от нормативно съпротивление Р нкъм изчисленото Рнеобходимо е да се вземе предвид влиянието върху здравината на дървесината от дългосрочни натоварвания, дефекти (възли, напречни слоеве и др.), Преходът от малки стандартни проби към елементи на строителни размери. Комбинираното влияние на всички тези фактори се взема предвид от коефициента на безопасност за материала ( Да се). Изчисленото съпротивление се получава чрез разделяне Р нотносно коефициента на безопасност за материала:

Да се dl=0,67 – коефициент на продължителност при комбинирано действие на постоянни и временни натоварвания;

Да се един = 0,27÷0,67 – коефициент на равномерност, в зависимост от вида на напрегнатото състояние, отчитащ влиянието на дефектите върху якостта на дървесината.

Минимална стойност Да се единвзети по време на разтягане, когато влиянието на дефектите е особено голямо. Изчислени съпротивления Да сеса дадени в табл. 3 SNiP II-25-80 (за иглолистна дървесина). Рдървесина от други видове се получава с помощта на коефициенти на преход, също дадени в SNiP.

Безопасността и здравината на дървото и дървените конструкции зависят от условията на температура и влажност. Овлажняването насърчава гниенето на дървото, а повишените температури (над определена граница) намаляват здравината му. Отчитането на тези фактори изисква въвеждането на коефициенти на работно състояние: м V ≤1, м T ≤1.

В допълнение, SNiP изисква да се вземе предвид коефициентът на слой за залепени елементи: м сл = 0,95÷1,1;

коефициент на лъча за дълги светлини с височина над 50 cm: м b ≤1;

коефициент на огъване за огънато залепени елементи: м gn≤1 и т.н.

Модулът на еластичност на дървесината, независимо от вида, се приема равен на:

Проектните характеристики на строителния шперплат също са дадени в SNiP, а при проверка на напреженията в елементи от шперплат, както и за дърво, се въвеждат коефициенти на експлоатационно състояние м. Освен това за проектната устойчивост на дърво и шперплат се въвежда коеф м dl=0,8, ако общата проектна сила от постоянни и временни натоварвания надвишава 80% от общата проектна сила. Този коефициент се въвежда в допълнение към намалението, което е включено в коефициента на безопасност за материала.

Лекция № 2 Основи на пресмятането по гранични състояния

Лекция № 2 Основи на изчисленията по гранични състояния. Изчисляване на конструктивни елементи от плътно сечение. В съответствие с действащите стандарти в Русия дървените конструкции трябва да се изчисляват според

Изчисление на базата на гранични състояния

Пределни състояния- това са условия, при които конструкцията не може повече да се използва в резултат на външни натоварвания и вътрешни напрежения. В конструкциите от дърво и пластмаса могат да възникнат две групи гранични състояния - първа и втора.

Изчисляването на граничните състояния на конструкциите като цяло и нейните елементи трябва да се извършва за всички етапи: транспортиране, монтаж и експлоатация - и трябва да се вземат предвид всички възможни комбинации от товари. Целта на изчислението е да се предотврати първото или второто гранично състояние по време на процесите на транспортиране, монтаж и експлоатация на конструкцията. Това се прави въз основа на отчитане на стандартните и проектни натоварвания и съпротивления на материалите.

Методът на граничното състояние е първата стъпка в осигуряването на надеждността на строителните конструкции. Надеждността е способността на даден обект да поддържа качеството, присъщо на неговия дизайн по време на работа. Специфичността на теорията за надеждността на строителните конструкции е необходимостта да се вземат предвид случайните стойности на натоварванията върху системи с произволни показатели за якост. Характерна особеност на метода на граничното състояние е, че всички първоначални стойности, използвани при изчислението, произволни по природа, са представени в стандартите чрез детерминистични, научно обосновани, нормативни стойности и влиянието на тяхната променливост върху надеждността на конструкциите е се отчитат със съответните коефициенти. Всеки от коефициентите на надеждност отчита променливостта само на една първоначална стойност, т.е. е от частен характер. Следователно методът на граничното състояние понякога се нарича метод на частичния коефициент. Факторите, чиято променливост влияе върху нивото на надеждност на конструкциите, могат да бъдат класифицирани в пет основни категории: натоварвания и въздействия; геометрични размери на конструктивни елементи; степен на отговорност на структурите; механични свойства на материалите; условия на работа на конструкцията. Нека разгледаме изброените фактори. Евентуалното отклонение на стандартните товари нагоре или надолу се взема предвид от коефициента на безопасност на товара 2, който в зависимост от вида на товара има различна стойност, по-голяма или по-малка от единица. Тези коефициенти, заедно със стандартните стойности, са представени в глава SNiP 2.01.07-85 Стандарти за проектиране. „Натоварвания и въздействия.“ Вероятността за комбинирано действие на няколко товара се взема предвид чрез умножаване на товарите по коефициента на комбинация, който е представен в същата глава на стандартите. Възможните неблагоприятни отклонения на геометричните размери на конструктивните елементи се отчитат от коефициента на точност. Този коефициент обаче не се приема в чист вид. Този коефициент се използва при изчисляване на геометрични характеристики, като се вземат изчислените параметри на секции с минус толеранс. За разумно балансиране на разходите за сгради и конструкции за различни цели се въвежда коефициент на надеждност по предназначение< 1. Степень капитальности и ответственности зданий и сооружений разбивается на три класса ответственности. Этот коэффициент (равный 0,9; 0,95; 1) вводится в качестве делителя к значению расчетного сопротивления или в качестве множителя к значению расчетных нагрузок и воздействий.

Основният параметър за устойчивост на материала към силови влияния е стандартната устойчивост, установена от нормативни документи въз основа на резултатите от статистически изследвания на променливостта на механичните свойства на материалите чрез тестване на проби от материали по стандартни методи. Възможно отклонение от стандартните стойности се взема предвид от коефициента на надеждност за материала ym> 1. Той отразява статистическата променливост на свойствата на материалите и тяхната разлика от свойствата на тествани стандартни проби. Характеристиката, получена чрез разделяне на стандартната устойчивост на коефициента m, се нарича проектна устойчивост R. Тази основна характеристика на якостта на дървесината е стандартизирана от SNiP P-25-80 „Стандарти за проектиране. Дървени конструкции."

Неблагоприятното влияние на околната среда и работната среда, като: вятърни и инсталационни натоварвания, височина на сечението, условия на температура и влажност, се вземат предвид чрез въвеждане на коефициенти на работни условия t. Коефициентът t може да бъде по-малък от единица, ако този фактор или комбинация от фактори намалява носимоспособността на конструкцията, а повече възли – в обратния случай. За дървесината тези коефициенти са представени в SNiP 11-25-80 „Стандарти за проектиране.

Стандартните гранични стойности на отклонения отговарят на следните изисквания: а) технологични (осигуряване на условия за нормална работа на машини и оборудване за обработка, измервателни уреди и др.); б) конструктивни (осигуряване на целостта на съседни конструктивни елементи, техните фуги, наличие на празнина между носещи конструкции и преградни конструкции, половин дърво и др., осигуряване на определени наклони); в) естетически и психологически (осигуряване на благоприятни впечатления от външния вид на конструкциите, предотвратяване на усещането за опасност).

