Calculul prin stări limită stări limită. Calcularea stării limită. Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și calculate

20.12.2018

Analiza structurilor pentru stări limită se bazează pe două grupe clar stabilite de stări limită ale structurilor, care trebuie prevenite folosind un sistem de coeficienți de proiectare; introducerea lor garantează că stările limită nu vor apărea sub combinații nefavorabile de sarcini și la cele mai mici valori ale caracteristicilor de rezistență ale materialelor. La debutul stărilor limită, structurile încetează să îndeplinească cerințele de funcționare, - ele se prăbușesc sau își pierd stabilitatea sub influența sarcinilor și influențelor externe sau se dezvoltă în ele deplasări sau fisuri inacceptabile. În scopul unui calcul mai adecvat și mai economic, stările limită sunt împărțite în două grupe fundamental diferite - prima mai critică (structurile sunt distruse atunci când apar stările acestui grup) și a doua mai puțin critică (structurile încetează să se îndeplinească). cerințele funcționării normale, dar nu sunt distruse, pot fi reparate). Această abordare a făcut posibilă atribuirea diferențială a sarcinilor și a indicatorilor de rezistență ai materialelor: pentru a proteja împotriva apariției stărilor limită, în calculele pentru primul grup, sarcinile sunt considerate oarecum supraestimate, iar caracteristicile de rezistență ale materialelor sunt subestimate. comparativ cu calculele pentru al doilea grup. Acest lucru face posibilă evitarea apariției stărilor limită ale grupului I.

Primul grup mai responsabil include stări limită în ceea ce privește capacitatea portantă, al doilea - în ceea ce privește adecvarea pentru funcționarea normală. Stările limită ale primului grup includ fragile, ductile sau alte tipuri de fracturi; pierderea stabilității formei structurii sau a poziției acesteia; eșec la oboseală; distrugerea din efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (agresivitatea mediului, îngheț și dezgheț alternativ etc.). Efectuați calculul rezistenței, ținând cont, dacă este necesar, de deformarea structurii înainte de distrugere; calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru urcarea rezervoarelor îngropate sau subterane; calculul rezistenței structurilor sub influența unei sarcini în mișcare sau pulsatorie repetate în mod repetat; calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc. Recent, la calculele pentru prima grupă a fost adăugat un nou calcul pentru prăbușirea progresivă a clădirilor înalte sub impacturi neprevăzute de condițiile de funcționare normală.

Stările limită ale celui de-al doilea grup includ inacceptabile ca lățime și deschiderea prelungită a fisurilor (dacă sunt acceptabile în condiții de funcționare), mișcări inacceptabile ale structurilor (deformații, unghiuri de rotație, unghiuri de înclinare și amplitudini de oscilație). Calculele pentru stările limită ale structurilor și elementelor acestora sunt efectuate pentru etapele de fabricație, transport, instalare și exploatare. Deci, pentru un element de îndoire obișnuit, stările limită ale grupului I vor fi epuizarea rezistenței (distrugerea) de-a lungul secțiunilor normale și înclinate; stări limită ale grupei II - formarea și deschiderea fisurilor, deformare (Fig. 3.12). În acest caz, lățimea admisibilă a deschiderii fisurilor sub o sarcină pe termen lung este de 0,3 mm, deoarece la această lățime fisurile se autovindecă printr-o creștere cristalină în piatra de ciment. Deoarece fiecare zecime de milimetru de deschidere admisă a fisurilor afectează în mod semnificativ consumul de armătură în structurile cu armătură convențională, o creștere a lățimii admisibile a deschiderii fisurii chiar și cu 0,1 mm joacă un rol foarte important în economisirea armăturii.

Factorii incluși în calculul stărilor limită (factorii de proiectare) sunt încărcările asupra structurilor, dimensiunile acestora și caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii. Nu sunt constante și se caracterizează printr-o răspândire a valorilor (variabilitate statistică). Calculele iau în considerare variabilitatea sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, precum și factorii nestatistici și diverse conditii lucrari de beton si armare, fabricarea si exploatarea elementelor de cladiri si structuri. Toți factorii de proiectare și coeficienții de proiectare sunt normalizați în asocierile în participațiune relevante.

Stările limită necesită un studiu mai aprofundat: de exemplu, secțiunile normale și înclinate dintr-un element sunt separate în calcule (o abordare unificată este de dorit), este luat în considerare un mecanism de rupere nerealist într-o secțiune înclinată, efecte secundare într-o fisură înclinată nu sunt luate în considerare (efectul știftului al armăturii de lucru și al forțelor de angrenare într-o fisură înclinată (vezi Fig. 3.12 etc.)).

Primul factor de calcul este sarcina, care se împarte în normative și calculate, iar în funcție de durata acțiunii - în permanentă și temporară; acesta din urmă poate fi pe termen scurt și pe termen lung. Încărcăturile speciale manifestate mai rar sunt luate în considerare separat. Sarcinile constante includ greutatea proprie a structurilor, greutatea și presiunea solului, forțele de pretensionare ale armăturii. Sarcinile pe termen lung sunt greutatea echipamentelor staționare pe podele, presiunea gazelor, lichidelor, corpurilor în vrac din containere, greutatea conținutului în depozite, biblioteci etc.; parte legală a sarcinii sub tensiune în Cladiri rezidentiale, în spații de serviciu și gospodărie; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung ale echipamentelor; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III...VI cu coeficienți de 0,3...0,6. Aceste valori de sarcină fac parte din valoarea lor totală, ele sunt introduse în calcul ținând cont de influența duratei sarcinii asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Sarcinile pe termen scurt includ o parte din sarcina pe podelele clădirilor rezidențiale și publice; greutatea persoanelor, pieselor, materialelor în domeniile întreținerii și reparațiilor echipamentelor; sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale; încărcături de zăpadă și vânt; efectele climatice ale temperaturii.

Sarcinile speciale includ efecte seismice și explozive; sarcini cauzate de defectarea echipamentului și proces tehnologic; deformari neuniforme ale bazei. Încărcările normative sunt stabilite de norme în funcție de o probabilitate prestabilită de depășire a valorilor medii sau în funcție de valorile nominale. Sarcinile constante de reglementare sunt luate în funcție de valorile de proiectare ale parametrilor geometrici și structurali ai elementelor și în funcție de valorile medii ale densității materialului. Sarcinile tehnologice și de instalare temporare de reglementare sunt stabilite în conformitate cu cele mai mari valori prevăzut pentru funcționare normală; zăpadă și vânt - în funcție de media valorilor anuale nefavorabile sau în funcție de valorile nefavorabile corespunzătoare unei anumite perioade medii de repetare a acestora. Valorile sarcinilor de proiectare în calculul structurilor pentru grupa I de stări limită sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță pentru sarcina yf, de regulă, yf > 1 (acesta este unul dintre factorii care împiedică instalarea stării limită). Coeficientul yf = 1,1 pentru greutatea proprie a structurilor din beton armat; yf = 1,2 pentru greutatea proprie a structurilor din beton pe agregate usoare; yf = 1,3 pentru diferite sarcini sub tensiune; dar yf = 0,9 pentru greutatea structurilor în cazurile în care o scădere a masei înrăutățește condițiile de lucru ale structurii - în calculul stabilității împotriva urcării, răsturnării și alunecării. Când se calculează pentru grupa II mai puțin periculoasă de stări limită, yf = 1.

