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 от строителна конструкция на поне една от предвидените за нея функции се нарича отказ.

По този начин, отказ се разбира като възможността за възникване на такова случайно събитие, резултат от което са социални или икономически загуби. Счита се, че структурата в момента, предхождащ повредата, преминава в гранично състояние.

Граничните състояния са тези състояния, при настъпване на които конструкцията престава да отговаря на наложените й изисквания, тоест губи способността си да издържа на външни натоварвания или получава неприемливи измествания или локални повреди.

Причините за възникването на пределни състояния в строителните конструкции могат да бъдат претоварвания, ниско качество на материалите, от които са направени 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 единичен коефициент на безопасност кв изчислението се въвежда система от изчислени коефициенти, гарантиращи структура с определена сигурност срещу настъпването на тези условия при най-неблагоприятни (но наистина възможни) условия. В момента този метод на изчисление се приема като основен официален.

Стоманобетонните конструкции могат да загубят необходимата производителност поради една от двете причини:

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

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

В съответствие с тези две причини, които могат да доведат до загуба на производителността на конструкциите, нормите установяват две групи от техните пределни състояния:

По носимоспособност (първа група);

Според годността за нормална експлоатация (втора група).

Задачата на изчислението е да предотврати появата на каквото и да е ограничаващо състояние в разглежданата конструкция по време на периода на производство, транспортиране, монтаж и експлоатация.

Изчисленията за пределните състояния на първата група трябва да осигурят през периода на експлоатация на конструкцията и за други етапи на работа нейната здравина, стабилност на формата, стабилност на позицията, издръжливост и др.

Изчисленията за граничните състояния от втората група се извършват, за да се предотврати, по време на експлоатация на конструкцията и на други етапи от нейната експлоатация, прекомерно отваряне на пукнатини в ширина, водещо до преждевременна корозия на армировката или тяхното образуване, както и като прекомерни движения.

Дизайнерски фактори

Това са натоварвания и механични характеристики на материалите (бетон и армировка). Те имат статистическа променливост или разпределение на стойностите. Изчисленията на граничното състояние отчитат (в неявна форма) променливостта на натоварванията и механичните характеристики на материалите, както и различни неблагоприятни или благоприятни условия за експлоатация на бетон и армировка, условията за производство и експлоатация на елементи на сгради и структури.

Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните фактори са нормализирани. При проектирането на стоманобетонни конструкции стойностите на натоварванията, съпротивленията на бетона и армировката се задават съгласно глави SNiP 2.01.07-85 * и SP 52-101-2003.

Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

Натоварванията и въздействията върху сгради и конструкции в зависимост от продължителността на тяхното действие се разделят на постоянни и временни. Последните от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни и специални.

Те засягат: теглото на хората, ремонтните материали в областта на поддръжката и ремонта на оборудването, натоварванията от сняг с пълна нормативна стойност, натоварванията от вятъра, натоварванията, произтичащи от производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи и някои други.

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

Нормативни натоварвания се наричат ​​натоварвания или въздействия, които са близки по величина до възможно най-големите при нормална експлоатация на сгради и конструкции. Техните стойности са дадени в стандартите.

Променливостта на натоварванията в неблагоприятна посока се оценява чрез коефициента на надеждност за товара γ е.

Изчислената стойност на натоварването g за изчисляване на конструкцията за здравина или стабилност се определя чрез умножаване на нейната нормална стойност g nчрез коефициента γ f, обикновено по-голям от 1

Стойностите се диференцират в зависимост от естеството на натоварванията и тяхната величина. Така, например, като се вземе предвид собственото тегло на бетонни и стоманобетонни конструкции = 1,1; като се вземе предвид собственото тегло на различни замазки, засипки, изолации, изпълнени в завода, = 1,2, и на строителната площадка = 1,3. Коефициентите на безопасност на натоварването за равномерно разпределени товари трябва да се вземат:

1.3 - с пълна стандартна стойност по-малка от 2 kPa (2 kN / m 2);

1.2 - с пълна стандартна стойност от 2 kPa (2 kN / m 2) и повече. Коефициентът на надеждност за натоварването за собственото му тегло при изчисляване на стабилността на позицията срещу изкачване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава работните условия на конструкцията, се приема за 0,9.

Изчисленията за пределните състояния от втората група се извършват според стандартните натоварвания или според изчислените, взети с γ f = 1.

Сградите и конструкциите са подложени на едновременно действие на различни натоварвания. Следователно изчислението на сграда или конструкция като цяло или на отделни нейни елементи трябва да се извършва, като се вземат предвид най-неблагоприятните комбинации от тези натоварвания или усилия, причинени от тях. Неблагоприятните, но наистина възможни комбинации от натоварвания 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:

- основното, включително постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания

Т = ΣТ пост + ψ 1 ΣТ продължителност + ψ 2 ΣТ пъти,

където Т = М, Т, Q;

ψ - коефициент на комбинации (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 краткосрочни натоварвания, специално натоварване (ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,80).

ОСНОВНИ БЛОК И ФУНАМЕНТИ

изчисляване на граничното състояние

Принципи за изчисляване на бази за гранични състояния (I и II).

1 гранично състояние- осигуряване на условия за невъзможност за загуба на носеща способност, стабилност и форма.

2 гранично състояние- осигуряване на годност на сградите и конструкциите за нормална експлоатация при предотвратяване на деформации над нормативните (не настъпва загуба на стабилност).

За 1 PS изчислението винаги се извършва, за 2 (за устойчивост на пукнатини) - само за гъвкави основи (лента, плоча).

За 1 PS изчисленията се извършват, ако:

1) значително хоризонтално натоварване се прехвърля върху основата.

2) основата е разположена на наклон или близо, или основата е сгъната с големи падащи почвени плочи.

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

4) основата е от камениста почва.

Проектно състояние за 1 PS:

F u - сила на пределно съпротивление на основата,

γ c = 0.8..1.0 - към NT работни условия на почвената основа,

γ n = 1,1..1,2 - to-nt надеждност, зависи от предназначението на сградата.

2 PS - винаги се изпълнява.

S ≤ Su- прогнозен улов (при P ≤ R), където P е налягането под основата на основата.

R е изчисленото съпротивление на почвата.

Същността на метода

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

Етапите на разрушаване, но безопасността на конструкцията при натоварване се оценява не от един синтезиращ фактор на безопасност, а от система от проектни фактори. Конструкциите, проектирани и изчислени по метода на граничното състояние, са малко по-икономични.

2. Две групи гранични състояния

Граничните състояния се считат, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, тоест губят способността си да издържат на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи премествания или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на проектните изисквания за две групи пределни състояния: за носимоспособност - първа група пределни състояния; за годност за нормална експлоатация - втората група пределни състояния.

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

Крехко, пластично или друго разрушаване (изчисление на якост, като се вземе предвид, ако е необходимо, отклонението на конструкцията преди разрушаване);

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

разрушаване на умора (изчисление за издръжливост на конструкции под въздействието на повтарящо се натоварване от движещи се или пулсиращи: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

разрушаване от комбинирания ефект на силови фактори и неблагоприятни влияния на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, действие на редуващо се замразяване и размразяване и др.).

Изчислението за граничните състояния от втората група се извършва, за да се предотврати:

образуването 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 въртене, ъгли на несъответствие и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на пределните състояния на конструкцията като цяло, както и на отделните й елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да отговарят на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

3. Изчислени фактори

Коефициентите за изчисление - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (крайна якост, напрежение на провлачване) - имат статистическа променливост (диапазон от стойности). Натоварванията и действията могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите могат 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, нестатистическите фактори и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за експлоатация на бетон и армировка, производството и експлоатацията на елементите на сградите и структури. Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните фактори са нормализирани.

Стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се задават съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетон и стоманобетонни конструкции“.

4. Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действието натоварванията се разделят на постоянни и временни. Временните товари от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни, специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащите конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвата, ефектът от предварително напрягане на стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дългосрочните натоварвания са от тежестта на стационарно оборудване на подовете - машини, апарати, двигатели, резервоари и др.; налягане на газове, течности, насипни твърди вещества в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и конструкции; установената от нормите част от временното натоварване в жилищни сгради, офис и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; натоварвания от сняг за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на крана, някои временни и сняг натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на тези видове натоварвания върху премествания, деформации и пукнатини. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

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

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни ефекти; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и рязко нарушаване на технологичния процес (например при рязко повишаване или намаляване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на срутващи се почви по време на накисване или вечна замръзване по време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от нормите за предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или за номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат според проектните стойности на геометричните и проектните параметри и според стойностите на средната плътност. Стандартните временни технологични и инсталационни натоварвания са зададени на най-високите стойности, предвидени за нормална експлоатация; сняг и вятър - според средната стойност на годишните неблагоприятни стойности или неблагоприятни стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за анализ на якост и стабилност на конструкциите се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност на натоварването Vf, обикновено по-голям от едно, например g = gnyf. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; от теглото на бетонните конструкции върху леки инертни материали (със средна плътност 1800 kg / m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, нагреватели, произведени в завода, Yf = l, 2, при инсталацията 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 устойчивостта на позицията срещу изкачване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава състоянието на работата на конструкцията, се приема 7f = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткосрочни натоварвания се умножават с коефициент 0,8. Проектните натоварвания за проектиране на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат за равни на стандартните стойности с коефициент Yf -1-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от натоварвания или съответни сили, ако изчислението се извършва по нееластична схема. В зависимост от състава на разглежданите натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания или усилия от nnh; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможни краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждаме ^ пет групи от основни комбинации от товари. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайно натоварване; 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 им 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 се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични региони.

Нормите също така позволяват да се намалят живите натоварвания при изчисляване на греди и греди, в зависимост от площта на натоварения под.

5. Степен на отговорност на сгради и конструкции

Степента на отговорност на сграда и конструкции при достигане на пределни състояния се определя от размера на материалните и социални щети. При проектирането на конструкции е необходимо да се вземе предвид коефициентът на надеждност за целите на унитарното предприятие, чиято стойност зависи от класа на отговорност на сградите или конструкциите. Крайните стойности на носещата способност, изчислените стойности на съпротивленията, граничните стойности на деформациите, отварянето на пукнатини или умножете изчислените стойности на натоварвания, сили или други ефекти по този фактор, трябва да се раздели на коефициента на безопасност за предвидената цел.

Експерименталните изследвания, проведени в заводи за сглобяеми бетонни изделия, показват, че за тежки бетони и бетони върху порести инертни материали коефициентът на вариация е V ~ 0,135, което е прието в стандартите.