Големината на максималните деформации зависи от обхвата и вида на приложените натоварвания. За дървени конструкции, покриващи сгради при постоянни и временни дългосрочни натоварвания, максималната деформация варира от (1/150) - i до (1/300) (2). Силата на дървесината се намалява и под въздействието на някои химически препарати за биологично увреждане, въведени под налягане в автоклави на значителна дълбочина. В този случай коефициентът на работно състояние Tia = 0,9. Влиянието на концентрацията на напреженията в проектните участъци на елементите на опън, отслабени от дупки, както и в огъващите елементи, изработени от кръгъл дървен материал с подрязване в проектното сечение, се отразява от коефициента на работно състояние t0 = 0,8. Деформируемостта на дървесината при изчисляване на дървени конструкции за втората група гранични състояния се взема предвид от основния модул на еластичност E, който, когато силата е насочена по протежение на дървесните влакна, се приема за 10 000 MPa и 400 MPa напречно влакната. При изчисляване на стабилността модулът на еластичност се приема за 4500 MPa. Основният модул на срязване на дърво (6) в двете посоки е 500 MPa. Коефициентът на Поасон за дървесина напречно на влакната с напрежения, насочени по протежение на влакната, се приема, че е равно на pdo o = 0,5, а по протежение на влакната с напрежения, насочени напречно на влакната, n900 = 0,02. Тъй като продължителността и нивото на натоварване влияят не само на якостта, но и на деформационните свойства на дървото, стойността на модула на еластичност и модула на срязване се умножава по коефициента mt = 0,8 при изчисляване на конструкции, в които напреженията в елементите произтичат от постоянни и временните дългосрочни натоварвания надвишават 80% от общото напрежение от всички натоварвания. При изчисляване на метални дървени конструкции еластичните характеристики и проектните съпротивления на стоманата и връзките на стоманените елементи, както и армировката се вземат съгласно главите на SNiP за проектиране на стоманени и стоманобетонни конструкции.

От всички листови конструкционни материали, използващи дървесни суровини, само шперплатът се препоръчва да се използва като елементи на носещи конструкции, чиито основни проектни съпротивления са дадени в таблица 10 на SNiP P-25-80. При подходящи експлоатационни условия за лепилни конструкции от шперплат, изчисленията, базирани на първата група гранични състояния, предвиждат умножаване на основните проектни съпротивления на шперплата по коефициентите на експлоатационни условия TV, TY, TN и TL. При изчисляване според втората група гранични състояния, еластичните характеристики на шперплата в равнината на листа се вземат съгласно таблица. 11 SNiP P-25-80. Модулът на еластичност и модулът на срязване за конструкции при различни експлоатационни условия, както и тези, изложени на комбинирано въздействие на постоянни и временни дългосрочни натоварвания, трябва да се умножат по съответните коефициенти на експлоатационни условия, приети за дърво

Първа групанай-опасен. Определя се като неподходящ за използване, когато конструкцията губи своята носеща способност в резултат на разрушаване или загуба на стабилност. Това не се случва, докато е максимално нормално Оили напреженията на срязване в неговите елементи не надвишават изчислената (минимална) устойчивост на материалите, от които са направени. Това условие се записва с формулата

Ограничаващите състояния на първата група включват: разрушаване от всякакъв вид, обща загуба на стабилност на конструкцията или локална загуба на стабилност на конструктивен елемент, нарушение на ставите, които превръщат конструкцията в променлива система, развитие на остатъчни деформации с неприемлива величина . Изчисляването на носещата способност се извършва въз основа на вероятния най-лош случай, а именно: най-високото натоварване и най-ниското съпротивление на материала, установено, като се вземат предвид всички фактори, които го влияят. В нормите са дадени неблагоприятни комбинации.

Втора групапо-малко опасни. Определя се от непригодността на конструкцията за нормална работа, когато се огъва до неприемливо количество. Това не се случва, докато максималното му относително отклонение /// не превиши максимално допустимите стойности. Това условие се записва с формулата

Изчисляването на дървени конструкции според второто гранично състояние за деформации се отнася главно за огъващи се конструкции и е насочено към ограничаване на големината на деформациите. Изчисленията се основават на стандартни натоварвания, без да се умножават по коефициенти на безопасност, като се приема еластична работа на дървото. Изчисляването на деформациите се извършва въз основа на средните характеристики на дървесината, а не на намалените, както при проверката на носещата способност. Това се обяснява с факта, че увеличаването на деформацията в някои случаи, когато се използва нискокачествена дървесина, не представлява опасност за целостта на конструкциите. Това обяснява и факта, че изчисленията на деформациите се извършват за стандартни, а не за проектни натоварвания. За да илюстрираме граничното състояние на втората група, можем да дадем пример, когато в резултат на недопустимо изкривяване на гредите се появяват пукнатини в покрива. Изтичането на влага в този случай нарушава нормалната експлоатация на сградата, което води до намаляване на дълготрайността на дървесината поради нейната влага, но в същото време сградата продължава да се използва. Изчислението, основано на второто гранично състояние, като правило има подчинено значение, т.к основното е да се осигури носеща способност. Ограниченията на деформациите обаче са особено важни за конструкции с пластични връзки. Следователно деформациите на дървени конструкции (композитни стълбове, композитни греди, дъски и гвоздеи) трябва да се определят, като се вземе предвид влиянието на съответствието на връзките (SNiP P-25-80. Таблица 13).

товари,действащи върху конструкциите се определят от строителните норми и правила - SNiP 2.01.07-85 „Натоварвания и въздействия“. При изчисляване на конструкции от дърво и пластмаса се взема предвид главно постоянното натоварване от собственото тегло на конструкции и други строителни елементи жи краткотрайни натоварвания от теглото на снега С,налягане на вятъра У.Вземат се предвид и натоварванията от теглото на хората и оборудването. Всеки товар има стандартна и проектна стойност. Удобно е стандартната стойност да се обозначи с индекс n.

Стандартни товариса първоначалните стойности на натоварванията: Временните натоварвания се определят в резултат на обработка на данни от дългосрочни наблюдения и измервания. Постоянните натоварвания се изчисляват въз основа на собственото тегло и обема на конструкциите, други строителни елементи и оборудване. Стандартните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на конструкциите за втората група гранични състояния - за деформации.

Проектни натоварваниясе определят на базата на нормативни, като се отчита тяхната възможна променливост, особено нагоре. За да направите това, стойностите на стандартните товари се умножават по коефициента на безопасност на товара y,стойностите на които са различни за различните натоварвания, но всички те са по-големи от единица. Стойностите на разпределеното натоварване са дадени в килопаскали (kPa), което съответства на килонютони на квадратен метър (kN/m). Повечето изчисления използват стойности на линейно натоварване (kN/m). Проектните натоварвания се използват при изчисляване на конструкциите за първата група гранични състояния, за якост и устойчивост.

g”,действащ върху конструкцията се състои от две части: първата част е натоварването от всички елементи на ограждащите конструкции и материали, поддържани от тази конструкция. Натоварването от всеки елемент се определя, като обемът му се умножи по плътността на материала и по разстоянието между конструкциите; втората част е натоварването от собственото тегло на основната носеща конструкция. При предварително изчисление натоварването от собственото тегло на основната носеща конструкция може да се определи приблизително, като се имат предвид реалните размери на сеченията и обемите на конструктивните елементи.