Deoarece acțiunea simultană a tuturor sarcinilor cu valori maxime este aproape de necrezut, pentru o mai mare fiabilitate și eficiență, proiectele se bazează pe diferite combinații de sarcini: pot fi de bază (includ sarcini permanente, pe termen lung și pe termen scurt. ), și speciale (inclusiv permanent, pe termen lung, posibil pe termen scurt și una dintre sarcinile speciale). În combinațiile principale, luând în considerare cel puțin două sarcini temporare, valorile lor calculate (sau eforturile corespunzătoare) sunt înmulțite cu factorii de combinație: pentru sarcini pe termen lung w1 = 0,95; pe termen scurt w2 = 0,9; cu o sarcină sub tensiune, w1 = w2 = 1. Pentru trei sau mai multe sarcini pe termen scurt, valorile lor calculate sunt înmulțite cu coeficienții de combinație: w2 = 1 pentru prima sarcină pe termen scurt, în ordinea importanței; w2 = 0,8 pentru al doilea; w2 = 0,6 pentru al treilea și pentru toate celelalte. În combinații speciale de încărcări, se ia w2 = 0,95 pentru sarcinile pe termen lung, w2 = 0,8 pentru cele pe termen scurt, cu excepția cazurilor de proiectare a structurilor în regiuni seismice. În scopul proiectării economice, ținând cont de gradul de probabilitate de acțiune simultană a sarcinilor, la calcularea stâlpilor, pereților, fundațiilor clădirilor cu mai multe etaje, sarcinile temporare pe etaje pot fi reduse prin înmulțirea cu coeficienți: pentru clădiri rezidențiale, pensiuni , birouri etc. cu suprafata de marfa A > 9 m2

Pentru săli de lectură, întâlniri, comerț și alte zone pentru întreținerea și repararea echipamentelor din spații industriale cu o suprafață de încărcare A > 36 m2

unde n este numărul total de etaje, sarcinile temporare din care se iau în considerare la calcularea secțiunii luate în considerare.

Calculele țin cont de gradul de responsabilitate al clădirilor și structurilor; depinde de gradul de deteriorare materială și socială când structurile își ating stările limită. Prin urmare, la proiectare, se ia în considerare coeficientul de fiabilitate pentru scopul propus yn, care depinde de clasa de responsabilitate a clădirilor sau structurilor. Valorile limită ale capacității portante, valorile calculate ale rezistențelor, valorile limită ale deformațiilor, deschiderea fisurilor, sunt împărțite la factorul de fiabilitate în funcție de scop, iar valorile calculate a sarcinilor, forțelor și altor influențe sunt înmulțite cu acesta. După gradul de responsabilitate, clădirile și structurile sunt împărțite în trei clase: clasa I. уn = 1 - clădiri și structuri de mare importanță economică sau socială națională; clădirile principale ale centralelor termice, centralelor nucleare; turnuri de televiziune; facilităţi sportive acoperite cu tribune; clădiri de teatre, cinematografe etc.; clasa II yn = 0,95 - clădiri și structuri mai puțin semnificative care nu sunt incluse în clasele I și III; Clasa III yn = 0,9 - depozite, clădiri rezidențiale cu un etaj, clădiri și structuri temporare.

Pentru o proiectare mai economică și mai rezonabilă a structurilor din beton armat, se stabilesc trei categorii de cerințe pentru rezistența la fisurare (la rezistența la formarea fisurilor în stadiul I sau rezistența la deschiderea fisurilor în stadiul II a stării de efort-deformare). Cerințele pentru formarea și deschiderea fisurilor normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului depind de tipul de armătură utilizat și de condițiile de funcționare. În prima categorie nu este permisă formarea de fisuri; în a doua categorie, este permisă o deschidere de scurtă durată a fisurilor, cu lățime limitată, cu condiția ca acestea să fie ulterior închise în mod fiabil; în cea de-a treia categorie, este permisă deschiderea fisurilor pe termen scurt și lung, limitată în lățime. Deschiderea pe termen scurt include deschiderea fisurilor sub acțiunea unor sarcini constante, pe termen lung și pe termen scurt; pe termen lung - deschiderea fisurilor sub acțiunea doar a sarcinilor constante și pe termen lung.

Lățimea maximă a deschiderii fisurii acrc, la care este asigurată funcționarea normală a clădirilor, rezistență la coroziune armarea și durabilitatea structurii, în funcție de categoria de cerințe pentru rezistența la fisurare, nu trebuie să depășească 0,1 ... 0,4 mm (vezi Tabelul 3.1).

Elementele precomprimate sub presiune lichidă sau gazoasă (rezervoare, conducte de presiune etc.) într-o secțiune complet tensionată cu armătură de bară sau sârmă, precum și într-o secțiune parțial comprimată cu armătură de sârmă cu un diametru de 3 mm sau mai puțin, trebuie să îndeplinească cerințele cerinţele primelor categorii. Alte elemente precomprimate, în funcție de condițiile de funcționare ale structurii și de tipul de armătură, trebuie să îndeplinească cerințele categoriei a doua sau a treia. Structurile fără pretensionare cu armătură cu bară din clasa A400, A500 trebuie să îndeplinească cerințele celei de-a treia categorii (vezi Tabelul 3.1).

Procedura de luare în considerare a sarcinilor la calcularea structurilor pentru rezistența la fisurare depinde de categoria de cerințe (Tabelul 3.2). Pentru a preveni smulgerea armăturii de precomprimare din beton sub sarcină și distrugerea bruscă a structurilor, nu este permisă formarea de fisuri la capetele elementelor pe lungimea zonei de transfer a tensiunilor de la armătură la beton sub acțiunea combinată a tuturor. sarcinile (cu excepția celor speciale) introduse în calcul cu coeficientul yf = 1 Fisurile care apar în timpul producției, transportului și instalării în zonă, care ulterior vor fi comprimate sub sarcină, duc la scăderea forțelor de formare a fisurilor în zona întinsă în timpul funcționării, o creștere a lățimii deschiderii și o creștere a deformațiilor. Influența acestor fisuri este luată în considerare în calcule. Cele mai importante calcule de rezistență pentru o structură sau clădire se bazează pe etapa III a stării de tensiune-deformare.

Structurile au rezistența necesară dacă forțele de la sarcinile calculate (moment încovoietor, forță longitudinală sau transversală etc.) nu depășesc forțele percepute de secțiune la rezistențele de proiectare ale materialelor, ținând cont de coeficienții condițiilor de lucru. Cantitatea de efort de la sarcinile de proiectare este influențată de sarcinile standard, factorii de siguranță, schemele de proiectare etc. Cantitatea de forță percepută de secțiunea elementului calculat depinde de forma acestuia, dimensiunile secțiunii, rezistența betonului Rbn, armătura Rsn, factorii de fiabilitate. pentru materialele ys și уb și coeficienții condițiilor de lucru ale betonului și armăturii ybi și ysi. Condițiile de forță sunt întotdeauna exprimate prin inegalități, iar partea stângă (acțiunea externă) nu poate depăși semnificativ partea dreapta(eforturi interne); se recomandă să se permită un exces de cel mult 5%, în caz contrar proiectul devine neeconomic.

