건물 구조는 우선 충분한 신뢰성, 즉 특정 기간 동안 적절한 조건에서 특정 기능을 수행할 수 있는 능력이 있어야 합니다. 건물 구조에 의해 제공되는 기능 중 적어도 하나의 성능이 종료되는 것을 실패라고 합니다.

따라서 실패는 그러한 우연한 사건이 발생할 가능성으로 이해되며 그 결과 사회적 또는 경제적 손실이 발생합니다. 파손 직전의 구조가 한계 상태에 들어간 것으로 여겨진다.

한계 상태는 발생 시 구조가 요구 사항을 충족하지 못하게 되는 상태입니다.

건물 구조에서 한계 상태가 시작되는 이유는 과부하, 재료의 낮은 품질 등이 될 수 있습니다.

고려 중인 방법과 이전 계산 방법(허용 응력에 의한 계산)의 주요 차이점은 여기에서 단일 안전 계수 대신 구조의 제한 상태가 명확하게 설정된다는 것입니다. 케이설계 계수 시스템이 계산에 도입되어 가장 불리한(그러나 실제로 가능한) 조건에서 이러한 상태의 시작에 대해 일정한 보안을 가진 구조를 보장합니다. 현재이 계산 방법이 주요 공식 방법으로 허용됩니다.

철근 콘크리트 구조물은 다음 두 가지 이유 중 하나로 필요한 성능을 잃을 수 있습니다.

1. 지지력의 소진으로 인한 결과(가장 많은 하중을 받는 부분의 재료 파괴, 개별 요소 또는 전체 구조의 안정성 손실)

2. 과도한 변형(처짐, 진동, 침강) 및 균열 형성 또는 과도한 개방으로 인한 결과.

구조의 성능 손실을 유발할 수 있는 위의 두 가지 이유에 따라 표준은 두 가지 한계 상태 그룹을 설정합니다.

베어링 용량별(첫 번째 그룹);

정상 작동에 적합합니다(두 번째 그룹).

계산의 임무는 제조, 운송, 설치 및 작동 기간 동안 고려되는 구조에서 한계 상태의 발생을 방지하는 것입니다.

첫 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 구조 작동 중 및 다른 작업 단계에서 강도, 형상 안정성, 위치 안정성, 내구성 등을 보장해야 합니다.

두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 구조물의 작동 중 및 작동의 다른 단계에서 폭이 과도한 균열 개방으로 인해 보강재의 조기 부식 또는 형성을 방지하기 위해 수행됩니다. 과도한 움직임으로.

추정 요인

이것은 재료(콘크리트 및 철근)의 하중 및 기계적 특성입니다. 통계적 변동성 또는 값의 확산이 있습니다. 한계 상태 계산은 하중의 가변성 및 재료의 기계적 특성뿐만 아니라 콘크리트 및 보강재에 대한 다양한 불리하거나 유리한 작동 조건, 건물 및 구조물 요소의 제조 및 작동 조건을 고려합니다.

하중, 재료의 기계적 특성 및 설계 계수가 정규화됩니다. 철근 콘크리트 구조물을 설계할 때 하중, 콘크리트 저항 및 철근의 값은 SNiP 2.01.07-85 * 및 SP 52-101-2003의 장에 따라 설정됩니다.

하중 분류. 표준 및 계산된 하중

건물 및 구조물에 대한 하중 및 영향은 작업 기간에 따라 영구적 및 일시적으로 나뉩니다. 후자는 차례로 장기, 단기 및 특별으로 나뉩니다.

여기에는 사람의 무게, 장비 유지 보수 및 수리 분야의 수리 자재, 전체 표준 값의 적설 하중, 풍하중, 제조 중 발생하는 하중, 구조 요소의 운송 및 설치 등이 포함됩니다.

SNiP 2.01.07-85 *에 따른 하중도 표준 및 계산으로 나뉩니다.

규제 하중은 건물 및 구조물의 정상 작동 중에 가능한 최대에 가까운 하중 또는 충격이라고 합니다. 그들의 가치는 규범에 나와 있습니다.

불리한 부하 변동성은 부하 안전 계수에 의해 추정됩니다. γ f.

강도 또는 안정성에 대한 구조를 계산하기 위한 하중 g의 설계값은 표준값을 곱하여 결정됩니다. 지피계수 γ f에 의해 일반적으로 1보다 큼

값은 하중의 특성과 크기에 따라 다릅니다. 예를 들어 콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물의 자체 중량을 고려할 때 = 1.1; 공장에서 수행되는 다양한 스크 리드, 백필, 히터의 자체 무게를 고려할 때 = 1.2 및 건설 현장에서 = 1.3. 균일하게 분포된 하중에 대한 하중 안전 계수를 취해야 합니다.

1.3 - 2kPa(2kN/m2) 미만의 전체 표준 값

1.2 - 2kPa(2kN/m2) 이상의 전체 표준 값에서. 상승, 전복 및 슬라이딩에 대한 구조물의 안정성을 계산할 때 자체 중량에 대한 하중에 대한 안전 계수는 물론 질량 감소가 구조물의 작업 조건을 악화시키는 다른 경우에는 0.9로 간주됩니다.

두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 표준 하중에 따라 또는 γ f = 1로 취해진 계산된 하중에 따라 수행됩니다.

건물과 구조물은 다양한 하중의 동시 작용을 받습니다. 따라서 건물이나 구조물 전체 또는 개별 요소의 계산은 이러한 하중 또는 이로 인해 발생하는 힘의 가장 불리한 조합을 고려하여 수행해야 합니다. SNiP 2.01.07-85*의 권장 사항에 따라 설계 중 바람직하지 않지만 실제로 가능한 하중 조합이 선택됩니다.

고려되는 하중의 구성에 따라 조합이 구별됩니다.

- 기본, 영구, 장기 및 단기 부하 포함

T \u003d ΣT 포스트 + ψ 1 ΣT 롱 + ψ 2 ΣT 배수,

여기서 T = M, T, Q;

ψ - 조합 계수(1개의 단기 하중이 고려되는 경우 ψ 1 \u003d ψ 2 \u003d 1.0, 조합에 2개 이상의 단기 하중이 포함되면 ψ 1 \u003d 0.95, ψ 2 \u003d 0.9);

- 특별한, 영구, 장기 및 단기 하중 외에도 특수 하중(ψ 1 \u003d 0.95, ψ 2 \u003d 0.80)을 포함합니다.

블록 베이스 및 파운데이션

한계 상태 계산

한계 상태(I 및 II)에 의한 염기 계산 원리.

1 제한 상태- 지지력, 안정성 및 모양의 손실이 불가능한 조건을 제공합니다.

2 제한 상태- 표준을 초과하는 변형을 방지하면서 건물 및 구조물의 정상적인 작동에 대한 적합성을 보장합니다(안정성 손실이 발생하지 않음).

1 PS의 경우 계산은 항상 2(내균열성용)에 대해 수행됩니다. - 유연한 기초(스트립, 슬래브)에 대해서만.

1 PS의 경우 다음과 같은 경우 계산이 수행됩니다.

1) 상당한 수평 하중이 베이스로 전달됩니다.

2) 기초가 경사면 또는 그 근처에 위치하거나 기초가 크게 떨어지는 지반으로 구성됩니다.

3) 기초는 수분 포화 지수 S r ≥ 0.8 및 y ≤10 7 cm 2 /year인 압밀 계수(중압에서 토양 골격의 강도)를 갖는 천천히 압축된 물로 포화된 미사질 점토질 토양으로 구성됩니다.

4) 기초가 암석질 토양으로 구성되어 있다.

1 PS의 설계 조건:

Fu -베이스의 궁극적 인 저항의 강도,

γ c \u003d 0.8..1.0 - 토양 기초의 작동 조건 세트,

γ n = 1,1..1,2 - 신뢰성 계수, 건물의 목적에 따라 다릅니다.

각각 2PS - 항상 수행.

S ≤ 수- 예상 어획량(~에서 P ≤ R), 여기서 P는 기초 바닥 아래의 압력입니다.

R은 계산된 토양 저항입니다.

메소드 에센스

한계 상태에 의한 구조 계산 방법은 파괴력에 의한 계산 방법의 추가 개발입니다. 이 방법으로 계산할 때 구조의 한계 상태가 명확하게 설정되고 가장 불리한 하중 조합과 강도 특성의 가장 낮은 값에서 이러한 상태의 시작에 대해 구조를 보장하는 설계 계수 시스템이 도입됩니다. 재료의.

파괴 단계는 있지만 하중을받는 구조물의 안전성은 하나의 합성 안전 계수가 아니라 설계 계수 시스템으로 평가됩니다. 한계 상태 방법을 사용하여 설계 및 계산된 구조는 다소 경제적입니다.

2. 두 그룹의 한계 상태

한계 상태는 구조물이 작동 중에 부과된 요구 사항을 충족하지 못하는 상태로 간주됩니다.

철근 콘크리트 구조물은 두 가지 한계 상태 그룹에 대한 계산 요구 사항을 충족해야 합니다. 지지력의 경우 - 첫 번째 한계 상태 그룹; 정상 작동에 대한 적합성에 따라 - 두 번째 한계 상태 그룹.

다음을 방지하기 위해 첫 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산이 수행됩니다.

취성, 연성 또는 기타 유형의 파괴(필요한 경우 파괴 전 구조물의 처짐을 고려한 강도 계산)

구조물 형상의 안정성 손실(얇은 벽 구조물의 안정성 계산 등) 또는 위치(옹벽의 전복 및 미끄러짐 계산, 편심 하중을 받는 높은 기초 기초 계산, 매설 또는 지하 저수지의 상승 계산 등) .);

피로 파괴(반복적인 가동 또는 맥동 하중의 영향을 받는 구조물의 피로 해석: 크레인 빔, 침목, 불균형 기계용 프레임 기초 및 천장 등);

힘 요인과 불리한 환경 영향의 결합된 효과로 인한 파괴(공격적인 환경에 대한 주기적 또는 지속적인 노출, 교대 동결 및 해동 작용 등).

두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 다음을 방지하기 위해 수행됩니다.

과도하거나 장기간의 균열 형성(작동 조건에서 균열의 형성 또는 장기간 개방이 허용되는 경우)

과도한 움직임(처짐, 회전 각도, 스큐 각도 및 진동 진폭).

개별 요소 또는 부품뿐만 아니라 전체 구조의 한계 상태 계산은 제조, 운송, 설치 및 작동과 같은 모든 단계에서 수행됩니다. 동시에 설계 계획은 채택된 설계 솔루션과 나열된 각 단계를 준수해야 합니다.

3. 추정 요인

설계 요인 - 콘크리트 및 보강재의 하중 및 기계적 특성(인장강도, 항복강도) - 통계적 변동성(산란값)이 있습니다. 하중 및 작용은 주어진 평균값을 초과할 확률과 다를 수 있으며, 재료의 기계적 특성은 주어진 평균값이 떨어질 확률과 다를 수 있습니다. 한계 상태 계산은 하중의 통계적 변동성 및 재료의 기계적 특성, 비통계적 요인 및 콘크리트 및 보강 작업, 건물 및 구조물 요소의 제조 및 작동에 대한 다양한 불리하거나 유리한 물리적, 화학적 및 기계적 조건을 고려합니다. . 하중, 재료의 기계적 특성 및 설계 계수가 정규화됩니다.

하중 값, 콘크리트 저항 및 보강재는 SNiP "하중 및 효과" 및 "콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물" 장에 따라 설정됩니다.

4. 하중의 분류. 규제 및 설계 부하

작업 기간에 따라 부하는 영구 및 임시로 나뉩니다. 임시 부하는 차례로 장기, 단기, 특별으로 나뉩니다.

건물 및 구조물의 지지 및 둘러싸는 구조물의 무게, 토양의 질량 및 압력, 철근 콘크리트 구조물의 프리스트레스 영향으로 인한 하중은 일정합니다.

장기 하중은 공작 기계, 장치, 엔진, 탱크 등 바닥에 고정된 장비의 무게에서 비롯됩니다. 가스, 액체, 용기의 벌크 고체의 압력; 창고, 냉장고, 기록 보관소, 도서관 및 이와 유사한 건물 및 구조물의 적재물; 주거용 건물, 사무실 및 편의 시설의 규범에 의해 설정된 임시 부하의 일부; 고정 장비의 장기적인 온도 기술 효과; 하나의 오버 헤드 또는 하나의 오버 헤드 크레인의 하중에 계수를 곱한 값: 중형 크레인의 경우 0.5, 대형 크레인의 경우 0.7 계수가 0.3-0.6인 III-IV 기후 지역의 적설 하중. 크레인의 지정된 값, 일부 임시 및 적설 하중은 총 값의 일부이며 변위, 변형 및 균열에 대한 이러한 유형의 하중 작용 기간을 고려하여 계산에 입력됩니다. 이러한 부하의 전체 값은 단기적입니다.

단기는 장비의 유지 보수 및 수리 영역에서 사람, 부품, 자재의 무게로 인한 하중입니다-보도 및 장비가없는 기타 영역. 주거 및 공공 건물 바닥에 가해지는 하중의 일부; 구조 요소의 제조, 운송 및 설치 중에 발생하는 하중; 건물 및 구조물의 건설 또는 작동에 사용되는 오버헤드 및 오버헤드 크레인의 하중; 눈과 바람 하중; 온도 기후 영향.

특수 하중에는 지진 및 폭발 효과가 포함됩니다. 장비의 오작동 또는 고장 및 기술 프로세스의 급격한 위반으로 인한 부하 (예 : 급격한 온도 상승 또는 하락 등); 토양 구조의 근본적인 변화를 수반하는 기저부의 불균일한 변형의 영향(예를 들어, 담그는 동안 가라앉는 토양의 변형 또는 해동 중 영구 동토층 토양의 변형) 등

규범 하중은 평균 값을 초과할 미리 결정된 확률 또는 공칭 값에 따라 규범에 의해 설정됩니다. 규정 상수 하중은 기하학적 및 구조적 매개 변수의 설계 값과 평균 밀도 값에 따라 결정됩니다. 규제 임시 기술 및 설치 부하는 정상 작동을 위해 제공되는 가장 높은 값으로 설정됩니다. 눈과 바람 - 연간 불리한 값의 평균에 따라 또는 반복의 특정 평균 기간에 해당하는 불리한 값에 따라.

강도 및 안정성을 위한 구조 설계를 위한 설계 하중은 표준 하중에 하중 안전 계수 Vf를 곱하여 결정되며, 일반적으로 g=gnyf와 같이 1보다 큽니다. 콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물의 무게로부터의 신뢰성 계수 Yf = M; 가벼운 골재 (평균 밀도 1800kg / m3 이하) 및 공장에서 수행되는 다양한 스크리드, 백필, 히터, Yf = l.2, 설치 시 yf = \.3 ; 값에 따라 다양한 활하중에서 yf = it 2...1.4. 상승, 전복 및 미끄러짐에 대한 위치의 안정성을 계산할 때뿐만 아니라 질량 감소가 구조물 작동 조건을 악화시키는 다른 경우에 구조물의 중량으로 인한 과부하 계수는 7f = 0.9입니다. 건설 단계에서 구조물을 계산할 때 계산된 단기 하중에 0.8을 곱합니다. 변형 및 변위 (두 번째 한계 상태 그룹에 대한) 구조 계산을위한 설계 하중은 계수 Yf -1-의 표준 값과 동일하게 취합니다.