равно на произведението на стандарта, умножено по коефициента на надеждност на товара u.За натоварване от собственото тегло на конструкции y= 1.1, и за товари от изолации, покриви, пароизолации и др y = 1.3. Постоянно натоварване от конвенционални наклонени повърхности с ъгъл на наклон Аудобно е да се отнесе към тяхната хоризонтална проекция, като я раздели на cos А.

Стандартното натоварване от сняг s H се определя въз основа на стандартното тегло на снежната покривка, така че, което е дадено в стандарти за натоварване (kN/m 2) на хоризонталната проекция на покривката в зависимост от снежния регион на страната. Тази стойност се умножава по коефициента p, който отчита наклона и други характеристики на формата на покритието. Тогава стандартното натоварване s H = s 0 p- За двускатни покриви с a ^ 25°, p = 1, за a > 60° p = 0 и за междинни ъгли на наклон от 60° >*<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Това. натоварването е равномерно и може да бъде двустранно или едностранно.

При сводести покрития върху сегментни ферми или арки равномерното натоварване от сняг се определя, като се вземе предвид коефициентът p, който зависи от съотношението на дължината на обхвата / към височината на арката /: p = //(8/).

Когато съотношението на височината на арката към обхвата f/l= 1/8 натоварване от сняг може да бъде триъгълно с максимална стойност s” при едната опора и 0,5 s” при другата и нулева стойност при билото. Коефициенти p, които определят максималното натоварване от сняг при съотношенията е/л= 1/8, 1/6 и 1/5, съответно равно на 1,8; 2.0 и 2.2. Натоварването от сняг върху ланцетовидни покрития може да се определи както при двускатни покриви, като се има предвид, че покривът е условно фронтон по равнини, преминаващи през хордите на осите на пода в арките. Проектното натоварване от сняг е равно на произведението от стандартното натоварване и коефициента на безопасност при натоварване 7- За повечето леки дървени и пластмасови конструкции със съотношението на стандартните постоянни и снежни натоварвания g n /s H < 0,8 коэффициент y = 1.6. За големи съотношения на тези натоварвания при =1,4.

Натоварването от теглото на човек с товар се приема равно - стандартно R"= 0,1 kN и дизайн Р = p и y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Натоварване от вятър. Стандартно натоварване от вятър wсе състои от налягане w’+ и засмукване w n –вятър. Първоначалните данни при определяне на натоварването от вятър са стойностите на налягането на вятъра, насочени перпендикулярно на повърхностите на покрива и стените на сградите Wi(MPa), в зависимост от ветровия район на страната и приет съгласно нормите за натоварвания и въздействия. Стандартни натоварвания от вятър w"се определят чрез умножаване на нормалното налягане на вятъра по коефициента к,като се вземат предвид височината на сградите и аеродинамичният коефициент с,като се вземе предвид неговата форма. За повечето дървени и пластмасови сгради, чиято височина не надвишава 10 m, k = 1.

Аеродинамичен коефициент сзависи от формата на сградата, нейните абсолютни и относителни размери, наклони, относителни височини на покрития и посока на вятъра. На повечето скатни покриви, чийто ъгъл на наклон не надвишава a = 14 °, натоварването от вятър действа под формата на засмукване W-.В същото време той като цяло не увеличава, а по-скоро намалява силите в конструкциите от постоянни и снежни натоварвания и може да не се вземе предвид в коефициента на безопасност при изчисляване. Натоварването от вятър трябва да се вземе предвид при изчисляването на стълбовете и стените на сградите, както и при изчисляването на триъгълни и ланцетовидни конструкции.

Изчисленото натоварване от вятър е равно на стандартното натоварване, умножено по коефициента на безопасност y= 1.4. По този начин, w = = w”y.

Регулаторна резистентностдърво RH(MPa) са основните характеристики на якостта на дървесината в зони без дефекти. Те се определят от резултатите от многобройни лабораторни краткосрочни тестове на малки стандартни проби суха дървесина с влажност 12% на опън, натиск, огъване, смачкване и раздробяване.

95% от тестваните дървени проби ще имат якост на натиск, равна или по-голяма от стандартната стойност.

Стойностите на стандартните съпротивления са дадени в приложението. 5 се използват практически при лабораторни изследвания на якостта на дървесината при производството на дървени конструкции и при определяне на носещата способност на действащи носещи конструкции при техните проверки.

Изчислени съпротивлениядърво Р(MPa) са основните характеристики на якостта на истински дървени елементи на реални конструкции. Това дърво има естествени дефекти и работи под натоварвания в продължение на много години. Изчислените съпротивления се получават на базата на стандартни съпротивления, като се вземе предвид коефициентът на надеждност на материала прии коефициент на продължителност на натоварване t alспоред формулата

Коефициент призначително повече от един. Той отчита намаляването на здравината на истинската дървесина в резултат на разнородност на структурата и наличието на различни дефекти, които не се срещат в лабораторни проби. По принцип здравината на дървото се намалява от чепове. Те намаляват работното напречно сечение чрез разрязване и разпръскване на надлъжните му влакна, създавайки ексцентричност на надлъжните сили и наклон на влакната около възела. Наклонът на влакната кара дървото да се разтяга напречно и под ъгъл спрямо влакната, чиято якост в тези посоки е много по-ниска, отколкото по дължината на влакната. Дефектите на дървото намаляват якостта на дървото при опън почти наполовина и около един път и половина при натиск. Пукнатините са най-опасни в местата, където се нарязва дървото. С увеличаване на размерите на напречното сечение на елементите напреженията при тяхното разрушаване намаляват поради по-голямата разнородност на разпределението на напрежението в сеченията, което също се взема предвид при определяне на проектните съпротивления.

Коефициент на продължителност на натоварване t dl<С 1- Он учитывает, что древесина без пороков может неограниченно долго выдерживать лишь около половины той нагрузки, которую она выдерживает при кратковременном нагружении в процессе испытаний. Следовательно, ее длительное Ринсъпротива Аз съмпочти ^^половината от краткосрочните /tg.

Качеството на дървесината естествено влияе върху стойностите на нейните изчислени съпротивления. Дървесината от 1 клас - с най-малко дефекти, има най-висока изчислена устойчивост. Изчислените съпротивления на дървесината от 2-ри и 3-ти клас са съответно по-ниски. Например, изчислената устойчивост на натиск на борова и смърчова дървесина от 2-ри клас се получава от израза

Изчислените съпротивления на борова и смърчова дървесина на натиск, опън, огъване, раздробяване и смачкване са дадени в приложението. 6.