Stări limită ale celui de-al doilea grup. Calculul pentru formarea fisurilor, normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului, se efectuează pentru verificarea rezistenței la fisuri a elementelor cărora li se impun cerințele primei categorii (dacă formarea fisurilor este inacceptabilă). Acest calcul se efectuează și pentru elementele a căror rezistență la fisurare este supusă cerințelor categoriilor a doua și a treia pentru a stabili dacă apar fisuri și, dacă apar, se trece la calculul deschiderii lor.

Fisurile normale pe axa longitudinală nu apar dacă momentul încovoietor de la sarcinile externe nu depășește momentul forțelor interne

Fisurile înclinate pe axa longitudinală a elementului (în zona de sprijin) nu apar dacă tensiunile principale de întindere din beton nu depășesc valorile calculate. La calculul deschiderii fisurii, normală și înclinată față de axa longitudinală, lățimea deschiderii fisurii se determină la nivelul armăturii de întindere astfel încât să nu depășească lățimea maximă a deschiderii stabilită prin norme.

La calcularea deplasărilor (deformațiilor), deformarea elementelor de la sarcini se determină ținând cont de durata acțiunii lor fsks astfel încât să nu depășească deformarea admisă fcrc,ult. Deviațiile limită sunt limitate de cerințe estetice și psihologice (pentru a nu fi vizibil vizual), cerințe tehnologice (pentru a asigura funcționarea normală a diferitelor instalații tehnologice etc.), cerințe structurale (ținând cont de influența elementelor învecinate care limitează deformațiile) , cerințe fiziologice etc. (Tabelul 3.3). Deformarile maxime ale elementelor precomprimate, stabilite de cerinte estetice si psihologice, trebuie marite cu inaltimea deformarii datorata precomprimarii (lifting cladire), daca aceasta nu este limitata de cerinte tehnologice sau structurale. La calcularea deformărilor, dacă acestea sunt limitate de cerințe tehnologice sau de proiectare, calculul se efectuează pentru acțiunea sarcinilor permanente, de lungă durată și de scurtă durată; când sunt limitate de cerințele estetice ale structurii, se bazează pe acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung. Deviațiile maxime ale consolelor, legate de plecarea consolei, sunt mărite de 2 ori. Normele stabilesc deviațiile maxime în funcție de cerințele fiziologice. De asemenea, ar trebui calculate fluctuații pentru scări, aterizări etc., astfel încât deviația suplimentară de la o sarcină concentrată pe termen scurt de 1000 N cu schema cea mai nefavorabilă a aplicării sale să nu depășească 0,7 mm.

În etapa a III-a a stării de efort-deformare în secțiuni normale pe axa longitudinală a elementelor îndoite și comprimate excentric cu excentricități relativ mari, cu o diagramă de tensiuni cu două valori, se observă aceeași stare de încovoiere-deformare (Fig. 3.13). ). Forțele percepute de secțiunea normală pe axa longitudinală a elementului sunt determinate de rezistențele calculate ale materialelor, ținând cont de coeficienții condițiilor de funcționare. În același timp, se presupune că betonul zonei de tensiune nu funcționează (obt = O); tensiunile din beton ale zonei comprimate sunt egale cu Rb cu diagrama de tensiuni dreptunghiulare; tensiunile în armătura de întindere longitudinală sunt egale cu Rs; armătura longitudinală în zona comprimată a secțiunii suferă solicitarea Rsc.

În condiția rezistenței, momentul forțelor exterioare nu trebuie să fie mai mare decât momentul perceput de forțele interne în betonul comprimat și în armătura de întindere. Condiția de rezistență în raport cu axa care trece prin centrul de greutate al armăturii de tensiune

unde M este momentul forțelor exterioare de la sarcinile de proiectare (în elementele comprimate excentric - momentul forței longitudinale externe față de aceeași axă), M = Ne (e este distanța de la forța N la centrul de greutate al secțiunea de armare la tracțiune); Sb este momentul static al zonei secțiunii de beton a zonei comprimate față de aceeași axă; zs este distanța dintre centrele de greutate ale armăturii tensionate și comprimate.

Tensiunea din armătura de pretensionare, situată în zona comprimată din acțiunea sarcinilor, osc este determinată de lucru. În elemente fără pretensionare osc = Rsc. Înălțimea zonei comprimate x pentru tronsoane care funcționează în cazul 1, când rezistențele limită sunt atinse în armătura la tracțiune și betonul comprimat, se determină din ecuația pentru echilibrul forțelor limită.

unde Ab este aria secțiunii de beton din zona comprimată; pentru N ei iau semnul minus pentru compresia excentrică, semnul + pentru tensiune, N = 0 pentru încovoiere.

Înălțimea zonei comprimate x pentru tronsoane care funcționează în cazul 2, când distrugerea are loc de-a lungul betonului comprimat este fragilă, iar tensiunile în armătura de întindere nu ating valoarea limită, se determină tot din ecuația (3.12). Ho in acest caz rezistenta de proiectare Rs este înlocuit cu tensiunea os< Rs. Опытами установлено, что напряжение os зависит от относительной высоты сжатой зоны e = x/ho. Его можно определить по эмпирической формуле

unde ω = xo/ho este înălțimea relativă a zonei comprimate sub efort în armătură os = osp (os = O în elementele fără pretensionare).

La os = osp (sau la os = 0), înălțimea relativă reală a zonei comprimate este e = 1, iar co poate fi considerat ca coeficientul de completitudine al diagramei de tensiuni efective din beton atunci când este înlocuită cu un dreptunghiular condiționat. diagramă; în acest caz, forţa concretă a zonei comprimate este Nb = w*ho*Rb (vezi Fig. 3.13). Valoarea lui w se numește caracteristica proprietăților de deformare ale betonului în zona comprimată. Înălțimea relativă la limită a zonei comprimate joacă un rol important în calculele rezistenței, deoarece limitează cazul optim de defecțiune atunci când zonele de tensiune și compresie epuizează simultan rezistența. Înălțimea relativă limită a zonei comprimate eR = xR/h0, la care tensiunile de întindere în armătură încep să atingă valorile limită Rs, se găsește din dependența eR = 0,8/(1 + Rs/700), sau conform tabelului. 3.2. În cazul general, calculul rezistenței secțiunii normale pe axa longitudinală se realizează în funcție de valoarea înălțimii relative a zonei comprimate. Dacă e< eR, высоту сжатой зоны определяют из уравнения (3.12), если же e >eR, puterea este calculată. Tensiunile armăturii de înaltă rezistență în stare limită pot depăși limita de curgere condiționată. Conform datelor experimentale, acest lucru se poate întâmpla dacă e< eR. Превышение оказывается тем большим, чем меньше значение e, Опытная зависимость имеет вид

În calculele rezistenței secțiunilor, rezistența de proiectare a armăturii Rs se înmulțește cu coeficientul condițiilor de funcționare ale armăturii.

unde n este un coeficient luat egal cu: pentru armarea claselor A600 - 1,2; A800, Vr1200, Vr1500, K1400, K1500 - 1,15; A1000 - 1.1. 4 este determinat la ys6 = 1.

Normele stabilesc procentul limită de armătură: aria secțiunii transversale a armăturii de întindere longitudinală, precum și comprimat, dacă se cere prin calcul, ca procent din aria secțiunii transversale a betonului, us = As / bh0 ia cel puțin: 0,1% - pentru îndoire, elemente tensionate excentric și elemente comprimate excentric cu flexibilitate l0/i< 17 (для прямоугольных сечений l0/h < 5); 0,25 % - для внецентренно сжатых элементов при гибкости l0/i >87 (pentru secțiuni dreptunghiulare l0/h > 25); pentru valorile de zveltețe intermediare ale elementelor, valoarea us este determinată prin interpolare. Procentul limitativ de armătură a elementelor de încovoiere cu armătură simplă (în zona de tracțiune) se determină din ecuația pentru echilibrul forțelor limitatoare la înălțimea zonei comprimate egală cu cea de limită. Pentru secțiune dreptunghiulară

Limita procentului de armătură, ținând cont de valoarea eR, pentru elementele precomprimate

Pentru elemente fără pretensionare

Procentul limitator de armare scade odata cu cresterea clasei de armare. Secțiunile elementelor de îndoire sunt considerate rearmate dacă procentul lor de armătură este peste limită. Procentul minim de armare este necesar pentru perceperea contracției, temperaturii și a altor forțe care nu sunt luate în considerare la calcul. De obicei umin = 0,05% pentru armarea la tracțiune longitudinală a elementelor îndoite de secțiune dreptunghiulară. Structurile din piatră și din zidărie armată sunt calculate în mod similar structurilor din beton armat în funcție de două grupe de stări limită. Calculul pentru grupa I ar trebui să prevină distrugerea structurii (calcul prin capacitatea portantă), pierderea formei sau a stabilității poziției, defectarea la oboseală, distrugerea sub acțiunea combinată a factorilor de forță și influența mediului extern (îngheț, agresiune etc. .). Calculul pentru grupa II are ca scop prevenirea structurii de deformări inacceptabile, deschiderea excesivă a fisurilor și delaminarea căptușelii zidăriei. Acest calcul se efectuează atunci când fisurile nu sunt permise în structuri sau deschiderea acestora este limitată (căptușeli de rezervor, pereți comprimați excentric și stâlpi cu excentricități mari etc.), sau dezvoltarea deformării este limitată din condițiile de lucru în îmbinări (umplerea peretelui). , cadru etc.). .d.).

Ce sunt stările limită și cum să le tratăm în raport cu calculele structurale? Toată lumea știe că există două grupuri de stări limită: prima și a doua. Ce înseamnă această împărțire?

Numele în sine stare limită» înseamnă că pentru orice structură, în anumite condiţii, apare o stare în care se epuizează o anumită limită. În mod convențional, pentru comoditatea calculelor, au fost derivate două astfel de limite: prima stare limită este atunci când rezistența, stabilitatea și rezistența ultimă a structurii sunt epuizate; a doua stare limită - când deformațiile structurii depășesc maximul admisibil (a doua stare limită pentru beton armat include și restricția privind apariția și deschiderea fisurilor).

Înainte de a trece la analiza calculelor pentru prima și a doua stare limită, este necesar să înțelegem ce parte a calculului de proiectare este în general împărțită în aceste două părți. Orice calcul începe cu colectarea încărcăturii. Urmează apoi alegerea schemei de proiectare și calculul în sine, în urma căruia determinăm forțele din structură: momente, forțe longitudinale și transversale. Și numai după ce forțele sunt determinate, trecem la calculele pentru prima și a doua stare limită. De obicei, acestea sunt efectuate în această secvență: mai întâi pe primul, apoi pe al doilea. Deși există excepții, dar despre ele mai jos.

Nu se poate spune care este mai important pentru o anumită structură: rezistența sau deformabilitatea, stabilitatea sau rezistența la fisurare. Este necesar să efectuați calculul pentru două stări limită și să aflați care dintre restricții este cea mai nefavorabilă. Dar fiecare tip de structură are propriile sale puncte speciale care sunt utile de cunoscut pentru a facilita navigarea în mediul stărilor limită. În acest articol, vom folosi exemple pentru a analiza stările limită pentru tipuri variate structuri din beton armat.

Calculul grinzilor, plăcilor și altor elemente de încovoiere pentru prima și a doua stare limită

Deci, trebuie să calculați un element de îndoire și vă întrebați de unde să începeți calculul și cum să înțelegeți dacă totul a fost calculat? Toată lumea recomandă să facă un calcul nu numai pentru prima, ci și pentru a doua stare limită. Dar ce este? Unde sunt detaliile?

Pentru a calcula elementele de îndoire, veți avea nevoie de „Manualul pentru proiectarea structurilor din beton și beton armat din beton greu fără armătură de precomprimare (la SNiP 2.03.01-84)” și direct SNiP 2.03.01-84 „Beton și beton armat”. structuri” în sine, neapărat cu modificarea 1 (foarte importantă pentru calculul celui de-al doilea grup de stări limită).

Deschideți secțiunea 3 din manualul „Calculul elementelor din beton armat în funcție de stările limită ale primei grupe”, și anume „Calculul elementelor din beton armat după rezistență” (începând de la paragraful 3.10). Acum trebuie să aflați în ce etape constă:

- aceasta este partea de calcul în care verificăm dacă structura noastră poate rezista la impactul unui moment încovoietor. Se verifică combinația a doi factori importanți: dimensiunea secțiunii elementului și aria armăturii longitudinale. Dacă verificarea arată că momentul care acționează asupra structurii este mai mic decât maximul admis, atunci totul este în regulă și puteți trece la pasul următor.

2) Calculul secțiunilor înclinate pe axa longitudinală a elementului- Acesta este calculul structurii pentru acțiunea unei forțe transversale. Pentru verificare, este important pentru noi să stabilim dimensiunile secțiunii elementului și zona armăturii transversale. La fel ca în etapa anterioară a calculului, dacă forța transversală care acționează este mai mică decât maximul admis, rezistența elementului este considerată a fi asigurată.

Ambele etape, împreună cu exemple, sunt discutate în detaliu în manual. Aceste două calcule sunt calcule exhaustive de rezistență pentru elementele clasice de îndoire. Dacă există condiții speciale (încărcări repetate, dinamică), acestea trebuie luate în considerare în ceea ce privește rezistența și rezistența (deseori, contabilizarea se face prin introducerea de coeficienți).

1) Calculul elementelor din beton armat pentru formarea fisurilor- aceasta este chiar prima etapă în care aflăm dacă în elementul nostru se formează fisuri atunci când sunt expuse forțelor care acționează asupra acestuia. Fisurile nu se formează dacă momentul nostru maxim Mr este mai mic decât momentul în care Mcrc provoacă fisuri.

2) Calculul elementelor din beton armat pentru deschiderea fisurilor- aceasta este următoarea etapă, în care verificăm deschiderea fisurii din structură și o comparăm cu dimensiunile admise. Acordați atenție clauzei 4.5 din manual, care stipulează în ce cazuri nu este necesar să se efectueze acest calcul - nu avem nevoie de muncă suplimentară. Dacă calculul este necesar, atunci trebuie să efectuați două părți ale acestuia:

a) calcul pentru deschiderea fisurilor normale pe axa longitudinală a elementului- o executam conform clauzelor 4.7-4.9 din manual ( cu luarea în considerare obligatorie a amendamentului 1 la SNiP, deoarece calculul acolo este deja radical diferit);

b) calcul pentru deschiderea fisurilor înclinate pe axa longitudinală a elementului- trebuie efectuată conform clauzei 4.11 din manual, ținând cont și de modificarea 1.

Desigur, dacă, conform primei etape a calculului, nu se formează fisuri, atunci sărim peste etapa 2.

3) Definirea deformarii- aceasta este stadiu final calcul pentru a doua stare limită pentru îndoirea elementelor din beton armat, se realizează în conformitate cu clauzele 4.22-4.24 din manual. În acest calcul, trebuie să găsim deformarea elementului nostru și să o comparăm cu deviația normalizată de DSTU B.V.1.2-3:2006 „Deformații și deplasări”.

Dacă toate aceste părți ale calculelor sunt finalizate, luați în considerare că proiectarea elementului atât pentru prima cât și pentru a doua stare limită este finalizată. Desigur, dacă există caracteristici de proiectare (decupare pe un suport, găuri, sarcini concentrate etc.), atunci trebuie să completați calculul ținând cont de toate aceste nuanțe.

Calculul stâlpilor și altor elemente comprimate central și excentric în funcție de prima și a doua stare limită

Etapele acestui calcul nu sunt foarte diferite de etapele de calcul ale elementelor de îndoire, iar literatura de specialitate este aceeași.

Calculul pentru starea limită a primului grup include:

1) Calculul secțiunilor normale pe axa longitudinală a elementului- acest calcul, precum și pentru elementele de îndoire, determină dimensiunea necesară a secțiunii elementului și armătura longitudinală a acestuia. Dar spre deosebire de calculul elementelor de încovoiere, unde rezistența secțiunii este verificată pentru acțiunea momentului încovoietor M, în acest calcul se disting forța verticală maximă N și excentricitatea aplicării acestei forțe „e” (când se înmulțește , ele dau totusi acelasi moment incovoietor). Manualul descrie în detaliu metodologia de calcul pentru toate secțiunile standard și nestandard (începând de la paragraful 3.50).

caracteristică acest calcul este că este necesar să se țină cont de influența deformarii elementului și de influența armăturii indirecte. Deformarea elementului este determinată la calcularea pentru al doilea grup de stări limită, dar este permisă simplificarea calculului la calcularea pentru prima stare limită prin introducerea unui coeficient în conformitate cu clauza 3.54 din manual.

2) Calculul secțiunilor înclinate pe axa longitudinală a elementului- acest calcul pentru acțiunea unei forțe transversale în conformitate cu clauza 3.53 din manual este similar cu calculul elementelor de îndoire. Ca rezultat al calculului, obținem aria armăturii transversale în structură.

Calculul pentru starea limită a celui de-al doilea grup constă în următorii pași:

1) Calculul elementelor din beton armat prin formarea de fisuri.

2) Calculul elementelor din beton armat pentru deschiderea fisurilor.

Aceste două etape sunt absolut similare cu calculul elementelor de îndoire - există forțe maxime, ar trebui să se determine dacă se formează fisuri; iar dacă sunt formate, atunci, dacă este necesar, faceți un calcul pentru deschiderea fisurilor, normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului.

3) Definirea deformarii. La fel ca și pentru elementele de îndoire, este necesar să se determine deformarea pentru elementele comprimate excentric. Deviațiile limită, ca întotdeauna, pot fi găsite în DSTU B V.1.2-3:2006 „Devieri și deplasări”.

Calculul fundațiilor pentru prima și a doua stare limită

Calculul fundațiilor este fundamental diferit de calculele de mai sus. Ca întotdeauna, atunci când se calculează fundațiile, este necesar să se înceapă cu colectarea sarcinilor sau cu calculul cadrului clădirii, în urma căruia se determină sarcinile principale pe fundație N, M, Q.

După ce încărcăturile sunt colectate și este selectat tipul de fundație, este necesar să treceți la calculul bazei solului de sub fundație. Acest calcul, ca orice alte calcule, este împărțit în calculul pentru prima și pentru a doua stare limită:

1) asigurarea capacității portante a bazei fundației - se verifică rezistența și stabilitatea bazelor (prima stare limită) - un exemplu de calcul fundație bandă ;

2) calculul fundației prin deformații - determinarea rezistenței de proiectare a solului de fundare, determinarea tasării, determinarea rolului de fundare (a doua stare limită).

„Manualul pentru proiectarea fundațiilor clădirilor și structurilor (la SNiP 2.02.01-83)” va ajuta la rezolvarea acestui calcul.

După cum ați înțeles deja din formulare, atunci când determinăm dimensiunea bazei fundației (fie că este o bandă sau o fundație pe coloană), efectuăm în primul rând calculul bazei solului, și nu fundația. Și în acest calcul (cu excepția solurilor stâncoase) este mult mai important să se calculeze baza prin deformații - tot ce este enumerat în paragraful 2 de mai sus. Calculul pentru prima stare limită nu este adesea deloc necesar, deoarece este mult mai important să se prevină deformările, acestea apar mult mai devreme decât pierderea capacității portante a solului. În ce cazuri este necesar să se efectueze calculul pentru primul grup de stări limită, puteți afla din paragraful 2.259 al manualului.

Acum să luăm în considerare calculul bazei prin deformații. Cel mai adesea, proiectanții estimează rezistența de proiectare a solului, o compară cu sarcina pe sol din clădire, selectând zona necesară fundație și opriți-vă aici. Aceasta este abordarea greșită, pentru că doar o parte din lucrare a fost finalizată. Calculul fundației se consideră finalizat atunci când toți pașii enumerați la paragraful 2 sunt finalizați.

Este foarte important să se determine așezarea fundațiilor. Acest lucru este deosebit de important pentru diverse sarcini sau soluri neuniforme, atunci când există riscul așezărilor inegale ale fundației (acesta este descris în detaliu în acest articol „Ce trebuie să știți despre o fundație monolitică în bandă”). Pentru a fi siguri de integritatea ulterioară a structurilor clădirii, este întotdeauna necesar să verificați diferența de așezări ale fundațiilor conform tabelului 72 din manual. Dacă diferența de tasare este mai mare decât maximul admis, există riscul de fisuri în structuri.

Valoarea fundației trebuie determinată în prezența momentelor de încovoiere care acționează asupra fundației. De asemenea, rola trebuie verificată cu o sarcină neuniformă pe sol - afectează și deformarea bazei solului.

Dar după ce fundația a fost calculată conform celei de-a doua și eventual prima stare limită și au fost determinate dimensiunile bazei fundației, este necesar să trecem la următoarea etapă: calculul fundației în sine.

La calcularea fundației, am determinat presiunea sub baza fundației. Această presiune se aplică tălpii ca sarcină (direcționată de jos în sus), iar suportul este o coloană sau un perete care se sprijină pe fundație (cum ar fi un flip). Se pare că avem câte o consolă pe fiecare parte a suportului (de obicei aceste console sunt aceleași) și trebuie calculate ținând cont de o sarcină distribuită uniform, egală cu presiunea sub baza fundației. O bună înțelegere a principiului de calcul folosind exemplul unei fundații coloane se poate face cu ajutorul „Manualului pentru proiectarea fundațiilor pe o fundație naturală pentru stâlpi de clădiri și structuri (la SNiP 2.03.01-84 și SNiP 2.02.01-83)" - acolo, în exemple, sunt descrise toate etapele de calcul, atât în ​​prima cât și în cea de-a doua stare limită. În funcție de rezultatele calculului consolei, determinăm mai întâi înălțimea secțiunii și armătura acesteia (acesta este calculul pentru prima stare limită), apoi verificăm rezistența la fisurare (acesta este calculul pentru a doua stare limită).

În același mod, trebuie să acționați și în cazul calculării fundației benzi: având o bază într-o direcție față de perete și presiune sub această talpă, calculăm placa în consolă (cu ciupirea pe suport), lungimea Consolă este egală cu suportul, lățimea este luată pentru comoditatea calculului egală cu un metru, sarcina pe consolă este egală cu presiunea sub talpa fundației. Găsim momentul maxim și forta brutaîn consolă și efectuați calculul pentru prima și a doua stare limită - exact așa cum este descris în calculul elementelor de îndoire.

Astfel, la calcularea fundațiilor, parcurgem două cazuri de calcul pentru stările limită ale primului și al doilea grup: mai întâi, la calcularea fundației, apoi la calculul fundației în sine.

concluzii. Pentru orice calcul, este important să urmați secvența:

1) Colectarea încărcăturilor.

2) Alegerea schemei de proiectare.

3) Determinarea forțelor N, M și Q.

4) Calculul elementului în funcție de prima stare limită (pentru rezistență și stabilitate).

5) Calculul elementului conform celei de-a doua stări limită (din punct de vedere al deformabilității și rezistenței la fisuri).

class="eliadunit">

Comentarii

0 #15 Irina 17.10.2018 19:39

Citat:

De asemenea, știu că mai devreme progi-urile slăbeau în funcție de ambițiile normative

Și greșești și tu.
Iată un citat din SNiP 85:
Citat:

Valoarea de proiectare a sarcinii trebuie determinată ca produsul valorii sale standard cu factorul de siguranță pentru sarcina SNiP 2.01.07-85 * Sarcini și efecte (cu amendamentele nr. 1, 2), corespunzătoare stării limită considerate și luate: a) * în calculul pentru rezistență și stabilitate - în conformitate cu paragrafele 2.2, 3.4, 3.7, 3.11, 4.8, 6.11, 7.3 și 8.7; b) la calculul andurantei - egal cu unu; c) în calcule pentru deformații - egal cu unu, cu excepția cazului în care în standardele de proiectare a structurilor și fundațiilor sunt stabilite alte valori; d) la calculul pentru alte tipuri de stări limită - conform standardelor de proiectare pentru structuri și fundații.

Citat:

De acum înainte, încerc să îmi dau seama ce este posibil să folosiți valorile normative (caracteristice) ale preferinței pentru chi, totuși, este necesar să luăm în calcul valorile lui rozrahunkov, chiar și fără coeficienți pentru CC1 ... CC3. Dacă nu este așa, atunci este specificat unde este.

Dumneavoastră, precum și vorbitorul de limbă rusă Valery (dacă sunteți diferit de Valery), vă recomand să citiți articolul

Structurile clădirilor trebuie, în primul rând, să aibă suficientă fiabilitate - adică capacitatea de a îndeplini anumite funcții în condiții adecvate pentru o anumită perioadă de timp. Încetarea îndeplinirii a cel puțin uneia dintre funcțiile prevăzute pentru aceasta de o structură de clădire se numește eșec.

Astfel, eșecul este înțeles ca posibilitatea unui astfel de lucru eveniment aleatoriu, al căror rezultat sunt pierderi sociale sau economice. Se crede că structura la momentul precedent defecțiunii trece în starea limită.

Stările limită sunt astfel de stări, la apariția cărora structura încetează să satisfacă cerințele pentru aceasta, adică își pierde capacitatea de a rezista la sarcini externe sau primește mișcări inacceptabile sau daune locale.

Motivele declanșării structuri de construcție stările limită pot fi supraîncărcări, calitatea scăzută a materialelor din care sunt realizate și multe altele.

Principala diferență între metoda luată în considerare și metodele anterioare de calcul (calcul prin tensiuni admisibile) este că aici sunt stabilite clar stările limită ale structurilor și în locul unui singur factor de siguranță. kîn calcul se introduce un sistem de coeficienți de proiectare, garantând o structură cu o anumită siguranță împotriva apariției acestor stări în cele mai nefavorabile (dar cu adevărat posibile) condiții. În prezent, această metodă de calcul este acceptată ca principală metodă oficială.

Structurile din beton armat pot pierde performanța necesară din unul dintre cele două motive:

1. Ca urmare a epuizării capacității portante (distrugerea materialului în secțiunile cele mai încărcate, pierderea stabilității elemente individuale sau întreaga structură în ansamblu);

2. Ca urmare a deformarilor excesive (deformari, vibratii, tasari), precum si datorita formarii fisurilor sau deschiderii excesive a acestora.

În conformitate cu cele două motive de mai sus care pot provoca o pierdere a performanței structurilor, standardele stabilesc două grupe de stări limită ale acestora:

După capacitatea portantă (primul grup);

După adecvarea pentru funcționarea normală (grupa a doua).

Sarcina calculului este de a preveni apariția oricărei stări limită în structura considerată în perioada de fabricație, transport, instalare și exploatare.

Calculele pentru stările limită ale primului grup trebuie să asigure în timpul funcționării structurii și pentru alte etape de lucru rezistența acesteia, stabilitatea formei, stabilitatea poziției, rezistența etc.

Calculele pentru stările limită ale celui de-al doilea grup sunt efectuate pentru a preveni, în timpul funcționării structurii și în alte etape ale funcționării acesteia, deschiderea excesivă a fisurilor în lățime, care să conducă la coroziunea prematură a armăturii, sau formarea acestora, precum și ca mişcări excesive.

Factori estimați

Acestea sunt sarcinile și caracteristicile mecanice ale materialelor (beton și armături). Au variabilitate statistică sau răspândire a valorilor. Calculele stării limită iau în considerare (în formă implicită) variabilitatea sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, precum și diversele condiții de funcționare nefavorabile sau favorabile pentru beton și armături, condiții pentru fabricarea și funcționarea elementelor clădirilor și structurilor.

Sunt normalizate sarcinile, caracteristicile mecanice ale materialelor și coeficienții de proiectare. La proiectarea structurilor din beton armat, valorile sarcinilor, rezistențelor betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor SNiP 2.01.07-85 * și SP 52-101-2003.

Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și calculate

Încărcările și impacturile asupra clădirilor și structurilor, în funcție de durata acțiunii acestora, se împart în permanente și temporare. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt împărțite în pe termen lung, pe termen scurt și speciale.

sunt greutatea structurilor portante și de închidere ale clădirilor și structurilor, greutatea și presiunea solurilor, impactul precomprimarii structurilor din beton armat.

includ: greutatea echipamentelor staționare pe podele - mașini-unelte, aparate, motoare, containere etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături de podea din materialele depozitate și echipamentele de rafturi în depozite, frigidere, hambare, depozite de cărți, arhive și spații similare; efectele tehnologice ale temperaturii de la echipamentele staționare; greutatea stratului de apă pe suprafețele plane umplute cu apă etc.