В математическата статистика, използвайки pa или ni, вероятността за повторение на стойностите на крайното съпротивление е по-малка от B. Ако вземем x = 1,64, тогава е вероятно повторението 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 контролиране на класа бетон по отношение на якост на аксиално опън, нормативната устойчивост на бетона на аксиално напрежение Rbtn се приема за равна на неговата гарантирана якост (клас) от. аксиално напрежение.

Проектните съпротивления на бетона за изчисление съгласно първата група пределни състояния се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на безопасност за бетон при натиск yc = 1,3 prn опън t = 1,5, а при контролиране на якостта на опън yy = \ , 3. Проектна устойчивост на бетона на аксиално натиск

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

Стойностите на изчислените бетонови съпротивления със закръгляване са дадени в Приложение. аз

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на бетона Rb и Rbt се намаляват, а в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия на бетона, като се вземат предвид характеристиките на свойствата на бетона: продължителността на натоварването и неговата многократна повторяемост; условия, характер и етап на строителните работи; начина на изработката му, размерите на секцията и др.

Проектното съпротивление на армировката на натиск Rsc, използвано при проектирането на конструкции съгласно първата група пределни състояния, когато армировката е залепена към бетон, се приема за равна на съответната проектна якост на опън на армировката Rs, но не повече от 400 MPa (на базата на максималната свиваемост на бетонната вана). При изчисляване на конструкции, за които проектната устойчивост на бетона се взема при продължително натоварване, като се вземе предвид коефициентът на работни условия y & 2

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на армировката намаляват или в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия ySi, като се отчита възможността за непълно използване на неговите якостни характеристики поради неравномерното разпределение на напреженията в сечението, ниската якост на бетона, условията на закрепване, наличието на завои, естеството на диаграмата на опън на стоманата, промяната в нейните свойства в зависимост от условията на работа на конструкцията и др.

При изчисляване на елементите за действие на напречната сила проектните съпротивления на напречната армировка се намаляват чрез въвеждане на коефициент на работни условия -um ^ OD, като се отчита неравномерното разпределение на напреженията в армировката по дължината на наклонената армировка. раздел. В допълнение, за заварена напречна армировка, изработена от тел от класове Bp-I и армировка от клас A-III, беше въведен коефициентът Vs2 = 0,9, като се отчита възможността за крехко счупване на завареното съединение на скоби. Стойностите на проектните съпротивления на напречната армировка при изчисляване на силата на срязване Rsw, като се вземат предвид коефициентите yst, са дадени в табл. 1 и 2 прил. V.

В допълнение, проектните съпротивления Rs, Rsc и Rsw трябва да се умножат по коефициентите на работните условия: Ys3, 7 * 4 - с множество приложения на натоварване (виж глава VIII); ysb ^ lx / lp или възел ~ 1x / 1ap - в зоната на прехвърляне на напрежението и в зоната на закрепване на ненапрегната армировка без анкери; 7 ^ 6 - при работа с "високоякостна армировка при напрежения над конвенционалната граница на провлачване (7о, 2.

Проектните съпротивления на армировката за изчисление по втора група пределни състояния се задават с коефициента на безопасност за армировката 7s = 1, т.е. взети равни на стандартните стойности Rs, ser = Rsn и въведени в изчислението с коефициента на работни условия на армировката

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

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

Отварянето на пукнатини под действието на постоянни, продължителни и краткотрайни натоварвания се счита за кратко; отварянето на пукнатини се счита за дълготрайно под действието само на постоянни и продължителни натоварвания. Максималната ширина на отвора на пукнатини (dcgc \ - къса и ccg2 дълга), при която нормалната работа на сградите, устойчивостта на корозия на армировката и издръжливостта на конструкцията, в зависимост от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини, не трябва да надвишава 0,05-0,4 mm (Таблица II.2).

Предварително напрегнати елементи под налягане на течности или газове (резервоари, напорни тръби и др.), с напълно удължен участък с армировка от прът или тел, както и с частично компресиран участък с телена армировка с диаметър 3 mm или по-малко отговарят на изискванията на първа категория. Други предварително напрегнати елементи, в зависимост от работните условия на конструкцията и вида на армировката, трябва да отговарят на изискванията от втора или трета категория.

Процедурата за отчитане на натоварванията при изчисляване на устойчивостта на пукнатини зависи от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини: за изискванията от първа категория изчислението се извършва според проектните натоварвания с коефициент на безопасност за натоварването yf> l (както при изчисляването на силата); за изискванията на втора и трета категория, изчислението се основава на действието на натоварвания с коефициент V / = b Изчисление въз основа на образуването на пукнатини, за да се изясни необходимостта от проверка за краткосрочно отваряне на пукнатини с изискванията на втора категория се извършва върху действието на проектните натоварвания с коефициент yf> U изчисление върху образуването на пукнатини, за да се определи необходимостта от проверки за отваряне на пукнатини с изискванията на третата категория извършват действието на товари с коефициент Y / - 1. При изчисляването на устойчивостта на пукнатини се взема предвид комбинираното действие на всички натоварвания, с изключение на специалните. Специалните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на образуването на пукнатини в случаите, когато пукнатини водят до катастрофална ситуация. Изчислението за затваряне на пукнатини с изискванията от втора категория се извършва за 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 напрегнати елементи в рамките на дължината на зоната за предаване на напрежението от армировката към бетона 1P не се допуска напукване при комбинираното действие на всички натоварвания (с изключение на специалните), включени в изчислението с коефициента Y / = L Това изискването се дължи на факта, че преждевременното напукване в бетона в крайните участъци на елементите - може да доведе до издърпване на армировката от бетон под натоварване и внезапно разрушаване.

увеличаване на отклоненията. Влиянието на тези пукнатини се взема предвид при структурните изчисления. За елементи, работещи при S & условия на многократно повтарящи се натоварвания и изчислени за издръжливост, образуването на такива пукнатини не е позволено.

Гранични състояния от първата група. Изчисленията за якост се основават на етап III на напрегнато-деформирано състояние. Сечението на конструкцията има необходимата якост, ако силите от проектните натоварвания не надвишават силите, възприемани от секцията при проектните съпротивления на материалите, като се вземе предвид коефициентът на работни условия. Силата от проектните натоварвания T (например огъващ момент или надлъжна сила) е функция на стандартни натоварвания, коефициенти на безопасност и други фактори C (проектен модел, динамичен фактор и др.).

Гранични състояния от втората група. Изчислението за образуване на пукнатини, нормални и наклонени към надлъжната ос на елемента, се извършва, за да се провери устойчивостта на пукнатини на елементите, към които са наложени изискванията от първа категория, както и да се установи дали се появяват пукнатини в елементи, чиято устойчивост на пукнатини е наложена на изискванията на втора и трета категория. Счита се, че пукнатини, нормални на надлъжната ос, не се появяват, ако силата T (момент на огъване или надлъжна сила) от действието на товарите не надвишава силата TСгс, която може да бъде възприета от сечението на елемента

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

Изчислението за отваряне на пукнатини, нормално и наклонено към надлъжната ос, се състои в определяне на ширината на отвора на пукнатини на нивото на опънатата армировка и сравняването му с максималната ширина на отвора. Данните за крайната ширина на отваряне на пукнатини са дадени в табл. II.3.

Изчисляването на преместванията се състои в определяне на отклонението на елемент от натоварвания, като се вземе предвид продължителността на тяхното действие и се сравнява с крайното отклонение.

Граничните отклонения се определят от различни изисквания: технологични, поради нормалната работа на кранове, технологични инсталации, машини и др .; конструктивен, поради влиянието на съседни елементи, ограничаващи деформациите, необходимостта от издържане на дадени наклони и др.; естетически.

Крайните деформации на предварително напрегнати елементи могат да бъдат увеличени с височината на деформация, ако това не е ограничено от технологични или проектни изисквания.

Редът за отчитане на натоварванията при изчисляване на деформациите се установява, както следва: когато е ограничено от технологични или проектни изисквания - при действието на постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания; когато са ограничени от естетически изисквания - върху действието на постоянни и продължителни натоварвания. В този случай коефициентът на надеждност за товара се приема като Yf

Граничните отклонения, установени от нормите за различни стоманобетонни елементи, са дадени в таблица II.4. Ограничителните отклонения на конзолите, отнасящи се до надвеса на конзолата, са взети два пъти по-големи.

Освен това трябва да се извърши допълнително изчисление за нестабилност за стоманобетонни подови плочи, стълбища, платформи и др., които не са свързани със съседни елементи: трябва да се извърши допълнително отклонение от краткотрайно концентрирано натоварване от 1000 N с най-неблагоприятната схема на неговото приложение не повече от 0,7 мм.

1. Същността на метода

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

Етапите на разрушаване, но безопасността на конструкцията при натоварване се оценява не от един синтезиращ фактор на безопасност, а от система от проектни фактори. Конструкциите, проектирани и изчислени по метода на граничното състояние, са малко по-икономични.

2. Две групи гранични състояния

Граничните състояния се считат, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, тоест губят способността си да издържат на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи премествания или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на проектните изисквания за две групи пределни състояния: за носимоспособност - първа група пределни състояния; за годност за нормална експлоатация - втората група пределни състояния.

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

разрушаване на умора (изчисление за издръжливост на конструкции под въздействието на повтарящо се натоварване от движещи се или пулсиращи: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

разрушаване от комбинирания ефект на силови фактори и неблагоприятни влияния на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, действие на редуващо се замразяване и размразяване и др.).

Изчислението за граничните състояния от втората група се извършва, за да се предотврати:

образуването 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 въртене, ъгли на несъответствие и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на пределните състояния на конструкцията като цяло, както и на отделните й елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да отговарят на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

3. Изчислени фактори

Коефициентите за изчисление - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (крайна якост, напрежение на провлачване) - имат статистическа променливост (диапазон от стойности). Натоварванията и действията могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите могат 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, нестатистическите фактори и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за експлоатация на бетон и армировка, производството и експлоатацията на елементите на сградите и структури. Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните фактори са нормализирани.

Стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се задават съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетон и стоманобетонни конструкции“.

4. Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действието натоварванията се разделят на постоянни и временни. Временните товари от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни, специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащите конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвата, ефектът от предварително напрягане на стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дългосрочните натоварвания са от тежестта на стационарно оборудване на подовете - машини, апарати, двигатели, резервоари и др.; налягане на газове, течности, насипни твърди вещества в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и конструкции; установената от нормите част от временното натоварване в жилищни сгради, офис и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; натоварвания от сняг за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на крана, някои временни и сняг натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на тези видове натоварвания върху премествания, деформации и пукнатини. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

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

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни ефекти; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и рязко нарушаване на технологичния процес (например при рязко повишаване или намаляване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на срутващи се почви по време на накисване или вечна замръзване по време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от нормите за предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или за номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат според проектните стойности на геометричните и проектните параметри и според стойностите на средната плътност. Стандартните временни технологични и инсталационни натоварвания са зададени на най-високите стойности, предвидени за нормална експлоатация; сняг и вятър - според средната стойност на годишните неблагоприятни стойности или неблагоприятни стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за анализ на якост и стабилност на конструкциите се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност на натоварването Vf, обикновено по-голям от едно, например g = gnyf. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; от теглото на бетонните конструкции върху леки инертни материали (със средна плътност 1800 kg / m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, нагреватели, произведени в завода, Yf = l, 2, при инсталацията yf = \, 3; на различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност yf = it 2. 1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на устойчивостта на позицията срещу изкачване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава състоянието на работата на конструкцията, се приема 7f = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткосрочни натоварвания се умножават с коефициент 0,8. Проектните натоварвания за проектиране на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат за равни на стандартните стойности с коефициент Yf -1-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от натоварвания или съответни сили, ако изчислението се извършва по нееластична схема. В зависимост от състава на разглежданите натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания или усилия от nnh; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможни краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждаме ^ пет групи от основни комбинации от товари. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайно натоварване; 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 им 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 се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични региони.

Нормите също така позволяват да се намалят живите натоварвания при изчисляване на греди и греди, в зависимост от площта на натоварения под.

5. Степен на отговорност на сгради и конструкции

Степента на отговорност на сграда и конструкции при достигане на пределни състояния се определя от размера на материалните и социални щети. При проектирането на конструкции е необходимо да се вземе предвид коефициентът на надеждност за целите на унитарното предприятие, чиято стойност зависи от класа на отговорност на сградите или конструкциите. Крайните стойности на носещата способност, изчислените стойности на съпротивленията, граничните стойности на деформациите, отварянето на пукнатини или умножете изчислените стойности на натоварвания, сили или други ефекти по този фактор, трябва да се раздели на коефициента на безопасност за предвидената цел.

Експериментални изследвания, проведени в заводи за сглобяеми бетони, показват, че за тежки бетони и бетони на базата на порести добавъчни материали коефициентът на вариация Y

0,135, което е прието в нормите.

В математическата статистика, използвайки pa или ni, вероятността за повторение на стойностите на крайното съпротивление е по-малка от B. Ако вземем x = 1,64, тогава е вероятно повторението 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 контролиране на класа бетон по отношение на якост на аксиално опън, нормативната устойчивост на бетона на аксиално напрежение Rbtn се приема за равна на неговата гарантирана якост (клас) от. аксиално напрежение.

Проектните съпротивления на бетона за изчисление съгласно първата група пределни състояния се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на безопасност за бетон при натиск yc = 1,3 prn опън t = 1,5, а при контролиране на якостта на опън yy = \ , 3. Проектна устойчивост на бетона на аксиално натиск

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

Стойностите на изчислените бетонови съпротивления със закръгляване са дадени в Приложение. аз

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на бетона Rb и Rbt се намаляват, а в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия на бетона, като се вземат предвид характеристиките на свойствата на бетона: продължителността на натоварването и неговата многократна повторяемост; условия, характер и етап на строителните работи; начина на изработката му, размерите на секцията и др.

Проектното съпротивление на армировката на натиск Rsc, използвано при проектирането на конструкции съгласно първата група пределни състояния, когато армировката е залепена към бетон, се приема за равна на съответната проектна якост на опън на армировката Rs, но не повече от 400 MPa (на базата на максималната свиваемост на бетонната вана). При изчисляване на конструкции, за които проектната устойчивост на бетона се взема при продължително натоварване, като се вземе предвид коефициентът на работни условия y & 2

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на армировката намаляват или в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия ySi, като се отчита възможността за непълно използване на неговите якостни характеристики поради неравномерното разпределение на напреженията в сечението, ниската якост на бетона, условията на закрепване, наличието на завои, естеството на диаграмата на опън на стоманата, промяната в нейните свойства в зависимост от условията на работа на конструкцията и др.

При изчисляване на елементите за действие на напречната сила проектните съпротивления на напречната армировка се намаляват чрез въвеждане на коефициент на работни условия -um ^ OD, като се отчита неравномерното разпределение на напреженията в армировката по дължината на наклонената армировка. раздел. В допълнение, за заварена напречна армировка, изработена от тел от класове Bp-I и армировка от клас A-III, беше въведен коефициентът Vs2 = 0,9, като се отчита възможността за крехко счупване на завареното съединение на скоби. Стойностите на проектните съпротивления на напречната армировка при изчисляване на силата на срязване Rsw, като се вземат предвид коефициентите yst, са дадени в табл. 1 и 2 прил. V.

В допълнение, проектните съпротивления Rs, Rsc и Rsw трябва да се умножат по коефициентите на работните условия: Ys3, 7 * 4 - с множество приложения на натоварване (виж глава VIII); ysb ^ lx / lp или възел

1x / 1ap - в зоната на пренасяне на напрежението и в зоната на закрепване на ненапрегната армировка без анкери; 7 ^ 6 - при работа с високоякостна армировка при напрежения над условната граница на провлачване (7о, 2.

Проектните съпротивления на армировката за изчисление по втора група пределни състояния се задават с коефициента на безопасност за армировката 7s = 1, т.е. взети равни на стандартните стойности Rs, ser = Rsn и въведени в изчислението с коефициента на работни условия на армировката

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

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

Отварянето на пукнатини под действието на постоянни, продължителни и краткотрайни натоварвания се счита за кратко; отварянето на пукнатини се счита за дълготрайно под действието само на постоянни и продължителни натоварвания. Максималната ширина на отвора на пукнатини (dcgc \ - къса и ccg2 дълга), при която нормалната работа на сградите, устойчивостта на корозия на армировката и издръжливостта на конструкцията, в зависимост от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини, не трябва да надвишава 0,05-0,4 mm (Таблица II.2).

Предварително напрегнати елементи под налягане на течности или газове (резервоари, напорни тръби и др.), с напълно удължен участък с армировка от прът или тел, както и с частично компресиран участък с телена армировка с диаметър 3 mm или по-малко отговарят на изискванията на първа категория. Други предварително напрегнати елементи, в зависимост от работните условия на конструкцията и вида на армировката, трябва да отговарят на изискванията от втора или трета категория.

Процедурата за отчитане на натоварванията при изчисляване на устойчивостта на пукнатини зависи от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини: за изискванията на първата категория изчислението се извършва според проектните натоварвания с коефициент на безопасност за натоварването yf> l (както при изчисляването на силата); за изискванията на втора и трета категория, изчислението се основава на действието на натоварвания с коефициент V / = b Изчисление въз основа на образуването на пукнатини, за да се изясни необходимостта от проверка за краткосрочно отваряне на пукнатини с изискванията на втора категория се извършва върху действието на проектните натоварвания с коефициент yf> U изчисление върху образуването на пукнатини, за да се определи необходимостта от проверки за отваряне на пукнатини с изискванията на третата категория извършват действието на товари с коефициент Y / - 1. При изчисляването на устойчивостта на пукнатини се взема предвид комбинираното действие на всички натоварвания, с изключение на специалните. Специални натоварвания се вземат предвид при изчисляване на образуването на пукнатини в случаите, когато пукнатини водят до катастрофална ситуация. Изчислението за затваряне на пукнатини с изискванията от втора категория се извършва за 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 напрегнати елементи в рамките на дължината на зоната за предаване на напрежението от армировката към бетона 1P не се допуска напукване при комбинираното действие на всички натоварвания (с изключение на специалните), включени в изчислението с коефициента Y / = L Това изискването се дължи на факта, че преждевременното напукване в бетона в крайните участъци на елементите - може да доведе до издърпване на армировката от бетон под натоварване и внезапно разрушаване.

увеличаване на отклоненията. Влиянието на тези пукнатини се взема предвид при структурните изчисления. За елементи, работещи при S & условия на многократно повтарящи се натоварвания и изчислени за издръжливост, образуването на такива пукнатини не е позволено.

Гранични състояния от първата група. Изчисленията за якост се основават на етап III на напрегнато-деформирано състояние. Сечението на конструкцията има необходимата якост, ако силите от проектните натоварвания не надвишават силите, възприемани от секцията при проектните съпротивления на материалите, като се вземе предвид коефициентът на работни условия. Силата от проектните натоварвания T (например огъващ момент или надлъжна сила) е функция на стандартни натоварвания, коефициенти на безопасност и други фактори C (проектен модел, динамичен фактор и др.).

Гранични състояния от втората група. Изчислението за образуване на пукнатини, нормални и наклонени към надлъжната ос на елемента, се извършва, за да се провери устойчивостта на пукнатини на елементите, към които са наложени изискванията от първа категория, както и да се установи дали се появяват пукнатини в елементи, чиято устойчивост на пукнатини е наложена на изискванията на втора и трета категория. Счита се, че пукнатини, нормални на надлъжната ос, не се появяват, ако силата T (момент на огъване или надлъжна сила) от действието на товарите не надвишава силата TСгс, която може да бъде възприета от сечението на елемента

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

Изчислението за отваряне на пукнатини, нормално и наклонено към надлъжната ос, се състои в определяне на ширината на отвора на пукнатини на нивото на опънатата армировка и сравняването му с максималната ширина на отвора. Данните за крайната ширина на отваряне на пукнатини са дадени в табл. II.3.

Изчисляването на преместванията се състои в определяне на отклонението на елемент от натоварвания, като се вземе предвид продължителността на тяхното действие и се сравнява с крайното отклонение.

Граничните отклонения се определят от различни изисквания: технологични, поради нормалната работа на кранове, технологични инсталации, машини и др .; конструктивен, поради влиянието на съседни елементи, ограничаващи деформациите, необходимостта от издържане на дадени наклони и др.; естетически.

Крайните деформации на предварително напрегнати елементи могат да бъдат увеличени с височината на деформация, ако това не е ограничено от технологични или проектни изисквания.

Редът за отчитане на натоварванията при изчисляване на деформациите се установява, както следва: когато е ограничено от технологични или проектни изисквания - при действието на постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания; когато са ограничени от естетически изисквания - върху действието на постоянни и продължителни натоварвания. В този случай коефициентът на надеждност за товара се приема като Yf

Граничните отклонения, установени от нормите за различни стоманобетонни елементи, са дадени в таблица II.4. Ограничителните отклонения на конзолите, отнасящи се до надвеса на конзолата, са взети два пъти по-големи.

Освен това трябва да се извърши допълнително изчисление за нестабилност за стоманобетонни подови плочи, стълбища, платформи и др., които не са свързани със съседни елементи: трябва да се извърши допълнително отклонение от краткотрайно концентрирано натоварване от 1000 N с най-неблагоприятната схема на неговото приложение не повече от 0,7 мм.

Метод за изчисляване на граничното състояние

Метод за изчисляване на граничното състояние

При изчисляване по този метод конструкцията се разглежда в своето проектно гранично състояние. За проектно гранично състояние се приема такова състояние на конструкцията, при което тя престава да отговаря на наложените й експлоатационни изисквания, тоест или губи способността си да устои на външни влияния, или получава неприемлива деформация или локални повреди.

За стоманени конструкции са установени две гранични състояния на проектиране:

1. първото проектно гранично състояние, определено от носещата способност (якина, стабилност или издръжливост); всички стоманени конструкции трябва да отговарят на това гранично състояние;
2. второто проектно гранично състояние, обусловено от развитието на прекомерни деформации (отклонения и премествания); това гранично състояние трябва да се удовлетворява от конструкции, в които големината на деформациите може да ограничи възможността за тяхното функциониране.

Първото изчислено гранично състояние се изразява с неравенството

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

Ф е носещата способност на конструкцията, която е функция от геометричните размери на конструкцията, проектното съпротивление на материала R и коефициента на работни условия m.

Установените норми (SNiP) най-високите стойности на натоварванията, разрешени по време на нормална експлоатация на конструкциите, се наричат ​​стандартни натоварвания P n (вижте Приложение I, Натоварвания и коефициенти на претоварване).

Проектните натоварвания P, за които се изчислява конструкцията (според граничното състояние), се приемат малко повече от нормативните. Проектното натоварване се определя като произведение на стандартното натоварване и коефициента на претоварване n (по-голям от един), като се взема предвид опасността от превишаване на натоварването в сравнение със стандартната му стойност поради възможната променливост на натоварването:

Стойностите на коефициентите n са дадени в таблицата Стандартни и проектни натоварвания, фактори на претоварване.

По този начин конструкциите се разглеждат под влияние не на експлоатационни (нормативни), а на проектни натоварвания. Проектните сили (аксиална сила N или момент M) се определят от ефекта на проектните натоварвания в конструкцията, които се намират съгласно общите правила за устойчивост на материалите и конструктивната механика.

Дясната страна на основното уравнение (1.I)- носещата способност на конструкцията Ф - зависи от пределната устойчивост на материала на силови въздействия, характеризираща се с механичните свойства на материала и наречена стандартно съпротивление R n, както и от геометричните характеристики на сечението (площ на сечението F, момент на съпротивление W и др.).

За конструктивна стомана се приема, че стандартното съпротивление е равно на границата на провлачване,

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

За проектното съпротивление на стомана R се взема напрежение, равно на стандартното съпротивление, умножено по коефициента на еднородност k (по-малко от едно), като се взема предвид опасността 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.

По този начин проектното съпротивление Rе напрежението, равно на най-малката възможна стойност на границата на провлачване на материала, която се приема за конструкцията като ограничаваща.

Освен това за безопасността на конструкцията трябва да се вземат предвид всички възможни отклонения от нормалните условия, причинени от особеностите на експлоатацията на конструкцията (например условия, благоприятстващи поява на повишена корозия и др.). За това се въвежда коефициентът на работни условия m, който за повечето конструкции и връзки се приема, че е равен на единица (вижте приложението Фактори за работни условия m).

По този начин основното уравнение за проектиране (1.I) ще има следния вид:

• при проверка на конструкцията за здравина под действието на аксиални сили или моменти

където N и M - проектни аксиални сили или моменти от проектни натоварвания (като се вземат предвид факторите на претоварване); F nt - нетна площ на напречното сечение (минус дупки); W nt - моментът на съпротивление на участъка на мрежата (минус дупките);

• при проверка на стабилността на конструкцията

където F br и W br - площ и момент на съпротивление на брутното сечение (без приспадане на отворите); 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 работни условия.

Следователно, заедно с формули от вида (4.I) и (5.I), ще запишем тези формули в работен вид чрез изчислените напрежения, например:

където σ е проектното напрежение в конструкцията (от проектни натоварвания).

Коефициентите φ и φ b във формули (8.I) и (9.I) са по-правилно записани от дясната страна на неравенството, като коефициенти, които намаляват проектната устойчивост на критични напрежения. И само за удобство при изчисляване и сравняване на резултатите, те се записват в знаменателя на лявата страна на тези формули.

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

"Проектиране на стоманени конструкции",

Има няколко категории напрежения: основно, местно, допълнително и вътрешно. Основните напрежения са напрежения, които се развиват вътре в тялото в резултат на балансиране на ефектите от външни натоварвания; те се вземат предвид чрез изчисление. При неравномерно разпределение на силовия поток върху секцията, причинено например от рязка промяна в сечението или наличие на отвор, възниква локална концентрация на напрежение. Въпреки това, в пластмасови материали, които включват конструктивна стомана, ...

При изчисляване на допустимите напрежения конструкцията се разглежда в нейното работно състояние под действието на натоварвания, разрешени при нормална експлоатация на конструкцията, т.е. стандартни натоварвания. Условието за здравина на конструкцията е напреженията в конструкцията от стандартните натоварвания да не надвишават допустимите напрежения, установени от нормите, които представляват определена част от пределното напрежение на материала, взет за строителна стомана ...

Метод за анализ на гранично състояние - Метод за изчисляване на стоманени конструкции - Основи на проектиране - Проектиране на стоманени конструкции

Две групи гранични състояния

Граничните състояния се считат, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, тоест губят способността си да издържат на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи премествания или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на проектните изисквания за две групи пределни състояния: за носимоспособност - първа група пределни състояния; за годност за нормална експлоатация - втората група пределни състояния.

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

Крехко, пластично или друго разрушаване (изчисление на якост, като се вземе предвид, ако е необходимо, отклонението на конструкцията преди разрушаване);

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

Разрушаване на умора (изчисление за издръжливост на конструкции под въздействието на повтарящо се натоварване от движещи се или пулсиращи: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

Разрушаване от комбинирания ефект на силови фактори и неблагоприятни ефекти на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, действие на редуващо се замразяване и размразяване и др.).

Изчислението за граничните състояния от втората група се извършва, 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 въртене, ъгли на несъответствие и амплитуди на вибрациите).

Изчисляването на пределните състояния на конструкцията като цяло, както и на отделните й елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да отговарят на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

Коефициентите за изчисление - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (крайна якост, напрежение на провлачване) - имат статистическа променливост (диапазон от стойности). Натоварванията и действията могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите могат да се различават от определената вероятност за намаляване на средните стойности. При изчисленията за гранични състояния се отчита статистическата променливост на натоварванията и механичните характеристики на материалите, нестатистическите фактори и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за експлоатация на бетон и армировка, производството и експлоатацията на елементи на сгради и се вземат предвид конструкциите. Натоварванията, механичните характеристики на материалите и проектните фактори са нормализирани.

Стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се задават съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетон и стоманобетонни конструкции“.

Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действието натоварванията се разделят на постоянни и временни. Временните товари от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни, специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащите конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвата, ефектът от предварително напрягане на стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дългосрочните натоварвания са от тежестта на стационарно оборудване на подовете - машини, апарати, двигатели, резервоари и др.; налягане на газове, течности, насипни твърди вещества в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и конструкции; установената от нормите част от временното натоварване в жилищни сгради, офис и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; натоварвания от сняг за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на крана, някои временни и сняг натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на тези видове натоварвания върху премествания, деформации и пукнатини. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

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

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни ефекти; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и рязко нарушаване на технологичния процес (например при рязко повишаване или намаляване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на срутващи се почви по време на накисване или вечна замръзване по време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от нормите за предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или за номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат според проектните стойности на геометричните и проектните параметри и съгл

Средни стойности на плътността. Регулаторно временно; технологичните и инсталационните натоварвания се задават според »най-високите стойности, предвидени за нормална експлоатация; сняг и вятър - според средната стойност на годишните неблагоприятни стойности или неблагоприятни стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за анализ на якост и стабилност на конструкциите се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност на натоварването Yf, обикновено по-голям от едно, напр. Г= Гнит. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; от теглото на бетонните конструкции върху леки инертни материали (със средна плътност 1800 kg / m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, нагреватели, произведени в завода, Yf = l, 2, при инсталацията 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 устойчивостта на позицията срещу плаване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава работните условия на конструкцията, се приема за yf = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткосрочни натоварвания се умножават с 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 = l-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от натоварвания или съответни сили, ако изчислението се извършва по нееластична схема. В зависимост от състава на разглежданите натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни и краткотрайни натоварвания или усилия от nnh; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможни краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждат се две групи основни комбинации на натоварване. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайно натоварване; 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 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 се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични региони.

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

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

Нормите също така позволяват да се намалят живите натоварвания при изчисляване на греди и греди, в зависимост от площта на натоварения под.

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. Изобретението на сглобяемия бетон се превърна в вид техническа революция в живота на страната, ...

Направи си сам пилот

Пилобивач или пилотьор може да се организира с помощта на автомобил с демонтиран заден калник (задно задвижване на механиката), повдигнат на крик и използвайки само джанта вместо колело. Въже ще бъде навито около ръба - това е ...

РЕКОНСТРУКЦИЯ НА ИНДУСТРИАЛНИ 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 др. В същото време е необходимо решаване на сложни инженерни проблеми, свързани с ...

ролки (машина за сплескване) диаметър от 400 мм.,

електрическа сушилня за храна (проточна),

конвейери, конвейери, шнеки.

Две групи гранични състояния

Основи на изчисляването на граничното състояние. Изчисляване на конструктивни елементи на твърдо сечение.

В съответствие с нормите, които са в сила 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 експлоатационните изисквания. Външната причина, която води до граничното състояние, е силовият ефект (външни натоварвания, реактивни сили). Граничните състояния могат да възникнат под влияние на работните условия на дървените конструкции, както и от качеството, размера и свойствата на материалите. Има две групи ограничаващи състояния:

1 - по отношение на носещата способност (якост, стабилност).

2 - от деформации (отклонения, премествания).

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

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

Втора групаграничните състояния се характеризират с такива признаци, при които работата на конструкции или конструкции, макар и затруднена, не е напълно изключена, т.е. дизайнът става неизползваем само за нормалноексплоатация. Пригодността на конструкцията за нормална употреба обикновено се определя от деформациите.

Това означава, че огъващите елементи или конструкции са подходящи за нормална работа, когато максималната стойност на съотношението на деформация към участък е по-малка от максимално допустимата относителна деформация. [ е/ л] (според SNiP II-25-80).

Целта на изчисляването на конструкциите е да се предотврати появата на някое от възможните гранични състояния, както по време на транспортиране и монтаж, така и по време на експлоатацията на конструкциите. Изчислението за първото гранично състояние се извършва според изчислените стойности на товарите, а за второто - според нормативните. Стандартните стойности на външните натоварвания са дадени в SNiP "Натоварвания и въздействия". Изчислените стойности се получават, като се вземе предвид коефициента на безопасност на натоварването γ н... Конструкциите разчитат на неблагоприятна комбинация от натоварвания (мъртво тегло, сняг, вятър), вероятността за което се взема предвид от коефициентите на комбинация (според SNiP „Натоварвания и въздействия“).

Основната характеристика на материалите, по която се оценява способността им да издържат на сила, е нормативна съпротива Р н . Характеристичната устойчивост на дървесината се изчислява въз основа на резултатите от множество тестове на малки проби от чиста (без включване на дефекти) дървесина от същия вид със съдържание на влага 12%:

Р н = , където

- средноаритметичната стойност на крайната якост,

V- коефициент на вариация,

TТова е индикатор за надеждност.

Нормативна устойчивост Р н е минималната вероятностна крайна якост на чисто дърво, получена от статична обработка на резултатите от краткосрочно изпитване на малки стандартни образци.

Проектна устойчивост Р - това е максималното напрежение, което материалът в конструкцията може да издържи без срутване, като се вземат предвид всички неблагоприятни фактори в условията на работа, които намаляват неговата здравина.

При преминаване от нормативна съпротива Р ндо оценената Рнеобходимо е да се вземе предвид ефектът от натоварвания, дефекти (възли, наклонени слоеве и др.), Преходът от малки стандартни проби към елементи от строителни размери върху здравината на дървесината с дълготрайно действие. Комбинираното влияние на всички тези фактори се взема предвид от коефициента на безопасност на материала ( Да се). Проектното съпротивление се получава чрез разделяне Р нотносно коефициента на безопасност за материала:

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

Да се един = 0,27 ÷ 0,67 - коефициент на еднородност, в зависимост от вида на напрегнатото състояние, като се вземе предвид ефектът на дефектите върху здравината на дървото.

Минимална стойност Да се единвзети при разтягане, когато влиянието на дефектите е особено голямо. Проектна устойчивост Да сеса дадени в табл. 3 SNiP II-25-80 (за иглолистна дървесина). Рдървесина от други видове се получава с помощта на преходни фактори, също дадени в SNiP.

Безопасността и здравината на дървото и дървените конструкции зависи от температурните и влажностни условия. Овлажняването насърчава разпадането на дървесината, а повишената температура (над определена граница) намалява нейната здравина. Отчитането на тези фактори изисква въвеждането на коефициенти на работни условия: м v ≤1, м T ≤1.

В допълнение, SNiP приема, като се вземе предвид коефициентът на слоя за залепени елементи: м sl = 0,95 ÷ 1,1;

коефициент на лъч за дълги светлини с височина над 50 см: м б ≤1;

коефициент на огъване за огънати залепени елементи: м gn≤1 и др.

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 елементите от шперплат, както за дърво, се въвеждат работните условия м... Освен това за конструктивната устойчивост на дърво и шперплат се въвежда коефициент м дл= 0,8, ако общата проектна сила от постоянни и временни товари надвишава 80% от общата проектна сила. Този фактор е в допълнение към намалението, включено в коефициента на безопасност на материала.

Лекция № 2 Основи на изчисляване на гранични състояния

Анализ на граничното състояние

Лимитни състояния- това са условия, при които конструкцията вече не може да се използва в резултат на действието на външни натоварвания и вътрешни напрежения. В конструкции, изработени от дърво и пластмаса, могат да възникнат две групи гранични състояния - първата и втората.

Проектирането на пределните състояния на конструкциите като цяло и на нейните елементи трябва да се извършва за всички етапи: транспортиране, монтаж и експлоатация, като трябва да се вземат предвид всички възможни комбинации от товари. Целта на изчислението е да не се предотвратят нито първото, нито второто гранични състояния в процесите на транспортиране, монтаж и експлоатация на конструкцията. Това се прави въз основа на отчитане на стандартните и проектните натоварвания и съпротивления на материалите.

Методът на ограничаващото състояние е първата стъпка за гарантиране на надеждността на строителните конструкции. Надеждността е способността на обекта да поддържа качеството, присъщо на дизайна по време на работа. Спецификата на теорията за надеждност на строителните конструкции е необходимостта да се вземат предвид случайни стойности на натоварванията върху системи със случайни показатели за якост. Характерна особеност на метода за ограничаване на състоянията е, че всички начални стойности, оперирани при изчислението, имат произволен характер, са представени в нормите като детерминирани, научно обосновани, нормативни стойности и ефектът от тяхната променливост върху надеждността на конструкциите се взема предвид от съответните коефициенти. Всеки от коефициентите на безопасност отчита променливостта само на една първоначална стойност, т.е. е частен. Следователно методът на граничните състояния понякога се нарича метод на частичните коефициенти. Факторите, чиято променливост влияе върху нивото на надеждност на конструкцията, могат да бъдат класифицирани в пет основни категории: натоварвания и въздействия; геометрични размери на конструктивните елементи; степента на отговорност на структурите; механични свойства на материалите; условия на работа на конструкцията. Нека разгледаме изброените фактори. Възможното отклонение на стандартните товари нагоре или надолу се отчита от коефициента на безопасност на натоварването 2, който в зависимост от вида на натоварването има различна стойност повече или по-малко от единица. Тези фактори, 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 комбиниране, който е представен в същата глава на кода. Възможно неблагоприятно отклонение на геометричните размери на конструктивните елементи се взема предвид от коефициента на точност. Този коефициент обаче не се приема в чист вид. Този фактор се използва при изчисляване на геометричните характеристики, като се вземат проектните параметри на секции с минус толеранс. За да се балансират разумно разходите на сгради и конструкции за различни цели, се въвежда коефициент на безопасност за предвидената цел< 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 на устойчивостта на материала към силови ефекти е нормативната устойчивост, установена от регулаторните документи въз основа на резултатите от статистически изследвания на променливостта на механичните свойства на материалите чрез изпитване на проби от материали по стандартни методи. Възможното отклонение от стандартните стойности се взема предвид от коефициента на надеждност на материала y> 1. Той отразява статистическата променливост на свойствата на материалите и разликата им от свойствата на тестваните стандартни проби. Характеристиката, получена чрез разделяне на стандартното съпротивление на коефициента m, се нарича проектно съпротивление J. Тази основна характеристика на якостта на дървесината е стандартизирана от SNiP P-25-80 „Стандарти за проектиране. Дървени конструкции”.

Неблагоприятното влияние на заобикалящата и работната среда, като: вятърни и монтажни натоварвания, височина на сечението, температура и условия на влажност, се отчитат чрез въвеждане на коефициенти на работни условия t. Коефициентът t може да бъде по-малък от един, ако този фактор или a комбинация от фактори намалява носещата способност на конструкцията, а повече единици - в обратния случай. За дърво тези коефициенти са представени в SNiP 11-25-80 „Стандарти за проектиране.

Нормативните пределни стойности на отклоненията отговарят на следните изисквания: а) технологични (осигуряване на условията за нормална работа на машини и оборудване за манипулиране на материали, КИП и др.); б) конструктивни (осигуряване на целостта на съседни конструктивни елементи, техните фуги, наличие на празнина между носещите конструкции и конструкциите на прегради, къщи от дърво и др., осигуряващи определени склонове); в) естетически и психологически (предоставяне на благоприятни впечатления от външния вид на конструкциите, предотвратяване на усещането за опасност).

Стойността на крайните отклонения зависи от обхвата и вида на приложените натоварвания. За дървени конструкции, покриващи сгради от действието на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, максималното отклонение варира от (1/150) - i до (1/300) (2). Здравината на дървесината се намалява и от действието на някои химически препарати срещу биоразграждане, внесени под налягане в автоклави на значителна дълбочина. В този случай коефициентът на работни условия е tia = 0,9. Влиянието на концентрацията на напрежението в проектните участъци на опънатите елементи, отслабени от отвори, както и в огъващите елементи, изработени от обла дървесина с подрязване в проектния участък, отразява коефициента на работно състояние m0 = 0,8. Деформируемостта на дървесината при изчисляване на дървени конструкции според втората група от пределни състояния се взема предвид от основния модул на еластичност E, който, когато силата е насочена по протежение на зърното на дървото, се приема за 10000 MPa и напречно зърното е 400 МРа. При изчисляване на стабилността модулът на еластичност се приема за 4500 MPa. Основният модул на срязване на дървесината (6) в двете посоки е 500 MPa. Съотношението на Поасон на дървесината през влакната при напрежения, насочени по протежение на влакната, се приема равно на n до o = 0,5, а по протежение на влакната при 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 дървесината, стойността на модула на еластичност и модула на срязване се умножава по коефициента m = 0,8 при изчисляване на конструкции, в които напреженията в елементите възникват от постоянни и временни дълготрайни товари, надвишават 80% от общото напрежение от всички товари. При изчисляване на метално-дървесните конструкции, еластичните характеристики и конструктивните съпротивления на стоманата и съединенията 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 шперплат се препоръчва да се използва като елементи на носещи конструкции, чиито основни конструктивни съпротивления са дадени в таблица 10 на SNiP P-25-80. При подходящи работни условия за лепилни конструкции, изчислението според първата група от гранични състояния предвижда умножаването на основните проектни съпротивления на шперплата с коефициентите на работните условия на tv, ty, tn и др. При изчисляване според втората група от гранични състояния еластичните характеристики на шперплата в равнината на листа се вземат от табл. 11 SNiP P-25-80. Модулът на еластичност и модулът на срязване за конструкции при различни експлоатационни условия, както и изложени на комбинирания ефект на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, трябва да се умножат по съответните коефициенти на работните условия, приети за дървесина

Първа групанай-опасни. Определя се от непригодност за експлоатация, когато конструкцията губи носимоспособността си в резултат на разрушаване или загуба на устойчивост. Това не се случва до максимално нормалното Оили напреженията на срязване в неговите елементи не надвишават изчислените (минимални) съпротивления на материалите, от които са направени. Това условие се записва по формулата

Ограничителните състояния от първата група включват: разрушаване от всякакъв вид, обща загуба на стабилност на конструкцията или локална загуба на стабилност на конструктивен елемент, нарушаване на свързващите възли, които превръщат конструкцията в променлива система, недопустимо развитие на постоянни деформации по величина. Изчисляването на носещата способност се извършва според вероятния най-лош случай, а именно: според най-голямото натоварване и най-ниското съпротивление на материала, установено, като се вземат предвид всички фактори, влияещи върху него. В нормите са дадени неблагоприятни комбинации.

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

Проектирането на дървени конструкции според второто гранично състояние за деформации се прилага главно за огъващи конструкции и е насочено към ограничаване на величината на деформациите. Изчислението се извършва за стандартни натоварвания, без да се умножават по коефициентите за надеждност, като се приема еластичната работа на дървото. Изчислението за деформации се извършва според средните характеристики на дървесината, а не според намалените, както при проверка на носещата способност. Това се дължи на факта, че увеличаването на деформацията в някои случаи, когато се използва в случай на нискокачествена дървесина, не представлява заплаха за целостта на конструкциите. Това обяснява и факта, че изчисляването на деформациите се извършва за стандартни, а не за проектни натоварвания. Като илюстрация на граничното състояние на втората група може да се даде пример, когато в резултат на неприемливо отклонение на гредите се появяват пукнатини в покрива. Потокът на влага в този случай нарушава нормалната работа на сградата, води до намаляване на издръжливостта на дървесината поради нейната влага, но сградата продължава да се използва. Изчислението за второто гранично състояние, като правило, има подчинена стойност, тъй като основното е да се осигури носещата способност. Ограниченията на отклонението обаче са особено важни за конструкции с гъвкави връзки. Следователно деформациите на дървените конструкции (композитни стелажи, композитни греди, конструкции от дъски и гвоздеи) трябва да се определят, като се вземе предвид влиянието на пластичността на връзките (SNiP P-25-80. Таблица 13).

товари,действащи върху конструкцията 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 основно постоянното натоварване от собственото тегло на конструкциите и други строителни елементи. жи краткотрайни натоварвания от тежестта на снега С,налягане на вятъра У.Отчитат се и натоварванията от теглото на хората и оборудването. Всеки товар има стандартна и проектна стойност. Удобно е нормативната стойност да се обозначи с индекс n.

Стандартни натоварванияса началните стойности на натоварванията: Временните натоварвания се определят в резултат на обработка на данните от дългосрочни наблюдения и измервания. Постоянните натоварвания се изчисляват от стойностите на собственото тегло и обема на конструкциите, други строителни елементи и оборудване. Стандартните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на конструкциите за втората група пределни състояния - за отклонения.

Проектни натоварваниясе определят на базата на нормативни, като се отчита възможната им вариабилност, особено нагоре. За това стойностите на стандартните товари се умножават по коефициента на безопасност за товара y,чиито стойности са различни за различните натоварвания, но всички те са по-големи от едно. Разпределените натоварвания са дадени в килопаскали (kPa), което съответства на килонютони на квадратен метър (kN / m). Повечето изчисления прилагат стойности на линейно натоварване (kN / m). Проектните натоварвания се използват при проектирането на конструкции за първа група пределни състояния, за здравина и стабилност.

Стандартното натоварване от сняг s H се определя на базата на стандартното тегло на снежната покривка т.н., което е дадено в коефициентите на натоварване (kN / m 2) на хоризонталната проекция на покритието, в зависимост от снежния район на страната . Тази стойност се умножава по коефициента p, който отчита наклона и други характеристики на формата на настилката. Тогава стандартното натоварване s H = s 0 p<х > 25 ° p == (60 ° - a °) / 35 °. Това. натоварването е равномерно и може да бъде двустранно или едностранно.

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

Със съотношението на височината на арката към педя f / l = 1/8 натоварване от сняг може да бъде триъгълно с максимална стойност на една опора s "и 0,5 s" на другата и нулева стойност в билото. Коефициенти p, които определят стойностите на максималното натоварване от сняг при съотношения f/l= 1/8, 1/6 и 1/5, съответно равни на 1,8; 2.0 и 2.2. Натоварването от сняг върху ланцетни настилки може да се определи като фронтон, като се има предвид условно настилката е фронтон по равнините, преминаващи през хордите на осите на пода в близост до арките. Проектното натоварване от сняг е равно на произведението на стандартното натоварване и коефициента на безопасност за натоварването 7- За повечето леки дървени и пластмасови конструкции със съотношение на стандартни постоянни и сняг натоварвания g n / s H < 0,8 коэффициент y = 1.6. При големи съотношения на тези натоварвания в =1,4.

Натоварването от теглото на човек с товар се приема равно - стандартно R"= 0,1 kN и изчислено 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 за определяне на натоварването от вятъра са стойностите на ветровото налягане, насочено перпендикулярно на повърхностите на покритието и стените на сградите. Wi(MPa), в зависимост от ветровия район на страната и взети според нормите за натоварвания и въздействия. Стандартни натоварвания от вятър w "се определят чрез умножаване на нормалното налягане на вятъра по коефициента k,като се вземат предвид височината на сградите и аеродинамичния коефициент с,като се вземе предвид неговата форма. За повечето сгради от дърво и пластмаса, чиято височина не надвишава 10 m, k = 1.

Аеродинамичен коефициент сзависи от формата на сградата, нейните абсолютни и относителни размери, наклона, относителните височини на покритията и посоката на вятъра. На повечето наклонени повърхности, чийто ъгъл на наклон не надвишава a = 14 °, натоварването от вятъра действа като засмукване W-.В същото време той основно не се увеличава, но намалява усилията в конструкциите от постоянни и сняг натоварвания и по време на изчислението може да не се вземе предвид в границата на безопасност. Натоварването от вятъра трябва да се вземе предвид при изчисляване на стелажите и стените на сградите, както и при изчисляване на триъгълни и ланцетни конструкции.

Проектното натоварване от вятър е равно на стандартното натоварване, умножено по коефициента на безопасност y = 1.4. Поради това, w = = w ”y.

Нормативна устойчивостдърво R H(MPa) са основните характеристики на здравината на дървесината в зони, чисти от дефекти. Те се определят от резултатите от многобройни лабораторни краткотрайни изпитвания на малки стандартни проби от суха дървесина с влажност 12% за опън, компресия, огъване, смачкване и раздробяване.

95% от тестваните дървесни проби ще имат якост на натиск, равна или по-голяма от нейната ориентировъчна стойност.

Стойностите на стандартните съпротивления, дадени в приложението. 5, се използват практически при лабораторен контрол на здравината на дървесината в процеса на производство на дървени конструкции и при определяне на носещата способност на работещи носещи конструкции при техните изследвания.

Проектна устойчивостдърво Р(MPa) са основните характеристики на здравината на истинската дървесина на елементите от реални конструкции. Това дърво е естествено поносимо и работи под напрежение в продължение на много години. Проектните съпротивления се получават на базата на стандартни съпротивления, като се вземе предвид коефициентът на безопасност за материала ви коефициент на продължителност на натоварване t alспоред формулата

Коефициент вмного повече от един. Той отчита намаляването на здравината на истинската дървесина в резултат на структурна хетерогенност и наличието на различни дефекти, които не съществуват в лабораторните проби. Като цяло възлите намаляват здравината на дървото. Те намаляват работната площ, като разрязват и избутват надлъжните й влакна, създават ексцентриситет на надлъжните сили и наклона на влакната около възела. Наклонът на влакната кара дървото да се разтяга напречно и под ъгъл спрямо влакната, чиято здравина в тези посоки е много по-ниска, отколкото по протежение на влакната. Дефектите на дървото почти наполовина намаляват здравината на дървото при опън и приблизително един и половина пъти при натиск. Пукнатините са най-опасни в местата, където дървото е нарязано. С увеличаване на размерите на секциите на елементите напреженията при тяхното разрушаване намаляват поради по-голямата нехомогенност на разпределението на напреженията върху секциите, което също се взема предвид при определяне на проектните съпротивления.

Коефициент на продължителност на натоварването 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 R всъпротивление I yLпочти U ^половината от краткосрочните / t g.

Качеството на дървото естествено влияе върху стойността на неговата конструктивна устойчивост. Дървесината от 1-ви клас - с най-малки дефекти има най-висока конструктивна устойчивост. Проектните съпротивления на дърво от 2-ри и 3-ти клас, съответно, са по-ниски. Например, проектната устойчивост на дървесина от бор и смърч от 2-ри клас на компресия се получава от израза

Проектните устойчивости на борова и смърчова дървесина на натиск, опън, огъване, срязване и смачкване са дадени в Приложение. 6.

Фактори за обслужване Tпроектната устойчивост на дървото взема предвид условията, при които се произвеждат и експлоатират дървените конструкции. Коефициент на порода T"взема предвид различната здравина на дървесината от различните видове, които се различават от здравината на боровата и смърчовата дървесина. Коефициентът на натоварване t „отчита кратката продължителност на действието на вятърни и монтажни натоварвания. Когато се смачка t n= 1,4, за други видове напрежения t n = 1.2. Коефициентът на височината на сечението по време на огъване на дървесина от залепени дървени греди с височина на сечението над 50 cm / 72b намалява от 1 на 0,8, с височина на сечението 120 cm - дори повече. Коефициентът на дебелина на слоевете на елементите от залепена дървесина 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, произтичащи от огъването на плочи в процеса на производство на огънати елементи от лепено дърво. Зависи от съотношението на радиуса на кривина към дебелината на дъските в g / w и има стойност 1,0. 0,8 с увеличение на това съотношение от 150 на 250. Температурен коефициент m tотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи при температури от +35 до +50 ° С. 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%, t hl = 0,9. На открито в сухи и нормални зони t vl = 0,85. При постоянна влага и във вода t vl = 0,75. Фактор концентрация на стрес t k = 0.8 отчита локалното намаляване на здравината на дървото в зоните с прорези и дупки при напрежение. Коефициентът на продължителност на натоварванията tl = 0,8 отчита намаляването на здравината на дървесината в резултат на факта, че дългосрочните натоварвания понякога представляват повече от 80% от общото количество натоварвания, действащи върху конструкцията.

Модул на еластичност на дървотоопределени чрез краткосрочни лабораторни изследвания, E кр= 15-10 3 MPa. Като се вземат предвид деформациите при продължително натоварване, при изчисляване на деформациите £ = 10 4 MPa (Приложение 7).

Стандартните и проектните съпротивления на строителния шперплат са получени по същите методи, както и за дървото. В този случай е взета предвид неговата форма на лист и нечетен брой слоеве с взаимно перпендикулярна посока на влакната. Следователно здравината на шперплата в тези две посоки е различна и по външните влакна е малко по-висока.

В строителството най-широко се използва седемслоен шперплат с марката FSF. Неговото конструктивно съпротивление по протежение на влакната на външните фасети е равно на: опън # f. p = 14 MPa, компресия # f. c = 12 MPa, огъване от равнината /? f. „= 16 MPa, стържене в равнината # f. sc = 0,8 MPa и изрежете /? е. ср - 6 МРа. За влакната на външните фасети тези стойности са съответно равни: I f _ p= 9 MPa, компресия # f. s = 8,5 MPa, огъване # F. и = 6,5 MPa, отчупване R $. CK = 0,8 MPa, рязане # f. cf = = 6 MPa. Модулите на еластичност и срязване по протежение на външните влакна са съответно E f = 9-10 3 MPa и b f = 750 MPa и напречно на външните влакна E f = 6-10 3 MPa и G $ = 750 MPa.

Анализ на граничното състояние

На този етап вече разбираме, че изчисленията на строителните конструкции се извършват в съответствие с някои норми. Кое - невъзможно е да се каже еднозначно, тъй като в различните страни се използват различни стандарти за дизайн.

Така че в страните от ОНД се използват различни версии на стандартите, базирани на съветски SNiP и GOST; в европейските страни основно преминаха към Еврокод (EN), а в САЩ се използват ASCE, ACI и т. н. Очевидно вашият проект ще бъде обвързан с нормите на държавата, от която е поръчан този проект или откъдето е ще бъдат изпълнени.

Ако нормите са различни, значи изчисленията са различни?

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

Трябва обаче да се разбере, че стандартите за проектиране не могат да противоречат на основните закони на физиката и трябва да разчитат 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, базирана на здравината на материалите, строителната и теоретичната механика.

Ето как изглежда Еврокод тестът за здравина на елемент от метална конструкция, подложен на напрежение:

\ [\ frac (((N_ (Ed)))) (((N_ (t, Rd)))) \ le 1,0. \ quad (1) \]

А ето как изглежда подобна проверка според една от най-новите версии на SNiP:

\ [\ frac (N) (((A_n) (R_y) (\ gamma _c))) \ le 1,0. \ quad (2) \]

Лесно е да се отгатне, че и в първия, и във втория случай силата от външното натоварване (в числителя) не трябва да надвишава усилието, характеризиращо носещата способност на конструкцията (в знаменателя). Това е ясен пример за общ, научно обоснован подход към проектирането на сгради и конструкции от инженери от различни страни.

Концепция за гранично състояние

Един ден (всъщност преди много години) учени и инженери-изследователи забелязаха, че не е напълно правилно да се проектира елемент въз основа на който и да е тест. Дори за сравнително прости конструкции може да има много опции за работа на всеки елемент, а строителните материали променят характеристиките си в процеса на износване. И ако вземем предвид и аварийните и ремонтни условия на конструкцията, тогава това води до необходимостта от подреждане, сегментиране, класификация на всички възможни състояния на конструкцията.

Така се роди концепцията за „ограничаващо състояние”. В Еврокода е дадена лаконична интерпретация:

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

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

Методът за изчисляване на строителните конструкции чрез ограничаващи състояния е доминиращ (той замени по-малко „гъвкавия“ метод на допустимите напрежения) и днес се използва както в регулаторната рамка на страните от ОНД, така и в Еврокода. Но как може един инженер да използва това абстрактно понятие в конкретни изчисления?

Ограничете държавните групи

На първо място, трябва да разберете, че всяко ваше изчисление ще се отнася до едно или друго ограничаващо състояние. Калкулаторът симулира работата на структурата не в някакво абстрактно, а в гранично състояние. Тоест всички конструктивни 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 поставени в стандартите за проектиране. Чрез извършване на проверки по този начин предотвратявате възникването на гранично състояние за проектираната конструкция. Ако всички проверки са изпълнени, тогава може да се предположи, 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), тогава всички тези изчисления са конвенционално групирани и вече говорят за групи от гранични състояния:

• гранични състояния от група I (в Еврокода - по отношение на носимоспособност)
• гранични състояния от II група (в Еврокода - за изправност)

Ако е настъпило първото ограничаващо състояние, тогава:

• структура разрушена
• конструкцията все още не е разрушена, но най-малкото увеличение на натоварването (или промяна в други условия на работа) 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 структурата е преминала във второ (II) гранично състояние, тогава нейната работа все още е възможна. Това обаче изобщо не означава, че всичко е наред с него - отделни елементи могат да получат значителни деформации:

• отклонения
• ротации на секции
• пукнатини

По правило преходът на конструкция към второто гранично състояние изисква всякакви ограничения в работата, например намаляване на натоварването, намаляване на скоростта на движение и др.:

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

По отношение на здравината на материалите

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

Проверява за първата група гранични състояния

За да предотврати появата на I гранично състояние, инженерът-проектант е длъжен да провери характерните секции на конструкцията:

• за сила
• за устойчивост
• издръжливост

Всички носещи елементи на конструкцията се проверяват за здравина, независимо от материала, от който са направени, както и формата и размера на напречното сечение. Това е най-важната и задължителна проверка, без която калкулаторът 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 работят при условия на циклично натоварване и разтоварване, за да се предотвратят ефектите на умора. Това е типично, например, за участъците на железопътните мостове, тъй като по време на движението на влаковете етапите на товарене и разтоварване на работата непрекъснато се редуват.

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

Проверява за втората група гранични състояния

За да предотврати настъпването на II гранично състояние, инженерът-конструктор е длъжен да провери характерните секции:

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

Деформациите трябва да бъдат свързани не само с линейни премествания на конструкцията (отклонения), но и с ъглите на завъртане на секциите. Осигуряването на устойчивост на пукнатини е важен етап при проектирането на стоманобетонни конструкции както от конвенционален, така и от предварително напрегнат стоманобетон.

Примери за изчисления за стоманобетонни конструкции

Като пример, нека разгледаме какви проверки трябва да се извършват при проектиране на конструкции от обикновен (ненапрегнат) стоманобетон според нормите.

Таблица 1. Групиране на изчисленията по гранични състояния:
M - огъващ момент; Q е страничната сила; N - надлъжна сила (на натиск или на опън); e - ексцентриситет на приложение на надлъжната сила; T е въртящият момент; F - външна концентрирана сила (товар); σ - нормално напрежение; а - ширина на отвора на пукнатината; f - отклонение на конструкцията

Моля, имайте предвид, че за всяка група гранични състояния се извършват цели серии от проверки, като видът на проверката (формулата) зависи от състоянието на напрежение-деформация на конструктивния елемент.

Вече се приближихме до това как да се изчислим строителните конструкции. На следващата среща ще говорим за натоварванията и веднага ще преминем към изчисленията.

От 1955 г. изчисляването на стоманобетонните конструкции у нас се извършва по метода на граничното състояние.

· Чрез ограничаващото средство такова състояние на конструкцията, след достигане на което по-нататъшната експлоатация става невъзможна поради загубата на способността да издържа на външни натоварвания или получаването на неприемливи премествания или локални повреди. В съответствие с това са установени две групи ограничаващи състояния: първата - по отношение на носимоспособността; вторият - според годността за нормална употреба.

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

· Изчисление за втората група гранични състояния има за цел да предотврати развитието на прекомерни деформации (отклонения), да изключи възможността за напукване в бетона или да ограничи ширината на отварянето им, както и да осигури, ако е необходимо, затваряне на пукнатини след отстраняване на част от натоварването .

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

Натоварванията, действащи върху конструкцията, и якостните характеристики на материалите, от които е изработена конструкцията, имат променливост и могат да се различават от средните стойности. Следователно, за да се гарантира, че по време на нормалната работа на конструкцията не настъпва нито едно от граничните състояния, се въвежда система от проектни коефициенти, която отчита възможни отклонения (в неблагоприятна посока) на различни фактори, влияещи върху надеждната работа на конструкциите: 1) коефициенти на безопасност на натоварването γ f, като се вземат предвид променливостта на натоварванията или въздействията; 2) коефициенти на безопасност за бетон γ b и армировка γ s. като се вземе предвид променливостта на техните якостни свойства; 3) коефициентите за надеждност за обозначението γ n, като се вземат предвид степента на отговорност и капитала на сградите и конструкциите; 4) коефициентите на работните 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 в изчисленията по пряк начин.

Изчислените коефициенти се установяват на базата на вероятностни и статистически методи. Те осигуряват необходимата надеждност на конструкциите за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация.

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

Натоварвания и въздействия ... Проектирането трябва да отчита натоварванията, които възникват по време на изграждането и експлоатацията на конструкции, както и по време на производството, съхранението и транспортирането на строителни конструкции.

При изчисленията се използват стандартните и изчислените стойности на натоварванията. Максималните стойности на натоварванията, установени от нормите, които могат да действат върху конструкцията по време на нейната нормална работа, се наричат ​​нормативни *. Действителното натоварване, поради различни обстоятелства, може да се различава от нормативното нагоре или надолу. Това отклонение се взема предвид от коефициента на безопасност на натоварването.

Извършва се структурен анализ за проектни натоварвания

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

При изчисляване на първата група от гранични състояния γ f вземете: за постоянни натоварвания γ f = 1,1 ... 1,3; временно γ f = 1,2 ... 1,6, при изчисляване на стабилността на позицията (преобръщане, плъзгане, плаване), когато намаляването на теглото на конструкцията влошава условията на нейната работа, вземете

Проектирането на конструкции за втората група пределни състояния, като се отчита по-малката опасност от тяхното възникване, се извършва за проектните натоварвания при γ f = l. Изключение правят конструкциите, принадлежащи към категория I на пукнатиноустойчивост (виж § 7.1), за които γ f> l.

Натоварванията и въздействията върху сгради и конструкции могат да бъдат постоянни или временни. Последните, в зависимост от продължителността на действието, се делят на дългосрочни, краткосрочни и специални.

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

Временните дълготрайни товари включват: теглото на стационарното оборудване - машини, двигатели, контейнери, транспортьори; тегло на оборудването за пълнене на течности и твърди вещества; натоварване на подове от складирани материали и стелажи в складове, хладилници, книгохранилища, библиотеки и битови помещения.

В случаите, когато се изисква да се вземе предвид ефектът от продължителността на действието на натоварванията върху деформациите и образуването на пукнатини, част от краткотрайните се отнасят към дълготрайните натоварвания. Това са товари от кранове с намалена стандартна стойност, определени чрез умножаване на пълната нормативна стойност на вертикалното натоварване от един кран във всеки участък с коефициент: 0,5 - за групи режими на работа на кранове 4К-6К; 0,6 - за групи от 7К режим на работа на кранове; 0,7 - за групи от режим на работа на кранове 8K *; натоварвания от сняг с намалена стандартна стойност, определени 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, оборудване по етажите на жилищни и обществени сгради с намалени нормативни стойности. Тези натоварвания се класифицират като дълготрайни поради факта, че могат да действат достатъчно време, за да се появят деформации на пълзене, които увеличават деформацията и ширината на отваряне на пукнатината.

Краткотрайните натоварвания включват: натоварвания от теглото на хора, оборудване на етажите на жилищни и обществени сгради с пълни нормативни стойности; товари на крана с пълна стандартна стойност; натоварвания от сняг с пълна стандартна стойност; натоварвания от вятър, както и натоварвания, произтичащи от монтажа или ремонта на конструкции.

Специални натоварвания възникват при сеизмични, експлозивни или аварийни въздействия.

Сградите и конструкциите са подложени на едновременно действие на различни натоварвания, следователно тяхното изчисляване трябва да се извършва, като се вземе предвид най-неблагоприятната комбинация от тези натоварвания или силите, причинени от тях. В зависимост от състава на разглежданите товари се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, краткосрочни и едно от специалните товари.

Временните товари се включват в комбинации като дългосрочни - като се вземе предвид намалената стандартна стойност, като краткосрочни - като се вземе предвид пълната стандартна стойност.

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

* Групите режими на работа на крана зависят от условията на работа на крановете, товароподемността и се приемат в съответствие с GOST 25546-82.

При изчисляване на конструкции за специална комбинация от натоварвания, включително експлозивни ефекти, е позволено да се игнорират краткотрайни натоварвания.

Стойностите на проектните натоварвания също трябва да се умножат по коефициента на надеждност за предвидената цел на конструкциите, като се вземе предвид степента на отговорност и капитала на сградите и конструкциите. За конструкции от клас I (обекти с особено важно национално стопанско значение) γ n = 1, за конструкции от клас II (важни националностопански обекти) γ n = 0,95, за конструкции от клас III (с ограничено национално икономическо значение) γ n = 0,9, за временни конструкции 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 по време на изпитването, което се обяснява с хетерогенността на структурата му 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

усилия от външно натоварване;

F um и F u - еднакви, носимоспособност

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

Променливостта на якостните свойства се подчинява като правило 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 крайната якост на натиск на бетона:

където n 1, n 2, .., n k е броят на експериментите, в които силата R 1, R 2, ..., R k, n е общият брой на експериментите. Разпределението на силата (отклонение от средната стойност) 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, можем да използваме методите на теорията на вероятностите, за да намерим стойността на силата R n, 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 образците, ще покаже якост R m - æσ и повече, толкова по-висока е надеждността. Ако вземем R n = R m - σ като минимална сила, въведена в изчислението (т.е. задавайки æ = 1), тогава 84% от всички проби (те могат да бъдат кубчета, призми, осмици) ще покажат същата или по-голяма якост (надеждност 0,84). При = 1,64-95% от пробите ще покажат сила 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 въведем в изчислението стойността на R m -Зσ, тогава само в един случай от хиляда силата ще бъде по-ниска от приетата. Подобно явление се счита за почти невероятно.

Според стандартите основната характеристика, контролирана във фабриката е бетон клас "В" *, представляващ якост на бетонен куб с ръб 15 см с надеждност 0,95.Силата, съответстваща на класа, се определя по формулата (2.9) при æ = 1,64

Стойността на ν може да варира в широк диапазон.

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

* До 1984 г. основната характеристика на якостта на бетона е неговият клас, който се определя като средната стойност на крайната якост на натиск на бетона R m в kgf / cm 2.

Характерното съпротивление на бетонните призми на аксиално натиск R b, n (призматична якост) се определя от стандартната стойност на кубичната якост, като се взема предвид връзката (1.1), която свързва призматичната и кубичната якост. Стойностите на R b, n са дадени в табл. 2.1.

Нормативната устойчивост на бетона на аксиално напрежение R bt, n в случаите, когато якостта на опън на бетона не се контролира, се определя от нормативната стойност на кубичната якост, като се вземе предвид зависимостта (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 стандартната устойчивост на аксиално напрежение се приема за равна на

и характеризира класа на якост на опън на бетона.

Проектните съпротивления на бетона за граничните състояния от 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 напрежение γ bt:

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

Тези коефициенти отчитат възможността за намаляване на действителната якост в сравнение с нормативната 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

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

При изчисляване на бетонни и стоманобетонни конструкции проектните съпротивления на бетона, ако е необходимо, се умножават 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. с дългосрочно натоварване, въведете коефициента γ b 2 = 0,85 ... 0,9, като се вземат предвид натоварванията с кратка продължителност - γ b 2 = 1,1.

■ Стандартна и проектна устойчивост на армировката ... Стандартните съпротивления на армировката R sn се приемат равни на най-малките контролирани стойности: за армировка от пръти, тел с висока якост и армировъчни въжета - граница на провлачване, физическо σ y или условно σ 0,2; за обикновена подсилваща тел - до напрежение 0,75 от крайната якост на опън, тъй като GOST не регулира границата на провлачване за тази тел.

Стойностите на стандартните съпротивления R sn са взети в съответствие с действащите стандарти за арматурни стомани, както и за бетон, с надеждност 0,95 (Таблица 2.2).

Проектните 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 безопасност за армировка γ s:

Коефициентът на безопасност е настроен така, че да изключи възможността за разрушаване на елементите в случай на прекомерно приближаване на R s и R sn. Той отчита променливостта на площта на напречното сечение на прътите, ранното развитие на пластични деформации на армировката и др. Стойността му за армировка от пръти от класове A-I, A-II е 1,05; класове A-III - 1,07 ... 1,1; класове A-IV, A-V-1.15; класове A-VI - 1,2; за телена армировка от класове Bp-I, B-I - 1,1; класове B-II, Bp-II, K-7, K-19-1.2.

При изчисляване на пределните състояния на II група стойността на коефициента на безопасност за всички видове армировка се приема за равна на единица, т.е. проектните съпротивления R s, s er са числено различни от нормативните.

При определяне на проектната якост на натиск на армировката R sc се вземат предвид не само свойствата на стоманата, но и пределната свиваемост на бетона. Приемайки ε bcu = 2X · 10 -3, модула на еластичност на стоманата E s = 2 · 10 -5 MPa, е възможно да се получи най-високото напрежение σ sc, постигнато в армировката преди разрушаването на бетона от състоянието на деформации на фугата на бетона и армировка σ sc = ε bcu E s = ε s E s. Според нормите проектното съпротивление на армировката на натиск R sc се приема равно на R s, ако не надвишава 400 MPa; за армировка с по-висока стойност на R s, проектното съпротивление R sc се приема на 400 MPa (или 330 MPa при изчисляване на етапа на намаляване). При продължително действие на товара пълзенето на бетона води до увеличаване на напрежението на натиск в армировката. Следователно, ако се вземе предвид проектното съпротивление на бетона, като се вземе предвид коефициентът на работни условия γ b 2 = 0,85 ... 0,9 (т.е. като се вземе предвид непрекъснатото действие на натоварването), тогава е разрешено, при спазване на съответните проектни изисквания, за увеличаване на стойността на R sc до 450 MPa за стомани от клас A-IV и до 500 MPa за стомани от класове At-IV и по-високи.

При изчисляване на конструкции съгласно група I на граничните състояния, проектните съпротивления на армировката, ако е необходимо, се умножават по коефициентите на работните условия γ si, като се вземат предвид неравномерното разпределение на напреженията в секцията, наличието на заварени съединения , многократно действие на натоварването и др. Например, работата на високоякостна армировка при напрежения над конвенционалната граница на провлачване се отчита от коефициента на работни 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

армировъчни стомани и въжета.

Забележка. В таблицата класовете армировка на пръти означават всички видове армировка от съответния клас, например клас А-V означава също А т -V, А т -VCK и т.н.

■ Основни положения на изчислението.

При изчисляване според I група пределни състояния (нососпособност) трябва да е изпълнено условието

Ф

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

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 условието (2.14), изразено графично, гарантира необходимата носимоспособност на конструкцията.

При изчисляване според II група от пределни състояния:

· При премествания - изисква се деформациите от стандартното натоварване f да не надвишават граничните стойности на деформациите f u, установени от нормите за даден конструктивен елемент f ≤ f u. Стойността f u се приема от;

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

За отваряне на нормални и наклонени пукнатини - ширината на отвора им на нивото на опъната армировка трябва да бъде по-малка от границата на отварянето им, установена от нормите a cr c, ua crc ≤ a cr c, u = 0, l . .. 0,4 мм.

В необходими случаи е необходимо пукнатините, образувани от пълното натоварване, да бъдат надеждно затворени (затегнати) под действието на дълготрайната му част. В тези случаи се извършват изчисления за затваряне на фрактурата.

ВЪПРОСИ ЗА САМОТЕСТ:

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

2. Особености на напрегнато-деформирано състояние на предварително напрегнати конструкции.

3. Основни положения на методите за изчисляване на напречните сечения за допустими напрежения и разрушаващи натоварвания. Недостатъци на тези методи.

4. Основни положения на изчислението по метода на ограничаващите състояния.

Ограничете държавните групи.

5. Какви са целите на изчислението за I и II групи гранични състояния?

6. Класификация на товарите и техните конструктивни комбинации.

7. Стандартни и проектни натоварвания. Фактори за безопасност

по товари. До каква степен се различават?

8. Стандартна устойчивост на бетона. Как се отнася към средното

сила? С каква сигурност е назначен?

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

гранични състояния? С каква цел се въвеждат фактори за надеждност и условия на работа?

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

11. Проектна устойчивост на армировката, коефициенти на безопасност

и условия на труд.

12. Запишете в общи условия условията, с изключение на настъпването

гранични състояния на групи I и II и обяснете тяхното значение.