Коефициенти на условия на труд TПроектното съпротивление на дървесината отчита условията, при които се произвеждат и експлоатират дървените конструкции. Коефициент на порода T"отчита различната здравина на дървесината от различни видове, различна от здравината на борова и смърчова дървесина. Коефициентът на натоварване t„ отчита кратката продължителност на натоварването от вятър и инсталацията. При смачкване тн= 1,4, за други видове напрежения t n = 1.2. Коефициентът на височина на сечението при огъване на дървесината на слепени греди с височина на сечението над 50 cm /72b намалява от 1 до 0,8, а при височина на сечението 120 cm дори повече. Коефициентът на дебелина на слоевете от залепени дървени елементи отчита увеличаването на тяхната якост при натиск и огъване с намаляване на дебелината на залепените плочи, в резултат на което се увеличава хомогенността на структурата на залепената дървесина. Стойностите му са в рамките на 0,95. 1.1. Коефициентът на огъване m rH отчита допълнителните напрежения на огъване, които възникват, когато плочите се огъват по време на производствения процес на огънати слепени дървени елементи. Зависи от съотношението на радиуса на огъване към дебелината на r/b плоскостите и има стойност 1,0. 0,8, когато това съотношение се увеличи от 150 на 250. Температурен коеф m tотчита намаляването на якостта на дървесината в конструкции, работещи при температури от +35 до +50 °C. Намалява от 1,0 на 0,8. Коефициент на влажност t owотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи във влажна среда. При влажност на въздуха в помещенията от 75 до 95%, tvl = 0,9. На открито в сухи и нормални зони t ow = 0,85. С постоянна хидратация и във вода t ow = 0,75. Фактор на концентрация на напрежение t k = 0.8 отчита локалното намаляване на якостта на дървото в зони с врязвания и дупки по време на опън. Коефициентът на продължителност на натоварването t dl = 0,8 отчита намаляването на здравината на дървесината в резултат на факта, че дългосрочните натоварвания понякога представляват повече от 80% от общите натоварвания, действащи върху конструкцията.

Модул на еластичност на дърво, определени при краткосрочни лабораторни изследвания, E кр= 15-103 MPa. При отчитане на деформации при продължително натоварване, при изчисляване чрез деформации £ = 10 4 MPa (Приложение 7).

Стандартните и изчислените съпротивления на строителния шперплат са получени по същите методи, както за дърво. В този случай бяха взети предвид неговата листова форма и нечетен брой слоеве с взаимно перпендикулярни посоки на влакната. Следователно здравината на шперплата в тези две посоки е различна и по протежение на външните влакна е малко по-висока.

Най-широко използваният в конструкциите е седемслойният шперплат на марката FSF. Неговите изчислени съпротивления по влакната на външните фасети са равни на: опън # f. p = 14 MPa, компресия #f. c = 12 MPa, огъване извън равнината /? f.„ = 16 MPa, срязване в равнина # f. sk = 0,8 MPa и срязване /? f. ср. - 6 MPa. Напречно на зърното на външните фасети, тези стойности са съответно равни на: опън аз f_r= 9 MPa, компресия # f. s = 8,5 MPa, огъване # F.i = 6,5 MPa, срязване R$. CK= 0,8 MPa, рязане # f. av = = 6 MPa. Модулите на еластичност и срязване по външните влакна са равни съответно Ё f = 9-10 3 MPa и b f = 750 MPa и през външните влакна £ f = 6-10 3 MPa и G$ = 750 MPa.

Изчисление на базата на гранични състояния

Изчисляване по гранични състояния Граничните състояния са тези състояния, при които конструкцията вече не може да се използва в резултат на външни и вътрешни натоварвания

На този етап вече разбираме, че изчисленията на строителните конструкции се извършват в съответствие с някои стандарти. Невъзможно е да се каже със сигурност кои, тъй като различните страни използват различни стандарти за проектиране.

Така в страните от ОНД се използват различни версии на стандарти, базирани на съветските SNiP и GOST; в европейските страни са преминали предимно към Еврокод (EN), а в САЩ се използват ASCE, ACI и т.н. Очевидно вашият проект ще бъде обвързан със стандартите на страната, от която е поръчан този проект или където ще бъде. изпълнени.

Ако нормите са различни, тогава изчисленията са различни?

Този въпрос толкова тревожи начинаещите калкулатори, че го подчертах в отделен параграф. Наистина: ако отворите някои чуждестранни стандарти за проектиране и ги сравните, например със SNiP, може да останете с впечатлението, че чуждестранната система за проектиране се основава на напълно различни принципи, методи и подходи.

Трябва обаче да се разбере, че стандартите за проектиране не могат да противоречат на основните закони на физиката и трябва да се основават на тях. Да, те могат да използват различни физически характеристики, коефициенти, дори модели на работа на определени строителни материали, но всички те са обединени от обща научна база, основана на якостта на материалите, конструкцията и теоретичната механика.

Ето как изглежда проверката на здравината на елемент от метална конструкция, подложен на опън според Еврокод:

\[\frac(((N_(Ed))))(((N_(t,Rd)))) \le 1.0.\quad (1)\]

И ето как изглежда подобна проверка според една от последните версии на SNiP:

\[\frac(N)(((A_n)(R_y)(\gamma _c))) \le 1.0.\quad (2)\]

Лесно е да се досетите, че както в първия, така и във втория случай силата от външното натоварване (в числителя) не трябва да надвишава силата, характеризираща носещата способност на конструкцията (в знаменателя). Това е ярък пример за общ, научно обоснован подход към проектирането на сгради и съоръжения от инженери от различни страни.

Концепция за гранично състояние

Един ден (всъщност преди много години) учените и инженерите-изследователи забелязаха, че не е напълно правилно да се проектира елемент въз основа на един тест. Дори за сравнително прости конструкции може да има много възможности за работа на всеки елемент, а строителните материали променят характеристиките си, докато се износват. А ако вземем предвид и аварийните и ремонтни условия на конструкцията, това води до необходимостта от подреждане, сегментиране и класификация на всички възможни състояния на конструкцията.

Така се роди понятието „гранично състояние“. В Еврокод е дадено лаконично тълкуване:

гранично състояние - състояние на конструкцията, при което конструкцията не отговаря на подходящите критерии за проектиране

Можем да кажем, че граничното състояние възниква, когато работата на конструкцията под натоварване надхвърля проектните решения. Например, проектирахме рамка от стоманена рамка, но в определен момент от нейната работа една от стелажите загуби стабилност и се огъна - има преход към гранично състояние.

Методът за изчисляване на строителни конструкции с помощта на гранични състояния е доминиращ (той замени по-малко „гъвкавия“ метод на допустимите напрежения) и се използва днес както в регулаторната рамка на страните от ОНД, така и в Еврокод. Но как един инженер може да използва тази абстрактна концепция в конкретни изчисления?

Ограничете групите от състояния

На първо място, трябва да разберете, че всяко от вашите изчисления ще се отнася до едно или друго гранично състояние. Проектантът моделира работата на конструкцията не в някакво абстрактно състояние, а в гранично състояние. Тоест всички проектни характеристики на конструкцията се избират въз основа на граничното състояние.