부하의 조합. 계산이 비탄성 계획에 따라 수행되는 경우 구조물은 하중 또는 해당하는 힘의 다양한 조합에 대해 설계되어야 합니다. 고려되는 하중의 구성에 따라 다음이 있습니다. 영구, 장기 및 단기 하중 또는 nx의 힘으로 구성된 주요 조합; 영구적, 장기, 가능한 단기 및 특수 부하 또는 노력 중 하나로 구성된 특수 조합.

^하중의 기본 조합 그룹이 고려됩니다. 첫 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조를 계산할 때 일정, 장기 및 하나의 단기 하중이 고려됩니다. 두 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조 계산에서 일정, 장기 및 두 가지 (또는 그 이상) 단기 하중이 고려됩니다. 단기의 가치

하중 또는 해당하는 힘에 0.9와 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

특수 조합에 대한 구조물을 계산할 때 지진 지역의 건물 및 구조물에 대한 설계 표준에 지정된 경우를 제외하고 단기 하중 또는 해당 힘의 값에 0.8과 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

규범은 또한 하중이 가해진 바닥의 면적에 따라 빔과 크로스바를 계산할 때 활하중을 줄일 수 있습니다.

5. 건물 및 구조물의 책임 정도

건축물이 한계상태에 도달했을 때 건축물과 건축물의 책임 정도는 물적·사회적 피해의 정도에 따라 결정된다. 구조를 설계 할 때 단일 기업의 목적에 대한 신뢰성 요소를 고려해야하며 그 가치는 건물 또는 구조의 책임 등급에 따라 다릅니다. 지지력의 한계값, 저항의 설계값, 변형의 한계값, 균열 개방 또는 하중, 힘 또는 기타 영향의 설계값에 다음과 같이 이 계수를 곱해야 합니다. 목적.

조립식 철근 콘크리트 제품 ​​공장에서 수행 된 실험 연구에 따르면 다공성 골재의 무거운 콘크리트 및 콘크리트의 경우 변동 계수는 Y ~ 0.135이며 이는 규범에서 허용됩니다.

수학적 통계에서 pa 또는 둘 다 사용하지 않고 V보다 작은 일시적 저항 값을 반복할 확률을 추정합니다. x = 1.64를 수락하면 값의 반복이 가능합니다.<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.

축 방향 인장 강도 측면에서 콘크리트의 등급을 제어할 때 축 방향 인장 Rbtn에 대한 콘크리트의 표준 저항은 보증된 강도(등급)와 동일하게 취합니다. 축 스트레칭.

첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산을 위한 콘크리트의 설계 저항은 표준 저항을 압축 ybc = 1.3 prn 인장 ^ = 1.5 및 인장 강도 제어 yy = 1.3에서 콘크리트에 대한 해당 안전 계수로 나누어 결정됩니다. . 축 방향 압축에 대한 콘크리트의 설계 저항

B50, B55, B60 등급의 무거운 콘크리트의 계산된 압축 강도에는 각각 0.95와 같은 고강도 콘크리트의 기계적 특성(크리프 변형 감소)의 특성을 고려한 계수가 곱해집니다. 0.925 및 0.9.

라운딩 콘크리트의 설계 저항 값은 App에 나와 있습니다. 나.

구조 요소를 계산할 때 콘크리트 Rb 및 Rbt의 계산 된 저항이 감소하고 경우에 따라 콘크리트의 특성을 고려하여 콘크리트 작업 조건 uj의 해당 계수를 곱하여 증가합니다. 하중 지속 시간 및 반복되는 반복; 구조의 조건, 성격 및 작동 단계; 제조 방법, 단면 치수 등

철근이 콘크리트에 접착될 때 첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 구조 계산에 사용된 철근 Rsc의 설계 압축 저항은 철근 Rs의 해당 설계 인장 강도와 동일하지만 400MPa(기준 콘크리트 욕조의 궁극적인 압축성). 콘크리트의 설계 저항이 장기간 하중에 대해 고려되는 구조물을 계산할 때 작업 조건 계수 y&2를 고려합니다.

구조 요소를 계산할 때 보강재의 설계 저항은 단면의 고르지 않은 응력 분포로 인한 강도 특성의 불완전한 사용 가능성을 고려하여 작업 조건 ySi의 해당 계수를 곱하여 감소되거나 경우에 따라 증가합니다. , 콘크리트의 낮은 강도, 앵커링 조건, 굽힘의 존재, 강철 인장 다이어그램의 특성, 구조물의 작동 조건에 따른 특성의 변화 등

횡력 작용에 대한 요소를 계산할 때 횡 방향 보강재의 설계 저항은 작업 조건 계수 -um ^ OD를 도입하여 감소합니다. 이는 길이를 따라 보강재의 고르지 않은 응력 분포를 고려합니다 경사 섹션. 또한 클래스 Вр-I의 와이어와 클래스 A-III의 로드 보강재로 만들어진 용접된 횡방향 보강의 경우 계수 Vs2=0.9가 도입되어 클램프의 용접 조인트의 취성 파괴 가능성을 고려합니다. 테이블 1 및 2 앱. V.

또한 설계 저항 Rs, Rsc 및 Rsw에 작동 조건 계수를 곱해야 합니다. Ys3, 7 * 4 - 부하를 반복적으로 적용하여(VIII장 참조); ysb^lx/lp 또는 uz~1x/lap - 응력 전달 영역 및 앵커가 없는 인장되지 않은 보강재의 앵커 영역; 7 ^ 6 - "조건부 항복 강도 이상의 응력에서 고강도 보강 작업 중 (7o.2.

두 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산을 위한 철근의 설계 저항은 철근 7s = 1에 대한 신뢰도 계수로 설정됩니다. 표준 값 Rs, ser = Rsn과 같으며 보강 작동 조건 계수와 함께 고려됩니다.

철근콘크리트 구조의 내균열성은 응력-변형 상태의 단계 I에서 균열 형성에 대한 저항 또는 응력-변형 상태의 단계 II에서 균열 개방 저항입니다.

사용된 철근의 유형에 따라 계산 시 철근 콘크리트 구조물 또는 그 부품의 균열 저항에 대해 다른 요구 사항이 부과됩니다. 이 요구 사항은 요소의 세로 축으로 기울어진 일반 균열 및 균열에 적용되며 세 가지 범주로 나뉩니다.

일정하고 장기 및 단기 하중이 작용할 때 균열이 열리는 것은 짧은 것으로 간주됩니다. 지속적인 균열 개방은 일정하고 장기적인 하중의 작용 하에서만 고려됩니다. 균열 저항 요구 사항의 범주에 따라 건물의 정상적인 작동, 보강재의 내식성 및 구조물의 내구성을 보장하는 균열 개방의 최대 너비 (accr - short 및 accr2 long)는 0.05-를 초과해서는 안됩니다. 0.4mm(표 II .2).

액체 또는 가스 압력(탱크, 압력 파이프 등), 철근 또는 와이어 보강재가 있는 완전히 인장된 섹션 및 직경 3mm 이하의 와이어 보강재가 있는 부분적으로 압축된 섹션에서 프리스트레스된 요소는 다음을 충족해야 합니다. 첫 번째 범주의 요구 사항. 설계 조건 및 보강 유형에 따라 다른 프리스트레스 요소는 두 번째 또는 세 번째 범주의 요구 사항을 충족해야 합니다.

균열 저항 계산에서 하중을 고려하는 절차는 균열 저항 요구 사항 범주에 따라 다릅니다. 첫 번째 범주의 요구 사항에 따라 하중에 대한 안전 계수가 있는 설계 하중에 따라 계산이 수행됩니다. yf> 내가 (강도 계산에서와 같이); 두 번째 및 세 번째 범주의 요구 사항에 따라 계수 V / \u003d b의 하중 작용에 대해 계산이 수행됩니다. 균열의 단기 개방 확인 필요성을 결정하기 위한 균열 형성 계산 두 번째 범주의 요구 사항에서 균열 형성에 대한 계산은 계수 yf>U인 설계 하중의 작용에 대해 수행됩니다. 세 번째 범주의 요구 사항에 따른 균열 개방 확인은 계수 Y /의 하중 작용하에 수행됩니다. -1. 균열 저항을 계산할 때 특수 하중을 제외한 모든 하중의 접합 작용이 고려됩니다. 균열이 치명적인 상황으로 이어지는 경우 균열 형성을 계산할 때 특수 하중이 고려됩니다. 두 번째 범주의 요구 사항에 따라 균열을 닫는 계산은 계수 y / -1로 일정하고 장기 하중의 작용에 대해 수행되며 하중 계산 절차는 표에 나와 있습니다. P.Z. 보강재에서 콘크리트 1P로의 응력 전달 영역 길이 내의 프리스트레스 요소의 끝 부분에서 계수 Y / = L로 계산에 입력된 모든 하중(특수 하중 제외)의 결합 작용에 따라 균열이 허용되지 않습니다. 요구 사항은 요소의 끝 부분에서 콘크리트에 조기 균열이 발생하여 하중이 가해진 콘크리트에서 철근이 빠져나가 갑자기 파괴될 수 있다는 사실 때문입니다.

편향의 증가. 이러한 균열의 영향은 구조 계산에서 고려됩니다. S& 반복 하중의 작용 조건에서 작동하고 내구성에 대해 계산된 요소의 경우 이러한 균열의 형성은 허용되지 않습니다.

첫 번째 그룹의 상태를 제한합니다. 강도 계산은 응력-변형 상태의 단계 III에서 진행됩니다. 구조의 단면은 작업 조건 계수를 고려하여 설계 하중의 힘이 재료의 설계 저항에서 단면이 감지하는 힘을 초과하지 않는 경우 필요한 강도를 갖습니다. 설계 하중 T(예: 굽힘 모멘트 또는 종방향 힘)의 힘은 표준 하중, 안전 계수 및 기타 계수 C(설계 모델, 동적 계수 등)의 함수입니다.

두 번째 그룹의 제한 상태. 요소의 세로 축에 수직이고 경사진 균열 형성에 대한 계산은 첫 번째 범주의 요구 사항이 부과되는 요소의 균열 저항을 확인하고 균열이 다음과 같은 요소에 나타나는지 여부를 결정하기 위해 수행됩니다. 균열 저항은 두 번째 및 세 번째 범주의 요구 사항에 의해 부과됩니다. 하중 작용으로 인한 힘 T(굽힘 모멘트 또는 세로 방향 힘)가 요소의 단면에서 감지할 수 있는 힘 TSgf를 초과하지 않으면 세로 축에 수직인 균열이 나타나지 않는 것으로 믿어집니다.

콘크리트의 주인장응력이 설계값을 초과하지 않으면 요소의 세로축으로 기울어진 균열이 나타나지 않는 것으로 판단되며,

세로축에 수직이고 경사진 균열 개방에 대한 계산은 인장 보강 수준에서 균열 개방 폭을 결정하고 이를 최대 개방 폭과 비교하는 것으로 구성됩니다. 최대 균열 개방 폭에 대한 데이터는 표에 나와 있습니다. II.3.

변위 계산은 작용 지속 시간을 고려하여 하중으로부터 요소의 처짐을 결정하고 이를 최종 처짐과 비교하는 것으로 구성됩니다.

한계 편향은 다양한 요구 사항에 의해 설정됩니다. 기술, 크레인, 기술 설비, 기계 등의 정상 작동으로 인한 기술; 변형을 제한하는 인접 요소의 영향으로 인해 건설적인, 지정된 경사 등을 견딜 필요가 있습니다. 미적인.

기술 또는 설계 요구 사항에 의해 제한되지 않는 경우 프리스트레스 요소의 제한 처짐은 굽힘 높이에 의해 증가될 수 있습니다.

처짐을 계산할 때 하중을 고려하는 절차는 다음과 같습니다. 기술 또는 설계 요구 사항에 의해 제한되는 경우 - 영구, 장기 및 단기 하중의 작용에 대해; 미적 요구 사항에 의해 제한되는 경우 - 일정하고 장기적인 하중의 작용. 이 경우 부하 안전 계수는 Yf로 취합니다.

다양한 철근 콘크리트 요소에 대한 규범에 의해 설정된 한계 처짐은 표 II.4에 나와 있습니다. 콘솔의 아웃리치와 관련된 콘솔의 제한적인 편향은 두 배 더 크게 취해집니다.

또한 철근 콘크리트 바닥 슬래브, 계단 비행, 계단참 등 인접 요소와 연결되지 않은 경우 추가 흔들림 계산을 수행해야 합니다. 적용에 가장 불리한 방식으로 1000N의 단기 집중 하중으로부터 추가 처짐 0.7mm를 초과해서는 안됩니다.

1. 방법의 본질

한계 상태에 의한 구조 계산 방법은 파괴력에 의한 계산 방법의 추가 개발입니다. 이 방법으로 계산할 때 구조의 한계 상태가 명확하게 설정되고 가장 불리한 하중 조합과 강도 특성의 가장 낮은 값에서 이러한 상태의 시작에 대해 구조를 보장하는 설계 계수 시스템이 도입됩니다. 재료의.

파괴 단계는 있지만 하중을받는 구조물의 안전성은 하나의 합성 안전 계수가 아니라 설계 계수 시스템으로 평가됩니다. 한계 상태 방법을 사용하여 설계 및 계산된 구조는 다소 경제적입니다.

2. 두 그룹의 한계 상태

한계 상태는 구조물이 작동 중에 부과된 요구 사항을 충족하지 못하는 상태로 간주됩니다.

철근 콘크리트 구조물은 두 가지 한계 상태 그룹에 대한 계산 요구 사항을 충족해야 합니다. 지지력의 경우 - 첫 번째 한계 상태 그룹; 정상 작동에 대한 적합성에 따라 - 두 번째 한계 상태 그룹.

구조물 형상의 안정성 손실(얇은 벽 구조물의 안정성 계산 등) 또는 위치(옹벽의 전복 및 미끄러짐 계산, 편심 하중을 받는 높은 기초 기초 계산, 매설 또는 지하 저수지의 상승 계산 등) .);

피로 파괴(반복적인 가동 또는 맥동 하중의 영향을 받는 구조물의 피로 해석: 크레인 빔, 침목, 불균형 기계용 프레임 기초 및 천장 등);

힘 요인과 불리한 환경 영향의 결합된 효과로 인한 파괴(공격적인 환경에 대한 주기적 또는 지속적인 노출, 교대 동결 및 해동 작용 등).

두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 다음을 방지하기 위해 수행됩니다.

과도하거나 장기간의 균열 형성(작동 조건에서 균열의 형성 또는 장기간 개방이 허용되는 경우)

과도한 움직임(처짐, 회전 각도, 스큐 각도 및 진동 진폭).

개별 요소 또는 부품뿐만 아니라 전체 구조의 한계 상태 계산은 제조, 운송, 설치 및 작동과 같은 모든 단계에서 수행됩니다. 동시에 설계 계획은 채택된 설계 솔루션과 나열된 각 단계를 준수해야 합니다.

3. 추정 요인

설계 요인 - 콘크리트 및 보강재의 하중 및 기계적 특성(인장강도, 항복강도) - 통계적 변동성(산란값)이 있습니다. 하중 및 작용은 주어진 평균값을 초과할 확률과 다를 수 있으며, 재료의 기계적 특성은 주어진 평균값이 떨어질 확률과 다를 수 있습니다. 한계 상태 계산은 하중의 통계적 변동성 및 재료의 기계적 특성, 비통계적 요인 및 콘크리트 및 보강 작업, 건물 및 구조물 요소의 제조 및 작동에 대한 다양한 불리하거나 유리한 물리적, 화학적 및 기계적 조건을 고려합니다. . 하중, 재료의 기계적 특성 및 설계 계수가 정규화됩니다.

하중 값, 콘크리트 저항 및 보강재는 SNiP "하중 및 효과" 및 "콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물" 장에 따라 설정됩니다.

4. 하중의 분류. 규제 및 설계 부하

작업 기간에 따라 부하는 영구 및 임시로 나뉩니다. 임시 부하는 차례로 장기, 단기, 특별으로 나뉩니다.

건물 및 구조물의 지지 및 둘러싸는 구조물의 무게, 토양의 질량 및 압력, 철근 콘크리트 구조물의 프리스트레스 영향으로 인한 하중은 일정합니다.

장기 하중은 공작 기계, 장치, 엔진, 탱크 등 바닥에 고정된 장비의 무게에서 비롯됩니다. 가스, 액체, 용기의 벌크 고체의 압력; 창고, 냉장고, 기록 보관소, 도서관 및 이와 유사한 건물 및 구조물의 적재물; 주거용 건물, 사무실 및 편의 시설의 규범에 의해 설정된 임시 부하의 일부; 고정 장비의 장기적인 온도 기술 효과; 하나의 오버 헤드 또는 하나의 오버 헤드 크레인의 하중에 계수를 곱한 값: 중형 크레인의 경우 0.5, 대형 크레인의 경우 0.7 계수가 0.3-0.6인 III-IV 기후 지역의 적설 하중. 크레인의 지정된 값, 일부 임시 및 적설 하중은 총 값의 일부이며 변위, 변형 및 균열에 대한 이러한 유형의 하중 작용 기간을 고려하여 계산에 입력됩니다. 이러한 부하의 전체 값은 단기적입니다.

단기는 장비의 유지 보수 및 수리 영역에서 사람, 부품, 자재의 무게로 인한 하중입니다-보도 및 장비가없는 기타 영역. 주거 및 공공 건물 바닥에 가해지는 하중의 일부; 구조 요소의 제조, 운송 및 설치 중에 발생하는 하중; 건물 및 구조물의 건설 또는 작동에 사용되는 오버헤드 및 오버헤드 크레인의 하중; 눈과 바람 하중; 온도 기후 영향.

특수 하중에는 지진 및 폭발 효과가 포함됩니다. 장비의 오작동 또는 고장 및 기술 프로세스의 급격한 위반으로 인한 부하 (예 : 급격한 온도 상승 또는 하락 등); 토양 구조의 근본적인 변화를 수반하는 기저부의 불균일한 변형의 영향(예를 들어, 담그는 동안 가라앉는 토양의 변형 또는 해동 중 영구 동토층 토양의 변형) 등

규범 하중은 평균 값을 초과할 미리 결정된 확률 또는 공칭 값에 따라 규범에 의해 설정됩니다. 규정 상수 하중은 기하학적 및 구조적 매개 변수의 설계 값과 평균 밀도 값에 따라 결정됩니다. 규제 임시 기술 및 설치 부하는 정상 작동을 위해 제공되는 가장 높은 값으로 설정됩니다. 눈과 바람 - 연간 불리한 값의 평균에 따라 또는 반복의 특정 평균 기간에 해당하는 불리한 값에 따라.

강도 및 안정성을 위한 구조 설계를 위한 설계 하중은 표준 하중에 하중 안전 계수 Vf를 곱하여 결정되며, 일반적으로 g=gnyf와 같이 1보다 큽니다. 콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물의 무게로부터의 신뢰성 계수 Yf = M; 가벼운 골재 (평균 밀도 1800kg / m3 이하) 및 공장에서 수행되는 다양한 스크리드, 백필, 히터, Yf = l.2, 설치 시 yf = \.3 ; 값에 따라 다양한 임시 부하에서 yf = it 2. 1.4. 상승, 전복 및 미끄러짐에 대한 위치의 안정성을 계산할 때뿐만 아니라 질량 감소가 구조물 작동 조건을 악화시키는 다른 경우에 구조물의 중량으로 인한 과부하 계수는 7f = 0.9입니다. 건설 단계에서 구조물을 계산할 때 계산된 단기 하중에 0.8을 곱합니다. 변형 및 변위 (두 번째 한계 상태 그룹에 대한) 구조 계산을위한 설계 하중은 계수 Yf -1-의 표준 값과 동일하게 취합니다.

부하의 조합. 계산이 비탄성 계획에 따라 수행되는 경우 구조물은 하중 또는 해당하는 힘의 다양한 조합에 대해 설계되어야 합니다. 고려되는 하중의 구성에 따라 다음이 있습니다. 영구, 장기 및 단기 하중 또는 nx의 힘으로 구성된 주요 조합; 영구적, 장기, 가능한 단기 및 특수 부하 또는 노력 중 하나로 구성된 특수 조합.

^하중의 기본 조합 그룹이 고려됩니다. 첫 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조를 계산할 때 일정, 장기 및 하나의 단기 하중이 고려됩니다. 두 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조 계산에서 일정, 장기 및 두 가지 (또는 그 이상) 단기 하중이 고려됩니다. 단기의 가치

하중 또는 해당하는 힘에 0.9와 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

특수 조합에 대한 구조물을 계산할 때 지진 지역의 건물 및 구조물에 대한 설계 표준에 지정된 경우를 제외하고 단기 하중 또는 해당 힘의 값에 0.8과 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

규범은 또한 하중이 가해진 바닥의 면적에 따라 빔과 크로스바를 계산할 때 활하중을 줄일 수 있습니다.

5. 건물 및 구조물의 책임 정도

건축물이 한계상태에 도달했을 때 건축물과 건축물의 책임 정도는 물적·사회적 피해의 정도에 따라 결정된다. 구조를 설계 할 때 단일 기업의 목적에 대한 신뢰성 요소를 고려해야하며 그 가치는 건물 또는 구조의 책임 등급에 따라 다릅니다. 지지력의 한계값, 저항의 설계값, 변형의 한계값, 균열 개방 또는 하중, 힘 또는 기타 영향의 설계값에 다음과 같이 이 계수를 곱해야 합니다. 목적.

조립식 철근 콘크리트 제품 ​​공장에서 수행된 실험 연구에 따르면 무거운 콘크리트 및 다공성 골재의 콘크리트에 대해 변동 계수 U

0.135, 규범에서 허용됩니다.

수학적 통계에서 pa 또는 둘 다 사용하지 않고 V보다 작은 일시적 저항 값을 반복할 확률을 추정합니다. x = 1.64를 수락하면 값의 반복이 가능합니다.<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.

축 방향 인장 강도 측면에서 콘크리트의 등급을 제어할 때 축 방향 인장 Rbtn에 대한 콘크리트의 표준 저항은 보증된 강도(등급)와 동일하게 취합니다. 축 스트레칭.

첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산을 위한 콘크리트의 설계 저항은 표준 저항을 압축 ybc = 1.3 prn 인장 ^ = 1.5 및 인장 강도 제어 yy = 1.3에서 콘크리트에 대한 해당 안전 계수로 나누어 결정됩니다. . 축 방향 압축에 대한 콘크리트의 설계 저항

B50, B55, B60 등급의 무거운 콘크리트의 계산된 압축 강도에는 각각 0.95와 같은 고강도 콘크리트의 기계적 특성(크리프 변형 감소)의 특성을 고려한 계수가 곱해집니다. 0.925 및 0.9.

라운딩 콘크리트의 설계 저항 값은 App에 나와 있습니다. 나.

구조 요소를 계산할 때 콘크리트 Rb 및 Rbt의 계산 된 저항이 감소하고 경우에 따라 콘크리트의 특성을 고려하여 콘크리트 작업 조건 uj의 해당 계수를 곱하여 증가합니다. 하중 지속 시간 및 반복되는 반복; 구조의 조건, 성격 및 작동 단계; 제조 방법, 단면 치수 등

철근이 콘크리트에 접착될 때 첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 구조 계산에 사용된 철근 Rsc의 설계 압축 저항은 철근 Rs의 해당 설계 인장 강도와 동일하지만 400MPa(기준 콘크리트 욕조의 궁극적인 압축성). 콘크리트의 설계 저항이 장기간 하중에 대해 고려되는 구조물을 계산할 때 작업 조건 계수 y&2를 고려합니다.

구조 요소를 계산할 때 보강재의 설계 저항은 단면의 고르지 않은 응력 분포로 인한 강도 특성의 불완전한 사용 가능성을 고려하여 작업 조건 ySi의 해당 계수를 곱하여 감소되거나 경우에 따라 증가합니다. , 콘크리트의 낮은 강도, 앵커링 조건, 굽힘의 존재, 강철 인장 다이어그램의 특성, 구조물의 작동 조건에 따른 특성의 변화 등

횡력 작용에 대한 요소를 계산할 때 횡 방향 보강재의 설계 저항은 작업 조건 계수 -um ^ OD를 도입하여 감소합니다. 이는 길이를 따라 보강재의 고르지 않은 응력 분포를 고려합니다 경사 섹션. 또한 클래스 Вр-I의 와이어와 클래스 A-III의 로드 보강재로 만들어진 용접된 횡방향 보강의 경우 계수 Vs2=0.9가 도입되어 클램프의 용접 조인트의 취성 파괴 가능성을 고려합니다. 테이블 1 및 2 앱. V.

또한 설계 저항 Rs, Rsc 및 Rsw에 작동 조건 계수를 곱해야 합니다. Ys3, 7 * 4 - 부하를 반복적으로 적용하여(VIII장 참조); ysb^lx/lp 또는 uz

1x/1ap - 응력 전달 구역 및 앵커가 없는 인장되지 않은 보강재의 앵커링 구역; 7 ^ 6 - 조건부항복강도 이상의 응력에서 '고강도 보강재 작업시(7o.2.

두 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산을 위한 철근의 설계 저항은 철근 7s = 1에 대한 신뢰도 계수로 설정됩니다. 표준 값 Rs, ser = Rsn과 같으며 보강 작동 조건 계수와 함께 고려됩니다.

철근콘크리트 구조의 내균열성은 응력-변형 상태의 단계 I에서 균열 형성에 대한 저항 또는 응력-변형 상태의 단계 II에서 균열 개방 저항입니다.

사용된 철근의 유형에 따라 계산 시 철근 콘크리트 구조물 또는 그 부품의 균열 저항에 대해 다른 요구 사항이 부과됩니다. 이 요구 사항은 요소의 세로 축으로 기울어진 일반 균열 및 균열에 적용되며 세 가지 범주로 나뉩니다.

일정하고 장기 및 단기 하중이 작용할 때 균열이 열리는 것은 짧은 것으로 간주됩니다. 지속적인 균열 개방은 일정하고 장기적인 하중의 작용 하에서만 고려됩니다. 균열 저항 요구 사항의 범주에 따라 건물의 정상적인 작동, 보강재의 내식성 및 구조물의 내구성을 보장하는 균열 개방의 최대 너비 (accr - short 및 accr2 long)는 0.05-를 초과해서는 안됩니다. 0.4mm(표 II .2).

액체 또는 가스 압력(탱크, 압력 파이프 등), 철근 또는 와이어 보강재가 있는 완전히 인장된 섹션 및 직경 3mm 이하의 와이어 보강재가 있는 부분적으로 압축된 섹션에서 프리스트레스된 요소는 다음을 충족해야 합니다. 첫 번째 범주의 요구 사항. 설계 조건 및 보강 유형에 따라 다른 프리스트레스 요소는 두 번째 또는 세 번째 범주의 요구 사항을 충족해야 합니다.

균열 저항 계산에서 하중을 고려하는 절차는 균열 저항 요구 사항 범주에 따라 다릅니다. 첫 번째 범주의 요구 사항에 따라 하중에 대한 안전 계수가 있는 설계 하중에 따라 계산이 수행됩니다. yf> l(강도 계산에서와 같이); 두 번째 및 세 번째 범주의 요구 사항에 따라 계수 V / \u003d b의 하중 작용에 대해 계산이 수행됩니다. 균열의 단기 개방 확인 필요성을 결정하기 위한 균열 형성 계산 두 번째 범주의 요구 사항에서 균열 형성에 대한 계산은 계수 yf>U로 설계 하중의 작용에 대해 수행됩니다. 세 번째 범주의 요구 사항에 따라 균열 개방 확인은 계수 Y /를 갖는 하중 작용하에 수행됩니다. -1. 균열 저항을 계산할 때 특수 하중을 제외한 모든 하중의 접합 작용이 고려됩니다. 균열이 치명적인 상황으로 이어지는 경우 균열 형성을 계산할 때 특수 하중이 고려됩니다. 두 번째 범주의 요구 사항에 따라 균열을 닫는 계산은 계수 y / -1로 일정하고 장기 하중의 작용에 대해 수행되며 하중 계산 절차는 표에 나와 있습니다. P.Z. 보강재에서 콘크리트 1P로의 응력 전달 영역 길이 내의 프리스트레스 요소의 끝 부분에서 계수 Y / = L로 계산에 입력된 모든 하중(특수 하중 제외)의 결합 작용에 따라 균열이 허용되지 않습니다. 요구 사항은 요소의 끝 부분에서 콘크리트에 조기 균열이 발생하여 하중이 가해지는 콘크리트에서 철근이 빠지고 갑작스러운 파손이 발생할 수 있다는 사실 때문입니다.

편향의 증가. 이러한 균열의 영향은 구조 계산에서 고려됩니다. S& 반복 하중의 작용 조건에서 작동하고 내구성에 대해 계산된 요소의 경우 이러한 균열의 형성은 허용되지 않습니다.

첫 번째 그룹의 상태를 제한합니다. 강도 계산은 응력-변형 상태의 단계 III에서 진행됩니다. 구조의 단면은 작업 조건 계수를 고려하여 설계 하중의 힘이 재료의 설계 저항에서 단면이 감지하는 힘을 초과하지 않는 경우 필요한 강도를 갖습니다. 설계 하중 T(예: 굽힘 모멘트 또는 종방향 힘)의 힘은 표준 하중, 안전 계수 및 기타 계수 C(설계 모델, 동적 계수 등)의 함수입니다.

두 번째 그룹의 제한 상태. 요소의 세로 축에 수직이고 경사진 균열 형성에 대한 계산은 첫 번째 범주의 요구 사항이 부과되는 요소의 균열 저항을 확인하고 균열이 다음과 같은 요소에 나타나는지 여부를 결정하기 위해 수행됩니다. 균열 저항은 두 번째 및 세 번째 범주의 요구 사항에 의해 부과됩니다. 하중 작용으로 인한 힘 T(굽힘 모멘트 또는 세로 방향 힘)가 요소의 단면에서 감지할 수 있는 힘 TSgf를 초과하지 않으면 세로 축에 수직인 균열이 나타나지 않는 것으로 믿어집니다.

콘크리트의 주인장응력이 설계값을 초과하지 않으면 요소의 세로축으로 기울어진 균열이 나타나지 않는 것으로 판단되며,

세로축에 수직이고 경사진 균열 개방에 대한 계산은 인장 보강 수준에서 균열 개방 폭을 결정하고 이를 최대 개방 폭과 비교하는 것으로 구성됩니다. 최대 균열 개방 폭에 대한 데이터는 표에 나와 있습니다. II.3.

변위 계산은 작용 지속 시간을 고려하여 하중으로부터 요소의 처짐을 결정하고 이를 최종 처짐과 비교하는 것으로 구성됩니다.

한계 편향은 다양한 요구 사항에 의해 설정됩니다. 기술, 크레인, 기술 설비, 기계 등의 정상 작동으로 인한 기술; 변형을 제한하는 인접 요소의 영향으로 인해 건설적인, 지정된 경사 등을 견딜 필요가 있습니다. 미적인.

기술 또는 설계 요구 사항에 의해 제한되지 않는 경우 프리스트레스 요소의 제한 처짐은 굽힘 높이에 의해 증가될 수 있습니다.

처짐을 계산할 때 하중을 고려하는 절차는 다음과 같습니다. 기술 또는 설계 요구 사항에 의해 제한되는 경우 - 영구, 장기 및 단기 하중의 작용에 대해; 미적 요구 사항에 의해 제한되는 경우 - 일정하고 장기적인 하중의 작용. 이 경우 부하 안전 계수는 Yf로 취합니다.

다양한 철근 콘크리트 요소에 대한 규범에 의해 설정된 한계 처짐은 표 II.4에 나와 있습니다. 콘솔의 아웃리치와 관련된 콘솔의 제한적인 편향은 두 배 더 크게 취해집니다.

또한 철근 콘크리트 바닥 슬래브, 계단 비행, 계단참 등 인접 요소와 연결되지 않은 경우 추가 흔들림 계산을 수행해야 합니다. 적용에 가장 불리한 방식으로 1000N의 단기 집중 하중으로부터 추가 처짐 0.7mm를 초과해서는 안됩니다.

한계 상태 계산 방법

한계 상태 계산 방법

이 방법으로 계산할 때 구조는 설계 한계 상태로 간주됩니다. 설계 한계 상태의 경우, 부과된 운영 요구 사항을 충족하지 않는 구조의 상태가 취해집니다.

강철 구조물의 경우 두 가지 설계 한계 상태가 설정됩니다.

1. 지지력(강도, 안정성 또는 내구성)에 의해 결정되는 첫 번째 설계 한계 상태; 이 한계 상태는 모든 강철 구조물에 의해 충족되어야 합니다.
2. 과도한 변형(처짐 및 변위)의 발달에 의해 결정되는 두 번째 설계 한계 상태; 이 한계 상태는 변형의 크기가 작동 가능성을 제한할 수 있는 구조에 의해 충족되어야 합니다.

첫 번째 설계 한계 상태는 부등식으로 표현됩니다.

여기서 N은 가장 불리한 조합에서 설계 하중 P의 효과의 합으로부터 구조의 설계력입니다.

Ф - 구조물의 기하학적 치수, 재료의 설계 저항 R 및 작업 조건 계수 m의 함수인 구조물의 지지력.

구조물의 정상적인 작동 중에 허용되는 표준(SNiP)에 의해 설정된 최대 하중 값을 표준 하중 R n이라고 합니다(부록 I, 하중 및 하중 계수 참조).

구조가 계산되는 설계 하중 P(한계 상태에 따라)는 표준 하중보다 다소 높게 취합니다. 설계 하중은 가능한 하중 변동성으로 인해 표준 값과 비교하여 하중을 초과할 위험을 고려하여 과부하 계수 n(1보다 큼)에 의한 표준 하중의 곱으로 정의됩니다.

계수 p의 값은 규정 및 설계 하중, 과부하 계수 표에 나와 있습니다.

따라서 구조는 작동(규범)이 아니라 설계 하중의 영향을 받는 것으로 간주됩니다. 구조에 대한 설계 하중의 영향으로부터 재료 및 구조 역학의 저항에 대한 일반 규칙에 따라 발견되는 설계력(축력 N 또는 모멘트 M)이 결정됩니다.

주방정식(1.I)의 우변- 구조의 지지력 Ф - 재료의 기계적 특성을 특징으로 하고 표준 저항 R n이라고 하는 힘 효과에 대한 재료의 극한 저항과 단면의 기하학적 특성(단면적 F, 계수 W 등).

구조용 강철의 경우 표준 저항은 항복 강도와 동일하다고 가정합니다.

(가장 일반적인 건물 강철 등급 St. 3 σ t \u003d 2,400 kg / cm 2).

강철 R의 설계 저항은 가변성으로 인해 표준 값과 비교하여 재료의 저항이 감소할 위험을 고려하여 표준 저항에 균일성 계수 k를 곱한 값과 동일한 응력으로 간주됩니다. k(1 미만) 재료의 기계적 성질

일반 저탄소강의 경우 k = 0.9이고 고급강(저합금)의 경우 k = 0.85입니다.

따라서 계산된 저항 R- 이것은 재료의 항복 강도의 가능한 가장 작은 값과 동일한 응력이며 설계에 대해 한계로 간주됩니다.

또한 구조물의 안전을 위해 구조물의 작동 특성(예: 부식 증가의 출현에 기여하는 조건 등)으로 인해 발생하는 정상 조건에서 발생할 수 있는 모든 편차를 고려해야 합니다. 이를 위해 작업 조건 계수 m이 도입되었으며, 이는 대부분의 구조 및 연결에 대해 1과 같습니다(작업 조건 계수 m 부록 참조).

따라서 주요 계산 방정식 (1.I)은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

• 축력 또는 모멘트의 작용으로 구조의 강도를 확인할 때

여기서 N과 M은 설계 축력 또는 설계 하중으로부터의 모멘트입니다(과부하 요인 고려). F nt - 순 단면적(마이너스 구멍); W nt - 순 단면 계수(마이너스 구멍);

• 구조의 안정성을 확인할 때

어디서? F br 및 W br - 총 단면의 면적 및 저항 모멘트(구멍 제외); φ 및 φ b - 안정적인 균형을 제공하는 값으로 설계 저항을 줄이는 계수.

일반적으로 의도된 설계를 계산할 때 요소의 단면을 먼저 선택한 다음 설계 힘의 응력을 확인합니다. 설계 저항에 작동 조건 계수를 곱한 값을 초과해서는 안 됩니다.

따라서 (4.I) 및 (5.I) 형식의 공식과 함께 계산된 응력을 통해 이러한 공식을 작업 형식으로 작성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

여기서 σ는 구조의 설계 응력(설계 하중으로부터)입니다.

공식 (8.I) 및 (9.I)의 계수 φ 및 φ b는 임계 응력에 대한 계산된 저항을 줄이는 계수로 부등식의 오른쪽에 더 정확하게 기록됩니다. 그리고 계산을 수행하고 결과를 비교하는 편의를 위해서만 이러한 공식의 왼쪽 분모에 기록됩니다.

* 표준 저항 및 균일 계수 값은 "건물 규범 및 규칙"(SNiP)과 "철강 구조 설계에 대한 규범 및 사양"(NiTU 121-55)에 나와 있습니다.

"철골 구조의 설계",

전압에는 기본, 로컬, 추가 및 내부와 같은 여러 범주가 있습니다. 기본 응력은 외부 하중의 영향을 균형 있게 조정한 결과 신체 내부에서 발생하는 응력입니다. 그들은 계산합니다. 예를 들어 단면의 급격한 변화 또는 구멍의 존재로 인해 단면에 걸쳐 전력 흐름이 고르지 않게 분포되면 국부 응력 집중이 발생합니다. 그러나 건축용 강철을 비롯한 플라스틱 재료에서는 ...

허용 응력을 계산할 때 구조는 구조의 정상 작동 중에 허용되는 하중, 즉 표준 하중의 작용에 따라 작동 조건으로 간주됩니다. 구조적 강도 조건은 표준 하중으로 인한 구조의 응력이 표준에 의해 설정된 허용 응력을 초과하지 않는 것입니다. 이는 건축용 강재에 허용되는 재료의 극한 응력의 특정 부분을 나타냅니다 ...

한계상태해석법 - 철골구조해석법 - 설계기초 - 철골설계

두 개의 한계 상태 그룹

한계 상태는 구조물이 작동 중에 부과된 요구 사항을 충족하지 못하는 상태로 간주됩니다.

철근 콘크리트 구조물은 두 가지 한계 상태 그룹에 대한 계산 요구 사항을 충족해야 합니다. 지지력의 경우 - 첫 번째 한계 상태 그룹; 정상 작동에 대한 적합성에 따라 - 두 번째 한계 상태 그룹.

다음을 방지하기 위해 첫 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산이 수행됩니다.

취성, 연성 또는 기타 유형의 파괴(필요한 경우 파괴 전 구조물의 처짐을 고려한 강도 계산)

구조물 형상의 안정성 손실(박벽 구조물 등의 안정성에 대한 계산) 또는 그 위치(옹벽의 전복 및 슬라이딩에 대한 계산, 편심 하중을 받는 높은 기초에 대한 계산, 매설 또는 지하 저수지의 상승에 대한 계산 등 .);

피로 파괴(반복적인 가동 또는 맥동 하중의 영향을 받는 구조물의 피로 계산: 크레인 빔, 침목, 불균형 기계용 프레임 기초 및 천장 등);

힘 요인과 불리한 환경 영향(공격적인 환경에 대한 주기적 또는 지속적인 노출, 교대 동결 및 해동 작용 등)의 결합된 효과로 인한 파괴.

두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 계산은 다음을 방지하기 위해 수행됩니다.

과도하거나 연장된 균열 개방의 형성(작동 조건에 따라 형성 또는 연장된 균열 개방이 허용되는 경우);

과도한 움직임(처짐, 회전 각도, 기울어진 각도 및 진동 진폭).

개별 요소 또는 부품뿐만 아니라 전체 구조의 한계 상태 계산은 제조, 운송, 설치 및 작동과 같은 모든 단계에서 수행됩니다. 동시에 설계 계획은 채택된 설계 솔루션과 나열된 각 단계를 준수해야 합니다.

설계 요인 - 콘크리트 및 보강재의 하중 및 기계적 특성(인장강도, 항복강도) - 통계적 변동성(산란값)이 있습니다. 하중과 작용은 주어진 평균값을 초과할 확률과 다를 수 있으며, 재료의 기계적 특성은 주어진 평균값이 떨어질 확률과 다를 수 있습니다. 한계 상태 계산은 하중의 통계적 변동성 및 재료의 기계적 특성, 비통계적 요인 및 콘크리트 및 보강 작업, 건물 및 구조물 요소의 제조 및 작동에 대한 다양한 불리하거나 유리한 물리적, 화학적 및 기계적 조건을 고려합니다. . 하중, 재료의 기계적 특성 및 설계 계수가 정규화됩니다.

하중 값, 콘크리트 저항 및 보강재는 SNiP "하중 및 효과" 및 "콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물" 장에 따라 설정됩니다.

하중 분류. 규제 및 설계 부하

작업 기간에 따라 부하는 영구 및 임시로 나뉩니다. 임시 부하는 차례로 장기, 단기, 특별으로 나뉩니다.

건물 및 구조물의 지지 및 둘러싸는 구조물의 무게, 토양의 질량 및 압력, 철근 콘크리트 구조물의 프리스트레스 영향으로 인한 하중은 일정합니다.

장기 하중은 공작 기계, 장치, 엔진, 탱크 등 바닥에 고정된 장비의 무게에서 비롯됩니다. 가스, 액체, 용기의 벌크 고체의 압력; 창고, 냉장고, 기록 보관소, 도서관 및 이와 유사한 건물 및 구조물의 적재물; 주거용 건물, 사무실 및 편의 시설의 규범에 의해 설정된 임시 부하의 일부; 고정 장비의 장기적인 온도 기술 효과; 하나의 오버 헤드 또는 하나의 오버 헤드 크레인의 하중에 계수를 곱한 값: 중형 크레인의 경우 0.5, 대형 크레인의 경우 0.7 계수가 0.3-0.6인 III-IV 기후 지역의 적설 하중. 크레인의 지정된 값, 일부 임시 및 적설 하중은 총 값의 일부이며 변위, 변형 및 균열에 대한 이러한 유형의 하중 작용 기간을 고려하여 계산에 입력됩니다. 이러한 부하의 전체 값은 단기적입니다.

단기는 장비의 유지 보수 및 수리 영역에서 사람, 부품, 자재의 무게로 인한 하중입니다-보도 및 장비가없는 기타 영역. 주거 및 공공 건물 바닥에 가해지는 하중의 일부; 구조 요소의 제조, 운송 및 설치 중에 발생하는 하중; 건물 및 구조물의 건설 또는 작동에 사용되는 오버헤드 및 오버헤드 크레인의 하중; 눈과 바람 하중; 온도 기후 영향.

특수 하중에는 지진 및 폭발 효과가 포함됩니다. 장비의 오작동 또는 고장 및 기술 프로세스의 급격한 위반으로 인한 부하 (예 : 급격한 온도 상승 또는 하락 등); 토양 구조의 근본적인 변화를 수반하는 기저부의 불균일한 변형의 영향(예를 들어, 담그는 동안 가라앉는 토양의 변형 또는 해동 중 영구 동토층 토양의 변형) 등

규범 하중은 평균 값을 초과할 미리 결정된 확률 또는 공칭 값에 따라 규범에 의해 설정됩니다. 규정 상수 하중은 기하학적 및 설계 매개 변수의 설계 값에 따라 취해집니다.

평균 밀도 값. 규범적 임시; 기술 및 설치 부하는 정상 작동에 제공되는 가장 높은 값에 따라 설정됩니다. 눈과 바람 - 연간 불리한 값의 평균에 따라 또는 반복의 특정 평균 기간에 해당하는 불리한 값에 따라.

강도 및 안정성에 대한 구조를 계산하기 위한 설계 하중은 표준 하중에 일반적으로 1보다 큰 하중 안전 계수 Yf를 곱하여 결정됩니다. G= 그니트. 콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물의 무게로부터의 신뢰성 계수 Yf = M; 경량 골재(평균 밀도 1800kg / m3 이하) 및 공장에서 수행되는 다양한 스크리드, 백필, 히터, Yf = l,2, 설치 시 Yf = l>3에 콘크리트로 만들어진 구조물의 무게 ; 값 Yf = l에 따라 다양한 활하중에서. 2. 1.4. 상승, 전복 및 미끄러짐에 대한 위치의 안정성을 계산할 때뿐만 아니라 질량 감소가 구조물의 작업 조건을 악화시키는 다른 경우에 구조물의 중량으로 인한 과부하 계수는 yf = 0.9입니다. 건설 단계에서 구조물을 계산할 때 계산된 단기 하중에 0.8을 곱합니다. 변형 및 변위(두 번째 한계 상태 그룹에 대한) 구조 계산을 위한 설계 하중은 계수 Yf = l-인 표준 값과 동일하게 취합니다.