Acestea includ: greutatea oamenilor, materialele de reparații în domeniile întreținerii și reparațiilor echipamentelor, încărcăturile de zăpadă cu o valoare standard completă, sarcinile vântului, sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale și altele.

includ: impacturi seismice și explozive; sarcini cauzate de perturbări bruște în procesul tehnologic, defecțiuni temporare sau defecțiuni ale echipamentelor etc.

Sarcinile în conformitate cu SNiP 2.01.07-85 * sunt, de asemenea, împărțite în normative și calculate.

Sarcinile de reglementare sunt numite sarcini sau impacturi care sunt apropiate ca magnitudine de cea mai mare posibilă în timpul funcționării normale a clădirilor și structurilor. Valorile lor sunt date în norme.

Variabilitatea nefavorabilă a sarcinii este estimată prin factorul de siguranță a sarcinii γ f.

Valoarea de proiectare a sarcinii g pentru calcularea structurii pentru rezistență sau stabilitate este determinată prin înmulțirea valorii standard a acesteia g p prin coeficientul γ f , de obicei mai mare decât 1

Valorile sunt diferențiate în funcție de natura sarcinilor și de mărimea acestora. Deci, de exemplu, când se ține cont de greutatea proprie a structurilor din beton și beton armat = 1,1; când se ține cont de greutatea proprie a diferitelor șape, rambleuri, încălzitoare, efectuate în fabrică, = 1,2 și pe santier= 1,3. Ar trebui luați factori de siguranță a sarcinii pentru sarcinile uniform distribuite:

1.3 - cu o valoare standard completă mai mică de 2 kPa (2 kN / m 2);

1,2 - la o valoare standard completă de 2 kPa (2 kN / m 2) și mai mult. Coeficientul de fiabilitate pentru sarcina pentru propria greutate la calcularea structurii pentru stabilitatea poziției împotriva ascensiunii, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri când o scădere a masei înrăutățește condițiile de lucru ale structurii, este luat egal cu 0,9.

Calculele pentru stările limită ale celui de-al doilea grup se efectuează conform sarcinilor standard sau conform celor calculate, luate cu γ f = 1.

Clădirile și structurile sunt supuse acțiunii simultane a diferitelor sarcini. Prin urmare, calculul unei clădiri sau structuri în ansamblu, sau al elementelor sale individuale, trebuie efectuat ținând cont de cele mai nefavorabile combinații ale acestor sarcini sau de forțele cauzate de acestea. Combinațiile nefavorabile, dar cu adevărat posibile de sarcini în timpul proiectării sunt selectate în conformitate cu recomandările SNiP 2.01.07-85*.

În funcție de compoziția sarcinilor considerate, se disting combinații:

- principal, inclusiv sarcini permanente, pe termen lung și pe termen scurt

T \u003d ΣT post + ψ 1 ΣT lung + ψ 2 ΣT multiplu,

unde T = M, T, Q;

ψ - coeficient de combinație (dacă se ia în considerare 1 sarcină pe termen scurt, atunci ψ 1 \u003d ψ 2 \u003d 1,0, dacă combinația include 2 sau mai multe sarcini pe termen scurt, atunci ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,9);

- special, incluzând, pe lângă sarcinile permanente, pe termen lung și pe termen scurt, o sarcină specială (ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,80).

Calculul rezistenței poate fi efectuat în conformitate cu una dintre două metode - în funcție de starea limită sau în funcție de tensiunile admisibile. Metoda de calcul pentru tensiunile admisibile este adoptată în calculul structurilor de construcție de mașini, iar bazele utilizării acesteia sunt prezentate în cursul „Rezistența materialelor”. La calcularea structurilor clădirii se adoptă o metodă de calcul pentru starea limită, care este mai avansată decât metoda de calcul pentru tensiunile admisibile.

Stare de stres supremă- o stare în care la un punct apare o stare de stres, ceea ce duce la apariția unui nou proces. De exemplu, la dezvoltarea deformării plastice, la formarea unei fisuri etc. Diferite PNS apar sub diferite tipuri de încărcare.

stare limită- o stare în care structura își pierde operabilitatea sau starea ei devine nedorită. Eforturile care provoacă o stare limită se numesc limită

Este necesar să se facă distincția între stările limită și stările limită de stres. Aceste concepte nu coincid întotdeauna. Exemple:

O creștere a tensiunilor în timpul îndoirii grinzii până la limita de curgere duce la realizarea PNS în puncte cât mai îndepărtate de linia neutră. O creștere suplimentară a sarcinii duce la atingerea tensiunilor la nivelul limitei de curgere în întreaga secțiune - starea limită în secțiune, au loc modificări calitative în proiectare, deplasările cresc brusc, deoarece se formează o balama din plastic în secțiunea cea mai încărcată.

O creştere a tensiunilor de întindere duce la apariţia secvenţială a următoarelor stări limitative de solicitare: a) debutul deformării plastice uniforme; b) formarea gâtului; c) distrugerea.

Metoda de calcul a stării limită

În conformitate cu GOST 27751-88 „Fiabilitatea structurilor și fundațiilor clădirilor. Dispoziții de bază pentru calcul”, stările limită sunt împărțite în două grupuri:

prima grupă include stări limită care duc la inadecvarea completă pentru funcționarea structurilor, fundațiilor (cladiri sau structuri în general) sau la o pierdere totală (parțială) a capacității portante a clădirilor și structurilor în general;

a doua grupă include stări limită care împiedică funcționarea normală a structurilor (fundațiilor) sau reduc durabilitatea clădirilor (structurilor) în comparație cu durata de viață estimată.

Stările limită ale primului grup sunt caracterizate prin:

defecțiuni de orice natură (de exemplu, ductilă, fragilă, oboseală);

pierderea stabilității formei, ceea ce duce la inadecvarea completă pentru utilizare;

pierderea stabilității poziției;

trecerea la un sistem schimbător;

o schimbare calitativă a configurației;

alte fenomene în care devine necesară oprirea funcționării (de exemplu, deformații excesive ca urmare a fluajului, ductilității, forfecarea în îmbinări, deschiderea fisurilor și, de asemenea, formarea de fisuri).

Stările limită ale celui de-al doilea grup sunt caracterizate prin:

realizarea deformațiilor limită ale structurii (de exemplu, deformații limită, viraje) sau deformații limită ale bazei;

atingerea nivelurilor limitative de vibrații ale structurilor sau fundațiilor;

formarea de fisuri;

atingerea deschiderilor limită sau a lungimii de fisuri;

pierderea stabilității formei, ceea ce duce la dificultăți în funcționarea normală;

alte fenomene în care devine necesară limitarea temporară a funcționării unei clădiri sau structuri din cauza unei reduceri inacceptabile a duratei sale de viață (de exemplu, deteriorarea coroziunii).

Prima stare limită pentru elementele tensionate și comprimate este exprimată prin relația:

Unde
este limita de curgere calculată;

- punct de randament;

– coeficient de fiabilitate pentru material (γ С >1);

- rezistenta de proiectare din punct de vedere al rezistentei la tractiune;

- rezistență la tracțiune;

– coeficientul condițiilor de muncă (γ С<1);

- factor de fiabilitate pentru elementele structurale calculat pentru rezistenta folosind rezistentele de proiectare R u ;

este aria secțiunii transversale a elementului întins (comprimat).

Pentru elemente de îndoire:

În mod formal, putem lua valoarea din partea dreaptă a inegalităților (2.0), (2.0), (2.0) ca tensiuni admisibile, metodele de calcul pentru starea limită și tensiunile admisibile coincid, totuși, atunci când se calculează pentru stările limită. , factorul de siguranță general și neschimbat este înlocuit cu mai multe variabile. Acest lucru face posibilă proiectarea structurilor operaționale cu rezistență egală la calcularea stării limită.

La determinarea rezistenței de proiectare pentru sudurile R W se ține cont de: materialul principal al structurii sudate, materialele auxiliare utilizate în sudare (mărci de electrozi acoperiți, fire de electrozi), prezența sau absența metodelor fizice de control al sudurii. .

16 noiembrie 2011

Atunci când se calculează prin această metodă, structura este considerată în starea sa limită de proiectare. Pentru starea limită de proiectare, se ia o astfel de stare a structurii în care aceasta încetează să satisfacă cerințele operaționale impuse acesteia, adică fie își pierde capacitatea de a rezista influențelor externe, fie primește deformații inacceptabile sau daune locale.

Pentru structurile din oțel, sunt stabilite două stări limită de proiectare:

1. prima stare limită de proiectare, determinată de capacitatea portantă ( , stabilitate sau rezistență); această stare limită trebuie îndeplinită de toate structurile din oțel;
2. a doua stare limită de proiectare, determinată de dezvoltarea deformațiilor excesive (deformații și deplasări); această stare limită trebuie să fie satisfăcută de structuri în care mărimea deformaţiilor poate limita posibilitatea de funcţionare a acestora.

Prima stare limită de proiectare este exprimată prin inegalitate

unde N este forța de proiectare în structură din suma efectelor sarcinilor de proiectare P în combinația cea mai defavorabilă;

Ф este capacitatea portantă a structurii, care este o funcție de dimensiunile geometrice ale structurii, rezistența de proiectare a materialului R și coeficientul condițiilor de lucru m.

Încărcările de proiectare P, pentru care se calculează structura (în funcție de starea limită), sunt luate ceva mai mari decât cele normative. Sarcina de proiectare este definită ca produsul sarcinii standard cu factorul de suprasarcină n (mai mare de unu), ținând cont de pericolul depășirii sarcinii în comparație cu valoarea sa standard din cauza posibilei variații a sarcinii:

Valorile coeficienților p sunt date în tabelul Sarcini de reglementare și de proiectare, factori de suprasarcină.

Astfel, structurile sunt considerate sub influența sarcinilor nu operaționale (normative), ci de proiectare. Din impactul sarcinilor de proiectare în structură se determină forțele de proiectare (forța axială N sau momentul M), care se regăsesc conform regulilor generale de rezistență a materialelor și mecanicii structurale.

Partea dreaptă a ecuației principale (1.I)- capacitatea portantă a structurii Ф - depinde de rezistența finală a materialului la efecte de forță, caracterizată prin proprietățile mecanice ale materialului și numită rezistență normativă R n, precum și de caracteristicile geometrice ale secțiunii (aria secțiunii). F, modulul W etc.).

Pentru oțelul de structură, rezistența normativă se presupune a fi egală cu limita de curgere,

(pentru cea mai comună clasă de oțel de construcție St. 3 σ t \u003d 2.400 kg / cm 2).

Rezistența de proiectare a oțelului R este luată ca tensiune egală cu rezistența standard înmulțită cu coeficientul de uniformitate k (mai mic de unu), ținând cont de pericolul reducerii rezistenței materialului față de valoarea standard a acestuia din cauza variabilității. a proprietăților mecanice ale materialului

Pentru oțelurile obișnuite cu conținut scăzut de carbon, k = 0,9, iar pentru oțelurile de înaltă calitate (scăzut aliat) k = 0,85.

Astfel, rezistența calculată R este tensiunea egală cu cea mai mică valoare posibilă a limitei de curgere a materialului, care este luată pentru proiectare ca limită.

Astfel, ecuația principală de calcul (1.I) va avea următoarea formă:

• la verificarea rezistenţei structurii sub acţiunea forţelor sau momentelor axiale

unde N și M sunt forțe axiale de proiectare sau momente de la sarcinile de proiectare (ținând cont de factorii de suprasarcină); F nt - aria secțiunii transversale nete (minus găuri); W nt - modulul secțiunii nete (minus găuri);

• la verificarea stabilității structurii

unde F br și W br - aria și momentul de rezistență al secțiunii brute (fără deducerea găurilor); φ și φ b - coeficienți care reduc rezistența de proiectare la valori care asigură un echilibru stabil.

De obicei, atunci când se calculează proiectarea dorită, se selectează mai întâi secțiunea elementului și apoi se verifică solicitarea din forțele de proiectare, care nu trebuie să depășească rezistența de proiectare înmulțită cu coeficientul condițiilor de funcționare.

Prin urmare, împreună cu formulele de forma (4.I) și (5.I), vom scrie aceste formule în formă de lucru prin tensiunile calculate, de exemplu:

• la testarea forței

• când se verifică stabilitatea

unde σ este tensiunea de proiectare în structură (din sarcinile de proiectare).

Coeficienții φ și φ b din formulele (8.I) și (9.I) sunt scriși mai corect în partea dreaptă a inegalității ca coeficienți care reduc rezistențele calculate la solicitări critice. Și numai pentru comoditatea efectuării calculului și a comparării rezultatelor, acestea sunt scrise în numitorul din partea stângă a acestor formule.

* Valorile rezistențelor standard și ale coeficienților de uniformitate sunt date în „Normele și regulile de construcție” (SNiP), precum și în „Normele și specificațiile pentru proiectarea structurilor din oțel” (NiTU 121-55).

„Proiectarea structurilor din oțel”,
K.K. Muhanov

Există mai multe categorii de tensiuni: de bază, locale, suplimentare și interne. Tensiunile de bază sunt tensiuni care se dezvoltă în interiorul corpului ca urmare a echilibrării efectelor sarcinilor externe; ei numără. Cu o distribuție neuniformă a fluxului de putere pe secțiunea transversală, cauzată, de exemplu, de o schimbare bruscă a secțiunii transversale sau de prezența unei găuri, are loc o concentrare locală a tensiunii. Cu toate acestea, în materialele plastice, care includ oțel de construcție, ...

La calcularea tensiunilor admisibile, structura este considerată în starea sa de funcționare sub acțiunea sarcinilor permise în timpul funcționării normale a structurii, adică sarcini standard. Condiția de rezistență structurală este ca tensiunile din structură de la sarcinile standard să nu depășească tensiunile admisibile stabilite de norme, care sunt o parte din tensiunea finală a materialului acceptat pentru construcția oțelului ...