В същото време не е необходимо постоянно да мислите за теоретичната страна на въпроса - всички необходими проверки вече са включени в стандартите за проектиране. Чрез извършване на проверки вие по този начин предотвратявате появата на гранично състояние за проектираната конструкция. Ако всички проверки са изпълнени, тогава може да се приеме, че граничното състояние няма да настъпи до края на жизнения цикъл на конструкцията.

Тъй като в реалния дизайн инженерът се занимава с поредица от проверки (за напрежения, моменти, сили, деформации), всички тези изчисления са условно групирани и те говорят за групи от гранични състояния:

гранични състояния от група I (в Еврокод - по носимоспособност)
гранични състояния от група II (в Еврокод - според експлоатационната годност)

Ако е настъпило първото ограничаващо състояние, тогава:

структурата е разрушена
конструкцията все още не е разрушена, но най-малкото увеличение на натоварването (или промяна в други работни условия) води до разрушаване

Изводът е очевиден: по-нататъшната експлоатация на сграда или конструкция, която е в първото гранично състояние, е невъзможна няма начин:

Фигура 1. Разрушаване на жилищна сграда (първо гранично състояние)

Ако конструкцията е преминала във второ (II) гранично състояние, тогава нейната експлоатация все още е възможна. Това обаче не означава, че всичко е наред с него - отделни елементи могат да получат значителни деформации:

отклонения
завъртания на секциите
пукнатини

По правило преходът на конструкцията към второто гранично състояние изисква някои ограничения в експлоатацията, например намаляване на натоварването, намаляване на скоростта и т.н.:

Фигура 2. Пукнатини в бетона на сграда (второ гранично състояние)

По отношение на здравината на материала

На „физическо ниво“ възникването на гранично състояние означава например, че напреженията в конструктивен елемент (или група от елементи) надвишават определен допустим праг, наречен проектно съпротивление. Това могат да бъдат други фактори на напрегнато-деформираното състояние - например огъващи моменти, напречни или надлъжни сили, които надвишават носещата способност на конструкцията в гранично състояние.

Проверки за първа група гранични състояния

За да предотврати възникването на първо гранично състояние, проектантът е длъжен да провери характерните участъци на конструкцията:

за сила
за устойчивост
за издръжливост

Без изключение всички носещи конструктивни елементи се изпитват за якост, независимо от материала, от който са направени, както и формата и размерите на напречното сечение. Това е най-важната и задължителна проверка, без която счетоводителят няма право на спокоен сън.

Проверката на стабилността се извършва за компресирани (централни, ексцентрични) елементи.

Изпитването на умора трябва да се извършва на елементи, които са подложени на циклично натоварване и разтоварване, за да се предотвратят ефекти на умора. Това е характерно например за участъците на железопътните мостове, тъй като при движение на влаковете етапите на товарене и разтоварване на работа постоянно се редуват.

В този курс ще се запознаем с основните якостни изпитвания на стоманобетонни и метални конструкции.

Проверки за втора група гранични състояния

За да предотврати възникването на второ гранично състояние, проектантът е длъжен да провери характерните участъци:

за деформация (изместване)
за устойчивост на пукнатини (за стоманобетонни конструкции)

Деформациите трябва да бъдат свързани не само с линейни движения на конструкцията (огъвания), но и с ъглите на завъртане на секциите. Осигуряването на устойчивост на пукнатини е важна стъпка в проектирането на стоманобетонни конструкции, изработени както от обикновен, така и от предварително напрегнат стоманобетон.

Примери за изчисления на стоманобетонни конструкции

Като пример, нека разгледаме какви проверки трябва да се извършат при проектирането на конструкции от обикновен (ненапрегнат) стоманобетон съгласно стандартите.

Таблица 1. Групиране на изчисленията по гранични състояния:
M - момент на огъване; Q - сила на срязване; N - надлъжна сила (натиск или опън); e - ексцентрицитет на прилагане на надлъжна сила; Т - въртящ момент; F - външна концентрирана сила (натоварване); σ - нормално напрежение; a е ширината на отвора на пукнатината; f - отклонение на конструкцията

Моля, имайте предвид, че за всяка група гранични състояния се извършва цяла поредица от проверки, като видът на проверката (формулата) зависи от състоянието на напрежение и деформация, в което се намира конструктивният елемент.

Вече се доближихме до това да научим как да изчисляваме строителни конструкции. На следващата ни среща ще говорим за товарите и веднага ще започнем изчисленията.

От 1955 г. изчисляването на стоманобетонни конструкции в нашата страна се извършва по метода на граничното състояние.

· Под крайно имаме предвид такова състояние на конструкцията, след достигането на което по-нататъшната експлоатация става невъзможна поради загуба на способност да устои на външни натоварвания или получаване на неприемливи движения или локални повреди. В съответствие с това са установени две групи гранични състояния: първата - по носимоспособност; второто е по отношение на годността за нормална употреба.

· Изчисление за първа група гранични състояния се извършва с цел предотвратяване на разрушаване на конструкциите (изчисление за якост), загуба на стабилност на формата на конструкцията (изчисление за надлъжно огъване) или нейното положение (изчисление за преобръщане или плъзгане), разрушаване от умора (изчисление за издръжливост) .

· Изчисление за втора група гранични състояния има за цел да предотврати развитието на прекомерни деформации (огъвания), да елиминира възможността за образуване на пукнатини в бетона или да ограничи ширината на отварянето им, както и да осигури, ако е необходимо, затварянето на пукнатини след отстраняване на част от товара.

Изчислението за първата група гранични състояния е основно и се използва при избора на участъци. Изчислението за втората група се прави за онези конструкции, които, като здрави, губят своята производителност поради прекомерни деформации (греди, големи участъци с относително ниско натоварване), образуване на пукнатини (резервоари, тръбопроводи под налягане) или прекомерно отваряне на пукнатини , което води до преждевременна корозия на армировката .

Натоварванията, действащи върху конструкцията, и якостните характеристики на материалите, от които е направена конструкцията, са променливи и могат да се различават от средните стойности. Следователно, за да се гарантира, че по време на нормалната работа на конструкцията не възниква нито едно от граничните състояния, се въвежда система от проектни коефициенти, която отчита възможните отклонения (в неблагоприятна посока) на различни фактори, влияещи върху надеждната работа на конструкциите: 1) коефициенти на надеждност за натоварване γ f, като се вземе предвид променливостта на натоварванията или въздействията; 2) коефициенти на надеждност за бетон γ b и армировка γ s. отчитане на променливостта на техните якостни свойства; 3) коефициенти на надеждност за целите на проектиране γ n, като се вземе предвид степента на отговорност и капитала на сградите и конструкциите; 4) коефициенти на работни условия γ bi и γ si, които позволяват да се оценят някои характеристики на работата на материалите и конструкциите като цяло, които не могат да бъдат отразени директно в изчисленията.