부하의 조합. 계산이 비탄성 계획에 따라 수행되는 경우 구조물은 하중 또는 해당하는 힘의 다양한 조합에 대해 설계되어야 합니다. 고려되는 하중의 구성에 따라 다음이 있습니다. 영구, 장기 및 단기 하중 또는 nx의 힘으로 구성된 주요 조합; 영구적, 장기, 가능한 단기 및 특수 부하 또는 노력 중 하나로 구성된 특수 조합.

기본 하중 조합의 두 그룹이 고려됩니다. 첫 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조를 계산할 때 일정, 장기 및 하나의 단기 하중이 고려됩니다. 두 번째 그룹의 주요 조합에 대한 구조 계산에서 일정, 장기 및 두 가지 (또는 그 이상) 단기 하중이 고려됩니다. 이 경우 단기 부하 또는 해당 노력의 값에 0.9와 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

특수 조합에 대한 구조물을 계산할 때 지진 지역의 건물 및 구조물에 대한 설계 표준에 지정된 경우를 제외하고 단기 하중 또는 해당 힘의 값에 0.8과 같은 조합 계수를 곱해야 합니다.

부하 감소. 기둥, 벽, 다층 건물의 기초를 계산할 때 계수를 곱하여 동시 작용의 확률을 고려하여 바닥의 임시 하중을 줄일 수 있습니다.

a -는 주거용 건물, 사무실 건물, 기숙사 등의 경우 0.3과 같고 독서실, 회의, 무역 등 다양한 홀의 경우 0.5와 같습니다. m은 고려된 단면에 대한 하중 층 수입니다.

규범은 또한 하중이 가해진 바닥의 면적에 따라 빔과 크로스바를 계산할 때 활하중을 줄일 수 있습니다.

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두 개의 한계 상태 그룹

한계 상태 계산의 기초. 솔리드 섹션의 구조 요소 계산.

러시아에서 시행 중인 표준에 따라 목재 구조물은 한계 상태 방법을 사용하여 계산해야 합니다.

제한 상태는 작동 요구 사항을 충족하지 않는 구조 상태입니다. 한계 상태로 이끄는 외부 원인은 힘 효과(외부 하중, 반력)입니다. 한계 상태는 목재 구조물의 작동 조건과 재료의 품질, 치수 및 특성의 영향으로 발생할 수 있습니다. 두 가지 한계 상태 그룹이 있습니다.

1 - 베어링 용량(강도, 안정성)에 따라 다릅니다.

2 - 변형(편향, 변위)에 의해.

첫 번째 그룹한계 상태는 베어링 용량의 손실과 추가 작동에 대한 완전한 부적합을 특징으로 합니다. 가장 책임감이 있습니다. 목조 구조에서 첫 번째 그룹의 한계 상태가 발생할 수 있습니다. 파괴, 좌굴, 전복, 허용할 수 없는 크리프. 다음 조건이 충족되면 이러한 한계 상태가 발생하지 않습니다.

저것들. 정상적인 스트레스( σ ) 및 전단 응력( τ ) 일부 제한 값을 초과하지 마십시오. 아르 자형, 설계 저항이라고 합니다.

두 번째 그룹한계 상태는 구조 또는 구조의 작동이 어렵지만 완전히 배제되지 않는 기호가 특징입니다. 에 적합하지 않은 디자인 정상작업. 일반적인 사용을 위한 구조의 적합성은 일반적으로 처짐에 의해 결정됩니다.

이것은 굽힘 요소 또는 구조가 경간에 대한 처짐의 비율의 최대값이 최대 허용 상대 처짐보다 작을 때 정상적인 사용에 적합함을 의미합니다. [ 에프/ 엘] (SNiP II-25-80에 따름).

구조 해석의 목적은 운송 및 설치 중, 그리고 구조물의 작동 중에 발생할 수 있는 한계 상태의 발생을 방지하는 것입니다. 첫 번째 한계 상태에 대한 계산은 계산된 하중 값에 따라, 두 번째 한계 상태에 대한 계산은 표준 값에 따라 수행됩니다. 외부 하중의 표준 값은 SNiP "하중 및 충격"에 나와 있습니다. 하중 안전 계수를 고려하여 설계 값을 얻습니다. γ N. 구조물은 하중(사중, 눈, 바람)의 불리한 조합에 의존하며, 그 확률은 조합 계수(SNiP "하중 및 충격"에 따름)에 의해 고려됩니다.

힘에 저항하는 능력이 평가되는 재료의 주요 특성은 다음과 같습니다. 규제 저항 아르 자형 N . 목재의 표준 저항은 수분 함량이 12%인 동일한 종의 깨끗한(결함이 없는) 목재의 작은 샘플에 대한 수많은 테스트 결과에서 계산됩니다.

아르 자형 N = , 어디

인장 강도의 산술 평균,

V- 변동 계수,

티- 신뢰성 지표.

규제 저항 아르 자형 N 는 단기 하중에 대한 작은 크기의 표준 샘플 테스트 결과를 정적 처리하여 얻은 순수 목재의 최소 확률적 극한 강도입니다.

설계 저항 아르 자형 - 이것은 강도를 감소시키는 작동 조건의 모든 불리한 요소를 고려하여 구조의 재료가 붕괴 없이 견딜 수 있는 최대 응력입니다.

규범 저항에서 전환 아르 자형 N계산된 아르 자형장기간 하중, 결함 (매듭, 비스듬한 층 등), 작은 표준 샘플에서 건물 치수 요소로의 전환이 목재 강도에 미치는 영향을 고려해야합니다. 이러한 모든 요소의 결합된 영향은 재료의 안전 계수에 의해 고려됩니다( 에게). 계산된 저항은 아르 자형 N재료의 안전 계수:

에게 DL=0.67 - 영구 및 임시 하중의 결합 작용 하에서 지속 계수;

에게 하나 = 0.27 ÷ 0.67 - 목재 강도에 대한 결함의 영향을 고려하여 응력 상태의 유형에 따른 균질성 계수.

최소값 에게 하나특히 결함의 영향이 클 때 긴장을 하게 됩니다. 설계 저항 에게표에 나와 있습니다. 3 SNiP II-25-80(침엽수용). 아르 자형다른 종의 목재는 SNiP에서도 제공되는 변환 계수를 사용하여 얻습니다.

목재 및 목재 구조물의 안전성과 강도는 온도 및 습도 조건에 따라 달라집니다. 가습은 목재의 부패에 기여하고 고온(알려진 한계 이상)은 목재의 강도를 감소시킵니다. 이러한 요소를 설명하려면 작업 조건에 대한 계수를 도입해야 합니다. 중 ~에 ≤1, 중 티 ≤1.

또한 SNiP는 접착 요소의 플라이 계수를 고려한다고 가정합니다. 중 슬 = 0.95÷1.1;

50cm 이상의 높은 빔에 대한 빔 계수: 중 비 ≤1;

구부러진 접착 요소의 굽힘 계수: 중 씨≤1 등

수종에 관계없이 목재의 탄성 계수는 ​​다음과 같습니다.

건축용 합판의 설계특성은 SNiP에서도 제시하고 있으며, 목재의 경우 합판요소의 응력을 확인할 때 작업조건의 계수를 도입한다. 중. 또한, 목재 및 합판의 설계저항에 대하여 계수를 도입하였다. 중 DL=0.8 영구 및 임시 하중의 총 설계력이 전체 설계력의 80%를 초과하는 경우. 이 요소는 재료 안전 계수에 포함된 감소에 추가됩니다.

강의 2번 극한상태 계산의 기초

한계 상태 설계

제한 상태외부 하중 및 내부 응력의 결과로 구조물을 더 이상 사용할 수 없는 상태입니다. 나무와 플라스틱으로 만들어진 구조에서는 첫 번째와 두 번째의 두 가지 한계 상태 그룹이 발생할 수 있습니다.

일반적으로 구조물 및 그 요소의 한계 상태 계산은 운송, 설치 및 작동의 모든 단계에서 수행되어야 하며 가능한 모든 하중 조합을 고려해야 합니다. 계산의 목적은 구조물의 운송, 조립 및 작동 과정에서 첫 번째 또는 두 번째 한계 상태를 방지하는 것입니다. 이것은 재료의 규범 및 설계 하중 및 저항을 고려하여 수행됩니다.

한계 상태 방법은 건물 구조의 신뢰성을 보장하는 첫 번째 단계입니다. 신뢰성은 작동 중에 설계 고유의 품질을 유지하는 개체의 능력을 나타냅니다. 건물 구조의 신뢰성 이론의 특이성은 임의의 강도 지표가 있는 시스템에 대한 임의의 하중 값을 고려할 필요가 있다는 것입니다. 한계 상태 방법의 특징은 본질적으로 무작위로 계산에서 작동하는 모든 초기 값이 결정론적, 과학적 기반, 규범적 값 및 구조의 신뢰성에 대한 가변성의 영향으로 규범에 표현된다는 것입니다. 해당 계수에 의해 고려됩니다. 각 신뢰도 요인은 단 하나의 초기 값의 변동성을 고려합니다. 비공개입니다. 따라서 한계 상태 방법을 부분 계수 방법이라고도 합니다. 가변성이 구조물의 신뢰성 수준에 영향을 미치는 요인은 다섯 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다. 하중과 충격; 구조 요소의 기하학적 치수; 구조의 책임 정도; 재료의 기계적 성질; 구조의 작업 조건. 이러한 요소를 고려하십시오. 표준 하중의 위 또는 아래의 가능한 편차는 하중 유형에 따라 1보다 크거나 작은 다른 값을 갖는 하중 안전 계수 2에 의해 고려됩니다. 이러한 계수는 표준 값과 함께 SNiP 2.01.07-85 설계 표준 장에 나와 있습니다. "하중과 영향". 여러 하중의 공동 작용 확률은 하중에 표준의 동일한 장에 제시된 조합 계수를 곱하여 고려됩니다. 구조 요소의 기하학적 치수의 가능한 불리한 편차는 정확도 계수에 의해 고려됩니다. 그러나 순수한 형태의 이 계수는 허용되지 않습니다. 이 계수는 허용 오차가 마이너스인 단면의 설계 매개변수를 사용하여 기하학적 특성 계산에 사용됩니다. 다양한 목적에 대한 건물 및 구조물의 비용을 합리적으로 균형 잡기 위해 목적에 대한 신뢰성 계수가 도입됩니다.< 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.

충격에 대한 재료 저항의 주요 매개 변수는 표준 방법에 따라 재료 샘플을 테스트하여 재료의 기계적 특성 변동성에 대한 통계 연구 결과를 기반으로 규제 문서에 의해 설정된 규범적인 저항입니다. 규범 값과의 가능한 편차는 재료 vm> 1의 안전 계수에 의해 고려됩니다. 이는 재료 특성의 통계적 변동성과 테스트된 표준 샘플의 특성과의 차이를 반영합니다. 규범 저항을 계수 m으로 나눈 특성을 설계 저항 R이라고 합니다. 이 주요 목재 강도 특성은 SNiP P-25-80 "설계 표준"에 의해 표준화됩니다. 목조 건축물”.

바람 및 설치 하중, 단면 높이, 온도 및 습도 조건과 같은 환경 및 작동 환경의 불리한 영향은 작업 조건 계수 m을 도입하여 고려됩니다. 계수 m은 이 계수가 1보다 작을 수 있습니다. 또는 요인의 조합은 구조물의 지지력을 감소시키고 그렇지 않으면 더 많은 단위를 감소시킵니다. 목재의 경우 이러한 계수는 SNiP 11-25-80 "설계 표준"에 나와 있습니다.

처짐의 규제 한계 값은 다음 요구 사항을 충족합니다. b) 건설적 (서로 인접한 구조적 요소의 무결성, 조인트,지지 구조와 파티션, fachwerk 등의 구조 사이에 간격이 있는지 확인하여 지정된 경사를 보장); c) 미학적 및 심리적 (구조물의 외관으로부터 호의적인 인상을 제공하고 위험감을 방지함).

극한 처짐 값은 스팬과 적용된 하중 유형에 따라 다릅니다. 영구 및 임시 장기 하중의 작용으로 건물을 덮는 목조 구조물의 경우 최대 처짐 범위는 (1/150) - i에서 (1/300) (2)입니다. 목재의 강도는 또한 고압멸균기에서 상당한 깊이까지 압력을 받아 유입되는 생물 파괴로 인한 일부 화학 물질의 영향으로 감소합니다. 이 경우 작동 조건 계수 tia = 0.9입니다. 구멍에 의해 약화된 인장 요소의 계산된 섹션과 계산된 섹션에서 언더컷이 있는 둥근 목재의 구부러진 요소에서 응력 집중의 영향은 작업 조건 m0 = 0.8의 계수를 반영합니다. 두 번째 한계 상태 그룹에 대한 목재 구조 계산에서 목재의 변형성은 기본 탄성 계수 E에 의해 고려되며, 이는 힘이 목재 섬유를 따라 지시될 때 10,000 MPa로 간주되며 가로질러 섬유, 400 MPa. 안정성을 계산할 때 탄성 계수는 ​​4500 MPa로 가정됩니다. 양방향 목재(6)의 기본 전단 계수는 500 MPa입니다. 섬유를 따라 지시된 응력에서 섬유를 가로지르는 나무의 푸아송 비율은 pdo o \u003d 0.5와 동일하게 취해지며 섬유를 가로질러 지시된 응력에서 섬유를 따라 n900 \u003d 0.02입니다. 하중의 지속시간과 수준은 목재의 강도뿐만 아니라 변형특성에도 영향을 미치므로 탄성계수와 전단계수의 값은 요소의 응력이 발생하는 구조를 계산할 때 계수 m = 0.8을 곱한다. 영구 및 임시 장기 부하에서 모든 부하의 총 전압의 80%를 초과합니다. 금속 목재 구조물을 계산할 때 강철 및 철근 콘크리트 구조물의 설계에 대한 SNiP의 장에 따라 철근 및 철근 요소의 이음새 및 철근의 탄성 특성 및 설계 저항이 취해집니다.

목재 원료를 사용하는 모든 시트 구조 재료 중 합판 만 하중지지 구조의 요소로 사용하는 것이 좋으며 기본 설계 저항은 SNiP P-25-80의 표 10에 나와 있습니다. 접착 합판 구조의 적절한 작동 조건에서 첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산은 합판의 기본 설계 저항에 작동 조건 tv, tj, tn 및 tl의 계수를 곱하는 것을 제공합니다. 두 번째 한계 상태 그룹에 대해 계산할 때 시트 평면에서 합판의 탄성 특성은 표에 따라 취합니다. 11 SNiP P-25-80. 영구 및 임시 장기 하중의 복합 효과를 받는 구조물뿐만 아니라 다양한 작동 조건에서 구조물의 탄성 계수 및 전단 계수에 목재에 대해 채택된 해당 작동 조건 계수를 곱해야 합니다.

첫 번째 그룹가장 위험한. 구조물이 파괴 또는 안정성 상실로 인해 지지력을 상실할 때 서비스에 대한 부적합으로 결정됩니다. 이것은 최대 정상이 될 때까지 발생하지 않습니다. ~에 대한또는 요소의 전단 응력이 해당 요소가 만들어지는 재료의 계산된(최소) 저항을 초과하지 않아야 합니다. 이 조건은 공식으로 작성됩니다.

첫 번째 그룹의 한계 상태에는 모든 종류의 파괴, 구조의 일반적인 안정성 손실 또는 구조 요소의 국소 안정성 손실, 구조를 가변 시스템으로 바꾸는 조인트 위반, 허용할 수 없는 잔류 변형의 발생이 포함됩니다. . 베어링 용량 계산은 가능한 최악의 경우에 따라 수행됩니다. 즉, 재료에 영향을 미치는 모든 요소를 ​​고려하여 발견되는 재료의 가장 높은 하중과 가장 낮은 저항에 따라 수행됩니다. 불리한 조합은 규칙에 나와 있습니다.

두 번째 그룹덜 위험합니다. 허용 할 수없는 값으로 구부러지면 정상 작동에 대한 구조의 부적합에 의해 결정됩니다. 이것은 최대 상대 편향이 /// 최대 허용 값을 초과하지 않을 때까지 발생하지 않습니다. 이 조건은 공식으로 작성됩니다.

변형에 대한 두 번째 한계 상태에 따른 목조 구조의 계산은 주로 굽힘 구조에 적용되며 변형의 크기를 제한하는 것을 목표로 합니다. 계산은 목재의 탄성 작업을 가정하여 신뢰성 계수를 곱하지 않고 표준 하중에 대해 수행됩니다. 변형 계산은 베어링 용량을 확인할 때와 같이 감소된 특성이 아니라 목재의 평균 특성에 따라 수행됩니다. 이것은 낮은 품질의 목재를 사용할 때 경우에 따라 처짐의 증가가 구조의 무결성에 위험을 초래하지 않는다는 사실에 의해 설명됩니다. 이것은 또한 변형 계산이 설계 하중이 아닌 표준에 대해 수행된다는 사실을 설명합니다. 두 번째 그룹의 한계 상태에 대한 설명으로 서까래의 허용할 수 없는 처짐으로 인해 지붕에 균열이 나타나는 경우를 예로 들 수 있습니다. 이 경우 습기의 흐름은 건물의 정상적인 작동을 방해하고 습기로 인해 목재의 내구성이 저하되지만 건물은 계속 사용됩니다. 두 번째 한계 상태에 대한 계산은 일반적으로 중요하지 않습니다. 가장 중요한 것은 베어링 용량을 보장하는 것입니다. 그러나 변형 한계는 항복 결합이 있는 구조에서 특히 중요합니다. 따라서 목재 구조물(복합 랙, 복합 보, 판자 못 구조물)의 변형은 접착 준수의 영향을 고려하여 결정해야 합니다(SNiP P-25-80. 표 13).

잔뜩,구조물에 작용하는 것은 건물 규정 및 규칙 - SNiP 2.01.07-85 "하중 및 영향"에 의해 결정됩니다. 목재 및 플라스틱으로 만들어진 구조물을 계산할 때 주로 구조물 및 기타 건물 요소의 자체 중량으로 인한 일정한 하중이 고려됩니다. g눈의 무게로 인한 단기 하중 에스,풍압 W.사람과 장비의 무게로 인한 하중도 고려됩니다. 각 하중에는 표준 및 설계 값이 있습니다. 규범 값은 색인 n으로 편리하게 표시됩니다.

규제 부하하중의 초기 값입니다. 활하중은 장기간 관찰 및 측정 데이터를 처리한 결과로 결정됩니다. 영구 하중은 건축물의 자중과 부피, 건물 및 장비의 기타 요소에서 계산됩니다. 규정 하중은 처짐에 대한 두 번째 한계 상태 그룹에 대한 구조를 계산할 때 고려됩니다.

설계 하중가능한 변동성, 특히 상향을 고려하여 규범 적 기준에 따라 결정됩니다. 이를 위해 표준 하중 값에 하중 안전 계수를 곱합니다. 와이,하중에 따라 값이 다르지만 모두 1보다 큽니다. 분산 하중 값은 평방 미터당 킬로뉴턴(kN/m)에 해당하는 킬로파스칼(kPa)로 표시됩니다. 대부분의 계산은 선형 하중 값(kN/m)을 사용합니다. 설계 하중은 강도 및 안정성을 위해 첫 번째 한계 상태 그룹에 대한 구조 계산에 사용됩니다.

표준 적설 하중 s H는 적설의 표준 중량을 기반으로 결정되므로 국가의 적설 지역에 따라 덮개의 수평 투영 하중(kN / m2)으로 제공됩니다. 이 값에는 코팅 모양의 기울기 및 기타 특징을 고려한 계수 p가 곱해집니다. 그런 다음 표준 하중 s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. 이것. 하중은 균일하며 양면 또는 단면일 수 있습니다.

분할된 트러스 또는 아치를 따라 아치형 덮개로 균일한 적설 하중은 계수 p를 고려하여 결정되며, 이는 스팬 길이 / 볼트 높이의 비율에 따라 달라집니다.

스팬에 대한 아치 높이의 비율로 f/l= 1/8 적설량은 삼각형이 될 수 있으며 한 다리에서는 최대값이 s”이고 다른 다리에서는 최대값이 0.5초이고 능선에서 값이 0입니다. 비율에서 최대 적설량 값을 결정하는 계수 p f/l= 각각 1.8과 동일한 1/8, 1/6 및 1/5; 2.0 및 2.2. 아치형 포장 도로의 적설 하중은 일반적으로 포장이 아치에서 바닥 축의 현을 통과하는 평면을 따라 박공으로 되어 있는 것을 고려하면 박공으로 정의할 수 있습니다. 계산된 적설하중은 표준하중과 하중안전계수의 곱과 동일 g n / s H < 0,8 коэффициент y= 1.6. 이러한 부하의 비율이 큰 경우 ~에 =1,4.

하중을 가진 사람의 체중으로 인한 하중은 다음과 같습니다. - 규범 아르 자형"= 0.1kN 및 계산 아르 자형 = p와 y = 0.1 1.2 = 1.2kN. 풍하중. 표준 풍하중 승압력 sh'+ 및 흡입으로 구성 승 엔 -바람. 풍하중을 결정하는 초기 데이터는 건물의 코팅 표면과 벽에 수직으로 향하는 풍압 값입니다. 위(MPa), 국가의 바람 지역에 따라 다르며 하중 및 충격의 규범에 따라 허용됩니다. 규제 풍하중 여”정상 풍압에 계수를 곱하여 결정됩니다. 케이,건물의 높이와 공기 역학적 계수를 고려하여 와 함께,그것의 모양을 고려하십시오. 높이가 10m를 초과하지 않는 목재 및 플라스틱으로 만들어진 대부분의 건물의 경우, k = 1.

공기역학 계수 ~와 함께건물의 모양, 절대 및 상대 치수, 경사, 코팅의 상대 높이 및 바람의 방향에 따라 다릅니다. 경사각이 14 °를 초과하지 않는 대부분의 경사 지붕에서 풍하중은 흡입 형태로 작용합니다. 여-.동시에 기본적으로 증가하지 않지만 일정 및 적설 하중으로 인한 구조물의 힘을 감소시키고 계산시 안전 여유에서 고려되지 않을 수 있습니다. 건물의 기둥과 벽을 계산할 때와 삼각형 및 란셋 구조를 계산할 때 풍하중을 고려해야합니다.

계산된 풍하중은 표준에 안전계수를 곱한 값과 같습니다. y= 1.4. 따라서, w = = w”y.

규제 저항목재 RH(MPa)는 결함이없는 목재 영역의 강도의 주요 특성입니다. 이는 인장, 압축, 굽힘, 분쇄 및 치핑에 대해 수분 함량이 12%인 건조 목재의 작은 표준 샘플에 대한 수많은 실험실 단기 테스트 결과에 의해 결정됩니다.

테스트된 목재 샘플의 95%는 표준 값 이상인 압축 강도를 갖습니다.

앱에 제공된 표준 저항 값. 5는 목재 구조물을 제조하는 과정에서 목재 강도의 실험실 제어 및 검사 중에 작동하는 하중 지지 구조물의 지지력을 결정하는 데 실제로 사용됩니다.

설계 저항목재 아르 자형(MPa) - 실제 구조의 실제 목재 요소 강도의 주요 특성입니다. 이 나무는 자연적인 흠집이 있으며 수년 동안 스트레스를 받아 작동합니다. 설계 저항은 재료의 신뢰성 계수를 고려하여 표준 저항을 기준으로 얻습니다. ~에및 로딩 지속 시간 계수 알공식에 따라

계수 ~에통일보다 훨씬 더. 구조의 이질성과 실험실 샘플에서 발생하지 않는 다양한 결함의 존재로 인한 실제 목재의 강도 감소를 고려합니다. 기본적으로 나무의 강도는 매듭에 의해 감소됩니다. 그들은 세로 방향 섬유를 절단하고 밀어내어 작업 단면적을 줄임으로써 세로 방향 힘의 편심과 매듭 주위의 섬유 경사를 생성합니다. 섬유의 경사로 인해 목재가 섬유를 가로질러 일정한 각도로 늘어나게 되며, 이러한 방향의 강도는 섬유를 따른 것보다 훨씬 낮습니다. 목재 결함은 목재의 인장 강도를 거의 절반으로, 압축 시 약 1.5배 감소시킵니다. 균열은 목재가 잘린 부위에서 가장 위험합니다. 요소 단면의 크기가 증가함에 따라 단면에 대한 응력 분포의 더 큰 불균일성으로 인해 파괴 중 응력이 감소하며, 이는 설계 저항을 결정할 때도 고려됩니다.

로딩 지속 시간 계수 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 R에서저항 나는 YL거의 ㅁ^단기의 절반 /tg.

나무의 품질은 자연적으로 계산된 저항의 크기에 영향을 미칩니다. 1등급 목재 - 흠집이 가장 적은 것이 설계 저항이 가장 높습니다. 2등급과 3등급 목재의 설계저항은 각각 더 낮다. 예를 들어, 압축에 대한 2등급 소나무 및 가문비나무의 계산된 저항은 다음 식에서 얻습니다.

압축, 인장, 굽힘, 치핑 및 분쇄에 대한 소나무 및 가문비나무의 계산된 저항은 App. 6.

근무 조건 계수 티목재의 설계 저항에 대해 목재 구조물이 제조되고 작동되는 조건이 고려됩니다. 번식 인자 티"소나무 및 가문비 나무의 강도와 다른 다양한 종의 목재 강도를 고려합니다. 하중 계수 t는 바람 및 설치 하중 작용의 짧은 지속 시간을 고려합니다. 짓눌렸을 때 엔= 1.4, 다른 유형의 전압용 t n = 1.2. 단면 높이가 50cm / 72b 이상인 접착 목재 빔의 목재를 구부릴 때 단면 높이 계수는 120cm의 단면 높이에서 1에서 0.8로 감소합니다. 접착 된 목재 요소의 층 두께 계수는 접착 된 보드의 두께가 감소함에 따라 압축 및 굽힘 강도의 증가를 고려하여 접착 된 목재 구조의 균질성이 증가합니다. 그 값은 0.95 이내입니다. 1.1. 굽힘 계수 m rH는 구부러진 접착 목재 요소를 제조하는 동안 보드가 구부러질 때 발생하는 추가 굽힘 응력을 고려합니다. 굽힘 반경 대 h/b 보드 두께의 비율에 따라 달라지며 값은 1.0입니다. 이 비율이 150에서 250으로 증가함에 따라 0.8. 온도 계수 산+35 ~ +50 °C의 온도에서 작동하는 목재 구조물의 강도 감소를 고려합니다. 1.0에서 0.8로 감소합니다. 수분 계수 오습한 환경에서 작동하는 목재 구조물의 강도 감소를 고려합니다. 75 ~ 95%의 실내 습도에서 t vl = 0.9. 건조하고 정상적인 지역의 야외 t ow = 0.85. 일정한 수분과 물 속에서 t ow = 0.75. 응력 집중 계수 t k = 0.8은 타이 인 및 장력 구멍 영역에서 목재 강도의 국부적 감소를 고려합니다. 하중 지속 계수 t dl = 0.8은 장기 하중이 때때로 구조물에 작용하는 총 하중의 80% 이상을 구성한다는 사실의 결과로 목재 강도의 감소를 고려합니다.

나무의 탄성 계수단기 실험실 테스트에서 결정, 전자 cr= 15-10 3 MPa. 장기 하중 하에서의 변형을 고려할 때, 처짐으로 계산할 때 £ = 10 4 MPa(부록 7).

건축 합판의 규격 및 설계 저항은 목재와 동일한 방법으로 구했습니다. 이 경우 시트 형태와 섬유 방향이 서로 수직인 홀수 층을 고려했습니다. 따라서이 두 방향에서 합판의 강도는 다르며 외부 섬유를 따라 다소 높습니다.

건축에 가장 널리 사용되는 것은 FSF 브랜드의 7층 합판입니다. 외부 베니어판의 섬유를 따라 계산된 저항은 다음과 같습니다. 인장 # f. p = 14 MPa, 압축 #f. c \u003d 12 MPa, 평면 밖으로 구부러짐 /? f. „ = 16 MPa, 평면의 치핑 # f. sk \u003d 0.8 MPa 및 컷 /? 에프. cf - 6 MPa. 외부 베니어판의 섬유 전체에서 이러한 값은 각각 다음과 같습니다. 나는 f_r= 9 MPa, 압축 # f. c \u003d 8.5 MPa, 굽힘 # F.i \u003d 6.5 MPa, 치핑 R$. CK= 0.8 MPa, 절단 # f. cf = = 6 MPa. 외부 섬유를 따라 탄성 및 전단 계수는 각각 E f = 9-10 3 MPa 및 b f = 750 MPa이고 외부 섬유를 가로질러 £ f = 6-10 3 MPa 및 G$ = 750MPa

한계 상태 설계

이 단계에서 우리는 건물 구조 계산이 일부 표준에 따라 수행된다는 것을 이미 이해하고 있습니다. 어느 것 - 다른 디자인 표준이 다른 국가에서 사용되기 때문에 명확하게 말할 수는 없습니다.

따라서 CIS 국가에서는 소비에트 SNiP 및 GOST를 기반으로 다양한 버전의 표준이 사용됩니다. 유럽에서는 주로 Eurocode(Eurocode, EN)로 바뀌었고, 미국에서는 ASCE, ACI 등이 사용됩니다. 분명히 귀하의 프로젝트는 이 프로젝트가 발주된 국가의 표준과 연결될 것입니다. 구현됩니다.

규범이 다르면 계산이 다른가요?

이 질문은 초보 계산기를 너무 걱정해서 별도의 단락으로 분리했습니다. 실제로: 일부 외국 디자인 표준을 열어 예를 들어 SNiP와 비교하면 외국 디자인 시스템이 완전히 다른 원칙, 방법 및 접근 방식을 기반으로 한다는 인상을 받을 수 있습니다.

그러나 설계 표준은 물리학의 기본 법칙과 모순될 수 없으며 이를 기반으로 해야 한다는 점을 이해해야 합니다. 예, 서로 다른 물리적 특성, 계수, 특정 건축 자재 작업 모델을 사용할 수 있지만 재료의 강도, 구조 및 이론 역학을 기반으로 하는 공통 과학 기반으로 모두 통합됩니다.

이것은 Eurocode에 따라 인장력을 받는 금속 구조 요소의 강도 테스트입니다.

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

SNiP의 최신 버전 중 하나에 따른 유사한 검사는 다음과 같습니다.

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

첫 번째 경우와 두 번째 경우 모두 외부 하중(분자)의 힘이 구조(분모)의 지지력을 특성화하는 힘을 초과해서는 안 된다고 쉽게 추측할 수 있습니다. 이것은 여러 국가의 엔지니어가 건물 및 구조물 설계에 대한 일반적이고 과학적 기반 접근 방식을 보여주는 분명한 예입니다.

한계 상태 개념

어느 날(사실, 몇 년 전) 과학자와 연구 엔지니어는 단일 테스트를 기반으로 요소를 설계하는 것이 완전히 옳지 않다는 것을 알아차렸습니다. 비교적 단순한 구조의 경우에도 각 요소에 대한 많은 옵션이 있을 수 있으며 건축 자재는 마모되는 동안 특성이 변경됩니다. 그리고 구조의 비상 및 수리 상태를 고려하면 구조의 가능한 모든 상태를 간소화, 분할, 분류해야 할 필요가 있습니다.

이것이 "제한 상태"의 개념이 탄생한 방법입니다. 간결한 해석이 유로코드에 나와 있습니다.

한계 상태 - 구조가 적절한 설계 기준을 충족하지 않는 구조의 상태

하중을 받는 구조물의 작업이 설계 결정의 범위를 벗어날 때 한계 상태가 발생한다고 말할 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 강철 프레임 프레임을 설계했지만 작동의 특정 지점에서 랙 중 하나가 안정성을 잃고 구부러졌습니다. 한계 상태로의 전환이 있습니다.

한계 상태에 의한 건물 구조 계산 방법이 지배적이며(허용 응력의 덜 "유연한" 방법을 대체함) 오늘날 CIS 국가의 규제 프레임워크와 유로코드 모두에서 사용됩니다. 그러나 엔지니어는 구체적인 계산에서 이 추상적인 개념을 어떻게 사용할 수 있습니까?

제한 상태 그룹

우선, 각 계산이 하나 또는 다른 한계 상태와 관련이 있음을 이해해야 합니다. 계산기는 추상적인 것이 아니라 한계 상태에서 구조의 작업을 시뮬레이션합니다. 즉, 구조의 모든 설계 특성은 한계 상태를 기반으로 선택됩니다.

동시에 문제의 이론적 측면에 대해 끊임없이 생각할 필요가 없습니다. 필요한 모든 검사는 이미 설계 표준에 배치되어 있습니다. 점검을 수행함으로써 설계된 구조에 대한 한계 상태의 발생을 방지할 수 있습니다. 모든 검사가 충족되면 구조의 수명 주기가 끝날 때까지 제한 상태가 발생하지 않을 것이라고 가정할 수 있습니다.

실제 설계에서 엔지니어는 일련의 검사(응력, 모멘트, 힘, 변형)를 처리하기 때문에 이러한 모든 계산은 조건부로 그룹화되며 이미 한계 상태 그룹에 대해 이야기하고 있습니다.

• 그룹 I의 한계 상태(유로코드 - 베어링 용량 기준)
• 그룹 II의 한계 상태(유로코드 - 서비스 가능성에 따름)

첫 번째 한계 상태가 발생하면:

• 건설 파괴
• 구조가 아직 파괴되지 않았지만 하중이 약간 증가하거나 다른 작동 조건이 변경되면 파괴됩니다.

결론은 명백합니다. 첫 번째 한계 상태에 있는 건물이나 구조물의 추가 작업은 불가능합니다. 절대 안돼:

그림 1. 주거용 건물의 파괴(1차 제한 상태)

구조가 두 번째(II) 제한 상태로 넘어가면 작동이 계속 가능합니다. 그러나 이것이 모든 것이 순서대로 되어 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 개별 요소는 상당한 변형을 받을 수 있습니다.

• 편향
• 단면 회전
• 균열

일반적으로 구조를 두 번째 제한 상태로 전환하려면 부하 감소, 이동 속도 감소 등과 같은 작동 제한이 필요합니다.

그림 2. 건물 콘크리트의 균열(2차 한계 상태)

재료의 강도 측면에서

"물리적 수준"에서 한계 상태의 시작은 예를 들어 구조 요소(또는 요소 그룹)의 응력이 설계 저항이라고 하는 특정 허용 임계값을 초과함을 의미합니다. 이는 응력-변형 상태의 다른 요소일 수 있습니다. 예를 들어 굽힘 모멘트, 한계 상태에서 구조물의 지지력을 초과하는 횡방향 또는 종방향 힘이 있습니다.

제한 상태의 첫 번째 그룹을 확인합니다.

한계 상태 I의 시작을 방지하기 위해 설계 엔지니어는 구조의 특성 섹션을 확인해야 합니다.

• 힘
• 안정성을 위해
• 지구력

예외없이 모든 하중지지 구조 요소는 단면의 모양과 크기뿐만 아니라 만들어진 재료에 관계없이 강도가 확인됩니다. 이것은 계산기가 편안한 수면을 취할 권리가없는 가장 중요하고 필수 확인 사항입니다.

압축(중앙, 편심) 요소에 대해 안정성 검사가 수행됩니다.

피로 효과를 방지하기 위해 주기적 하중 및 제하 조건에서 작동하는 요소에 대해 피로 시험을 수행해야 합니다. 이것은 예를 들어 철도 교량의 경간에서 일반적입니다. 왜냐하면 열차가 이동하는 동안 작업의 적재 및 하역 단계가 지속적으로 교대하기 때문입니다.

이 과정의 일부로 철근 콘크리트 및 금속 구조물의 기본 강도 시험에 대해 알게 됩니다.

두 번째 한계 상태 그룹 확인

II 한계 상태의 시작을 방지하기 위해 설계 엔지니어는 특성 섹션을 확인해야 합니다.

• 변형(변위)
• 균열 저항용(철근 콘크리트 구조물용)

변형은 구조의 선형 변위(처짐)뿐만 아니라 섹션의 회전 각도와도 관련되어야 합니다. 균열 저항을 보장하는 것은 기존 철근 콘크리트와 프리스트레스 철근 콘크리트 모두에서 철근 콘크리트 구조물을 설계할 때 중요한 단계입니다.

철근 콘크리트 구조물에 대한 계산의 예

예를 들어, 규범에 따라 일반(비응력) 철근 콘크리트로 구조물을 설계할 때 수행해야 할 검사를 고려해 보겠습니다.

표 1. 한계 상태에 따른 계산 그룹화:
M - 굽힘 모멘트; Q - 횡력; N - 종방향 힘(압축 또는 인장); e는 종방향 힘 적용의 편심률입니다. T는 토크입니다. F - 외부 집중력(하중); σ - 수직 응력; a - 균열 개방 폭; f - 구조의 편향

각 한계 상태 그룹에 대해 전체 일련의 검사가 수행되며 검사 유형(공식)은 구조 요소의 응력-변형률 상태에 따라 다릅니다.

우리는 이미 건물 구조를 계산하는 방법을 배우는 데 가까워졌습니다. 다음 회의에서 우리는 부하에 대해 이야기하고 즉시 계산을 진행할 것입니다.

1955년부터 우리나라의 철근콘크리트 구조물의 계산은 한계상태법에 따라 수행되어 왔다.

· 한계가 이해된다 외부 하중에 저항하는 능력의 상실 또는 수용할 수 없는 움직임 또는 국부적 손상의 수신으로 인해 추가 작업이 불가능한 구조 상태. 이에 따라 두 가지 한계 상태 그룹이 설정됩니다. 첫 번째 - 베어링 용량별; 두 번째 - 일반적인 사용에 대한 적합성.

· 한계 상태의 첫 번째 그룹에 대한 계산 구조물의 파괴(강도해석), 구조물의 형상이나 그 위치의 안정성 상실(좌굴해석), 피로파괴(내구성해석) 등을 방지하기 위해 수행된다.

· 두 번째 한계 상태 그룹에 대한 계산 과도한 변형 (처짐)의 발생을 방지하고 콘크리트 균열 가능성을 배제하거나 개구부 너비를 제한하며 필요한 경우 하중의 일부를 제거한 후 균열 폐쇄를 보장하는 것을 목표로합니다.

한계 상태의 첫 번째 그룹에 대한 계산이 주요 계산이며 섹션 선택에 사용됩니다. 두 번째 그룹에 대한 계산은 강도가 높지만 과도한 처짐(보, 상대적으로 낮은 하중에서 큰 스팬), 균열(탱크, 압력 파이프라인) 또는 과도한 균열 개방으로 인해 성능을 상실하여 조기에 발생하는 구조에 대해 수행됩니다. 보강재의 부식 .

구조물에 작용하는 하중과 구조물을 구성하는 재료의 강도 특성은 가변적이며 평균값과 다를 수 있습니다. 따라서 구조의 정상 작동 중에 한계 상태가 발생하지 않도록 하기 위해 구조의 안정적인 작동에 영향을 미치는 다양한 요인의 가능한 편차(바람직하지 않은 방향으로)를 고려하는 설계 계수 시스템이 도입되었습니다. 1) 하중 또는 충격의 가변성을 고려한 하중 안전 계수 γ f ; 2) 콘크리트 γ b 및 철근 γ s 에 대한 안전계수 . 강도 특성의 가변성을 고려합니다. 3) 건물 및 구조물의 책임 및 자본화 정도를 고려하여 구조물 γ n 의 목적에 대한 신뢰성 계수; 4) 작업 조건 계수 γ bi 및 γ si , 직접적인 방식으로 계산에 반영할 수 없는 일반적으로 재료 및 구조 작업의 일부 기능을 평가할 수 있습니다.

추정된 계수는 확률 통계적 방법을 기반으로 설정됩니다. 그들은 제조, 운송, 설치 및 작동과 같은 모든 단계에서 필요한 구조의 신뢰성을 제공합니다.

따라서 한계 상태 계산 방법의 주요 아이디어는 가능한 최대 하중이 구조물에 작용하는 드문 경우에도 콘크리트와 보강재의 강도가 최소화되고 작동 조건이 가장 불리하다는 것을 보장하는 것입니다. 구조가 무너지지 않고 허용할 수 없는 처짐이나 균열이 발생하지 않습니다. 동시에 많은 경우 이전에 사용된 방법으로 계산하는 것보다 더 경제적인 솔루션을 얻을 수 있습니다.

하중 및 영향 . 설계할 때 구조물의 건설 및 작동, 건물 구조물의 제조, 보관 및 운송 중에 발생하는 하중을 고려해야 합니다.

계산은 하중의 규범 및 설계 값을 사용합니다. 정상 작동 중에 구조에 작용할 수 있는 규범에 의해 설정된 하중의 가장 높은 값을 규범적 *이라고 합니다. 다양한 상황으로 인한 실제 하중은 표준과 다소 다를 수 있습니다. 이 편차는 부하 안전 계수에 의해 고려됩니다.

구조 계산은 설계 하중에 대해 수행됩니다.

어디서? q n - 표준 하중; γ f - 고려된 한계 상태에 해당하는 하중 안전 계수.

첫 번째 한계 상태 그룹에 대해 계산할 때 γ f는 다음을 취합니다. 일정한 하중 γ f = 1.1...1.3; 임시 γ f \u003d 1.2 ... 1.6, 위치 안정성 (전복, 슬라이딩, 상승)을 계산할 때 구조물의 무게를 줄이면 작업 조건이 악화됩니다.

두 번째 한계 상태 그룹에 대한 구조 계산은 발생 위험이 낮음을 고려하여 γ f = l에서 설계 하중에 대해 수행됩니다. 예외는 γ f > l인 내균열성 카테고리 I(7.1절 참조)에 속하는 구조입니다.

건물과 구조물에 대한 하중과 영향은 영구적이거나 일시적일 수 있습니다. 후자는 행동 기간에 따라 장기, 단기 및 특별으로 나뉩니다.

영구 하중에는 내 하중 및 둘러싸는 구조물의 중량을 포함하여 구조물 부분의 중량이 포함됩니다. 토양의 무게와 압력(제방, 되메움); 프리스트레스 효과.

임시 장기 부하에는 다음이 포함됩니다. 고정 장비의 무게 - 공작 기계, 모터, 컨테이너, 컨베이어; 장비를 채우는 액체 및 고체의 무게; 창고, 냉장고, 서적 보관소, 도서관 및 다용도실의 보관된 자재 및 선반에서 바닥에 하중을 가합니다.

변형 및 균열 형성에 대한 하중 작용 지속 시간의 영향을 고려해야 하는 경우 장기 하중에는 단기 하중의 일부가 포함됩니다. 이들은 각 스팬에 있는 한 크레인의 수직 하중의 전체 표준 값에 계수를 곱하여 결정된 표준 값이 감소된 크레인의 하중입니다. 0.5 - 크레인 작동 모드 그룹 4K-6K의 경우; 0.6 - 크레인 작동 모드 7K 그룹의 경우; 0.7 - 크레인 8K*의 작동 모드 그룹용; 전체 표준 값(§11.4 참조)에 0.3의 계수를 곱하여 결정된 감소된 표준 값의 적설량 - 적설 지역 III의 경우, 0.5 - 지역 IV의 경우, 0.6 - 지역 V, VI의 경우; 표준 값이 감소된 주거 및 공공 건물의 바닥에 있는 사람, 장비의 하중. 이러한 하중은 크리프 변형이 나타나기에 충분한 시간 동안 작용하여 처짐 및 균열 개방 폭을 증가시킬 수 있다는 사실 때문에 장기 하중이라고 합니다.

단기 하중에는 다음이 포함됩니다. 사람의 무게, 전체 표준 값을 가진 주거 및 공공 건물 바닥의 장비; 전체 표준 값으로 크레인의 하중; 전체 표준 값의 적설량; 풍하중뿐만 아니라 구조물의 설치 또는 수리 중에 발생하는 하중.

특수 하중은 지진, 폭발 또는 비상 충격 중에 발생합니다.

건물과 구조물은 다양한 하중의 동시 작용을 받기 때문에 이러한 하중의 가장 불리한 조합 또는 이로 인해 발생하는 힘을 고려하여 계산을 수행해야 합니다. 고려되는 하중의 구성에 따라 다음이 있습니다. 영구, 장기 및 단기 하중으로 구성된 주요 조합; 영구, 장기, 단기 및 특수 하중 중 하나로 구성된 특수 조합.

활하중은 감소된 표준값을 고려할 때 장기로, 전체 표준값을 고려할 때 단기로 조합에 포함됩니다.

가장 큰 하중 또는 노력이 동시에 발생할 확률은 조합 계수 ψ 1 및 ψ 2 에 의해 고려됩니다. 주 조합에 일정하고 하나의 임시 하중(장기 및 단기)만 포함되는 경우 조합 계수는 1과 동일하게 간주되며, 둘 이상의 임시 하중을 고려할 때 후자는 ψ 1을 곱합니다. \u003d 0.95 장기 하중 및 ψ 1 \u003d 0.9 단기 하중이 동시에 계산된 최대 값에 도달할 가능성이 낮은 것으로 간주되기 때문입니다.

* 크레인 작동 모드 그룹은 크레인 작동 조건, 리프팅 용량에 따라 다르며 GOST 25546-82에 따라 허용됩니다.

폭발 효과를 포함하여 하중의 특수 조합에 대한 구조를 계산할 때 단기 하중을 고려하지 않는 것이 허용됩니다.

설계 하중의 값은 또한 건물 및 구조물의 책임 및 자본화 정도를 고려하여 구조물의 목적에 대한 신뢰성 계수를 곱해야 합니다. 클래스 I 구조(특히 중요한 국가 경제적 중요성의 대상) γ n =1, 클래스 II 구조(중요한 국가 경제 대상) γ n =0.95, 클래스 III 구조(제한된 국가 경제적 중요성) γ n =0.9, 수명이 최대 5년인 임시 구조물 γ n =0.8.

콘크리트의 규범 및 설계 저항. 콘크리트의 강도 특성은 다양합니다. 동일한 콘크리트 배치의 샘플이라도 테스트 중에 다른 강도를 나타내게 되는데, 이는 구조의 이질성과 테스트 조건이 동일하지 않기 때문에 설명됩니다. 구조물에서 콘크리트 강도의 변동성은 장비의 품질, 작업자의 자격, 콘크리트 유형 및 기타 요인에 의해서도 영향을 받습니다.

쌀. 2.3. 분포 곡선:

F m 및 F - 평균 및 계산 값

외부 부하의 노력;

F um 및 F u - 동일, 베어링 용량

가능한 모든 강도 값 중에서 필요한 신뢰성으로 구조물의 안전한 작동을 보장하는 계산에 입력해야 합니다. 확률 이론의 방법은 그것을 확립하는 데 도움이됩니다.

강도 특성의 가변성은 일반적으로 가우스 법칙을 따르며 콘크리트의 강도 특성을 실험에서 반복 빈도와 연결하는 분포 곡선(그림 2.3, a)을 특징으로 합니다. 분포 곡선을 사용하여 콘크리트 압축 강도의 평균값을 계산할 수 있습니다.

여기서 n 1 , n 2 ,.., n k 는 강도 R 1 , R 2 ,… , R k 가 기록된 실험 횟수이고, n은 총 실험 횟수입니다. 강도의 분포(평균으로부터의 편차)는 표준편차(표준)로 특징지어집니다.

또는 변동 계수 ν = σ/R m . 식 (2.8)에서 Δ i = R i - R m .

σ를 계산하면 확률 이론의 방법을 사용하여 강도 R n의 값을 찾을 수 있습니다. 이 방법은 주어진 신뢰도(보안)를 갖습니다.

여기서 æ는 신뢰도 지수입니다.

æ가 높을수록(그림 2.3, a 참조) 샘플 수가 많을수록 강도 R m - æσ가 표시되고 더 많을수록 신뢰도가 높아집니다. R n = R m - σ를 계산에 입력된 최소 강도로 취하면(즉, æ = 1로 설정) 모든 샘플의 84%(입방체, 프리즘, 8이 될 수 있음)가 같거나 더 큰 강도를 나타냅니다. (신뢰도 0.84). æ \u003d에서 샘플의 1.64-95%가 강도 R n \u003d R m - 1.64 σ 이상을 나타내고 æ \u003d 3에서 샘플의 99.9%가 R n \u003d R 이상의 강도를 갖습니다. m -3 σ. 따라서 R m -Зσ의 값을 계산하면 천 가지 중 한 가지 경우에만 강도가 허용되는 것보다 낮습니다. 이러한 현상은 거의 믿을 수 없는 것으로 간주됩니다.

규범에 따르면 공장에서 제어되는 주요 특성은 콘크리트 등급 "B" *는 0.95의 신뢰도와 15cm의 리브가 있는 콘크리트 입방체의 강도를 나타냅니다.등급에 해당하는 강도는 æ = 1.64인 공식 (2.9)에 의해 결정됩니다.

ν의 값은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있습니다.

제조업체는 특정 생산 조건에 대해 결정된 계수 ν를 고려하여 콘크리트 등급에 해당하는 강도 R n을 제공해야 합니다. 잘 조직 된 생산 (균질성이 높은 콘크리트 생산)을 가진 기업에서 실제 변동 계수는 콘크리트의 평균 강도가 작을 것입니다 [참조. 식 (2.10)]을 더 낮출 수 있으므로 시멘트를 절약할 수 있습니다. 기업에서 생산한 콘크리트의 강도 변동이 큰 경우(변동 계수가 큰 경우) 콘크리트의 강도 R m을 높여 필요한 R n 값을 확보해야 하며, 이는 시멘트를 과도하게 소비하게 됩니다. .

* 1984년까지 콘크리트 강도의 주요 특성은 콘크리트의 압축강도 R m 의 평균값(kgf/cm 2 )으로 정의된 브랜드였습니다.

축 압축에 대한 콘크리트 프리즘의 표준 저항 R b,n(프리즘 강도)은 프리즘 및 입방 강도를 연결하는 종속성(1.1)을 고려하여 입방 강도의 규범 값에 의해 결정됩니다. R b, n의 값은 표에 나와 있습니다. 2.1.

콘크리트의 인장 강도가 제어되지 않는 경우 축 방향 인장에 대한 콘크리트의 표준 저항 Rbt,n은 인장 강도와 압축 강도를 관련시키는 종속성(1.2)을 고려하여 입방 강도의 표준 값에 의해 결정됩니다. 힘. R bt, n의 값은 표에 나와 있습니다. 2.1.

콘크리트의 인장 강도가 생산 중인 샘플의 직접 테스트에 의해 제어되는 경우 표준 축방향 인장 강도는 다음과 같습니다.

인장 강도 측면에서 콘크리트 등급을 특성화합니다.

첫 번째 그룹 R b 및 R bt의 한계 상태에 대한 콘크리트의 설계 저항은 표준 저항을 압축 γ bc 또는 인장 γ bt에서 콘크리트의 해당 신뢰성 계수로 나누어 결정됩니다.

무거운 콘크리트의 경우 γ bc = 1.3; γ bt = 1.5.

이 계수는 제조 및 작동 조건에 따라 샘플 강도 및 기타 여러 요인과 실제 구조물의 콘크리트 강도 차이로 인해 표준 강도와 비교하여 실제 강도가 감소할 가능성을 고려합니다. 구조의.

표 2.1.

중량 콘크리트의 강도 및 변형 특성

그룹 II R b,ser 및 R bt, ser의 한계 상태에 대한 콘크리트의 설계 저항은 신뢰도 계수 γ bc = γ bt = 1, 즉. 표준 저항과 동일하게 취합니다. 이것은 일반적으로 구조와 그 요소의 붕괴로 이어지지 않기 때문에 그룹 II의 한계 상태의 시작이 그룹 I보다 덜 위험하다는 사실에 의해 설명됩니다.

콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물을 계산할 때 필요한 경우 콘크리트의 설계 저항에 하중의 지속 시간 및 반복성, 제조 조건, 구조물의 특성 등을 고려하여 작업 조건 계수 γ bi를 곱합니다. 예를 들어, 연속 하중으로 발생하는 콘크리트 강도의 감소를 고려하기 위해 짧은 지속 시간의 하중을 고려할 때 계수 γ b 2 = 0.85 ... 0.9가 도입됩니다 - γ b 2 = 1.1.

■ 보강재의 규제 및 설계 저항 . 보강 R sn의 표준 저항은 가장 작은 제어 값과 동일하게 취합니다. 철근 보강, 고강도 와이어 및 보강 로프의 경우 - 항복 강도, 물리적 σ y 또는 조건부 σ 0.2; 일반 강화 와이어의 경우 - GOST가이 와이어의 항복 강도를 조절하지 않기 때문에 인장 강도의 0.75 전압.

표준 저항 R sn의 값은 0.95의 신뢰도로 철근 및 콘크리트에 대한 현재 표준에 따라 취해집니다(표 2.2).

그룹 I 및 II(표 2.2)의 한계 상태에 대한 보강재 R s 및 R s,ser의 설계 인장 강도는 표준 저항을 보강재 γ s에 대한 해당 신뢰성 계수로 나누어 결정됩니다.

안전계수는 Rs와 Rsn이 과도하게 수렴되는 경우 요소의 파괴 가능성을 배제하도록 설정된다. 철근 단면적의 가변성, 보강재의 소성 변형 초기 개발 등을 고려합니다. 클래스 A-I, A-II의 철근 보강 값은 1.05입니다. 클래스 A-III - 1.07 ... 1.1; 클래스 A-IV, A-V-1.15; 클래스 A-VI - 1.2; 클래스 Bp-I, B-I - 1.1의 와이어 피팅용; 클래스 B-II, Bp-II, K-7, K-19-1.2.

그룹 II의 제한 상태를 계산할 때 모든 유형의 보강재에 대한 안전 계수 값은 1과 같은 것으로 가정됩니다. 계산된 저항 R s , ser 는 표준 저항과 수치적으로 다릅니다.

압축 R sc 에 보강재의 설계 저항을 할당할 때 강철의 특성뿐만 아니라 콘크리트의 궁극적인 압축률도 고려됩니다. ε bcu = 2X 10 -3 , 강재의 탄성 계수 E s = 2 10 -5 MPa 를 취하면 콘크리트의 접합 변형 조건에서 콘크리트 파괴 전 철근에서 달성된 가장 높은 응력 σ sc 를 얻을 수 있습니다. 및 강화 σ sc = ε bcu E s = ε s E s . 규범에 따르면 압축에 대한 보강재의 설계 저항 R sc는 400 MPa를 초과하지 않는 경우 R s와 동일하게 취합니다. R s 값이 더 높은 철근의 경우 설계 저항 R sc 는 400 MPa(또는 압축 단계에서 계산할 때 330 MPa)로 가정됩니다. 하중이 장기간 작용하면 콘크리트의 크리프가 보강재의 압축 응력을 증가시킵니다. 따라서 콘크리트의 설계 저항이 작업 조건 계수를 고려하면 γ b 2 \u003d 0.85 ... 0.9 (즉, 하중의 장기적인 영향을 고려), 허용됩니다. 관련 설계 요구 사항에 따라 R sc 값을 클래스 A-IV 강에 대해 450 MPa로 증가시키고 클래스 At-IV 이상의 강에 대해 최대 500 MPa로 증가시킵니다.

제한 상태의 그룹 I에 따라 구조를 계산할 때 필요한 경우 보강재의 설계 저항에 작업 조건 계수를 곱합니다 γ si , 단면의 고르지 않은 응력 분포, 용접 조인트의 존재, 반복 하중 등. 예를 들어, 조건부 항복 강도 이상의 응력에서 고강도 보강재의 작동은 작업 조건 계수 γ s6에 의해 고려되며, 그 값은 보강재 등급에 따라 다르며 1.1에서 1.1까지 다양합니다. 1.2(§ 4.2 참조).

표 2.2.

강도 및 변형 특성

강화 강철 및 로프.

메모. 표에서 철근 보강의 등급은 해당 등급의 모든 유형의 철근을 의미합니다. 예를 들어 등급 A-V는 A t -V, A t -VCK 등도 의미합니다.

■ 계산의 주요 조항.

I 그룹의 한계 상태(베어링 용량)를 계산할 때 조건이 충족되어야 합니다.

에프

식 (2.14)의 왼쪽은 설계 하중 또는 작용의 가장 불리한 조합이 있는 요소 섹션에서 실질적으로 가능한 최대 힘과 동일한 설계 힘입니다. 이는 γ f >1 에서 설계 하중 q, 구조 γ n 의 목적을 위한 조합 계수 및 신뢰도 계수로 인한 노력에 따라 달라집니다. 설계력 F는 구조물의 불리하거나 유리한 작동 조건을 고려하여 재료의 설계 저항과 작동 조건 계수 γ bi , γ si 의 함수인 단면 F u 의 설계 하중 지지 용량을 초과해서는 안 됩니다. 섹션의 모양과 치수도 마찬가지입니다.

외부 하중 1과 지지력 2의 힘 분포 곡선(그림 2.3, b)은 위에서 논의한 요인의 가변성에 따라 달라지며 가우스 법칙을 따릅니다. 그래픽으로 표현된 조건(2.14)의 충족은 구조에 필요한 지지력을 보장합니다.

한계 상태의 II 그룹에 대해 계산할 때:

· 변위에 의한 - 표준 하중 f 의 처짐이 이 구조 요소 f ≤ f u 에 대한 표준에 의해 설정된 처짐 f u의 한계값을 초과하지 않아야 합니다. f u 의 값은 ;

· 균열 형성에 의한 - 계산된 또는 표준 하중으로부터의 힘은 ​​단면 F ≤ F crc에서 균열이 나타나는 힘보다 작거나 같아야 합니다.

· 수직 및 비스듬한 균열의 개방에 따라 - 인장 보강 수준에서의 개방 폭은 a cr c , u a crc ≤ a cr c , u = 0.l 규범에 의해 설정된 제한 개방보다 작아야 합니다. ..0.4mm.

필요한 경우 전체 하중에서 형성된 균열이 긴 부분의 작용으로 확실하게 닫힐(클램프) 필요합니다. 이 경우 균열 폐쇄에 대한 계산이 이루어집니다.

자가 점검 질문:

1. 구부러진 철근 콘크리트 요소의 응력-변형 상태의 단계. 강도, 균열 저항, 처짐 계산에 사용되는 단계는?

2. 프리스트레스 구조의 응력-변형 상태의 특징.

3. 허용 응력 및 파단 하중에 대한 단면 계산 방법의 주요 조항. 이러한 방법의 단점.

4. 한계 상태 방법에 의한 계산의 주요 조항.

한계 상태 그룹.

5. 한계 상태의 그룹 I 및 II에 대한 계산 목표는 무엇입니까?

6. 하중의 분류 및 설계 조합.

7. 규범 및 설계 하중. 신뢰성 요인

부하로. 얼마나 다양합니까?

8. 콘크리트의 규범적 저항. 평균과 어떤 관련이 있습니까?

힘? 어떤 보안으로 할당됩니까?

9. 그룹 I 및 II에 대한 콘크리트의 설계 저항은 어떻게 결정됩니까?

한계 상태? 신뢰성 계수 및 작업 조건 계수를 도입하는 목적은 무엇입니까?

10. 다양한 강철에 대한 표준 보강 저항은 어떻게 지정됩니까?

11. 계산된 보강저항, 안전계수

그리고 근무 조건.

12. 발병을 배제하는 조건을 일반적인 용어로 기록

그룹 I 및 II의 상태를 제한하고 그 의미를 설명합니다.