Proračun ploča po graničnim stanjima. Dvije skupine graničnih stanja. Grupe graničnih stanja

Građevinske konstrukcije moraju, prije svega, imati dovoljnu pouzdanost - odnosno sposobnost obavljanja određenih funkcija u odgovarajućim uvjetima u određenom vremenskom razdoblju. Prestanak obavljanja barem jedne od funkcija koje za to ima građevna konstrukcija naziva se kvar.

Dakle, neuspjeh se shvaća kao mogućnost pojave takvog slučajnog događaja, čiji su rezultat društveni ili ekonomski gubici. Smatra se da konstrukcija u trenutku prije kvara prelazi u granično stanje.

Granična stanja su takva stanja pri čijem nastupu konstrukcija prestaje zadovoljavati zahtjeve koji se za nju postavljaju, odnosno gubi sposobnost otpora vanjskim opterećenjima ili dolazi do neprihvatljivih pomaka ili lokalnih oštećenja.

Razlozi za nastanak graničnih stanja u građevinskim konstrukcijama mogu biti preopterećenja, nekvalitetni materijali od kojih su izrađene i drugo.

Glavna razlika između metode koja se razmatra i prethodnih metoda proračuna (proračun po dopuštenim naprezanjima) je u tome što su ovdje jasno utvrđena granična stanja konstrukcija i umjesto jednog faktora sigurnosti k u proračun se uvodi sustav proračunskih koeficijenata koji jamče konstrukciju s određenom sigurnošću od nastupa ovih stanja u najnepovoljnijim (ali stvarno mogućim) uvjetima. Trenutno je ova metoda izračuna prihvaćena kao glavna službena.

Armiranobetonske konstrukcije mogu izgubiti potrebne performanse iz jednog od dva razloga:

1. Kao rezultat iscrpljenosti nosivosti (uništavanje materijala u najopterećenijim dionicama, gubitak stabilnosti pojedinih elemenata ili cijele konstrukcije u cjelini);

2. Kao posljedica prekomjernih deformacija (progibi, vibracije, slijeganja), kao i zbog stvaranja pukotina ili njihovog prekomjernog otvaranja.

U skladu s gore navedena dva razloga koji mogu uzrokovati gubitak svojstava konstrukcija, standardi utvrđuju dvije skupine njihovih graničnih stanja:

Po nosivosti (prva skupina);

Po prikladnosti za normalan rad (druga skupina).

Zadatak proračuna je spriječiti pojavu bilo kakvog graničnog stanja u razmatranoj konstrukciji tijekom razdoblja proizvodnje, transporta, montaže i rada.

Proračuni za granična stanja prve skupine trebaju tijekom rada konstrukcije i za ostale faze rada osigurati njezinu čvrstoću, stabilnost oblika, stabilnost položaja, izdržljivost itd.

Proračuni za granična stanja druge skupine provode se kako bi se spriječilo, tijekom rada konstrukcije iu drugim fazama njezina rada, prekomjerno otvaranje pukotina po širini, što dovodi do preuranjene korozije armature ili njihovog stvaranja, kao i kao pretjerani pokreti.

Procijenjeni faktori

To su opterećenja i mehanička svojstva materijala (beton i armatura). Imaju statističku varijabilnost ili širenje vrijednosti. Proračuni graničnih stanja uzimaju u obzir (u implicitnom obliku) varijabilnost opterećenja i mehaničkih svojstava materijala, kao i razne nepovoljne ili povoljne radne uvjete za beton i armaturu, uvjete za proizvodnju i rad elemenata zgrada i konstrukcija.

Opterećenja, mehaničke karakteristike materijala i proračunski koeficijenti su normalizirani. Pri projektiranju armiranobetonskih konstrukcija, vrijednosti opterećenja, otpornosti betona i armature postavljaju se prema poglavljima SNiP 2.01.07-85 * i SP 52-101-2003.

Klasifikacija tereta. Normativna i računska opterećenja

Opterećenja i utjecaji na zgrade i građevine, ovisno o trajanju njihova djelovanja, dijele se na trajna i privremena. Potonji se pak dijele na dugoročne, kratkoročne i posebne.

su težina nosivih i zapornih konstrukcija zgrada i građevina, težina i pritisak tla, utjecaj prednaprezanja armiranobetonske konstrukcije.

uključuju: težinu stacionarne opreme na podovima - alatni strojevi, uređaji, motori, spremnici itd.; tlak plinova, tekućina, rasutih tvari u spremnicima; opterećenja poda od uskladištenog materijala i regalne opreme u skladištima, hladnjačama, žitnicama, knjigama, arhivima i sličnim prostorima; temperaturni tehnološki učinci stacionarne opreme; težina vodenog sloja na ravnim površinama ispunjenim vodom itd.

To uključuje: težinu ljudi, materijale za popravak u područjima održavanja i popravka opreme, opterećenja snijega s punom standardnom vrijednošću, opterećenja vjetrom, opterećenja koja nastaju tijekom proizvodnje, transporta i ugradnje konstrukcijskih elemenata i neke druge.

uključuju: seizmičke i eksplozivne učinke; opterećenja uzrokovana oštrim poremećajima u tehnološkom procesu, privremenim kvarom ili kvarom opreme itd.

Opterećenja u skladu sa SNiP 2.01.07-85 * također su podijeljena na normativna i izračunata.

Regulatorna opterećenja nazivaju se opterećenja ili utjecaji koji su po veličini bliski najvećim mogućim tijekom normalnog rada zgrada i građevina. Njihove vrijednosti navedene su u normama.

Nepovoljna promjenjivost opterećenja procjenjuje se faktorom sigurnosti opterećenja γ f.

Projektirana vrijednost opterećenja g za izračun čvrstoće ili stabilnosti konstrukcije određuje se množenjem standardne vrijednosti g str koeficijentom γ f , obično većim od 1

Vrijednosti se razlikuju ovisno o prirodi opterećenja i njihovoj veličini. Tako, na primjer, kada se uzme u obzir vlastita težina betonskih i armiranobetonskih konstrukcija = 1,1; kada se uzme u obzir vlastita težina raznih estriha, zasipa, grijača, izvedenih u tvornici, = 1,2, a na gradilištu = 1,3. Treba uzeti faktore sigurnosti opterećenja za ravnomjerno raspoređena opterećenja:

1,3 - s punom standardnom vrijednošću manjom od 2 kPa (2 kN / m 2);

1,2 - pri punoj standardnoj vrijednosti od 2 kPa (2 kN / m 2) i više. Koeficijent pouzdanosti opterećenja za vlastitu težinu pri proračunu konstrukcije za stabilnost položaja protiv uspona, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava radne uvjete konstrukcije, uzima se jednakim 0,9.

Proračuni za granična stanja druge skupine provode se prema standardnim opterećenjima ili prema proračunskim, uzetim s γ f = 1.

Zgrade i konstrukcije podvrgnute su istodobnom djelovanju različitih opterećenja. Stoga se proračun zgrade ili građevine u cjelini ili njezinih pojedinačnih elemenata mora provesti uzimajući u obzir najnepovoljnije kombinacije ovih opterećenja ili sila uzrokovanih njima. Nepovoljne, ali stvarno moguće kombinacije opterećenja tijekom projektiranja odabiru se u skladu s preporukama SNiP 2.01.07-85 *.

Ovisno o sastavu razmatranih opterećenja, razlikuju se kombinacije:

- glavni, uključujući trajna, dugotrajna i kratkotrajna opterećenja

T \u003d ΣT stup + ψ 1 ΣT dugo + ψ 2 ΣT višestruko,

gdje je T = M, T, Q;

ψ - koeficijent kombinacije (ako se uzme u obzir 1 kratkotrajno opterećenje, tada ψ 1 \u003d ψ 2 \u003d 1,0, ako kombinacija uključuje 2 ili više kratkotrajnih opterećenja, tada ψ 1 = 0,95, ψ 2 \u003d 0,9);

- poseban, uključujući, uz trajna, dugotrajna i kratkotrajna opterećenja, posebno opterećenje (ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,80).

1. Suština metode

Metoda proračuna konstrukcija po graničnim stanjima je daljnji razvoj metode proračuna po razornim silama. Pri proračunu ovom metodom jasno su utvrđena granična stanja konstrukcija i uveden je sustav proračunskih koeficijenata koji jamči konstrukciju od nastanka ovih stanja pri najnepovoljnijim kombinacijama opterećenja i pri najnižim vrijednostima svojstava čvrstoće. materijala.

Faze razaranja, ali sigurnost konstrukcije pod opterećenjem ne ocjenjuje se jednim sintetizirajućim faktorom sigurnosti, već sustavom proračunskih koeficijenata. Nešto su ekonomičnije konstrukcije projektirane i proračunate metodom graničnog stanja.

2. Dvije skupine graničnih stanja

Granična stanja su stanja u kojima konstrukcije prestaju udovoljavati zahtjevima koji su pred njih postavljeni tijekom rada, odnosno gube sposobnost otpora vanjskim opterećenjima i utjecajima ili primaju neprihvatljiva pomicanja ili lokalna oštećenja.

Armiranobetonske konstrukcije moraju ispunjavati zahtjeve proračuna za dvije skupine graničnih stanja: za nosivost - prva skupina graničnih stanja; prema pogodnosti za normalan pogon – druga skupina graničnih stanja.

gubitak stabilnosti oblika konstrukcije (proračun stabilnosti tankostijenih konstrukcija i sl.) ili njezina položaja (proračun na prevrtanje i klizanje). potporni zidovi, ekscentrično opterećeni visoki temelji; proračun za uspon zakopanih ili podzemnih rezervoara itd.);

zamorni slom (proračun na zamor konstrukcija pod utjecajem ponavljajućeg pomičnog ili pulsirajućeg opterećenja: kranske grede, pragovi, okvirni temelji i stropovi za neuravnotežene strojeve itd.);

razaranje od kombiniranog djelovanja faktora sile i štetni utjecaji vanjsko okruženje (periodično ili stalno izlaganje agresivnom okruženju, djelovanje naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja itd.).

Proračun za granična stanja druge skupine provodi se kako bi se spriječilo:

stvaranje prekomjernog ili produljenog otvaranja pukotina (ako je stvaranje ili produljeno otvaranje pukotina dopušteno u radnim uvjetima);

prekomjerni pokreti (otkloni, kutovi rotacije, kutovi nagiba i amplitude vibracija).

Proračun graničnih stanja konstrukcije u cjelini, kao i njenih pojedinačnih elemenata ili dijelova, provodi se za sve faze: proizvodnja, transport, montaža i rad; pri čemu računske sheme mora zadovoljiti prihvaćeno konstruktivna rješenja i svaki od gore navedenih koraka.

3. Procijenjeni faktori

Čimbenici proračuna - opterećenja i mehaničke karakteristike betona i armature (vlačna čvrstoća, granica razvlačenja) - imaju statističku varijabilnost (raspršenost vrijednosti). Opterećenja i djelovanja mogu se razlikovati od zadane vjerojatnosti prekoračenja prosječnih vrijednosti, a mehaničke karakteristike materijala mogu se razlikovati od zadane vjerojatnosti pada prosječnih vrijednosti. Proračuni graničnih stanja uzimaju u obzir statističku varijabilnost opterećenja i mehaničkih svojstava materijala, nestatističke čimbenike i različite nepovoljne ili povoljne fizikalne, kemijske i mehaničke uvjete za rad betona i armature, proizvodnju i rad elemenata zgrada i konstrukcija. . Opterećenja, mehaničke karakteristike materijala i proračunski koeficijenti su normalizirani.

Vrijednosti opterećenja, otpornosti betona i armature postavljaju se prema poglavljima SNiP "Opterećenja i učinci" i "Betonske i armiranobetonske konstrukcije".

4. Klasifikacija tereta. Regulacijska i proračunska opterećenja

Ovisno o trajanju djelovanja, opterećenje se dijeli na trajno i privremeno. Privremena opterećenja pak se dijele na dugotrajna, kratkoročna, posebna.

Opterećenja od težine nosivih i zapornih konstrukcija zgrada i građevina, mase i pritiska tla te utjecaja prednapregnutih armiranobetonskih konstrukcija su konstantna.

Dugotrajna opterećenja su od težine stacionarne opreme na podovima - alatni strojevi, aparati, motori, spremnici itd.; tlak plinova, tekućina, rasutih tvari u spremnicima; tereti u skladištima, hladnjačama, arhivima, knjižnicama i sličnim zgradama i objektima; dio živog opterećenja utvrđenog normama u stambene zgrade, uslužni i kućanski prostori; dugoročni temperaturni tehnološki učinci stacionarne opreme; opterećenja od jedne mostne ili jedne mostne dizalice, pomnožena s koeficijentima: 0,5 za srednje nosive dizalice i 0,7 za teške nosive dizalice; opterećenja snijegom za III-IV klimatske regije s koeficijentima od 0,3-0,6. Navedene vrijednosti dizalice, neke privremene i opterećenja snijegomčine dio njihove ukupne vrijednosti i uvode se u proračun uzimajući u obzir trajanje djelovanja opterećenja ove vrste na pomake, deformacije i pucanje. Pune vrijednosti ovih opterećenja su kratkoročne.

Kratkotrajna su opterećenja od težine ljudi, dijelova, materijala u prostorima održavanja i popravka opreme - hodnici i drugi prostori slobodni od opreme; dio opterećenja na podovima stambenih i javnih zgrada; opterećenja koja nastaju tijekom proizvodnje, transporta i ugradnje konstrukcijskih elemenata; opterećenja od nadzemnih i nadzemnih dizalica koje se koriste u izgradnji ili radu zgrada i građevina; opterećenje snijegom i vjetrom; temperatura klimatski učinci.

Posebna opterećenja uključuju: seizmičko i eksplozivno djelovanje; opterećenja uzrokovana kvarom ili kvarom opreme i oštrim kršenjem tehnološki proces(na primjer, s oštrim povećanjem ili padom temperature, itd.); utjecaj neujednačenih deformacija podloge, popraćenih temeljnom promjenom strukture tla (na primjer, deformacije slijeganja tla tijekom namakanja ili permafrost tla tijekom odmrzavanja) itd.

Normativna opterećenja su postavljena normama prema unaprijed određenoj vjerojatnosti prekoračenja prosječnih vrijednosti ili prema nominalnim vrijednostima. Regulatorna konstantna opterećenja uzimaju se prema proračunskim vrijednostima geometrijskih i parametri dizajna i prosječne vrijednosti gustoće. Regulatorna privremena tehnološka i instalacijska opterećenja postavljena su na najviše vrijednosti predviđene za normalan rad; snijeg i vjetar - prema prosjeku godišnjih nepovoljnih vrijednosti ili prema nepovoljnim vrijednostima koje odgovaraju određenom prosječnom razdoblju njihovog ponavljanja.

Računska opterećenja za projektiranje čvrstoće i stabilnosti konstrukcija određuju se množenjem standardnog opterećenja s faktorom sigurnosti opterećenja Vf, obično većim od jedan, na primjer g=gnyf. Koeficijent pouzdanosti od težine betonskih i armiranobetonskih konstrukcija Yf = M; od težine konstrukcija izrađenih od betona na lakim agregatima (s prosječnom gustoćom od 1800 kg / m3 ili manje) i raznih estriha, zasipa, grijača, izvedenih u tvornici, Yf = l,2, pri ugradnji yf = \,3 ; od raznih privremenih opterećenja ovisno o njihovoj vrijednosti yf = it 2. 1.4. Koeficijent preopterećenja od težine konstrukcija pri proračunu stabilnosti položaja protiv uspona, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava uvjete za rad konstrukcije, uzima se 7f = 0,9. Pri proračunu konstrukcija u fazi izgradnje, izračunata kratkotrajna opterećenja množe se s faktorom 0,8. Projektna opterećenja za proračun konstrukcija za deformacije i pomake (za drugu skupinu graničnih stanja) uzimaju se jednake standardnim vrijednostima s koeficijentom Yf -1-

kombinacija opterećenja. Konstrukcije se moraju projektirati za različite kombinacije opterećenja ili odgovarajućih sila ako se proračun provodi prema neelastičnoj shemi. Ovisno o sastavu opterećenja koja se uzimaju u obzir, razlikuju se: glavne kombinacije, koje se sastoje od stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja ili sila od nx; posebne kombinacije koje se sastoje od trajnog, dugotrajnog, mogućeg kratkotrajnog i jednog od posebnih opterećenja ili napora iz njih.

Razmatra se pet skupina osnovnih kombinacija opterećenja. Pri proračunu konstrukcija za glavne kombinacije prve skupine uzimaju se u obzir konstantna, dugotrajna i jedno kratkotrajno opterećenje; u proračunu konstrukcija za glavne kombinacije druge skupine uzimaju se u obzir konstantna, dugotrajna i dva (ili više) kratkotrajna opterećenja; dok su vrijednosti kratkoročne

opterećenja ili odgovarajuće sile treba pomnožiti faktorom kombinacije jednakim 0,9.

Pri proračunu konstrukcija za posebne kombinacije, vrijednosti kratkotrajnih opterećenja ili odgovarajućih sila treba pomnožiti faktorom kombinacije jednakim 0,8, osim u slučajevima navedenim u standardima projektiranja zgrada i građevina u seizmičkim područjima.

Norme također dopuštaju smanjenje živih opterećenja pri izračunavanju greda i poprečnih šipki, ovisno o površini opterećenog poda.

5. Stupanj odgovornosti zgrada i građevina

Stupanj odgovornosti zgrade i građevina kada građevine dođu u granična stanja određen je visinom materijalne i društvene štete. Pri projektiranju konstrukcija treba uzeti u obzir faktor pouzdanosti za potrebe jedinstvenog poduzeća, čija vrijednost ovisi o klasi odgovornosti zgrada ili građevina. Granične vrijednosti nosivosti, proračunske vrijednosti otpora, granične vrijednosti deformacija, otvora pukotina, odnosno proračunske vrijednosti opterećenja, sila ili drugih utjecaja treba pomnožiti s ovim koeficijentom prema svrha.

Eksperimentalna istraživanja provedena u tvornicama montažnih proizvoda od armiranog betona pokazala su da za teške betone i betone na poroznim agregatima koeficijent varijacije U

0,135, što je prihvaćeno u normama.

U matematičkoj statistici, korištenjem pa ili nijednog, procjenjuje se vjerojatnost ponavljanja vrijednosti privremenog otpora manjeg od V. Ako prihvatimo x = 1,64, tada je vjerojatno ponavljanje vrijednosti<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.

Pri kontroli klase betona u smislu aksijalne vlačne čvrstoće, normativna otpornost betona na aksijalni vlačni Rbtn uzima se jednako njegovoj zajamčenoj čvrstoći (klasi) na. aksijalno istezanje.

Proračunski otpor betona za proračun za prvu skupinu graničnih stanja određuje se dijeljenjem standardnih otpora s pripadajućim faktorima pouzdanosti za beton na tlak ybc = 1,3 prn napon ^ = 1,5, au kontroli vlačne čvrstoće yy = 1,3 . Proračunska otpornost betona na aksijalni pritisak

Izračunata tlačna čvrstoća teškog betona klasa B50, B55, B60 pomnožena je s koeficijentima koji uzimaju u obzir osobitost mehaničkih svojstava betona visoke čvrstoće (smanjenje deformacija puzanja), odnosno jednakih 0,95; 0,925 i 0,9.

Vrijednosti proračunske otpornosti betona sa zaobljenjem dane su u App. ja

Pri proračunu konstrukcijskih elemenata proračunski otpori betona Rb i Rbt se smanjuju, au nekim slučajevima povećavaju množenjem s odgovarajućim koeficijentima radnih uvjeta betona uy, uzimajući u obzir specifična svojstva betona: trajanje opterećenja i njegovo opetovano ponavljanje; uvjeti, priroda i stupanj rada građevine; način njegove izrade, dimenzije poprečnog presjeka itd.

Računski otpor armature Rsc na pritisak koji se koristi u proračunu konstrukcija za prvu skupinu graničnih stanja, kada je armatura vezana za beton, uzima se jednak odgovarajućoj proračunskoj vlačnoj čvrstoći armature Rs, ali ne više od 400 MPa (na temelju o krajnjoj stišljivosti betonske kade). Pri proračunu konstrukcija za koje se proračunska otpornost betona uzima za dugotrajno opterećenje, uzimajući u obzir koeficijent radnih uvjeta y&2 razreda A-I V, At-IVC; /? dC \u003d 500 MPa s armaturom klasa A-V, At-V, A-VI, At-VI, V-I, Vr-P, K-7, K-19 (budući da se krajnja stisljivost betona malo povećava s produljenim djelovanjem opterećenja). U tom slučaju moraju se poštovati posebni projektni zahtjevi za ugradnju poprečne armature, koja štiti uzdužnu stisnutu armaturu od izvijanja, s korakom ne većim od 500 mm ili ne većim od dvostruke širine dane površine elementa. U nedostatku prianjanja armature na beton Rsc-0.

Pri proračunu konstrukcijskih elemenata proračunski otpori armature se smanjuju ili u nekim slučajevima povećavaju množenjem s odgovarajućim koeficijentima radnih uvjeta ySi, uzimajući u obzir mogućnost nepotpunog korištenja njegovih karakteristika čvrstoće zbog neravnomjerne raspodjele naprezanja u presjeku. , niska čvrstoća betona, uvjeti sidrenja, prisutnost zavoja, priroda dijagrama zatezanja čelika, promjena njegovih svojstava ovisno o radnim uvjetima konstrukcije itd.

Pri proračunu elemenata za djelovanje poprečne sile proračunski otpori poprečne armature smanjuju se uvođenjem koeficijenta radnih uvjeta -um ^ OD, koji uzima u obzir neravnomjernu raspodjelu naprezanja u armaturi po duljini. nagnuti presjek. Osim toga, za zavarenu poprečnu armaturu od žice klasa Vr-I i šipkastu armaturu klase A-III uvodi se koeficijent Vs2=0,9 koji uzima u obzir mogućnost krtog loma zavarenog spoja stezaljki. Vrijednosti proračunskog otpora poprečne armature pri proračunu posmične sile Rsw, uzimajući u obzir koeficijente yst, dane su u tablici. 1 i 2 prim. v.

Osim toga, izračunate otpore Rs, Rsc i Rsw treba pomnožiti s koeficijentima radnih uvjeta: Ys3, 7 * 4 - s ponovljenom primjenom opterećenja (vidi Poglavlje VIII); ysb^lx/lp ili uz

1x/1ap - u zoni prijenosa naprezanja i u zoni sidrenja nenapete armature bez sidara; 7 ^ 6 - pri radu 'armature visoke čvrstoće pri naprezanjima iznad uvjetne granice razvlačenja (7o.2.

Proračunski otpor armature za proračun za drugu skupinu graničnih stanja postavljen je na faktor pouzdanosti za armaturu 7s = 1, tj. uzimaju se jednake standardnim vrijednostima Rs, ser = Rsn i uzimaju se u obzir s koeficijentom radnih uvjeta armature

Otpornost armiranobetonske konstrukcije na pukotine je njezina otpornost na pucanje u I. stupnju napregnuto-deformiranog stanja ili otpornost na otvaranje pukotina u II. stupnju napregnuto-deformacijskog stanja.

Za otpornost na pukotine armiranobetonske konstrukcije ili njezinih dijelova u proračunu se postavljaju različiti zahtjevi, ovisno o vrsti upotrijebljene armature. Ovi se zahtjevi odnose na normalne pukotine i pukotine nagnute prema uzdužnoj osi elementa i dijele se u tri kategorije:

Otvaranje pukotina pod djelovanjem stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja smatra se kratkim; kontinuirano otvaranje pukotine smatra se pod djelovanjem samo stalnih i dugotrajnih opterećenja. Maksimalna širina otvora pukotine (accr - kratka i accr2 duga), koja osigurava normalan rad zgrada, otpornost armature na koroziju i trajnost konstrukcije, ovisno o kategoriji zahtjeva za otpornost na pukotine, ne smije prelaziti 0,05-0,4 mm (Tablica II .2).

Prednapeti elementi pod tlakom tekućine ili plina (rezervoari, tlačne cijevi itd.), u potpuno zategnutom presjeku s šipkastom ili žičanom armaturom, kao iu djelomično stisnutom presjeku s žičanom armaturom promjera 3 mm ili manje, moraju ispunjavati zahtjevi prve kategorije. Ostali prednapeti elementi, ovisno o projektnim uvjetima i vrsti armature, moraju ispunjavati zahtjeve druge ili treće kategorije.

Postupak uzimanja u obzir opterećenja u proračunu otpornosti na pukotine ovisi o kategoriji zahtjeva za otpornost na pukotine: sa zahtjevima prve kategorije proračun se provodi prema proračunskim opterećenjima s faktorom sigurnosti za opterećenje yf> l (kao u proračunu za čvrstoću); prema zahtjevima druge i treće kategorije, proračun se provodi za djelovanje opterećenja s koeficijentom V / \u003d b Proračun za stvaranje pukotina kako bi se utvrdila potreba za provjerom kratkotrajnog otvaranja pukotina za zahtjevima druge kategorije, proračun za stvaranje pukotina izvodi se za djelovanje proračunskih opterećenja s koeficijentom yf>U provjere otvaranja pukotina prema zahtjevima treće kategorije izvode se za djelovanje opterećenja s koeficijentom Y / -1. U proračunu otpornosti na pukotine uzima se u obzir zajedničko djelovanje svih opterećenja, osim posebnih. Posebna opterećenja se uzimaju u obzir u proračunu nastanka pukotina u slučajevima kada pukotine dovode do katastrofalne situacije. Proračun za zatvaranje pukotina prema zahtjevima druge kategorije provodi se za djelovanje stalnih i dugotrajnih opterećenja s koeficijentom y / -1.Postupak za obračun opterećenja dan je u tablici. P.Z. Na krajnjim dionicama prednapetih elemenata unutar duljine zone prijenosa naprezanja s armature na beton 1P nije dopušteno pucanje pod zajedničkim djelovanjem svih opterećenja (osim posebnih) unesenih u proračun s koeficijentom Y / = L OVAJ zahtjev je zbog činjenice da prerano pucanje betona na krajnjim dijelovima elemenata - može dovesti do izvlačenja armature iz betona pod opterećenjem i iznenadnog sloma.

povećanje ugiba. Učinak ovih pukotina uzima se u obzir u konstrukcijskim proračunima. Za elemente koji rade u S& uvjetima djelovanja ponovljenih opterećenja i izračunatih na izdržljivost, nije dopušteno stvaranje takvih pukotina.

Granična stanja prve skupine. Proračuni čvrstoće polaze od stupnja III stanja naprezanja i deformacije. Presjek konstrukcije ima potrebnu čvrstoću ako sile projektiranih opterećenja ne prelaze sile koje opaža presjek pri proračunskim otporima materijala, uzimajući u obzir koeficijent radnih uvjeta. Sila od proračunskih opterećenja T (na primjer, moment savijanja ili uzdužna sila) je funkcija standardnih opterećenja, sigurnosnih faktora i drugih faktora C (proračunski model, dinamički faktor, itd.).

Granična stanja druge skupine. Proračun stvaranja pukotina, normalnih i nagnutih prema uzdužnoj osi elementa, provodi se kako bi se provjerila otpornost na pukotine elemenata na koje se postavljaju zahtjevi prve kategorije, kao i kako bi se utvrdilo pojavljuju li se pukotine u elementima čiji otpornost na pukotine nametnuta je zahtjevima druge i treće kategorije. Vjeruje se da se pukotine normalne na uzdužnu os ne pojavljuju ako sila T (moment savijanja ili uzdužna sila) od djelovanja opterećenja ne premašuje silu TSgf, koja se može percipirati presjekom elementa

Smatra se da se pukotine nagnute prema uzdužnoj osi elementa ne pojavljuju ako glavna vlačna naprezanja u betonu ne prelaze proračunske vrijednosti,

Proračun za otvor pukotine, normalan i nagnut na uzdužnu os, sastoji se u određivanju širine otvora pukotine na razini vlačne armature i usporedbi s maksimalnom širinom otvora. Podaci o maksimalnoj širini otvora pukotine dati su u tablici. II.3.

Proračun pomaka sastoji se u određivanju otklona elementa od opterećenja, uzimajući u obzir trajanje njihovog djelovanja i uspoređujući ga s krajnjim otklonom.

Granični progibi postavljeni su različitim zahtjevima: tehnološkim, zbog normalnog rada dizalica, tehnoloških instalacija, strojeva i sl.; konstruktivna, zbog utjecaja susjednih elemenata koji ograničavaju deformacije, potrebe da se izdrže navedeni nagibi itd.; estetski.

Granični ugibi prednapetih elemenata mogu se povećati za visinu zavoja, ako to nije ograničeno tehnološkim ili projektnim zahtjevima.

Postupak uzimanja u obzir opterećenja pri proračunu progiba je sljedeći: kada je ograničeno tehnološkim ili projektnim zahtjevima - za djelovanje trajnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja; kada su ograničeni estetskim zahtjevima - na djelovanje stalnih i dugotrajnih opterećenja. U ovom slučaju faktor sigurnosti opterećenja se uzima kao Yf

Granični progibi utvrđeni normama za različite armiranobetonske elemente dani su u tablici II.4. Granični ugibi konzola, vezani uz dohvat konzole, uzimaju se dvostruko veći.

Osim toga, mora se izvršiti dodatni izračun volatilnosti za elemente koji nisu susjedi. armiranobetonske ploče stropovi, stepenice, odmorišta itd.: dodatni otklon od kratkotrajnog koncentriranog opterećenja od 1000 N s najnepovoljnijom shemom njegove primjene ne smije biti veći od 0,7 mm.

Metoda proračuna graničnog stanja

Poglavlje 2. Eksperimentalni temelji teorije otpornosti armiranog betona i metode proračuna armiranobetonskih konstrukcija

Metoda proračuna graničnog stanja

Pri proračunu ovom metodom konstrukcija se razmatra u svom projektnom graničnom stanju. Za proračunsko granično stanje uzima se takvo stanje konstrukcije u kojem ona prestaje zadovoljavati radne zahtjeve koji su joj nametnuti, odnosno gubi sposobnost otpornosti na vanjske utjecaje ili prima neprihvatljive deformacije ili lokalna oštećenja.

Za čelične konstrukcije utvrđena su dva proračunska granična stanja:

prvo proračunsko granično stanje, određeno nosivošću (čvrstoća, stabilnost ili izdržljivost); ovo granično stanje moraju zadovoljiti sve čelične konstrukcije;
drugo proračunsko granično stanje, određeno razvojem prekomjernih deformacija (progiba i pomaka); ovo granično stanje moraju zadovoljiti konstrukcije kod kojih veličina deformacija može ograničiti mogućnost njihova rada.

Prvo proračunsko granično stanje izraženo je nejednakošću

gdje je N proračunska sila u konstrukciji iz zbroja učinaka proračunskih opterećenja P u najnepovoljnijoj kombinaciji;

F - nosivost konstrukcije koja je funkcija geometrijskih dimenzija konstrukcije, proračunskog otpora materijala R i koeficijenta uvjeta rada m.

Maksimalna opterećenja utvrđena normama (SNiP) koja su dopuštena tijekom normalnog rada konstrukcija nazivaju se standardnim opterećenjima P n (vidi Dodatak I, Opterećenja i faktori opterećenja).

Proračunska opterećenja P, za koja se konstrukcija proračunava (prema graničnom stanju), uzimaju se nešto veća od normativnih. Projektirano opterećenje definira se kao umnožak standardnog opterećenja s faktorom preopterećenja n (većim od jedan), uzimajući u obzir opasnost od prekoračenja opterećenja u usporedbi s njegovom standardnom vrijednošću zbog moguće varijabilnosti opterećenja:

Vrijednosti koeficijenata p dane su u tablici Regulatorna i proračunska opterećenja, faktori preopterećenja.

Dakle, konstrukcije se razmatraju pod utjecajem ne operativnih (normativnih), već proračunskih opterećenja. Iz utjecaja proračunskih opterećenja u konstrukciji određuju se proračunske sile (aksijalna sila N ili moment M), koje se nalaze prema Opća pravilačvrstoća materijala i konstrukcijska mehanika.

Desna strana glavne jednadžbe (1.I)- nosivost konstrukcije F - ovisi o krajnjoj otpornosti materijala na djelovanje sila, karakteriziranoj mehaničkim svojstvima materijala i naziva se normativna otpornost R n, kao io geometrijskim karakteristikama presjeka (površina presjeka F , modul W, itd.).

Za konstrukcijski čelik pretpostavlja se da je normativni otpor jednak granici tečenja,

(za najčešći građevinski čelik razreda St. 3 σ t \u003d 2400 kg / cm 2).

Proračunski otpor čelika R uzima se kao napon jednak standardnom otporu pomnoženom s koeficijentom jednolikosti k (manjim od jedan), uzimajući u obzir opasnost od smanjenja otpora materijala u usporedbi s njegovom standardnom vrijednošću zbog varijabilnosti. mehaničkih svojstava materijala

Za obične niskougljične čelike k = 0,9, a za visokokvalitetne (niskolegirane) k = 0,85.

Dakle, izračunati otpor R- ovo je naprezanje jednako najmanjoj mogućoj vrijednosti granice tečenja materijala, koja se uzima za proračun kao granica.

Osim toga, za sigurnost konstrukcije moraju se uzeti u obzir sva moguća odstupanja od normalnih uvjeta uzrokovana značajkama rada konstrukcije (na primjer, uvjeti koji doprinose pojavi povećane korozije i sl.). Da bi se to postiglo, uvodi se koeficijent radnih uvjeta m, za koji se za većinu konstrukcija i priključaka pretpostavlja da je jednak jedan (vidi Koeficijenti radnih uvjeta m dodatak).

Stoga će glavna računska jednadžba (1.I) imati sljedeći oblik:

pri provjeri čvrstoće konstrukcije pod djelovanjem aksijalnih sila ili momenata

gdje su N i M proračunske aksijalne sile ili momenti od proračunskih opterećenja (uzimajući u obzir faktore preopterećenja); F nt - neto površina presjeka (minus rupe); W nt - neto modul presjeka (minus rupe);

prilikom provjere stabilnosti konstrukcije

gdje su F br i W br - područje i moment otpora bruto presjeka (isključujući rupe); φ i φ b - koeficijenti koji smanjuju konstrukcijsku otpornost na vrijednosti koje osiguravaju stabilnu ravnotežu.

Obično se pri proračunu planiranog dizajna najprije odabire presjek elementa, a zatim se provjerava naprezanje od proračunskih sila, koje ne smije premašiti proračunski otpor pomnožen s koeficijentom radnih uvjeta.

Stoga ćemo uz formule oblika (4.I) i (5.I) ove formule pisati u radnom obliku kroz izračunata naprezanja, na primjer:

gdje je σ proračunsko naprezanje u konstrukciji (od proračunskih opterećenja).

Koeficijente φ i φ b u formulama (8.I) i (9.I) ispravnije je pisati na desnoj strani nejednadžbe kao koeficijente koji umanjuju proračunate otpore kritičnim naprezanjima. I samo radi praktičnosti provođenja izračuna i usporedbe rezultata, oni su napisani u nazivniku lijeve strane ovih formula.

* Vrijednosti standardnih otpora i koeficijenata ujednačenosti dane su u "Građevinskim normama i pravilima" (SNiP), kao iu "Normama i tehnički podaci projektiranje čeličnih konstrukcija” (NITU 121-55).

"Projektiranje čeličnih konstrukcija",

Postoji nekoliko kategorija napona: osnovni, lokalni, dodatni i unutarnji. Osnovna naprezanja su naprezanja koja se razvijaju unutar tijela kao rezultat uravnoteženja učinaka vanjskih opterećenja; oni broje. Uz neravnomjernu raspodjelu toka snage po presjeku, uzrokovanu, na primjer, oštrom promjenom presjeka ili prisutnošću rupe, dolazi do lokalne koncentracije naprezanja. Međutim, u plastičnim materijalima, koji uključuju građevinski čelik, ...

Pri proračunu dopuštenih naprezanja konstrukcija se razmatra u radnom stanju pod djelovanjem opterećenja dopuštenih pri normalnom radu konstrukcije, odnosno standardnih opterećenja. Uvjet čvrstoće konstrukcije je da naprezanja u konstrukciji od standardnih opterećenja ne prelaze dopuštena naprezanja utvrđena normama, koja su dio graničnog naprezanja materijala prihvaćenog za građevinski čelik ...

Metoda analize graničnog stanja - Metoda analize čelične konstrukcije - Osnove projektiranja - Projektiranje čelične konstrukcije

Pri proračunu ovom metodom konstrukcija se razmatra u svom projektnom graničnom stanju. Takvo stanje se uzima kao projektno granično stanje ...

Dvije skupine graničnih stanja

Proračun za granična stanja prve skupine provodi se kako bi se spriječilo:

Krhki, duktilni ili drugi tip loma (proračun čvrstoće, uzimajući u obzir, ako je potrebno, progib konstrukcije prije uništenja);

Gubitak stabilnosti oblika konstrukcije (proračun stabilnosti tankostijenih konstrukcija i sl.) ili njenog položaja (proračun na prevrtanje i klizanje potpornih zidova, ekscentrično opterećenih visokih temelja; proračun uspona ukopanih ili podzemnih rezervoara i dr. .);

Zamorni slom (analiza zamora konstrukcija pod utjecajem ponavljajućeg pomičnog ili pulsirajućeg opterećenja: kranske grede, pragovi, okvirni temelji i stropovi za neuravnotežene strojeve itd.);

Uništavanje od kombiniranog učinka čimbenika sile i nepovoljnih utjecaja na okoliš (periodično ili stalno izlaganje agresivnom okolišu, djelovanje naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja itd.).

Proračun za granična stanja druge skupine provodi se kako bi se spriječilo:

Stvaranje prekomjernog ili produljenog otvaranja pukotine (ako je stvaranje ili produljeno otvaranje pukotine dopušteno u radnim uvjetima);

Prekomjerni pokreti (progibi, kutovi rotacije, kutovi nagiba i amplitude vibracija).

Proračun graničnih stanja konstrukcije u cjelini, kao i njenih pojedinačnih elemenata ili dijelova, provodi se za sve faze: proizvodnja, transport, montaža i rad; pritom projektne sheme moraju odgovarati usvojenim projektnim rješenjima i svakoj od navedenih faza.

Vrijednosti opterećenja, otpornosti betona i armature postavljaju se prema poglavljima SNiP "Opterećenja i učinci" i "Betonske i armiranobetonske konstrukcije".

Klasifikacija tereta. Regulacijska i proračunska opterećenja

Ovisno o trajanju djelovanja, opterećenje se dijeli na trajno i privremeno. Privremena opterećenja pak se dijele na dugotrajna, kratkoročna, posebna.

Opterećenja od težine nosivih i zapornih konstrukcija zgrada i građevina, mase i pritiska tla te utjecaja prednapregnutih armiranobetonskih konstrukcija su konstantna.

Dugotrajna opterećenja su od težine stacionarne opreme na podovima - alatni strojevi, aparati, motori, spremnici itd.; tlak plinova, tekućina, rasutih tvari u spremnicima; tereti u skladištima, hladnjačama, arhivima, knjižnicama i sličnim zgradama i objektima; dio privremenog opterećenja utvrđenog normama u stambenim zgradama, uredskim i udobnim prostorijama; dugoročni temperaturni tehnološki učinci stacionarne opreme; opterećenja od jedne mostne ili jedne mostne dizalice, pomnožena s koeficijentima: 0,5 za srednje nosive dizalice i 0,7 za teške nosive dizalice; opterećenja snijegom za III-IV klimatske regije s koeficijentima od 0,3-0,6. Navedene vrijednosti kranskih, nekih privremenih i snježnih opterećenja dio su njihove ukupne vrijednosti i unose se u izračun uzimajući u obzir trajanje djelovanja ovih vrsta opterećenja na pomake, deformacije i pucanje. Pune vrijednosti ovih opterećenja su kratkoročne.

Posebna opterećenja uključuju: seizmičko i eksplozivno djelovanje; opterećenja uzrokovana kvarom ili kvarom opreme i oštrim kršenjem tehnološkog procesa (na primjer, s naglim povećanjem ili padom temperature itd.); utjecaj neujednačenih deformacija podloge, popraćenih temeljnom promjenom strukture tla (na primjer, deformacije slijeganja tla tijekom namakanja ili permafrost tla tijekom odmrzavanja) itd.

Prosječne vrijednosti gustoće. Normativni privremeni; tehnološka i instalacijska opterećenja postavljaju se prema najvišim vrijednostima predviđenim za normalan rad; snijeg i vjetar - prema prosjeku godišnjih nepovoljnih vrijednosti ili prema nepovoljnim vrijednostima koje odgovaraju određenom prosječnom razdoblju njihovog ponavljanja.

Projektirana opterećenja za proračun čvrstoće i stabilnosti konstrukcija određuju se množenjem standardnog opterećenja faktorom sigurnosti opterećenja Yf, obično većim od jedan, na primjer G= Gnyt. Koeficijent pouzdanosti od težine betonskih i armiranobetonskih konstrukcija Yf = M; o težini konstrukcija od betona na lakim agregatima (prosječne gustoće 1800 kg / m3 ili manje) i raznih estriha, zasipa, grijača, izvedenih u tvornici, Yf = l,2, pri ugradnji Yf = l>3 ; od raznih živih opterećenja ovisno o njihovoj vrijednosti Yf = l. 2. 1.4. Koeficijent preopterećenja od težine konstrukcija pri proračunu stabilnosti položaja protiv uspona, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava radne uvjete konstrukcije, uzima se yf = 0,9. Pri proračunu konstrukcija u fazi izgradnje, izračunata kratkotrajna opterećenja množe se s faktorom 0,8. Projektna opterećenja za proračun konstrukcija za deformacije i pomake (za drugu skupinu graničnih stanja) uzimaju se jednake standardnim vrijednostima s koeficijentom Yf = l-

Razmatraju se dvije skupine osnovnih kombinacija opterećenja. Pri proračunu konstrukcija za glavne kombinacije prve skupine uzimaju se u obzir konstantna, dugotrajna i jedno kratkotrajno opterećenje; u proračunu konstrukcija za glavne kombinacije druge skupine uzimaju se u obzir konstantna, dugotrajna i dva (ili više) kratkotrajna opterećenja; u ovom slučaju, vrijednosti kratkotrajnih opterećenja ili odgovarajućih napora treba pomnožiti faktorom kombinacije jednakim 0,9.

Smanjenje opterećenja. Pri proračunu stupova, zidova, temelja višekatnice privremena opterećenja na podovima mogu se smanjiti, uzimajući u obzir stupanj vjerojatnosti njihovog istovremenog djelovanja, množenjem s koeficijentom

Gdje je a - uzeto jednako 0,3 za stambene zgrade, poslovne zgrade, spavaonice itd. i jednako 0,5 za razne dvorane: čitaonice, sastanke, trgovinu itd.; m je broj opterećenih katova u razmatranom dijelu.

Norme također dopuštaju smanjenje živih opterećenja pri izračunavanju greda i poprečnih šipki, ovisno o površini opterećenog poda.

Ojačani beton

Predgotovljeni beton i armirani beton: značajke i metode proizvodnje

Industrijske tehnologije aktivno su se razvijale u SSSR-u od sredine prošlog stoljeća, a razvoj građevinske industrije zahtijevao je veliki broj raznih materijala. Izum montažnog betona bio je svojevrsna tehnička revolucija u životu zemlje, ...

Zabijač stupova "uradi sam".

Zabijač ili zabijač može se organizirati pomoću automobila s uklonjenim stražnjim krilom (pogon na stražnjim kotačima na mehanici), podignutim na dizalicu i korištenjem samo naplatka umjesto kotača. Kabel će biti namotan oko ruba - ovo je ...

REKONSTRUKCIJA INDUSTRIJSKIH GRAĐEVINA

1. Zadaci i načini rekonstrukcije građevina Rekonstrukcija građevina može se povezati s proširenjem proizvodnje, modernizacijom tehnologije. proces, ugradnja nove opreme itd. Istovremeno je potrebno riješiti složene inženjerske probleme vezane uz …

valjci (stroj za ravnanje) promjera od 400 mm.,

sušilica (protočna) hrana električna,

transporteri, transporteri, puževi.

Dvije skupine graničnih stanja

Graničnim stanjima smatraju se stanja u kojima konstrukcije prestaju zadovoljavati zahtjeve koji su im postavljeni tijekom rada, tj. gube

Osnove proračuna graničnih stanja. Proračun konstruktivnih elemenata punog presjeka.

U skladu s važećim standardima u Rusiji, drvene konstrukcije moraju se izračunati metodom graničnog stanja.

Granična stanja su takva stanja građevina u kojima one prestaju zadovoljavati zahtjeve eksploatacije. Vanjski uzrok koji dovodi do graničnog stanja je djelovanje sile (vanjska opterećenja, reaktivne sile). Granična stanja mogu nastati pod utjecajem radnih uvjeta drvene konstrukcije, kao i kvaliteta, dimenzije i svojstva materijala. Postoje dvije skupine graničnih stanja:

1 - prema nosivosti (čvrstoća, stabilnost).

2 - deformacijama (progibima, pomacima).

Prva grupa graničnih stanja karakterizira gubitak nosivosti i potpuna neprikladnost za daljnji rad. Je li najodgovorniji. Kod drvenih konstrukcija mogu se pojaviti sljedeća granična stanja prve skupine: razaranje, izvijanje, prevrtanje, nedopušteno puzanje. Ova se granična stanja ne pojavljuju ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

oni. kod normalnih naprezanja ( σ ) i posmična naprezanja ( τ ) ne prelaze neku graničnu vrijednost R, nazvan dizajn otpor.

Druga grupa granična stanja karakteriziraju takvi znakovi, u kojima rad građevina ili građevina, iako otežan, nije potpuno isključen, t.j. dizajn postaje neprikladan za normalan operacija. Prikladnost konstrukcije za normalnu uporabu obično se određuje progibima

To znači da su elementi ili konstrukcije za savijanje prikladni za normalnu uporabu kada je najveća vrijednost omjera progiba i raspona manja od najvećeg dopuštenog relativnog progiba [ f/ l] (prema SNiP II-25-80).

Svrha proračuna konstrukcije je spriječiti pojavu bilo kojeg od mogućih graničnih stanja, kako tijekom transporta i montaže, tako i tijekom eksploatacije konstrukcije. Proračun za prvo granično stanje vrši se prema izračunatim vrijednostima opterećenja, a za drugo - prema normativnim. Standardne vrijednosti vanjskih opterećenja dane su u SNiP "Opterećenja i udarci". Projektne vrijednosti dobivaju se uzimajući u obzir faktor sigurnosti opterećenja γ n. Konstrukcije se oslanjaju na nepovoljnu kombinaciju opterećenja (vlastita težina, snijeg, vjetar), čija se vjerojatnost uzima u obzir koeficijentima kombinacije (prema SNiP "Opterećenja i udari").

Glavna karakteristika materijala prema kojoj se ocjenjuje njihova sposobnost otpora silama je regulatorni otpor R n . Normativna otpornost drva izračunava se iz rezultata brojnih ispitivanja malih uzoraka čistog (bez grešaka) drva iste vrste, s udjelom vlage od 12%:

R n = , Gdje

je aritmetička sredina vlačne čvrstoće,

V- koeficijent varijacije,

t- pokazatelj pouzdanosti.

Regulatorni otpor R n je minimalna vjerojatnost vlačne čvrstoće čistog drva, dobivena statičkom obradom rezultata ispitivanja standardnih uzoraka malih dimenzija za kratkotrajno opterećenje.

Dizajn otpornosti R - Ovo maksimalni napon, koji može izdržati materijal u strukturi bez kolapsa, uzimajući u obzir sve nepovoljne čimbenike u radnim uvjetima koji smanjuju njegovu čvrstoću.

U prijelazu iz normativnog otpora R n do izračunatog R potrebno je uzeti u obzir učinak dugotrajnog opterećenja na čvrstoću drva, nedostatke (čvorove, kosi sloj itd.), prijelaz s malih standardnih uzoraka na elemente dimenzije zgrade. Kombinirani utjecaj svih ovih čimbenika uzet je u obzir faktorom sigurnosti za materijal ( Do). Izračunati otpor dobiva se dijeljenjem R n o faktoru sigurnosti za materijal:

Do dl=0,67 - faktor trajanja pri kombiniranom djelovanju stalnih i povremenih opterećenja;

Do jedan = 0,27 ÷ 0,67 - koeficijent ujednačenosti, ovisno o vrsti stanja naprezanja, uzimajući u obzir učinak nedostataka na čvrstoću drva.

Minimalna vrijednost Do jedan uzeti u napetosti, kada je utjecaj nedostataka posebno velik. Projektni otpori Do dati su u tablici. 3 SNiP II-25-80 (za crnogorično drvo). R drvo drugih vrsta dobiva se pomoću faktora pretvorbe, također navedenih u SNiP-u.

Sigurnost i čvrstoća drva i drvenih konstrukcija ovisi o uvjetima temperature i vlažnosti. Vlaženje pridonosi truljenju drva, a povišena temperatura (iznad poznate granice) smanjuje njegovu čvrstoću. Uzimanje u obzir ovih čimbenika zahtijeva uvođenje koeficijenata za uvjete rada: m V ≤1, m T ≤1.

Osim toga, SNiP pretpostavlja uzimanje u obzir faktora sloja za lijepljene elemente: m sl = 0,95÷1,1;

koeficijent snopa za duga svjetla, viša od 50 cm: m b ≤1;

koeficijent savijanja za savijene lijepljene elemente: m gosp≤1, itd.

Modul elastičnosti drva, bez obzira na vrstu, uzima se jednak:

Projektne karakteristike građevinske šperploče također su dane u SNiP-u; štoviše, pri provjeri naprezanja u elementima od šperploče, kao i za drvo, uvode se koeficijenti radnih uvjeta m. Osim toga, za konstrukcijsku otpornost drva i šperploče uvodi se koeficijent m dl=0,8 ako ukupna proračunska sila od stalnih i privremenih opterećenja prelazi 80% ukupne proračunske sile. Ovaj faktor je uz smanjenje uključen u faktor sigurnosti materijala.

Predavanje br. 2 Osnove proračuna graničnih stanja

Predavanje br. 2 Osnove proračuna graničnih stanja. Proračun konstruktivnih elemenata punog presjeka. U skladu s važećim standardima u Rusiji, drvene konstrukcije moraju se izračunati prema

Dizajn graničnog stanja

Granična stanja su uvjeti u kojima se konstrukcija više ne može koristiti kao posljedica vanjskih opterećenja i unutarnjih naprezanja. U konstrukcijama od drva i plastike mogu se pojaviti dvije skupine graničnih stanja - prva i druga.

Proračun graničnih stanja konstrukcije općenito i njezinih elemenata treba provoditi za sve faze: transport, montažu i rad - i treba uzeti u obzir sve moguće kombinacije opterećenja. Svrha proračuna je spriječiti niti prvo niti drugo granično stanje u procesima transporta, montaže i rada konstrukcije. To se provodi na temelju uzimanja u obzir normativnih i proračunskih opterećenja i otpora materijala.

Metoda graničnog stanja je prvi korak u osiguravanju pouzdanosti građevinskih konstrukcija. Pouzdanost se odnosi na sposobnost objekta da zadrži kvalitetu svojstvenu dizajnu tijekom rada. Specifičnost teorije pouzdanosti građevinskih konstrukcija je potreba uzimanja u obzir slučajnih vrijednosti opterećenja na sustavima sa slučajnim pokazateljima čvrstoće. karakteristična značajka Metoda graničnog stanja je da su sve početne vrijednosti koje se koriste u proračunu, slučajne prirode, predstavljene u normama determinističkim, znanstveno utemeljenim, normativnim vrijednostima, a učinak njihove varijabilnosti na pouzdanost konstrukcija uzima se u obzir pomoću odgovarajući koeficijenti. Svaki od faktora pouzdanosti uzima u obzir varijabilnost samo jedne početne vrijednosti, tj. je privatno. Stoga se metoda graničnih stanja ponekad naziva i metoda parcijalnih koeficijenata. Čimbenici čija varijabilnost utječe na razinu pouzdanosti konstrukcija mogu se klasificirati u pet glavnih kategorija: opterećenja i udari; geometrijske dimenzije konstrukcijskih elemenata; stupanj odgovornosti struktura; mehanička svojstva materijala; radni uvjeti konstrukcije. Razmotrite ove faktore. Moguće odstupanje standardnih opterećenja gore ili dolje uzima se u obzir faktorom sigurnosti opterećenja 2, koji ovisno o vrsti opterećenja ima različitu vrijednost veću ili manju od jedan. Ovi koeficijenti, zajedno sa standardnim vrijednostima, prikazani su u poglavlju SNiP 2.01.07-85 Standardi dizajna. "Opterećenja i utjecaji". Vjerojatnost zajedničkog djelovanja više opterećenja uzima se u obzir množenjem opterećenja s faktorom kombinacije, koji je prikazan u istom poglavlju normi. Moguće nepovoljno odstupanje geometrijskih dimenzija konstrukcijskih elemenata uzima se u obzir faktorom točnosti. Međutim, ovaj omjer je čisti oblik neprihvatljivo. Ovaj faktor se koristi pri izračunavanju geometrijskih karakteristika, uzimajući projektne parametre sekcija s minus tolerancijom. Kako bi se razumno uravnotežili troškovi zgrada i građevina za različite namjene, uvodi se koeficijent pouzdanosti za tu svrhu< 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.

Glavni parametar otpornosti materijala na udare sile je normativna otpornost utvrđena regulatornim dokumentima na temelju rezultata statističkih istraživanja varijabilnosti mehaničkih svojstava materijala ispitivanjem uzoraka materijala prema standardnim metodama. Moguće odstupanje od normativnih vrijednosti uzima se u obzir faktorom sigurnosti materijala ym > 1. On odražava statističku varijabilnost svojstava materijala i njihovu razliku od svojstava ispitivanih standardnih uzoraka. Karakteristika dobivena dijeljenjem standardnog otpora s koeficijentom m naziva se projektirani otpor R. Ova glavna karakteristika čvrstoće drva standardizirana je SNiP P-25-80 „Norme dizajna. Drvene konstrukcije”.

Uvođenjem koeficijenata uvjeta rada m uzimaju se u obzir nepovoljni utjecaji okoline i radne okoline, kao što su: vjetar i instalacijska opterećenja, visina presjeka, uvjeti temperature i vlažnosti. Koeficijent m može biti manji od jedan ako ovaj faktor ili kombinacija čimbenika smanjuje nosivost konstrukcije, au protivnom više jedinica. Za drvo su ovi koeficijenti prikazani u SNiP 11-25-80 „Norme dizajna.

Regulatorne granične vrijednosti otklona ispunjavaju sljedeće zahtjeve: a) tehnološke (osiguravanje uvjeta za normalan rad strojeva i opreme za rukovanje, instrumentacije itd.); b) konstruktivno (osiguravanje cjelovitosti konstrukcijskih elemenata koji su međusobno susjedni, njihovih spojeva, prisutnost razmaka između potpornih konstrukcija i konstrukcija pregrada, drvenih kuća itd., osiguravanje navedenih nagiba); c) estetski i psihološki (pružanje povoljnih dojmova iz izgled strukture, sprječavajući percepciju opasnosti).

Veličina krajnjih progiba ovisi o rasponu i vrsti primijenjenih opterećenja. Za drvene konstrukcije koje pokrivaju zgrade od djelovanja trajnih i povremenih dugotrajnih opterećenja, najveći progib kreće se od (1/150) - i do (1/300) (2). Čvrstoća drva također se smanjuje pod utjecajem nekih kemikalija iz biodestrukcije, unesenih pod pritiskom u autoklave do značajne dubine. U ovom slučaju koeficijent pogonskog stanja tia = 0,9. Utjecaj koncentracije naprezanja u proračunskim presjecima zategnutih elemenata oslabljenih rupama, kao iu savijenim elementima od oble građe s podrezivanjem u proračunskom presjeku, odražava koeficijent radnog stanja m0 = 0,8. Deformabilnost drva u proračunu drvenih konstrukcija za drugu skupinu graničnih stanja uzima se u obzir temeljnim modulom elastičnosti E, koji se, kada je sila usmjerena duž vlakana drva, uzima na 10 000 MPa, a preko vlakna, 400 MPa. Pri proračunu stabilnosti uzima se modul elastičnosti od 4500 MPa. Osnovni modul smicanja drva (6) u oba smjera je 500 MPa. Poissonov omjer drva preko vlakana s naprezanjima usmjerenim duž vlakana uzima se jednakim pdo o \u003d 0,5, a duž vlakana s naprezanjima usmjerenim preko vlakana, n900 \u003d 0,02. Budući da trajanje i razina opterećenja ne utječe samo na čvrstoću, već i na deformacijska svojstva drva, vrijednost modula elastičnosti i modula smicanja množi se s koeficijentom τi = 0,8 pri proračunu konstrukcija u kojima naprezanja u elementima proizlaze iz trajna i povremena dugotrajna opterećenja, prelaze 80% ukupnog napona svih opterećenja. Pri proračunu metalno-drvenih konstrukcija, elastične karakteristike i proračunske otpornosti čelika i spojeva čeličnih elemenata, kao i armature, uzimaju se prema poglavljima SNiP-a za projektiranje čeličnih i armiranobetonskih konstrukcija.

Od svih pločastih konstrukcijskih materijala koji koriste drvne sirovine, samo se šperploča preporuča koristiti kao elemente nosivih konstrukcija, čiji su osnovni proračunski otpori dati u tablici 10 SNiP P-25-80. U odgovarajućim uvjetima rada konstrukcija od lijepljene šperploče, proračun za prvu skupinu graničnih stanja predviđa množenje osnovnih proračunskih otpora iverice s koeficijentima radnih uvjeta tv, tj, tn i tl. Pri proračunu za drugu skupinu graničnih stanja, elastične karakteristike šperploče u ravnini lista uzimaju se prema tablici. 11 SNiP P-25-80. Modul elastičnosti i modul smicanja za konstrukcije u raznim uvjetima rada, kao i oni koji su izloženi kombiniranom učinku trajnih i privremenih dugotrajnih opterećenja, treba pomnožiti s odgovarajućim koeficijentima radnih uvjeta usvojenih za drvo

Prva grupa najopasniji. Određuje se neprikladnošću za rad, kada konstrukcija gubi nosivost kao rezultat razaranja ili gubitka stabilnosti. To se ne događa do maksimalne normale O ili posmična t naprezanja u njegovim elementima ne prelaze proračunske (minimalne) otpore materijala od kojih su izrađeni. Ovaj uvjet je zapisan formulom

Granična stanja prve skupine uključuju: razaranje bilo koje vrste, opći gubitak stabilnosti konstrukcije ili lokalni gubitak stabilnosti konstrukcijskog elementa, kršenje spojeva koji konstrukciju pretvaraju u promjenjivi sustav, razvoj neprihvatljivih zaostalih deformacija. . Proračun nosivosti provodi se prema vjerojatno najgorem slučaju, naime: prema najvećem opterećenju i najnižem otporu materijala, utvrđenom uzimajući u obzir sve čimbenike koji na to utječu. Nepovoljne kombinacije navedene su u pravilima.

Druga grupa manje opasno. Određuje se neprikladnošću strukture za normalan rad, kada se savija na neprihvatljivu vrijednost. To se ne događa sve dok njegov najveći relativni otklon /// ne prijeđe najveće dopuštene vrijednosti. Ovaj uvjet je zapisan formulom

Proračun drvenih konstrukcija prema drugom graničnom stanju deformacija odnosi se uglavnom na konstrukcije savijanja i ima za cilj ograničiti veličinu deformacija. Proračun se provodi na standardnim opterećenjima bez njihovog množenja s faktorima pouzdanosti, uz pretpostavku elastičnog rada drva. Proračun za deformacije provodi se prema prosječnim karakteristikama drva, a ne prema smanjenim, kao kod provjere nosivosti. To se objašnjava činjenicom da povećanje progiba u nekim slučajevima, kada se koristi drvo niže kvalitete, ne predstavlja prijetnju cjelovitosti konstrukcija. Ovo također objašnjava činjenicu da se proračun deformacija provodi za normativna, a ne za proračunska opterećenja. Kao ilustracija graničnog stanja druge skupine može se navesti primjer kada se, kao rezultat neprihvatljivog ugiba rogova, pojavljuju pukotine u krovište. Protok vlage u ovom slučaju remeti normalan rad zgrade, dovodi do smanjenja trajnosti drva zbog njegove vlage, ali zgrada se i dalje koristi. Proračun za drugo granično stanje u pravilu je od podređenog značaja jer glavna stvar je osigurati nosivost. Međutim, granice progiba su od posebne važnosti za strukture s popustljivim vezama. Stoga se deformacija drvenih konstrukcija (kompozitni regali, kompozitne grede, strukture dasaka i noktiju) moraju odrediti uzimajući u obzir utjecaj usklađenosti veza (SNiP P-25-80. Tablica 13).

opterećenja, djelujući na strukture određene su građevinskim propisima i pravilima - SNiP 2.01.07-85 "Opterećenja i utjecaji". Pri proračunu konstrukcija od drva i plastike uglavnom se uzima u obzir konstantno opterećenje od vlastite težine konstrukcija i ostalih građevinskih elemenata. g te kratkotrajna opterećenja od težine snijega S, tlak vjetra W. U obzir se uzimaju i opterećenja od težine ljudi i opreme. Svako opterećenje ima standardnu i projektiranu vrijednost. Normativna vrijednost je prikladno označena indeksom n.

Regulatorna opterećenja su početne vrijednosti opterećenja: Živa opterećenja se određuju kao rezultat obrade podataka dugotrajnih promatranja i mjerenja. Trajna opterećenja izračunavaju se iz vlastite težine i volumena konstrukcija, drugih elemenata zgrade i opreme. Regulatorna opterećenja uzimaju se u obzir pri proračunu konstrukcija za drugu skupinu graničnih stanja - za progibe.

Projektna opterećenja utvrđuju se na temelju normativnih, uzimajući u obzir njihovu moguću varijabilnost, osobito naviše. Za to se vrijednosti standardnih opterećenja množe s faktorom sigurnosti opterećenja y,čije su vrijednosti različite za različita opterećenja, ali su sve veće od jedinice. Vrijednosti raspodijeljenih opterećenja date su u kilopaskalima (kPa), što odgovara kilonewtonima po četvorni metar(kN/m). Većina izračuna koristi linearne vrijednosti opterećenja (kN/m). Računska opterećenja koriste se u proračunu konstrukcija za prvu skupinu graničnih stanja, za čvrstoću i stabilnost.

g”, koji djeluje na konstrukciju, sastoji se od dva dijela: prvi dio je opterećenje od svih elemenata ogradnih konstrukcija i materijala koje ta konstrukcija nosi. Opterećenje od svakog elementa određuje se množenjem njegovog volumena s gustoćom materijala i razmakom konstrukcija; drugi dio je opterećenje od vlastite težine glavne nosive konstrukcije. U preliminarnom proračunu, opterećenje od vlastite težine glavne nosive konstrukcije može se približno odrediti, s obzirom na stvarne dimenzije presjeka i volumena konstrukcijskih elemenata.

jednak je umnošku normativnog faktora faktora pouzdanosti opterećenja g. Za opterećenje od vlastite težine konstrukcija y= 1.1, ali za opterećenja od izolacije, krovišta, parne brane i drugih y= 1.3. Trajno opterećenje od konvencionalnih kosih krovova s kutom nagiba A zgodno je pozvati se na njihovu horizontalnu projekciju dijeljenjem s cos A.

Normativno opterećenje snijegom s H određuje se na temelju normativne težine snježnog pokrivača tako, koja je dana u normama opterećenja (kN / m 2) horizontalne projekcije premaza, ovisno o snježnom području zemlje. Ova vrijednost se množi s koeficijentom p, koji uzima u obzir nagib i druge značajke oblika premaza. Tada je standardno opterećenje s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Ovaj. opterećenje je ravnomjerno i može biti dvostrano i jednostrano.

Kod zasvođenih krovova na segmentnim rešetkama ili lukovima, ravnomjerno opterećenje snijegom određuje se uzimajući u obzir koeficijent p, koji ovisi o omjeru duljine raspona / prema visini svoda /: p = //(8/).

S omjerom visine luka prema rasponu f/l= 1/8 opterećenja snijegom može biti trokutasto s maksimalnom vrijednošću od s” na jednoj nozi i 0,5 s” na drugoj i nultom vrijednošću na grebenu. Koeficijenti p, koji određuju vrijednosti maksimalnog opterećenja snijegom u omjerima f/l= 1/8, 1/6 i 1/5, odnosno jednako 1,8; 2.0 i 2.2. Opterećenje snijegom na lučnim kolnicima može se definirati kao zabat, pri čemu se konvencionalno smatra da je kolnik zabat duž ravnina koje prolaze kroz tetive osi poda na lukovima. Izračunato opterećenje snijegom jednako je umnošku standardnog opterećenja i faktora sigurnosti opterećenja 7- Za većinu lakih drvenih i plastičnih konstrukcija s omjerom standardnog konstantnog opterećenja i opterećenja snijegom g n /s H < 0,8 коэффициент y= 1.6. Za velike omjere ovih opterećenja na =1,4.

Opterećenje od težine osobe s teretom uzima se jednako - normativno R"= 0,1 kN i izračunati R = p i y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. opterećenje vjetrom. Normativno opterećenje vjetrom w sastoji se od tlaka sh’+ i usisavanja w n - vjetar. Početni podaci u određivanju opterećenja vjetrom su vrijednosti tlaka vjetra usmjerene okomito na površine premaza i zidova zgrada Wi(MPa), ovisno o regiji vjetra u zemlji i prihvaćeno prema normama opterećenja i utjecaja. Regulatorna opterećenja vjetrom w” određuju se množenjem normalnog tlaka vjetra s koeficijentom k, uzimajući u obzir visinu zgrada i aerodinamički koeficijent S, s obzirom na njegov oblik. Za većinu zgrada od drva i plastike, čija visina ne prelazi 10 m, k = 1.

Aerodinamički koeficijent S ovisi o obliku građevine, njezinim apsolutnim i relativnim dimenzijama, nagibima, relativnim visinama obloga i smjeru vjetra. Na većini kosih krovova, čiji kut nagiba ne prelazi a = 14 °, opterećenje vjetrom djeluje u obliku usisavanja W-. Istodobno, u osnovi ne povećava, već smanjuje sile u konstrukcijama od stalnih i snježnih opterećenja, au proračunu se ne može uzeti u obzir u granici sigurnosti. Opterećenje vjetrom mora se uzeti u obzir pri proračunu stupova i zidova zgrada, kao i pri proračunu trokutastih i lancetnih konstrukcija.

Izračunato opterećenje vjetrom jednako je standardu pomnoženom s faktorom sigurnosti y= 1.4. Tako, w = = w”y.

Regulatorni otpori drvo R H(MPa) su glavne karakteristike čvrstoće drvenih površina čistih od grešaka. Utvrđuju se rezultatima brojnih laboratorijskih kratkotrajnih ispitivanja malih standardnih uzoraka suhog drva s vlagom od 12% na vlak, pritisak, savijanje, gnječenje i usitnjavanje.

95% ispitanih uzoraka drva imat će tlačnu čvrstoću jednaku ili veću od standardne vrijednosti.

Vrijednosti standardnih otpora danih u prim. 5 praktično se koriste u laboratorijskoj kontroli čvrstoće drva u procesu izrade drvenih konstrukcija i pri određivanju nosivosti pogonskih nosivih konstrukcija pri njihovim ispitivanjima.

Projektni otpori drvo R(MPa) - ovo su glavne karakteristike čvrstoće pravih drvenih elemenata pravih konstrukcija. Ovo drvo ima prirodne nedostatke i radi pod stresom dugi niz godina. Proračunski otpori dobiveni su na temelju standardnih otpora, uzimajući u obzir faktor pouzdanosti materijala na i faktor trajanja opterećenja t al prema formuli

Koeficijent na mnogo više od jedinstva. Uzima u obzir smanjenje čvrstoće pravog drva kao rezultat heterogenosti strukture i prisutnosti raznih nedostataka koji ne postoje u laboratorijskim uzorcima. U osnovi, čvrstoću drva smanjuju čvorovi. Oni smanjuju radno područje presjeci, režući i gurajući njegova uzdužna vlakna, stvaraju ekscentričnost uzdužnih sila i nagib vlakana oko čvora. Nagib vlakana uzrokuje da se drvo rasteže poprijeko i pod kutom u odnosu na vlakna, čija je čvrstoća u tim smjerovima mnogo manja nego uzduž vlakana. Nedostaci drva smanjuju vlačnu čvrstoću drva za gotovo polovicu i oko jedan i pol puta na pritisak. Pukotine su najopasnije na mjestima gdje se drvo cijepa. S povećanjem veličine presjeka elemenata smanjuju se naprezanja tijekom njihovog razaranja zbog veće heterogenosti raspodjele naprezanja po presjecima, što se također uzima u obzir pri određivanju proračunskih otpora.

Faktor trajanja opterećenja 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 in otpornost ja yL skoro W^ polovica kratkoročnih /tg.

Kvaliteta drva prirodno utječe na veličinu njegovih proračunatih otpora. Drvo 1. razreda - s najmanje nedostataka ima najveću konstrukcijsku otpornost. Dizajnirana otpornost drva 2. i 3. razreda je niža. Na primjer, izračunata otpornost drva bora i smreke 2. razreda na tlak dobiva se iz izraza

Proračunska otpornost drva bora i smreke na pritisak, napetost, savijanje, lomljenje i gnječenje data je u pril. 6.

Koeficijenti uvjeta rada T na proračunsku otpornost drva uzimaju se u obzir uvjeti u kojima se drvene konstrukcije proizvode i rade. Faktor rase T" uzima u obzir različitu čvrstoću drva različitih vrsta, koja se razlikuje od čvrstoće drva bora i smreke. Faktor opterećenja t uzima u obzir kratkotrajnost djelovanja vjetra i instalacijskih opterećenja. Kad se smrvi t n= 1,4, za druge vrste napona t n = 1.2. Visinski koeficijent presjeka tijekom savijanja drva lijepljenih drvenih greda s visinom presjeka većom od 50 cm / 72b smanjuje se od 1 do 0,8, s visinom presjeka od 120 cm - čak i više. Koeficijent debljine sloja lijepljenih drvenih elemenata uzima u obzir porast njihove tlačne i savojne čvrstoće sa smanjenjem debljine lijepljenih ploča, čime se povećava homogenost strukture lijepljenog drva. Njegove vrijednosti su unutar 0,95. 1.1. Koeficijent savijanja m rH uzima u obzir dodatna naprezanja na savijanje koja nastaju kod savijanja ploča tijekom izrade savijenih lijepljenih drvenih elemenata. Ovisi o omjeru polumjera savijanja i debljine h/b ploča i ima vrijednost 1,0. 0.8 jer se taj omjer povećava sa 150 na 250. Temperaturni koeficijent m t uzima u obzir smanjenje čvrstoće drvenih konstrukcija koje rade na temperaturama od +35 do +50 °C. Smanjuje se s 1,0 na 0,8. Koeficijent vlage t ow uzima u obzir smanjenje čvrstoće drvenih konstrukcija koje rade u vlažnom okruženju. Pri vlažnosti zraka u prostorijama od 75 do 95% t vl = 0,9. Na otvorenom u suhim i normalnim područjima t ow = 0,85. Uz stalnu vlagu iu vodi t ow = 0,75. Faktor koncentracije naprezanja t k = 0,8 uzima u obzir lokalno smanjenje čvrstoće drva u područjima vezanja i rupa u napetosti. Koeficijent trajanja opterećenja t dl = 0,8 uzima u obzir smanjenje čvrstoće drva kao rezultat činjenice da dugotrajna opterećenja ponekad čine više od 80% ukupne količine opterećenja koja djeluju na konstrukciju.

Modul elastičnosti drva utvrđuje se kratkotrajnim laboratorijskim ispitivanjima, E cr= 15-103 MPa. Uzimajući u obzir deformacije pod dugotrajnim opterećenjem, pri proračunu po progibima £ = 10 4 MPa (Dodatak 7).

Normativne i proračunske otpornosti građevinske šperploče dobivene su istim metodama kao i za drvo. U ovom slučaju uzet je u obzir njegov lisnati oblik i neparan broj slojeva s međusobno okomitim smjerom vlakana. Stoga je čvrstoća šperploče u ova dva smjera različita i duž vanjskih vlakana nešto veća.

U građevinarstvu se najviše koristi sedmeroslojna šperploča marke FSF. Njegovi izračunati otpori duž vlakana vanjskih furnira su: vlačna # f. p = 14 MPa, kompresija #f. c \u003d 12 MPa, savijanje izvan ravnine /? f.„ = 16 MPa, usitnjavanje u ravnini # f. sk \u003d 0,8 MPa i cut /? f. cf - 6 MPa. Preko vlakana vanjskih furnira, ove vrijednosti su redom jednake: ja f_r= 9 MPa, kompresija # f. c \u003d 8,5 MPa, savijanje # F.i \u003d 6,5 MPa, lomljenje R$ CK= 0,8 MPa, rez # f. cf = = 6 MPa. Moduli elastičnosti i smicanja duž vanjskih vlakana su E f = 9-10 3 MPa i b f = 750 MPa, a preko vanjskih vlakana £ f = 6-10 3 MPa i G$ = 750 MPa.

Dizajn graničnog stanja

Projektirano granično stanje Granična stanja su stanja u kojima se konstrukcija više ne može koristiti kao rezultat vanjskih opterećenja i unutarnjih

Od 1955. godine proračun armiranobetonskih konstrukcija u našoj zemlji provodi se po metodi graničnih stanja.

· Granica se razumije takvo stanje konstrukcije, nakon čijeg postizanja daljnji rad postaje nemoguć zbog gubitka sposobnosti otpora vanjskim opterećenjima ili primanja neprihvatljivih pomaka ili lokalnih oštećenja. U skladu s tim utvrđuju se dvije skupine graničnih stanja: prva - po nosivosti; drugi - za prikladnost za normalnu upotrebu.

· Proračun za prvu skupinu graničnih stanja provodi se radi sprječavanja razaranja konstrukcija (analiza čvrstoće), gubitka stabilnosti oblika konstrukcije (analiza izvijanja) ili njezina položaja (analiza prevrtanja ili klizanja), sloma uslijed zamora (analiza izdržljivosti).

· Proračun za drugu skupinu graničnih stanja Cilj mu je spriječiti razvoj prekomjernih deformacija (progiba), isključiti mogućnost pukotina u betonu ili ograničiti širinu njihovog otvora, a također osigurati, ako je potrebno, zatvaranje pukotina nakon uklanjanja dijela opterećenja.

Proračun za prvu skupinu graničnih stanja je glavni i koristi se pri odabiru presjeka. Proračun za drugu skupinu napravljen je za one konstrukcije koje, budući da su jake, gube svoj učinak zbog prevelikih progiba (grede, veliki rasponi pri relativno malom opterećenju), pucanja (rezervoari, tlačni cjevovodi) ili prekomjernog otvaranja pukotina, što dovodi do prijevremenog korozija armature .

Opterećenja koja djeluju na konstrukciju i karakteristike čvrstoće materijala od kojih je konstrukcija izrađena su promjenjive i mogu se razlikovati od prosječnih vrijednosti. Stoga, kako bi se osiguralo da se tijekom normalnog rada konstrukcije ne pojavi niti jedno od graničnih stanja, uvodi se sustav proračunskih koeficijenata koji uzima u obzir moguća odstupanja (u nepovoljnom smjeru) različitih čimbenika koji utječu na pouzdan rad konstrukcije: 1) faktori sigurnosti opterećenja γ f, uzimajući u obzir promjenjivost opterećenja ili utjecaja; 2) faktori sigurnosti za beton γ b i armaturu γ s . uzimajući u obzir varijabilnost njihovih svojstava čvrstoće; 3) koeficijenti pouzdanosti namjene građevine γ n , uzimajući u obzir stupanj odgovornosti i kapitaliziranosti zgrada i građevina; 4) koeficijenti radnih uvjeta γ bi i γ si , omogućujući procjenu nekih značajki rada materijala i konstrukcija općenito, koje se ne mogu odražavati u izračunima na izravan način.

Procijenjeni koeficijenti utvrđeni su na temelju probabilističko-statističkih metoda. Omogućuju potrebnu pouzdanost konstrukcija u svim fazama: proizvodnje, transporta, montaže i rada.

Dakle, glavna ideja metode proračuna graničnog stanja je osigurati da čak iu onim rijetkim slučajevima kada na konstrukciju djeluju najveća moguća opterećenja, čvrstoća betona i armature bude minimalna, a radni uvjeti najnepovoljniji, struktura se neće srušiti i neće dobiti neprihvatljive deformacije ili pukotine. Istodobno, u mnogim slučajevima moguće je dobiti ekonomičnija rješenja nego u proračunu prethodno korištenim metodama.

Opterećenja i udari . Pri projektiranju treba uzeti u obzir opterećenja koja nastaju tijekom izgradnje i rada konstrukcija, kao i tijekom proizvodnje, skladištenja i transporta građevinskih konstrukcija.

Izračuni koriste normativne i proračunske vrijednosti opterećenja. Maksimalne vrijednosti opterećenja utvrđene normama koje mogu djelovati na konstrukciju tijekom normalnog rada nazivaju se normativnim *. Stvarno opterećenje zbog raznih okolnosti može se u većoj ili manjoj mjeri razlikovati od normativnog. Ovo odstupanje uzima se u obzir faktorom sigurnosti opterećenja.

Proračun konstrukcija provodi se za proračunska opterećenja

gdje je q n - standardno opterećenje; γ f - faktor sigurnosti opterećenja koji odgovara razmatranom graničnom stanju.

Pri proračunu za prvu skupinu graničnih stanja γ f uzeti: za konstantna opterećenja γ f = 1,1...1,3; privremeni γ f \u003d 1,2 ... 1,6, pri proračunu za stabilnost položaja (prevrtanje, klizanje, uspon), kada smanjenje težine konstrukcije pogoršava njezine radne uvjete, uzmite

Proračun konstrukcija za drugu skupinu graničnih stanja, uzimajući u obzir manji rizik od njihove pojave, provodi se za proračunska opterećenja pri γ f = l. Izuzetak su konstrukcije koje pripadaju I. kategoriji otpornosti na pukotine (vidi § 7.1), za koje je γ f >l.

Opterećenja i utjecaji na zgrade i građevine mogu biti trajni i privremeni. Potonji se, ovisno o trajanju djelovanja, dijele na dugotrajne, kratkotrajne i posebne.

Stalna opterećenja uključuju težinu dijelova konstrukcija, uključujući težinu nosivih i ogradnih konstrukcija; težina i pritisak tla (nasipi, zasipi); učinak prednaprezanja.

Privremena dugotrajna opterećenja uključuju: težinu stacionarne opreme - alatni strojevi, motori, spremnici, transporteri; težina tekućina i čvrste tvari oprema za punjenje; opterećenje podova od uskladištenog materijala i polica u skladištima, hladnjačama, spremištima knjiga, knjižnicama i pomoćnim prostorijama.

U slučajevima kada je potrebno uzeti u obzir utjecaj trajanja djelovanja opterećenja na deformacije i nastanak pukotina, dugotrajna opterećenja uključuju dio kratkotrajnih. To su opterećenja od dizalica sa smanjenom standardnom vrijednošću, određena množenjem pune standardne vrijednosti okomitog opterećenja od jedne dizalice u svakom rasponu faktorom: 0,5 - za skupine načina rada dizalica 4K-6K; 0,6 - za grupe načina rada dizalice 7K; 0,7 - za grupe načina rada dizalica 8K*; opterećenja snijegom sa smanjenom standardnom vrijednošću, određena množenjem pune standardne vrijednosti (vidi §11.4) s faktorom 0,3 - za snježno područje III, 0,5 - za područje IV, 0,6 - za područja V, VI; opterećenja od ljudi, opreme na podovima stambenih i javnih zgrada sa smanjenim standardnim vrijednostima. Ova opterećenja se nazivaju dugotrajnim jer mogu djelovati dovoljno dugo da se pojave deformacije puzanja, povećavajući progib i širinu otvora pukotine.

Kratkotrajna opterećenja uključuju: opterećenja od težine ljudi, opreme na podovima stambenih i javnih zgrada s punim standardnim vrijednostima; opterećenja od dizalica s punom standardnom vrijednošću; opterećenja snijegom s punom standardnom vrijednošću; opterećenja vjetrom, kao i opterećenja koja proizlaze iz ugradnje ili popravka konstrukcija.

Posebna opterećenja nastaju tijekom seizmičkih, eksplozivnih ili hitnih udara.

Zgrade i konstrukcije podvrgnute su istodobnom djelovanju različitih opterećenja, pa njihov proračun treba provesti uzimajući u obzir najnepovoljniju kombinaciju tih opterećenja ili sila uzrokovanih njima. Ovisno o sastavu opterećenja koja se uzimaju u obzir, razlikuju se: glavne kombinacije, koje se sastoje od stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja; posebne kombinacije koje se sastoje od trajnog, dugotrajnog, kratkotrajnog i jednog od posebnih opterećenja.

Živa opterećenja uključena su u kombinacije kao dugotrajna - kada se uzima u obzir smanjena standardna vrijednost, kao kratkoročna - kada se uzima u obzir puna standardna vrijednost.

Vjerojatnost istodobne pojave najvećih opterećenja ili napora uzima se u obzir koeficijentima kombinacije ψ 1 i ψ 2 . Ako glavna kombinacija uključuje konstantno i samo jedno privremeno opterećenje (dugoročno i kratkoročno), tada se koeficijenti kombinacije uzimaju jednakima 1, kada se uzmu u obzir dva ili više privremenih opterećenja, potonji se množe s ψ 1 \u003d 0,95 za dugotrajna opterećenja i ψ 1 \u003d 0,9 za kratkoročna opterećenja, jer se smatra malo vjerojatnim da istovremeno dosegnu maksimalne izračunate vrijednosti.

* Grupe načina rada dizalice ovise o uvjetima rada dizalice, nosivosti i prihvaćaju se u skladu s GOST 25546-82.

Pri proračunu konstrukcija za posebnu kombinaciju opterećenja, uključujući eksplozivne učinke, dopušteno je ne uzimati u obzir kratkotrajna opterećenja.

Vrijednosti proračunskih opterećenja također se trebaju pomnožiti s faktorom pouzdanosti za potrebe konstrukcija, uzimajući u obzir stupanj odgovornosti i kapitalizaciju zgrada i građevina. Za građevine I. klase (objekti od posebnog nacionalnog gospodarskog značaja) γ n =1, za II. klasu (važni nacionalno-gospodarski objekti) γ n =0,95, za III. privremeni objekti s vijekom trajanja do 5 godina γ n =0,8.

Normativna i proračunska otpornost betona. Karakteristike čvrstoće betona su promjenjive. Čak će i uzorci iz iste šarže betona tijekom ispitivanja pokazati različite čvrstoće, što se objašnjava heterogenošću njegove strukture i različitim uvjetima ispitivanja. Na varijabilnost čvrstoće betona u konstrukcijama također utječu kvaliteta opreme, kvalifikacije radnika, vrsta betona i drugi čimbenici.

Riža. 2.3. Krivulje distribucije:

F m i F - prosječne i izračunate vrijednosti

napori od vanjskog opterećenja;

F um i F u - isti, nosivost

Od svih mogućih vrijednosti čvrstoće potrebno je u proračun unijeti onu koja osigurava siguran rad konstrukcija s potrebnom pouzdanošću. Metode teorije vjerojatnosti pomažu u njenom utvrđivanju.

Varijabilnost svojstava čvrstoće u pravilu se pridržava Gaussovog zakona i karakterizirana je krivuljom distribucije (slika 2.3, a), koja povezuje karakteristike čvrstoće betona s učestalošću njihovog ponavljanja u eksperimentima. Pomoću krivulje distribucije možete izračunati prosječnu vrijednost tlačne čvrstoće betona:

gdje je n 1 , n 2 ,.., n k broj pokusa u kojima je zabilježena jakost R 1 , R 2 ,…, R k, n ukupan broj pokusa. Širenje čvrstoće (odstupanje od prosjeka) karakterizira standardna devijacija (standard)

odnosno koeficijent varijacije ν = σ/R m . U formuli (2.8) Δ i = R i - R m .

Izračunavanjem σ moguće je pomoću metoda teorije vjerojatnosti pronaći vrijednost čvrstoće R n koja će imati zadanu pouzdanost (sigurnost):

gdje je æ indeks pouzdanosti.

Što je veći æ (vidi sl. 2.3, a), to više uzorci pokazuju čvrstoću R m - æσ i više, to je veća pouzdanost. Ako uzmemo R n = R m - σ kao minimalnu čvrstoću unesenu u izračun (tj. postavku æ = 1), tada će 84% svih uzoraka (mogu biti kocke, prizme, osmice) pokazati istu ili veću čvrstoću (pouzdanost 0,84). Na æ \u003d 1,64-95% uzoraka pokazat će čvrstoću R n \u003d R m - 1,64 σ i više, a na æ \u003d 3 - 99,9% uzoraka imat će čvrstoću ne manju od R n \u003d R m -3 σ. Dakle, ako u izračun unesemo vrijednost R m -Zσ, tada će samo u jednom slučaju od tisuću čvrstoća biti niža od prihvaćene. Takav se fenomen smatra gotovo nevjerojatnim.

Prema normama, glavna karakteristika kontrolirana u tvornici je klasa betona "B" *, koja predstavlja čvrstoću betonske kocke s rebrom od 15 cm s pouzdanošću od 0,95.Čvrstoća koja odgovara klasi određena je formulom (2.9) s æ = 1,64

Vrijednost ν može varirati u širokim granicama.

Proizvođač mora osigurati čvrstoću R n koja odgovara klasi betona, uzimajući u obzir koeficijent ν, određen za specifične proizvodne uvjete. U poduzećima s dobrim organizirana proizvodnja(proizvodnja betona visoke ujednačenosti) stvarni koeficijent varijacije bit će mali, prosječna čvrstoća betona [vidi. formula (2.10)] može se uzeti niže, čime se štedi cement. Ako beton koji proizvodi poduzeće ima veliku varijabilnost čvrstoće (veliki koeficijent varijacije), tada je potrebno povećati čvrstoću betona R m kako bi se osigurale potrebne vrijednosti R n , što će uzrokovati prekomjernu potrošnju cementa .

* Do 1984. glavna karakteristika čvrstoće betona bila je njegova marka, koja je definirana kao prosječna vrijednost tlačne čvrstoće betona R m u kgf / cm 2.

Normativna otpornost betonskih prizmi na aksijalni pritisak R b,n (čvrstoća prizme) određena je normativnom vrijednošću kubične čvrstoće, uzimajući u obzir ovisnost (1.1), koja povezuje prizmatičnu i kubičnu čvrstoću. Vrijednosti R b, n dane su u tablici. 2.1.

Normativna otpornost betona na aksijalni napon R bt,n u slučajevima kada se vlačna čvrstoća betona ne kontrolira, određuje se normativnom vrijednošću kubične čvrstoće, uzimajući u obzir ovisnost (1.2), koja povezuje vlačnu čvrstoću s čvrstoća na pritisak. Vrijednosti R bt, n dane su u tablici. 2.1.

Ako se vlačna čvrstoća betona kontrolira izravnim ispitivanjem uzoraka u proizvodnji, tada se uzima standardna aksijalna vlačna čvrstoća jednaka

a karakterizira klasu betona u smislu vlačne čvrstoće.

Proračunski otpori betona za granična stanja prve skupine R b i R bt određuju se dijeljenjem standardnih otpora s odgovarajućim faktorima pouzdanosti betona na pritisak γ bc ili na vlak γ bt:

Za teški beton γ bc = 1,3; γ bt = 1,5.

Ovi koeficijenti uzimaju u obzir mogućnost smanjenja stvarne čvrstoće u usporedbi sa standardom zbog razlike u čvrstoći betona u stvarnim konstrukcijama od čvrstoće u uzorcima i niz drugih čimbenika ovisno o uvjetima proizvodnje i rada konstrukcija.

Tablica 2.1.

Karakteristike čvrstoće i deformacije teškog betona

Klasa čvrstoće betona na pritisak	Normativni otpori i proračunski otpori betona za proračun po graničnim stanjima skupine II, MPa		Proračunska otpornost betona u proračunu za granična stanja skupine I, MPa		Početni modul elastičnosti betona na pritisak E b 10 -3, MPa
Klasa čvrstoće betona na pritisak	kompresija R bn , R b,ser	istezanje R btn , R bt,ser	kompresija R b	napetost R bt	prirodno liječenje	toplinski obrađeno
7.5V 10V 12.5V 15V 20V 25V 30V 35V 40V 45V 50V 55V60	5,50 7,50 9,50 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0	0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50	4,50 6,00 7,50 8,50 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0	0,480 0,570 0,660 0,750 0,900 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65	16,0 18,0 21,0 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5 39,0 39,5 40,0	14,5 16,0 19,0 20,5 24,5 27,0 29,0 31,0 32,5 34,0 35,0 35,5 36,0

Proračunski otpori betona za skupinu II graničnih stanja Rb,ser i Rbt,ser određeni su faktorima sigurnosti γbc = γbt = 1, tj. uzimaju se jednaki standardnim otporima. To se objašnjava činjenicom da je nastanak graničnih stanja skupine II manje opasan od skupine I, jer u pravilu ne dovodi do kolapsa konstrukcija i njihovih elemenata.

Pri proračunu betonskih i armiranobetonskih konstrukcija, proračunski otpori betona, ako je potrebno, množe se koeficijentima radnih uvjeta γ bi, uzimajući u obzir: trajanje i ponovljivost opterećenja, uvjete proizvodnje, prirodu konstrukcije itd. , Na primjer, kako bi se uzelo u obzir smanjenje čvrstoće betona koje se događa s kontinuiranim opterećenjem, uvodi se koeficijent γ b 2 = 0,85 ... 0,9, kada se uzimaju u obzir opterećenja kratkog trajanja - γ b 2 = 1,1.

■ Propisni i proračunski otpori armature . Normativne otpornosti armature R sn uzimaju se jednake najmanjim kontroliranim vrijednostima: za šipkastu armaturu, žicu visoke čvrstoće i armaturnu užad - granica tečenja, fizička σ y ili uvjetna σ 0,2; za običnu armaturnu žicu - napon od 0,75 vlačne čvrstoće, budući da GOST ne regulira granicu tečenja za ovu žicu.

Vrijednosti normiranih otpora R sn uzimaju se u skladu s važećim standardima za čelike za armiranje, kao i za beton, s pouzdanošću od 0,95 (tablica 2.2).

Proračunski vlačni otpori armature R s i R s,ser za granična stanja skupine I i II (tablica 2.2) određuju se dijeljenjem standardnih otpora s odgovarajućim faktorima pouzdanosti za armaturu γ s:

Faktor sigurnosti je postavljen tako da isključuje mogućnost uništenja elemenata u slučaju prekomjerne konvergencije R s i R sn. Uzima u obzir varijabilnost područja poprečni presjekšipke, rani razvoj plastičnih deformacija armature itd. Njegova vrijednost za armaturu šipki klasa A-I, A-II je 1,05; razredi A-III - 1,07 ... 1,1; razredi A-IV, A-V-1.15; razredi A-VI - 1,2; za žičane armature klasa Bp-I, B-I - 1.1; razreda B-II, Bp-II, K-7, K-19-1.2.

Pri proračunu za granična stanja skupine II vrijednost faktora sigurnosti za sve vrste armature uzima se jednaka jedinici, tj. proračunski otpori R s , s er brojčano se razlikuju od normativnih.

Pri zadavanju projektirane tlačne otpornosti armature R sc uzimaju se u obzir ne samo svojstva čelika, već i granična stišljivost betona. Uzimajući ε bcu = 2X 10 -3 , modul elastičnosti čelika E s = 2 10 -5 MPa, moguće je dobiti najveće naprezanje σ sc postignuto u armaturi prije razaranja betona iz uvjeta spojnih deformacija betona. a armatura σ sc = ε bcu E s = ε s E s . Prema normama, proračunska otpornost armature na pritisak R sc uzima se jednakom R s ako ne prelazi 400 MPa; za armaturu s višom vrijednošću R s, proračunski otpor R sc pretpostavlja se da je 400 MPa (ili 330 MPa kada se izračuna u fazi kompresije). S produljenim djelovanjem opterećenja, puzanje betona dovodi do povećanja tlačnog naprezanja u armaturi. Stoga, ako se proračunska otpornost betona uzme uzimajući u obzir koeficijent radnih uvjeta γ b 2 \u003d 0,85 ... 0,9 (tj. Uzimajući u obzir produženi učinak opterećenja), tada je dopušteno uz odgovarajuće zahtjevi dizajna povećati vrijednost R sc do 450 MPa za čelike klase A-IV i do 500 MPa za čelike klase At-IV i više.

Pri proračunu konstrukcija prema skupini I graničnih stanja, proračunski otpori armature, ako je potrebno, množe se koeficijentima radnih uvjeta γ si , uzimajući u obzir neravnomjernu raspodjelu naprezanja u presjeku, prisutnost zavarenih spojeva, opetovano opterećenje itd. Na primjer, rad armature visoke čvrstoće pri naprezanjima iznad uvjetne granice tečenja uzima se u obzir koeficijentom radnih uvjeta γ s6 čija vrijednost ovisi o klasi armature i varira od 1,1 do 1.2 (vidi § 4.2).

Tablica 2.2.

Karakteristike čvrstoće i deformacije

armaturni čelici i užad.

okovi		Normativni R sn i proračunski otpori u proračunu za granična stanja grupe II R s , ser , MPa	Projektirana otpornost armature, MPa, pri proračunu prema graničnom stanju skupine I			elastičnost E s , 10 5 MPa
			rastezanje
			uzdužni i poprečni pri proračunu kosih presjeka za djelovanje momenta savijanja R s	poprečno pri proračunu kosih presjeka za djelovanje poprečne sile R sw
štap
A-I	6…40	235	225	175	225	2,1
A-II	10…80	295	280	225	280	2,1
A-III	6…8	390	355	285	355	2,0
	10…40	390	365	290	365	2,0
A-IV	10…28	590	510	405	400	1,9
A-V	10…32	785	680	545	400	1,9
A-VI	10…28	980	815	650	400	1,9
A-IIIc (s kontrolom istezanja i napetosti)	20…40	540	490	390	200	1,8
Žica
VR-I	3...5	410...395	375...360	270...260	375...360	1,7
B-II	3...8	1490...1100	1240...915	990...730	400	2,0
VR-II	3...8	1460...1020	1215...850	970...680	400	2,0
Uže
K-7	6...15	1450...1290	1210...1080	965...865	400	1,8
K-19	14	1410	1175	940	400	1,8

Bilješka. Klase armature šipki u tabeli označavaju sve vrste armature odgovarajuće klase, npr. razreda A-V također znače A t -V, A t -VCK, itd.

■ Glavne odredbe izračuna.

Pri proračunu za I grupu graničnih stanja (nosivost) mora biti zadovoljen uvjet

Lijeva strana izraza (2.14) je proračunska sila jednaka praktično mogućoj najvećoj sili u presjeku elementa s najnepovoljnijom kombinacijom proračunskih opterećenja ili djelovanja; ovisi o naporima izazvanim proračunskim opterećenjem q pri γ f >1, koeficijentima kombinacije i koeficijentima pouzdanosti za potrebe konstrukcija γ n . Proračunska sila F ne smije premašiti proračunsku nosivost presjeka F u, koja je funkcija proračunskih otpora materijala i koeficijenata uvjeta rada γ bi, γ si, uzimajući u obzir nepovoljne ili povoljne uvjete rada konstrukcija, kao i oblik i veličina presjeka.

Krivulje (sl. 2.3,b) raspodjele sila od vanjskog opterećenja 1 i nosivosti 2 ovise o varijabilnosti faktora koji su gore razmatrani i poštuju Gaussov zakon. Ispunjenje uvjeta (2.14), izraženo grafički, jamči potrebnu nosivost konstrukcije.

Pri proračunu za II grupu graničnih stanja:

· po pomacima - potrebno je da progibi od standardnog opterećenja f ne prelaze granične vrijednosti progiba f u utvrđene normama za ovaj konstrukcijski element f ≤ f u . Vrijednost f u uzima se od ;

· na nastajanje pukotina - sila od proračunskog ili normativnog opterećenja mora biti manja ili jednaka sili pri kojoj se pojavljuju pukotine u presjeku F ≤ F crc ;

· prema otvoru normalnih i kosih pukotina - širina njihovog otvora na razini vlačne armature treba biti manja od njihovog graničnog otvora utvrđenog normama a cr c , u a crc ≤ a cr c , u = 0.l. ..0,4 mm.

U potrebnim slučajevima, potrebno je da pukotine nastale od punog opterećenja budu pouzdano zatvorene (stegnute) pod djelovanjem njegovog dugog dijela. U tim slučajevima se radi proračun za zatvaranje pukotina.

PITANJA ZA SAMOPROVJERU:

1. Faze naponsko-deformacijskog stanja savijenih armiranobetonskih elemenata. Koji se od ovih stupnjeva koriste u proračunu čvrstoće, otpornosti na pukotine, progiba?

2. Značajke stanja naprezanja i deformacija prednapetih konstrukcija.

3. Glavne odredbe metoda za izračunavanje presjeka za dopuštena naprezanja i lomna opterećenja. nedostatke ovih metoda.

4. Glavne odredbe proračuna metodom graničnih stanja.

Grupe graničnih stanja.

5. Koji su ciljevi proračuna za I. i II. skupinu graničnih stanja?

6. Klasifikacija opterećenja i njihove proračunske kombinacije.

7. Normativna i proračunska opterećenja. Faktori pouzdanosti

po opterećenjima. U kojoj mjeri variraju?

8. Normativna otpornost betona. Kako je to povezano s prosjekom

snaga? S kojim se osiguranjem dodjeljuje?

9. Kako se određuje proračunska otpornost betona za skupine I i II

granična stanja? Koja je svrha uvođenja koeficijenata pouzdanosti i koeficijenata uvjeta rada?

10. Kako se određuje standardna otpornost armature za različite čelike?

11. Proračunska otpornost armature, faktori sigurnosti

i radnim uvjetima.

12. Općenito napišite uvjete koji isključuju pojavu

granična stanja I. i II. skupine te objasniti njihovo značenje.

U ovoj fazi već razumijemo da se proračuni građevinskih konstrukcija provode u skladu s nekim standardima. Što - nemoguće je nedvosmisleno reći, jer u različite zemlje koriste se različiti standardi dizajna.

Dakle, u zemljama ZND-a koriste se različite verzije standarda, temeljene na sovjetskim SNiP-ovima i GOST-ovima; u Europi se uglavnom prešlo na Eurocode (Eurocode, EN), au SAD-u se koriste ASCE, ACI itd. Očito će vaš projekt biti vezan za standarde zemlje iz koje je ovaj projekt naručen ili gdje će biti implementiran.

Ako su norme različite, onda su i kalkulacije drugačije?

Ovo pitanje toliko zabrinjava kalkulatore početnike da sam ga odvojio u poseban paragraf. Doista: ako otvorite neke strane standarde dizajna i usporedite ih, na primjer, sa SNiP-om, možete dobiti dojam da se strani sustav dizajna temelji na potpuno drugačijim principima, metodama i pristupima.

Međutim, treba razumjeti da standardi dizajna ne mogu proturječiti temeljnim zakonima fizike i moraju se temeljiti na njima. Da, mogu koristiti različite fizikalne karakteristike, koeficijente, čak i modele rada pojedinih građevinskih materijala, ali sve ih spaja zajednička znanstvena baza temeljena na čvrstoći materijala, strukturnoj i teorijskoj mehanici.

Ovako izgleda ispitivanje čvrstoće elementa metalne konstrukcije na napetost prema Eurokodu:

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

A evo kako izgleda slična provjera za jednu od najnovije verzije Odrezati:

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

Lako je pogoditi da iu prvom iu drugom slučaju sila vanjskog opterećenja (u brojniku) ne bi trebala premašiti silu koja karakterizira nosivost konstrukcije (u nazivniku). Ovaj dobar primjer zajednički, znanstveno utemeljen pristup projektiranju zgrada i struktura od strane inženjera iz različitih zemalja.

Koncept graničnog stanja

Jednog dana (zapravo, prije mnogo godina), znanstvenici i istraživači su primijetili da nije sasvim ispravno dizajnirati element na temelju jednog testa. Čak i za relativno jednostavni dizajni, može postojati mnogo opcija za svaki element, i Građevinski materijali u procesu trošenja mijenjaju svoje karakteristike. A ako uzmemo u obzir hitna stanja i stanja popravka konstrukcije, onda to dovodi do potrebe da se racionaliziraju, segmentiraju, klasificiraju sva moguća stanja konstrukcije.

Tako je nastao koncept "graničnog stanja". U Eurokodu je dano lakonsko tumačenje:

granično stanje - takvo stanje građevine pri kojem građevina ne zadovoljava odgovarajuće projektne kriterije

Može se reći da granično stanje nastaje kada rad konstrukcije pod opterećenjem izađe iz okvira projektiranih odluka. Na primjer, dizajnirali smo okvir čeličnog okvira, ali u određenom trenutku njegovog rada, jedan od regala izgubio je stabilnost i savio se - postoji prijelaz u granično stanje.

Metoda proračuna građevinskih konstrukcija prema graničnim stanjima je dominantna (zamijenila je manje "fleksibilnu" metodu dopuštenih naprezanja) i danas se koristi iu regulatornom okviru zemalja ZND-a iu Eurokodu. Ali kako inženjer može koristiti ovaj apstraktni koncept u konkretnim proračunima?

Grupe graničnih stanja

Prije svega, morate shvatiti da će se svaki vaš izračun odnositi na jedno ili drugo granično stanje. Kalkulator simulira rad strukture ne u nekom apstraktnom, već u graničnom stanju. Odnosno, sve projektne karakteristike strukture odabiru se na temelju graničnog stanja.

Istodobno, ne morate stalno razmišljati o teoretskoj strani problema - sve potrebne provjere već su postavljene u standardima dizajna. Provođenjem provjera time sprječavate nastanak graničnog stanja projektirane konstrukcije. Ako su sve provjere zadovoljene, tada možemo pretpostaviti da se granično stanje neće dogoditi do kraja životni ciklus strukture.

Budući da se u stvarnom projektiranju inženjer bavi nizom provjera (za naprezanja, momente, sile, deformacije), svi su ti proračuni uvjetno grupirani, a već se govori o skupinama graničnih stanja:

granična stanja skupine I (u Eurokodu - po nosivosti)
granična stanja skupine II (u Eurokodu - prema uporabljivosti)

Ako se dogodi prvo granično stanje, tada:

konstrukcija uništena
konstrukcija još nije uništena, ali i najmanje povećanje opterećenja (ili promjena drugih radnih uvjeta) dovodi do uništenja

Zaključak je očit: daljnji rad zgrade ili građevine koja se nalazi u prvom graničnom stanju je nemoguć. nema šanse:

Slika 1. Uništenje stambenog objekta (prvo granično stanje)

Ako je konstrukcija prešla u drugo (II) granično stanje, tada je njezin rad i dalje moguć. Međutim, to uopće ne znači da je sve u redu s njim - pojedini elementi mogu dobiti značajne deformacije:

otklonima
rotacije sekcija
pukotine

U pravilu, prijelaz konstrukcije u drugo granično stanje zahtijeva bilo kakva ograničenja u radu, na primjer, smanjenje opterećenja, smanjenje brzine kretanja itd.:

Slika 2. Pukotine u betonu zgrade (drugo granično stanje)

Što se tiče čvrstoće materijala

Na "fizičkoj razini", početak graničnog stanja znači, na primjer, da naprezanja u konstrukcijskom elementu (ili skupini elemenata) prelaze određeni dopušteni prag, koji se naziva proračunska otpornost. To mogu biti i drugi čimbenici stanja naprezanja i deformacija - na primjer, momenti savijanja, poprečne ili uzdužne sile koje premašuju nosivost konstrukcije u graničnom stanju.

Provjerava prvu skupinu graničnih stanja

Kako bi se spriječio nastanak graničnog stanja I, projektant mora provjeriti karakteristične dijelove konstrukcije:

snaga
za održivost
izdržljivost

Svi nosivi konstrukcijski elementi, bez iznimke, provjeravaju se na čvrstoću, bez obzira na materijal od kojeg su izrađeni, kao i oblik i veličinu poprečnog presjeka. Ovo je najvažnija i obvezna provjera bez koje kalkulator nema pravo na miran san.

Provjera stabilnosti provodi se za komprimirane (centralno, ekscentrično) elemente.

Ispitivanje zamora treba provesti na elementima koji rade u uvjetima cikličkog opterećenja i rasterećenja kako bi se spriječili učinci zamora. To je tipično, na primjer, za raspone željezničkih mostova, jer se tijekom kretanja vlakova neprestano izmjenjuju faze utovara i istovara.

U sklopu ovog kolegija upoznat ćemo se s osnovnim ispitivanjima čvrstoće armiranobetonskih i metalnih konstrukcija.

Provjere za drugu skupinu graničnih stanja

Da bi se spriječio nastanak II graničnog stanja, projektant je dužan provjeriti karakteristične presjeke:

na deformacije (pomake)
za otpornost na pukotine (za armiranobetonske konstrukcije)

Deformacije trebaju biti povezane ne samo s linearnim pomacima konstrukcije (progibima), već i s kutovima rotacije sekcija. Osiguravanje otpornosti na pukotine važan je korak u projektiranju armiranobetonskih konstrukcija od konvencionalnog i prednapregnutog armiranog betona.

Primjeri proračuna armiranobetonskih konstrukcija

Kao primjer, razmotrimo koje provjere je potrebno izvršiti pri projektiranju konstrukcija od običnog (nenapregnutog) armiranog betona prema standardima.

Tablica 1. Grupiranje proračuna po graničnim stanjima:
M - moment savijanja; Q - poprečna sila; N - uzdužna sila (tlačna ili vlačna); e - ekscentričnost primjene uzdužna sila; T je zakretni moment; F - vanjska koncentrirana sila (opterećenje); σ- normalni napon; a - širina otvora pukotine; f - progib konstrukcije

Napominjemo da se za svaku skupinu graničnih stanja provodi cijeli niz provjera, a vrsta provjere (formula) ovisi o naponsko-deformacijskom stanju konstrukcijskog elementa.

Već smo se približili tome kako izračunati građevinske konstrukcije. Na sljedećem sastanku razgovarat ćemo o opterećenjima i odmah pristupiti izračunima.

Proračun za granična stanja prve skupine provodi se kako bi se spriječilo:

Krhki, duktilni ili drugi tip loma (proračun čvrstoće, uzimajući u obzir, ako je potrebno, progib konstrukcije prije uništenja);

Zamorni slom (analiza zamora konstrukcija pod utjecajem ponavljajućeg pomičnog ili pulsirajućeg opterećenja: kranske grede, pragovi, okvirni temelji i stropovi za neuravnotežene strojeve itd.);

Uništavanje od kombiniranog učinka čimbenika sile i nepovoljnih utjecaja na okoliš (periodično ili stalno izlaganje agresivnom okolišu, djelovanje naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja itd.).

Proračun za granična stanja druge skupine provodi se kako bi se spriječilo:

Stvaranje prekomjernog ili produljenog otvaranja pukotine (ako je stvaranje ili produljeno otvaranje pukotine dopušteno u radnim uvjetima);

Prekomjerni pokreti (progibi, kutovi rotacije, kutovi nagiba i amplitude vibracija).

Procijenjeni faktori

Vrijednosti opterećenja, otpornosti betona i armature postavljaju se prema poglavljima SNiP "Opterećenja i učinci" i "Betonske i armiranobetonske konstrukcije".

Klasifikacija tereta. Regulacijska i proračunska opterećenja

Ovisno o trajanju djelovanja, opterećenje se dijeli na trajno i privremeno. Privremena opterećenja pak se dijele na dugotrajna, kratkoročna, posebna.

Opterećenja od težine nosivih i zapornih konstrukcija zgrada i građevina, mase i pritiska tla te utjecaja prednapregnutih armiranobetonskih konstrukcija su konstantna.

Dugotrajna opterećenja su od težine stacionarne opreme na podovima - aparati, motori, spremnici itd.; tlak plinova, tekućina, rasutih tvari u spremnicima; tereti u skladištima, hladnjačama, arhivima, knjižnicama i sličnim zgradama i objektima; dio privremenog opterećenja utvrđenog normama u stambenim zgradama, uredskim i udobnim prostorijama; dugoročni temperaturni tehnološki učinci stacionarne opreme; opterećenja od jedne mostne ili jedne mostne dizalice, pomnožena s koeficijentima: 0,5 za srednje nosive dizalice i 0,7 za teške nosive dizalice; opterećenja snijegom za III-IV klimatske regije s koeficijentima od 0,3-0,6. Navedene vrijednosti kranskih, nekih privremenih i snježnih opterećenja dio su njihove ukupne vrijednosti i unose se u izračun uzimajući u obzir trajanje djelovanja ovih vrsta opterećenja na pomake, deformacije i pucanje. Pune vrijednosti ovih opterećenja su kratkoročne.

Projektirana opterećenja za proračun čvrstoće i stabilnosti konstrukcija određuju se množenjem standardnog opterećenja faktorom sigurnosti opterećenja Yf, obično većim od jedan, na primjer G= Gnyt. Koeficijent pouzdanosti od težine betonskih i armiranobetonskih konstrukcija Yf = M; o težini konstrukcija od betona na lakim agregatima (prosječne gustoće 1800 kg / m3 ili manje) i raznih estriha, zasipa, grijača, izvedenih u tvornici, Yf = l,2, pri ugradnji Yf = l>3 ; od raznih živih opterećenja ovisno o njihovoj vrijednosti Yf = l. 2...1.4. Koeficijent preopterećenja od težine konstrukcija pri proračunu stabilnosti položaja protiv uspona, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava radne uvjete konstrukcije, uzima se yf = 0,9. Pri proračunu konstrukcija u fazi izgradnje, izračunata kratkotrajna opterećenja množe se s faktorom 0,8. Projektna opterećenja za proračun konstrukcija za deformacije i pomake (za drugu skupinu graničnih stanja) uzimaju se jednake standardnim vrijednostima s koeficijentom Yf = l-

Smanjenje opterećenja. Prilikom izračunavanja stupova, zidova, temelja višekatnih zgrada, privremena opterećenja na podovima mogu se smanjiti, uzimajući u obzir stupanj vjerojatnosti njihovog istovremenog djelovanja, množenjem s koeficijentom

T) = a + 0,6/Km~, (II-11)

Norme također dopuštaju smanjenje živih opterećenja pri izračunavanju greda i poprečnih šipki, ovisno o površini opterećenog poda.