Коефициентите за изчисление се установяват на базата на вероятностни и статистически методи. Те осигуряват необходимата надеждност на конструкциите за всички етапи: производство, транспорт, строителство и експлоатация.

По този начин основната идея на метода за изчисляване на граничното състояние е да се гарантира, че дори в тези редки случаи, когато максималните възможни натоварвания действат върху конструкцията, якостта на бетона и армировката е минимална, а условията на работа са най-неблагоприятни, конструкцията не се срутва и не получава неприемливи деформации или пукнатини. В същото време в много случаи е възможно да се получат по-икономични решения, отколкото при изчисляване с използване на предишни методи.

Натоварвания и въздействия . При проектирането трябва да се вземат предвид натоварванията, възникващи по време на изграждането и експлоатацията на конструкциите, както и по време на производството, съхранението и транспортирането на строителни конструкции.

При изчисленията се използват стандартни и проектни стойности на натоварванията. Максималните стойности на натоварванията, установени от стандартите, които могат да действат върху конструкцията по време на нейната нормална работа, се наричат нормативни *. Действителното натоварване, поради различни обстоятелства, може да се различава повече или по-малко от стандартното натоварване. Това отклонение се взема предвид от коефициента на безопасност на товара.

Конструктивните изчисления се извършват за проектни натоварвания

където q n - стандартно натоварване; γ f е коефициентът на надеждност на товара, съответстващ на разглежданото гранично състояние.

При изчисляване за първата група гранични състояния се приема γ f: за постоянни натоварвания γ f = 1,1...1,3; временно γ f = 1.2...1.6, при изчисляване на стабилността на позицията (преобръщане, плъзгане, изкачване), когато намаляването на теглото на конструкцията влошава нейните експлоатационни условия, вземете

Изчисляването на конструкциите за втората група гранични състояния, като се вземе предвид по-малкият риск от тяхното възникване, се извършва за проектни натоварвания при γ f = l. Изключение правят конструкции, принадлежащи към I категория на устойчивост на пукнатини (виж § 7.1), за които γ f >l.

Натоварванията и въздействията върху сградите и конструкциите могат да бъдат постоянни или временни. Последните в зависимост от продължителността на действие се делят на дългосрочни, краткотрайни и специални.

Постоянните натоварвания включват теглото на части от конструкции, включително теглото на носещите и ограждащите конструкции; тегло и натиск на почвите (насипи, обратни насипи); влияние на предварителното напрежение.

Временните дълготрайни натоварвания включват: теглото на стационарно оборудване - машини, двигатели, контейнери, конвейери; теглото на течностите и твърдите вещества, пълни оборудването; натоварване на подове от складирани материали и стелажи в складове, хладилници, книгохранилища, библиотеки и битови помещения.

В случаите, когато е необходимо да се вземе предвид влиянието на продължителността на натоварването върху деформациите и образуването на пукнатини, дълготрайните натоварвания включват някои краткосрочни. Това са натоварвания от кранове с намалена нормативна стойност, определена чрез умножаване на пълната нормативна стойност на вертикалното натоварване от един кран във всеки участък по коефициента: 0,5 - за групи режими на работа на кранове 4К-6К; 0,6 - за групи режими на работа на кран 7K; 0,7 - за групи режим на работа на кранове 8К*; натоварване от сняг с намалена стандартна стойност, определена чрез умножаване на пълната стандартна стойност (виж §11.4) с коефициент 0,3 - за снежен район III, 0,5 - за район IV, 0,6 - за райони V, VI; натоварвания от хора и съоръжения по подовете на жилищни и обществени сгради с намалени нормативни стойности. Тези натоварвания се класифицират като дълготрайни натоварвания поради факта, че могат да действат за време, достатъчно за поява на деформации при пълзене, увеличаващи деформацията и ширината на пукнатината.

Краткотрайните натоварвания включват: натоварвания от теглото на хората и оборудването върху подовете на жилищни и обществени сгради с пълни стандартни стойности; товари от кранове с пълна нормативна стойност; натоварвания от сняг с пълна нормативна стойност; натоварвания от вятър, както и натоварвания, възникващи по време на монтаж или ремонт на конструкции.

Специални натоварвания възникват при сеизмични, експлозивни или аварийни въздействия.

Сградите и конструкциите са подложени на едновременно действие на различни товари, така че техните изчисления трябва да се извършват, като се вземе предвид най-неблагоприятната комбинация от тези товари или сили, причинени от тях. В зависимост от състава на отчитаните натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания; специални комбинации, състоящи се от постоянно, дълготрайно, краткотрайно и едно от специалните натоварвания.

Временните натоварвания се включват в комбинации като дългосрочни - при отчитане на намалената стандартна стойност, като краткосрочни - при отчитане на пълната стандартна стойност.

Вероятността за едновременно възникване на най-големите натоварвания или усилия се взема предвид от комбинираните коефициенти ψ 1 и ψ 2. Ако основната комбинация включва постоянно и само едно временно натоварване (дългосрочно и краткосрочно), тогава коефициентите на комбинация се приемат равни на 1, когато се вземат предвид две или повече временни натоварвания, последните се умножават по ψ 1 = 0,95 за дълготрайни натоварвания и ψ 1 = 0,9 за краткотрайни, тъй като се счита за малко вероятно те едновременно да достигнат най-високите изчислени стойности.

* Групи от режими на работа на кранове зависят от условията на работа на крановете, товароносимостта и се приемат в съответствие с GOST 25546-82.

При изчисляване на конструкции за специална комбинация от натоварвания, включително експлозивни ефекти, краткотрайните натоварвания може да не се вземат предвид.

Стойностите на проектните натоварвания също трябва да бъдат умножени по коефициента на надеждност за предназначението на конструкциите, като се вземе предвид степента на отговорност и капитала на сградите и конструкциите. За сгради от I клас (обекти с особено икономическо значение) γ n =1, за сгради от II клас (важни национално-икономически обекти) γ n =0,95, за сгради от III клас (с ограничено икономическо значение) γ n =0,9, за временни съоръжения с експлоатационен живот до 5 години γ n =0,8.

Стандартна и проектна устойчивост на бетон. Якостните характеристики на бетона са променливи. Дори проби от една и съща партида бетон ще покажат различна якост при изпитване, което се обяснява с разнородността на неговата структура и нееднаквите условия на изпитване. Променливостта на якостта на бетона в конструкциите също се влияе от качеството на оборудването, квалификацията на работниците, вида на бетона и други фактори.

Ориз. 2.3. Криви на разпределение:

F m и F - средни и изчислени стойности

сили от външен товар;

F um и F u - еднакви, носеща способност

От всички възможни стойности на якост е необходимо да се въведе в изчислението такава, която осигурява безопасната работа на конструкциите с необходимата надеждност. Методите на теорията на вероятностите помагат да се установи това.

Променливостта на якостните свойства като правило се подчинява на закона на Гаус и се характеризира с крива на разпределение (фиг. 2.3, а), която свързва якостните характеристики на бетона с честотата на тяхното повторение в експериментите. Използвайки кривата на разпределение, можете да изчислите средната стойност на временната якост на натиск на бетона:

където n 1, n 2,.., n k е броят на експериментите, в които е записана силата R 1, R 2,…, R k, n е общият брой на експериментите. Разпространението на силата (отклонение от средната) се характеризира със стандартното отклонение (стандарт)

или коефициентът на вариация ν = σ/R m. Във формула (2.8) Δ i = R i - R m.

След като изчислим σ, използвайки методите на теорията на вероятностите, можем да намерим стойността на якостта Rn, която ще има дадена надеждност (сигурност):

където æ е индикатор за надеждност.

Колкото по-високо е æ (виж фиг. 2.3,а), толкова по-голям е броят на пробите, които ще покажат якост R m - æσ и повече, толкова по-висока е надеждността. Ако приемем R n =R m - σ като минимална якост, въведена в изчислението (т.е. настройка æ = 1), тогава 84% от всички проби (те могат да бъдат кубчета, призми, осмици) ще покажат същото или по-голяма здравина (надеждност 0,84). При æ = 1,64-95% от пробите ще покажат якост R n =R m - 1,64σ или повече, а при æ = 3 - 99,9% от пробите ще имат якост не по-ниска от R n =R m -Зσ. По този начин, ако въведете стойността R m -Zσ в изчислението, тогава само в един случай от хиляда силата ще бъде по-ниска от приетата стойност. Това явление се смята за почти невероятно.

Според стандартите основната фабрично контролирана характеристика е клас на бетон “B”*, представляващ якост на бетонов куб с ръб 15 cm с надеждност 0,95.Якостта, съответстваща на класа, се определя по формула (2.9) с æ = 1,64

Стойността на ν може да варира в широки граници.

Производителят трябва да осигури якост Rn, съответстваща на класа на бетона, като вземе предвид коефициента ν, определен за конкретни производствени условия. В предприятия с добре организирано производство (произвеждащи бетон с висока хомогенност), действителният коефициент на вариация ще бъде малък, средната якост на бетона [виж. формула (2.10)] може да се вземе по-ниско, като по този начин може да се спести цимент. Ако бетонът, произведен от предприятието, има голяма променливост в якостта (голям коефициент на вариация), тогава, за да се осигурят необходимите стойности на Rn, е необходимо да се увеличи якостта на бетона Rm, което ще доведе до прекомерна консумация на цимент.

* До 1984 г. основната характеристика на якостта на бетона беше неговата степен, която се определяше като средната стойност на временната якост на натиск на бетона R m в kgf / cm 2.

Стандартната устойчивост на бетонни призми на аксиален натиск R b,n (призматична якост) се определя от стандартната стойност на кубичната якост, като се вземе предвид връзката (1.1), свързваща призматичната и кубичната якост. Стойностите на R b,n са дадени в табл. 2.1.

Стандартната устойчивост на бетона на аксиално напрежение R bt,n в случаите, когато якостта на опън на бетона не се контролира, се определя от стандартната стойност на кубичната якост, като се вземе предвид връзката (1.2), свързваща якостта на опън с якостта на натиск. Стойностите на R bt,n са дадени в табл. 2.1.

Ако якостта на опън на бетона се контролира чрез директно изпитване на проби в производството, тогава стандартното аксиално съпротивление на опън се приема равно на

и характеризира класа на бетона по отношение на якостта на опън.

Проектните съпротивления на бетона за граничните състояния на първата група R b и R bt се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на надеждност на бетона при натиск γ bc или при опън γ bt:

За тежък бетон γ bc = 1,3; γ bt = 1,5.

Тези коефициенти отчитат възможността за намаляване на действителната якост в сравнение със стандарта поради разликата в якостта на бетона в реални конструкции от якостта в пробите и редица други фактори в зависимост от условията на производство и експлоатация на конструкциите .

Таблица 2.1.

Якостни и деформационни характеристики на тежък бетон

Клас на бетона по якост на натиск	Стандартни съпротивления и проектни съпротивления на бетон за изчисления на базата на гранични състояния от група II, MPa		Проектна устойчивост на бетон при изчисляване с използване на гранични състояния от група I, MPa		Начален модул на еластичност на бетона при натиск E b ·10 -3, MPa
Клас на бетона по якост на натиск	компресия R bn , R b,сер	опън R btn , R bt,сер	компресия R b	якост на опън R bt	естествено втвърдяване	топлинно обработен
V 7,5 V 10 V 12,5 V 15 V 20 V 25 V 30 V 35 V 40 V 45 V 50 V 55 V60	5,50 7,50 9,50 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0	0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50	4,50 6,00 7,50 8,50 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0	0,480 0,570 0,660 0,750 0,900 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65	16,0 18,0 21,0 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5 39,0 39,5 40,0	14,5 16,0 19,0 20,5 24,5 27,0 29,0 31,0 32,5 34,0 35,0 35,5 36,0

Проектните съпротивления на бетона за гранични състояния от група II R b,ser и R bt,ser се определят с коефициенти на безопасност γ bc = γ bt = 1, т.е. се приемат равни на нормативните съпротивления. Това се обяснява с факта, че появата на гранични състояния от група II е по-малко опасна от група I, тъй като по правило не води до срутване на конструкциите и техните елементи.

При изчисляване на бетонни и стоманобетонни конструкции проектното съпротивление на бетона, ако е необходимо, се умножава по коефициентите на работните условия γ bi, като се вземат предвид: продължителността на действие и повторяемостта на натоварването, условията на производство, естеството на конструкцията и др. За Например, за да се вземе предвид намаляването на якостта на бетона, което се получава при дългосрочно натоварване, въведете коефициента γ b 2 = 0,85...0,9, когато се вземат предвид краткотрайните натоварвания - γ b 2 = 1,1.

■ Стандартно и проектно съпротивление на армировката . Стандартното съпротивление на армировката R sn се приема равно на най-ниските контролирани стойности: за армировка от пръти, високоякостна тел и армировъчни въжета - границата на провлачване, физическа σ y или условна σ 0,2; за обикновена армировъчна тел - напрежение, равно на 0,75 от якостта на опън, тъй като GOST не регулира границата на провлачване за тази тел.

Стойностите на стандартното съпротивление R sn се вземат в съответствие с действащите стандарти за армировъчна стомана, както за бетон, с надеждност 0,95 (Таблица 2.2).

Изчислените якости на опън на армировката R s и R s,ser за гранични състояния от групи I и II (Таблица 2.2) се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на надеждност за армировката γ s:

Коефициентът на надеждност е настроен така, че да изключи възможността за разрушаване на елементи в случай на прекомерно сближаване на R s и R sn. Отчита променливостта на площта на напречното сечение на прътите, ранното развитие на пластични деформации на армировката и др. Стойността му за прътова армировка от класове A-I, A-II е 1,05; класове A-III - 1.07...1.1; класове A-IV, A-V-1.15; клас A-VI - 1.2; за телена армировка от класове Bp-I, B-I - 1.1; класове B-II, Vr-II, K-7, K-19-1,2.

При изчисляване с помощта на гранични състояния от група II стойността на коефициента на надеждност за всички видове армировка се приема равна на единица, т.е. изчислените съпротивления R s, s er са числено различни от стандартните.

При определяне на проектното съпротивление на натиск на армировката R sc се вземат предвид не само свойствата на стоманата, но и крайната свиваемост на бетона. Като вземем ε bcu = 2Х·10 -3, модул на еластичност на стоманата E s = 2·10 -5 MPa, можем да получим най-високото напрежение σ sc, постигнато в армировката преди разрушаването на бетона от условието за съвместни деформации на бетон и армировка σ sc = ε bcu E s = ε s E s. Съгласно стандартите изчислената устойчивост на натиск на армировката R sc се приема равна на R s, ако не надвишава 400 MPa; за армировка с по-висока стойност на R s, изчисленото съпротивление R sc се приема за 400 MPa (или 330 MPa при изчисляване на етапа на компресия). При продължително натоварване пълзенето на бетона води до увеличаване на напрежението на натиск в армировката. Следователно, ако проектното съпротивление на бетона се вземе предвид коефициента на експлоатационни условия γ b 2 = 0,85...0,9 (т.е. като се вземе предвид продължителното действие на натоварването), тогава се допуска, при съответния проект изисквания за увеличаване на стойността на R sc до 450 MPa за стомани от класове A-IV и до 500 MPa за стомани от класове At-IV и по-високи.

При изчисляване на конструкции съгласно група I на гранични състояния, изчислените съпротивления на армировката, ако е необходимо, се умножават по коефициентите на работни условия γ si , като се вземе предвид неравномерното разпределение на напреженията в сечението, наличието на заварени съединения, множество ефекти на натоварване и др. Например, работата на високоякостна армировка при напрежения над условната граница на провлачване се отчита от коефициента на работните условия γ s6, чиято стойност зависи от класа на армировката и варира от 1,1 до 1.2 (виж § 4.2).

Таблица 2.2.

Характеристики на якост и деформация

арматурни стомани и въжета.

фитинги		Стандартни R sn и проектни съпротивления при изчисляване въз основа на гранични състояния от група II R s, ser, mPa	Проектно съпротивление на армировката, MPa, при изчисляване според граничното състояние на група I			еластичност E s, 10 5 MPa
			разтягане
			надлъжни и напречни при изчисляване на наклонени сечения под действието на огъващ момент R s	напречно при изчисляване на наклонени сечения под действието на напречна сила R sw
прът
A-I	6…40	235	225	175	225	2,1
A-II	10…80	295	280	225	280	2,1
А-III	6…8	390	355	285	355	2,0
	10…40	390	365	290	365	2,0
A-IV	10…28	590	510	405	400	1,9
А-В	10…32	785	680	545	400	1,9
A-VI	10…28	980	815	650	400	1,9
A-IIIb (с контрол на удължението и напрежението)	20…40	540	490	390	200	1,8
Тел
Vr-I	3...5	410...395	375...360	270...260	375...360	1,7
B-II	3...8	1490...1100	1240...915	990...730	400	2,0
VR-II	3...8	1460...1020	1215...850	970...680	400	2,0
Въжена линия
К-7	6...15	1450...1290	1210...1080	965...865	400	1,8
К-19	14	1410	1175	940	400	1,8

Забележка. В таблицата класовете прътова армировка означават всички видове армировка от съответния клас, например клас A-V също означава A t -V, A t -VCK и др.

■ Основни принципи на изчисление.

· При изчисляване по I група гранични състояния (носемоспособност) трябва да е изпълнено условието

Лявата страна на израза (2.14) представлява проектната сила, равна на практически възможната максимална сила в сечението на елемента при най-неблагоприятната комбинация от проектни натоварвания или удари; зависи от силите, причинени от проектните натоварвания q при γ f >1, коефициентите на комбиниране и коефициентите на надеждност за предназначението на конструкциите γ n. Проектната сила F не трябва да надвишава проектната носеща способност на сечението F u, която е функция от проектните съпротивления на материалите и коефициентите на експлоатационни условия γ bi, γ si, като се вземат предвид неблагоприятните или благоприятни условия на работа на конструкциите, както и формите и размерите на сечението.

Кривите (фиг. 2.3, б) на разпределението на силите от външно натоварване 1 и носеща способност 2 зависят от променливостта на разгледаните по-горе фактори и се подчиняват на закона на Гаус. Изпълнението на условие (2.14), изразено графично, гарантира необходимата носимоспособност на конструкцията.

При изчисляване съгласно гранични състояния от група II:

· според преместванията - изисква се отклоненията от стандартното натоварване f да не надвишават граничните стойности на отклоненията f u, установени от стандартите за даден конструктивен елемент f ≤ f u. Стойността на f u се взема съгласно ;

· за образуване на пукнатини - силата от проектното или стандартното натоварване трябва да бъде по-малка или равна на силата, при която се появяват пукнатини в сечението F ≤ F crc ;

· по отношение на отварянето на нормални и наклонени пукнатини - ширината на отварянето им на нивото на опънната армировка трябва да бъде по-малка от максималната граница на отваряне, установена от стандартите a cr c , u a crc ≤ a cr c , u = 0.l. ..0,4 мм.

В необходимите случаи се изисква пукнатини, образувани от пълно натоварване, да бъдат надеждно затворени (захванати) под действието на продължителна част от него. В тези случаи се правят изчисления за затваряне на пукнатини.

ВЪПРОСИ ЗА САМОТЕСТ:

1. Етапи на напрегнато-деформирано състояние на огъване на стоманобетонни елементи. Кои от тези етапи се използват при изчисляване на якост, устойчивост на пукнатини и деформации?

2. Характеристики на напрегнато-деформираното състояние на предварително напрегнатите конструкции.

3. Основни принципи на методите за изчисляване на сечения въз основа на допустими напрежения и разрушителни натоварвания. Недостатъци на тези методи.

4. Основни принципи на изчисление по метода на граничното състояние.

Групи гранични състояния.

5. Какви са целите на изчисленията за I и II група гранични състояния?

6. Класификация на товарите и техните проектни комбинации.

7. Нормативни и проектни натоварвания. Фактори за надеждност

по натоварване. До каква степен те варират?

8. Стандартна устойчивост на бетон. Как е свързано със средното

сила? С каква сигурност се възлага?

9. Как се определя проектното съпротивление на бетона за групи I и II?

гранични състояния? С каква цел се въвеждат коефициенти за надеждност и коефициенти за условия на труд?

10. Как се определя стандартното съпротивление на армировката за различни стомани?

11. Проектна устойчивост на армировката, коефициенти на надеждност

и условия на труд.

12. Запишете в общи линии условията, които изключват събитието

гранични състояния на групи I и II и обяснете значението им.

Прочети:

Защо мечтаете за буря на морските вълни? Отчитане на разчети с бюджета Чийзкейкове от извара на тиган - класически рецепти за пухкави чийзкейкове Чийзкейкове от 500 г извара Салата Черна перла със сини сливи Салата Черна перла със сини сливи Рецепти за лечо с доматено пюре

Прочети: