Výpočet podľa medzných stavov medzných stavov. Výpočet medzného stavu. Klasifikácia záťaží. Normatívne a vypočítané zaťaženia

20.12.2018

Analýza konštrukcií na medzné stavy vychádza z jasne stanovených dvoch skupín medzných stavov konštrukcií, ktorým je potrebné predchádzať systémom návrhových koeficientov; ich zavedenie zaručuje, že medzné stavy nenastanú pri nepriaznivých kombináciách zaťaženia a pri najnižších hodnotách pevnostných charakteristík materiálov. Pri nástupe medzných stavov prestávajú konštrukcie vyhovovať prevádzkovým požiadavkám, - vplyvom vonkajších zaťažení a vplyvov sa zrútia alebo stratia stabilitu, prípadne v nich vzniknú neprípustné posuny alebo trhliny. Za účelom adekvátnejšieho a ekonomickejšieho výpočtu sú limitné stavy rozdelené do dvoch zásadne odlišných skupín – na prvú kritickejšiu (štruktúry sa zničia, keď nastanú stavy tejto skupiny) a druhú menej kritickú (štruktúry prestanú spĺňať podmienky). požiadavky bežnej prevádzky, ale nie sú zničené, dajú sa opraviť). Tento prístup umožnil rozdielne priradiť zaťaženie a ukazovatele pevnosti materiálov: s cieľom chrániť pred nástupom medzných stavov sa vo výpočtoch pre prvú skupinu zaťaženie považuje za trochu nadhodnotené a pevnostné charakteristiky materiálov sú podhodnotené. v porovnaní s výpočtami pre druhú skupinu. To umožňuje vyhnúť sa vzniku medzných stavov I. skupiny.

Zodpovednejšia prvá skupina zahŕňa medzné stavy z hľadiska únosnosti, druhá - z hľadiska vhodnosti pre bežnú prevádzku. Medzi medzné stavy prvej skupiny patria krehké, tvárne alebo iné typy lomu; strata stability tvaru konštrukcie alebo jej polohy; únavové zlyhanie; zničenie kombinovaným účinkom silových faktorov a nepriaznivých vplyvov prostredia (agresivita prostredia, striedavé zmrazovanie a rozmrazovanie atď.). Vykonajte výpočet pevnosti, v prípade potreby vezmite do úvahy priehyb konštrukcie pred zničením; výpočet pre prevrátenie a posunutie oporných múrov, excentricky zaťažené vysoké základy; výpočet pre stúpanie zakopaných alebo podzemných nádrží; výpočet únosnosti konštrukcií pod vplyvom opakovane sa opakujúceho pohybujúceho sa alebo pulzujúceho zaťaženia; výpočet stability tenkostenných konštrukcií a pod. Nedávno bol k výpočtom pre prvú skupinu pridaný nový výpočet pre postupné zrútenie vysokých budov pri nárazoch, ktoré podmienky bežnej prevádzky neumožňujú.

Medzi limitné stavy druhej skupiny patria neprijateľné na šírku a predĺžené otváranie trhlín (ak sú prijateľné v prevádzkových podmienkach), neprijateľné pohyby konštrukcií (deformácie, uhly natočenia, uhly zošikmenia a amplitúdy kmitov). Výpočty pre medzné stavy konštrukcií a ich prvkov sa vykonávajú pre etapy výroby, dopravy, inštalácie a prevádzky. Takže pre obyčajný ohybový prvok budú medzné stavy skupiny I vyčerpanie pevnosti (deštrukcia) pozdĺž normálnych a naklonených úsekov; medzné stavy skupiny II - vznik a otváranie trhlín, priehyb (obr. 3.12). V tomto prípade je prípustná šírka otvoru trhliny pri dlhodobom zaťažení 0,3 mm, pretože pri tejto šírke sa trhliny samoliečia rastúcim kryštalickým zrastom v cementovom kameni. Keďže každá desatina milimetra prípustného otvorenia trhliny výrazne ovplyvňuje spotrebu výstuže v konštrukciách s klasickou výstužou, veľmi dôležitú úlohu pri úspore výstuže zohráva zväčšenie prípustnej šírky otvoru trhliny aj o 0,1 mm.

Faktory zahrnuté do výpočtu medzných stavov (dimenzované faktory) sú zaťaženia konštrukcií, ich rozmery a mechanické vlastnosti betónu a výstuže. Nie sú konštantné a vyznačujú sa rozptylom hodnôt (štatistická variabilita). Vo výpočtoch sa zohľadňuje variabilita zaťažení a mechanických vlastností materiálov, ako aj neštatistické faktory a rôzne podmienky betonárske a armovacie práce, výroba a prevádzka prvkov budov a stavieb. Všetky návrhové faktory a návrhové koeficienty sú v príslušných spoločných podnikoch normalizované.

Hraničné stavy si vyžadujú ďalšiu hĺbkovú štúdiu: vo výpočtoch sa napríklad oddelia normálové a šikmé úseky v jednom prvku (je žiaduci jednotný prístup), uvažuje sa s nereálnym mechanizmom lomu v šikmom úseku, sekundárne vplyvy v šikmej trhline sa neberú do úvahy (kolíkový efekt pracovnej výstuže a záberové sily v šikmej trhline (pozri obr. 3.12 atď.)).

Prvým výpočtovým faktorom je zaťaženie, ktoré je rozdelené na normatívne a vypočítané a podľa trvania pôsobenia - na trvalé a dočasné; to druhé môže byť krátkodobé a dlhodobé. Zriedkavejšie prejavujúce sa špeciálne zaťaženia sa posudzujú samostatne. Konštantné zaťaženia zahŕňajú vlastnú hmotnosť konštrukcií, hmotnosť a tlak zeminy, predpínacie sily výstuže. Dlhodobé zaťaženia sú hmotnosť stacionárnych zariadení na podlahách, tlak plynov, kvapalín, sypkých telies v kontajneroch, hmotnosť obsahu v skladoch, knižniciach atď.; zákonná časť živej záťaže v obytné budovy v prevádzkových priestoroch a priestoroch domácnosti; dlhodobé teplotné technologické vplyvy zo zariadení; zaťaženie snehom pre III...VI klimatické oblasti s koeficientmi 0,3...0,6. Tieto hodnoty zaťaženia sú súčasťou ich celkovej hodnoty, zadávajú sa do výpočtu s prihliadnutím na vplyv trvania zaťaženia na posuny, deformácie a praskanie. Krátkodobé zaťaženia zahŕňajú časť zaťaženia na podlahách obytných a verejných budov; hmotnosť osôb, dielov, materiálov v oblastiach údržby a opráv zariadení; zaťaženie vznikajúce pri výrobe, preprave a inštalácii konštrukčných prvkov; zaťaženie snehom a vetrom; teplotné klimatické vplyvy.

Špeciálne zaťaženia zahŕňajú seizmické a výbušné účinky; zaťaženia spôsobené poruchou zariadenia a technologický postup; nerovnomerné deformácie základne. Normatívne zaťaženia sú stanovené normami podľa vopred stanovenej pravdepodobnosti prekročenia priemerných hodnôt alebo podľa nominálnych hodnôt. Regulačné konštantné zaťaženia sa berú podľa návrhových hodnôt geometrických a konštrukčných parametrov prvkov a podľa priemerných hodnôt hustoty materiálu. Regulačné dočasné technologické a inštalačné zaťaženia sú stanovené podľa najvyššie hodnoty určené na normálnu prevádzku; sneh a vietor - podľa priemeru ročných nepriaznivých hodnôt alebo podľa nepriaznivých hodnôt zodpovedajúcich určitej priemernej dobe ich opakovania. Hodnoty návrhových zaťažení pri výpočte konštrukcií pre skupinu I medzných stavov sa určia vynásobením normového zaťaženia súčiniteľom bezpečnosti pre zaťaženie yf, spravidla yf > 1 (je to jeden z faktorov brániacich nástup medzného stavu). Koeficient yf = 1,1 pre vlastnú hmotnosť železobetónových konštrukcií; yf = 1,2 pre vlastnú hmotnosť konštrukcií z betónu na ľahkom kamenive; yf = 1,3 pre rôzne živé zaťaženia; ale yf = 0,9 pre hmotnosť konštrukcií v prípadoch, keď pokles hmotnosti zhoršuje pracovné podmienky konštrukcie - pri výpočte stability proti stúpaniu, prevráteniu a zosuvu. Pri výpočte pre menej nebezpečnú skupinu medzných stavov II je yf = 1.

Keďže súčasné pôsobenie všetkých zaťažení s maximálnymi hodnotami je takmer neuveriteľné, pre väčšiu spoľahlivosť a efektivitu sa konštrukcie spoliehajú na rôzne kombinácie zaťaženia: môžu byť základné (zahŕňajú trvalé, dlhodobé a krátkodobé zaťaženia ), a špeciálne (vrátane trvalého, dlhodobého, možného krátkodobého a jedného zo špeciálnych zaťažení). V hlavných kombináciách, berúc do úvahy aspoň dve dočasné zaťaženia, sa ich vypočítané hodnoty (alebo zodpovedajúce úsilie) vynásobia kombinačnými faktormi: pre dlhodobé zaťaženia w1 = 0,95; pre krátkodobé w2 = 0,9; pri jednom živom zaťažení w1 = w2 = 1. Pri troch alebo viacerých krátkodobých zaťaženiach sa ich vypočítané hodnoty vynásobia kombinačnými koeficientmi: w2 = 1 pre prvé krátkodobé zaťaženie v poradí dôležitosti; w2 = 0,8 pre druhú; w2 = 0,6 pre tretie a všetky ostatné. V špeciálnych kombináciách zaťažení sa berie w2 = 0,95 pre dlhodobé zaťaženia, w2 = 0,8 pre krátkodobé, okrem prípadov navrhovania konštrukcií v seizmických oblastiach. Na účely ekonomického návrhu, berúc do úvahy stupeň pravdepodobnosti súčasného pôsobenia zaťažení, pri výpočte stĺpov, stien, základov viacposchodových budov možno dočasné zaťaženie podláh znížiť vynásobením koeficientmi: pre obytné budovy, ubytovne , kancelárske priestory a pod. s nákladnou plochou A > 9 m2

Pre čitárne, zasadačky, obchodné a iné priestory na servis a opravy zariadení v priemyselných priestoroch s nákladnou plochou A > 36 m2

kde n je celkový počet podlaží, z ktorých sa pri výpočte uvažovaného úseku berú do úvahy dočasné zaťaženia.

Výpočty zohľadňujú mieru zodpovednosti budov a stavieb; závisí od miery materiálnych a sociálnych škôd, kedy stavby dosiahnu svoje medzné stavy. Preto sa pri navrhovaní berie do úvahy koeficient spoľahlivosti pre zamýšľaný účel yn, ktorý závisí od triedy zodpovednosti budov alebo stavieb. Hraničné hodnoty únosnosti, vypočítané hodnoty odporov, medzné hodnoty deformácií, otvorenia trhlín sa delia koeficientom spoľahlivosti podľa účelu a vypočítanými hodnotami. zaťažení, síl a iných vplyvov sa tým násobia. Podľa stupňa zodpovednosti sú budovy a stavby rozdelené do troch tried: I trieda. уn = 1 - budovy a stavby vysokého národohospodárskeho alebo sociálneho významu; hlavné budovy tepelných elektrární, jadrových elektrární; televízne veže; vnútorné športové zariadenia so stojanmi; budovy divadiel, kín atď.; trieda II yn = 0,95 - menej významné budovy a stavby, ktoré nie sú zahrnuté v triedach I a III; Trieda III yn = 0,9 - sklady, jednoposchodové obytné budovy, dočasné budovy a stavby.

Pre ekonomickejší a rozumnejší návrh železobetónových konštrukcií sú stanovené tri kategórie požiadaviek na odolnosť proti vzniku trhlín (na odolnosť proti tvorbe trhlín v I. štádiu alebo na odolnosť proti otvoreniu trhlín v II. etape napäťovo-deformačného stavu). Požiadavky na vznik a otvorenie normálnych a naklonených k pozdĺžnej osi trhlín prvku závisia od druhu použitej výstuže a prevádzkových podmienok. V prvej kategórii nie je povolená tvorba trhlín; v druhej kategórii je povolené krátkodobé otvorenie trhlín s obmedzenou šírkou za predpokladu, že sú následne spoľahlivo uzavreté; v tretej kategórii je povolené krátkodobé a dlhodobé otváranie trhlín obmedzené šírkou. Krátkodobé otváranie zahŕňa otvorenie trhlín pôsobením konštantných, dlhodobých a krátkodobých zaťažení; na dlhodobé - otváranie trhlín pôsobením iba konštantných a dlhodobých zaťažení.

Maximálna šírka otvoru trhliny arc, pri ktorej je zabezpečená bežná prevádzka budov, odolnosť proti korózii výstuž a trvanlivosť konštrukcie, v závislosti od kategórie požiadaviek na odolnosť proti trhlinám, by nemala presiahnuť 0,1 ... 0,4 mm (pozri tabuľku 3.1).

Predpäté prvky pod tlakom kvapaliny alebo plynu (nádrže, tlakové potrubia a pod.) v plne napnutom úseku s tyčovou alebo drôtenou výstužou, ako aj v čiastočne stlačenom úseku s drôtenou výstužou s priemerom 3 mm alebo menším, musia spĺňať požiadavky prvých kategórií. Ostatné predpäté prvky v závislosti od prevádzkových podmienok konštrukcie a druhu výstuže musia spĺňať požiadavky druhej alebo tretej kategórie. Konštrukcie bez predpätia s tyčovou výstužou triedy A400, A500 musia spĺňať požiadavky tretej kategórie (pozri tabuľku 3.1).

Postup pri zohľadnení zaťažení pri výpočte konštrukcií na odolnosť proti trhlinám závisí od kategórie požiadaviek (tabuľka 3.2). Aby sa predišlo vytiahnutiu predpínacej výstuže z betónu pri zaťažení a náhlej deštrukcii konštrukcií, nie je dovolené vytvárať trhliny na koncoch prvkov v dĺžke zóny prenosu napätia z výstuže do betónu pri kombinovanom pôsobení všetkých zaťaženia (okrem špeciálnych) zadávané do výpočtu s koeficientom yf = 1 Trhliny vznikajúce pri výrobe, preprave a inštalácii v zóne, ktorá sa následne pri zaťažení stlačí, vedú k zníženiu síl tvorby trhlín v zóna natiahnutá počas prevádzky, zväčšenie šírky otvoru a zväčšenie priehybov. Vo výpočtoch sa berie do úvahy vplyv týchto trhlín. Najdôležitejšie pevnostné výpočty pre konštrukciu alebo budovu sú založené na stupni III stavu napätia-deformácie.

Konštrukcie majú potrebnú pevnosť, ak sily z vypočítaných zaťažení (ohybový moment, pozdĺžna alebo priečna sila atď.) neprekročia sily vnímané prierezom pri návrhových únosnostiach materiálov, berúc do úvahy koeficienty pracovných podmienok. Množstvo sily z návrhového zaťaženia je ovplyvnené štandardnými zaťaženiami, bezpečnostnými faktormi, návrhovými schémami atď. Veľkosť sily vnímanej prierezom vypočítaného prvku závisí od jeho tvaru, rozmerov prierezu, pevnosti betónu Rbn, výstuže Rsn, faktorov spoľahlivosti pre materiály ys a уb a koeficienty pracovných podmienok betónu a výstuže ybi a ysi. Silové pomery sú vždy vyjadrené nerovnosťami a ľavá strana (vonkajšie pôsobenie) nemôže výrazne presahovať pravá strana(vnútorné úsilie); odporúča sa povoliť prekročenie nie viac ako 5 %, inak sa projekt stane neekonomickým.

Limitné stavy druhej skupiny. Výpočet na vznik trhlín, kolmých a naklonených k pozdĺžnej osi prvku, sa vykonáva na kontrolu odolnosti prvkov, na ktoré sa vzťahujú požiadavky prvej kategórie (ak je vznik trhlín neprijateľný). Tento výpočet sa vykonáva aj pre prvky, ktorých odolnosť voči trhlinám podlieha požiadavkám druhej a tretej kategórie, aby sa zistilo, či sa trhliny objavia, a ak sa objavia, pristúpime k výpočtu ich otvorenia.

Trhliny kolmo na pozdĺžnu os sa neobjavia, ak ohybový moment od vonkajších zaťažení neprekročí moment vnútorných síl

Trhliny naklonené k pozdĺžnej osi prvku (v podpernej zóne) sa neobjavia, ak hlavné ťahové napätia v betóne nepresiahnu vypočítané hodnoty. Pri výpočte otvoru trhliny, kolmej a naklonenej k pozdĺžnej osi, sa šírka otvoru trhliny určuje na úrovni ťahovej výstuže tak, aby nebola väčšia ako maximálna šírka otvoru stanovená normami.

Pri výpočte posunov (priehybov) sa priehyb prvkov od zaťažení určuje s prihliadnutím na trvanie ich pôsobenia fsks tak, aby neprekročilo prípustný priehyb fcrc,ult. Medzné priehyby sú limitované estetickými a psychologickými požiadavkami (aby to nebolo vizuálne viditeľné), technologickými požiadavkami (na zabezpečenie normálna operácia rôzne technologické inštalácie atď.), konštrukčné požiadavky (berúc do úvahy vplyv susedných prvkov, ktoré obmedzujú deformácie), fyziologické požiadavky atď. (tabuľka 3.3). Maximálne priehyby predpätých prvkov stanovené estetickými a psychologickými požiadavkami by sa mali zvýšiť o výšku priehybu v dôsledku predpätia (stavebný výťah), ak to nie je obmedzené technologickými alebo konštrukčnými požiadavkami. Pri výpočte priehybov, ak sú obmedzené technologickými alebo konštrukčnými požiadavkami, sa výpočet vykonáva na pôsobenie stálych, dlhodobých a krátkodobých zaťažení; keď sú limitované estetickými požiadavkami konštrukcie, spoliehajú sa na pôsobenie stálych a dlhodobých zaťažení. Maximálne vychýlenie konzol, súvisiace s odchodom konzoly, sa zvýši 2-krát. Normy stanovujú maximálne priehyby podľa fyziologických požiadaviek. Kolísanie by sa malo počítať aj pre ramená schodov, podesty a pod., aby dodatočný priehyb od krátkodobého sústredeného zaťaženia 1000 N pri najnepriaznivejšej schéme jeho použitia nepresiahol 0,7 mm.

V III. ). Sily vnímané rezom kolmým na pozdĺžnu os prvku sú určené vypočítanými odpormi materiálov, berúc do úvahy koeficienty prevádzkových podmienok. Zároveň sa predpokladá, že betón ťažnej zóny nepracuje (obt = O); napätia v betóne stlačenej zóny sa rovnajú Rb s pravouhlým diagramom napätia; napätia v pozdĺžnej ťahovej výstuži sú rovné Rs; pozdĺžna výstuž v stlačenej zóne prierezu je vystavená napätiu Rsc.

V podmienkach pevnosti by moment vonkajších síl nemal byť väčší ako moment vnímaný vnútornými silami v tlačenom betóne a v ťahovej výstuži. Stav pevnosti vo vzťahu k osi prechádzajúcej ťažiskom ťahovej výstuže

kde M je moment vonkajších síl z návrhového zaťaženia (v excentricky stlačených prvkoch - moment vonkajších pozdĺžna sila vzhľadom na rovnakú os), M = Ne (e je vzdialenosť od sily N k ťažisku časti ťahovej výstuže); Sb je statický moment plochy betónovej časti stlačenej zóny vzhľadom na rovnakú os; zs je vzdialenosť medzi ťažiskami napínanej a tlačenej výstuže.

Napätie v predpínacej výstuži, ktorá sa nachádza v zóne stlačenej pôsobením zaťaženia, osc je určené prácou. V prvkoch bez predpätia osc = Rsc. Výška tlačenej zóny x pre úseky pracujúce v prípade 1, keď sú dosiahnuté medzné únosnosti v ťahovej výstuži a tlačenom betóne, sa určí z rovnice pre rovnováhu medzných síl.

kde Ab je prierezová plocha betónu v stlačenej zóne; pre N berú znamienko mínus pre excentrický tlak, znamienko + pre ťah, N = 0 pre ohyb.

Výška stlačenej zóny x pre úseky pracujúce v prípade 2, kedy dochádza k deštrukcii pozdĺž stlačeného betónu, je krehký a napätia v ťahovej výstuži nedosahujú hraničnú hodnotu, je tiež určená z rovnice (3.12). Hoj v tomto prípade konštrukčná odolnosť Rs je nahradené napätím os< Rs. Опытами установлено, что напряжение os зависит от относительной высоты сжатой зоны e = x/ho. Его можно определить по эмпирической формуле

kde ω = xo/ho je relatívna výška stlačenej zóny pod napätím vo výstuži os = osp (os = O v prvkoch bez predpätia).

Pri os = osp (alebo pri os = 0) je skutočná relatívna výška stlačenej zóny e = 1 a čo možno považovať za koeficient úplnosti skutočného diagramu napätia v betóne, keď je nahradený podmieneným pravouhlým diagram; v tomto prípade je sila betónu stlačenej zóny Nb = w*ho*Rb (pozri obr. 3.13). Hodnota w sa nazýva charakteristika deformačných vlastností betónu v stlačenej zóne. Hraničná relatívna výška stlačenej zóny hrá veľkú úlohu pri výpočtoch pevnosti, pretože obmedzuje optimálny prípad porušenia, keď ťahová a tlaková zóna súčasne vyčerpávajú pevnosť. Hraničná relatívna výška stlačenej zóny eR = xR/h0, pri ktorej začínajú ťahové napätia vo výstuži dosahovať hraničné hodnoty Rs, sa zistí zo závislosti eR = 0,8/(1 + Rs/700), príp. podľa tabuľky. 3.2. Vo všeobecnom prípade sa výpočet pevnosti prierezu kolmo na pozdĺžnu os vykonáva v závislosti od hodnoty relatívnej výšky stlačenej zóny. Ak e< eR, высоту сжатой зоны определяют из уравнения (3.12), если же e >eR, vypočíta sa pevnosť. Napätia vysokopevnostnej výstuže os v medznom stave môžu prekročiť podmienenú medzu klzu. Podľa experimentálnych údajov sa to môže stať, ak napr< eR. Превышение оказывается тем большим, чем меньше значение e, Опытная зависимость имеет вид

Pri výpočtoch pevnosti profilov sa návrhová odolnosť výstuže Rs vynásobí koeficientom prevádzkových podmienok výstuže.

kde n je koeficient rovný: pre výstuž triedy A600 - 1,2; A800, Vr1200, Vr1500, K1400, K1500 - 1,15; A1000 - 1.1. 4 je určená ako ys6 = 1.

Normy stanovujú limitné percento výstuže: plocha prierezu výstuže v pozdĺžnom ťahu, ako aj stlačená, ak to vyžaduje výpočet, ako percento plochy prierezu betónu, us = As / bh0 odoberte najmenej: 0,1% - pre ohýbacie, excentricky napínané prvky a excentricky stlačené prvky s flexibilitou l0/i< 17 (для прямоугольных сечений l0/h < 5); 0,25 % - для внецентренно сжатых элементов при гибкости l0/i >87 (pre pravouhlé prierezy l0/h > 25); pre stredné hodnoty štíhlosti prvkov sa hodnota us určuje interpoláciou. Limitné percento vystuženia ohybových prvkov s jednoduchou výstužou (v ťahovej zóne) sa určí z rovnice pre rovnováhu medzných síl vo výške stlačenej zóny rovnej hraničnej. Pre obdĺžnikový rez

Limit percenta vystuženia, berúc do úvahy hodnotu eR, pre predpäté prvky

Pre prvky bez predpätia

Limitné percento výstuže klesá so zvyšovaním triedy výstuže. Úseky ohybových prvkov sa považujú za opätovne vystužené, ak je ich percento vystuženia nad limitom. Minimálne percento výstuže je potrebné pre vnímanie zmršťovania, teploty a iných síl, ktoré nie sú zohľadnené výpočtom. Zvyčajne umin = 0,05 % pre pozdĺžnu ťahovú výstuž ohýbaných prvkov pravouhlého prierezu. Kamenné a železobetónové konštrukcie sa počítajú podobne ako železobetónové konštrukcie podľa dvoch skupín medzných stavov. Výpočet pre skupinu I by mal zabrániť deštrukcii konštrukcie (výpočet podľa únosnosti), strate tvarovej alebo polohovej stability, únavovému porušeniu, deštrukcii pri kombinovanom pôsobení silových faktorov a vplyvom vonkajšieho prostredia (zamrznutie, agresivita atď.). .). Výpočet pre skupinu II je zameraný na zabránenie neprípustným deformáciám konštrukcie, nadmernému otváraniu trhlín a delaminácii ostenia muriva. Tento výpočet sa vykonáva vtedy, keď nie sú povolené trhliny v konštrukciách alebo je ich otvor obmedzený (obloženie nádrží, excentricky stlačené steny a piliere s veľkými excentricitami a pod.), alebo je vývoj deformácie obmedzený z podmienok práce spojov (výplň stien). , rám atď.). .d.).

Čo sú medzné stavy a ako sa s nimi vysporiadať vo vzťahu k štrukturálnym výpočtom? Každý vie, že existujú dve skupiny medzných stavov: prvá a druhá. Čo znamená toto rozdelenie?

Samotný názov medzný stav» znamená, že pre akúkoľvek štruktúru za určitých podmienok nastáva stav, v ktorom je vyčerpaná určitá hranica. Konvenčne sa pre uľahčenie výpočtov odvodili dva takéto limity: prvý limitný stav je, keď je vyčerpaná medza pevnosti, stability a odolnosti konštrukcie; druhý medzný stav - keď deformácie konštrukcie prekročia maximálne prípustné (druhý medzný stav pre železobetón zahŕňa aj obmedzenie vzniku a otvárania trhlín).

Predtým, ako pristúpime k analýze výpočtov pre prvý a druhý medzný stav, je potrebné pochopiť, aká časť návrhového výpočtu sa vo všeobecnosti delí na tieto dve časti. Akýkoľvek výpočet začína zhromažďovaním nákladu. Potom nasleduje voľba návrhovej schémy a samotný výpočet, v dôsledku čoho určíme sily v konštrukcii: momenty, pozdĺžne a priečne sily. A až po určení síl pristúpime k výpočtom pre prvý a druhý medzný stav. Zvyčajne sa vykonávajú v tomto poradí: najprv na prvom, potom na druhom. Aj keď existujú výnimky, ale o nich nižšie.

Nedá sa povedať, čo je pre nejakú konštrukciu dôležitejšie: pevnosť alebo deformovateľnosť, stabilita alebo odolnosť proti praskaniu. Je potrebné vykonať výpočet pre dva medzné stavy a zistiť, ktoré z obmedzení je najnepriaznivejšie. Ale každý typ konštrukcie má svoje špeciálne body, ktoré je užitočné poznať, aby sa uľahčila orientácia v prostredí medzných stavov. V tomto článku použijeme príklady na analýzu medzných stavov rôzne druhyželezobetónové konštrukcie.

Výpočet nosníkov, dosiek a iných ohybových prvkov pre prvý a druhý medzný stav

Takže musíte vypočítať ohýbací prvok a zaujíma vás, kde začať výpočet a ako pochopiť, či bolo všetko vypočítané? Každý odporúča urobiť výpočet nielen pre prvý, ale aj pre druhý medzný stav. Ale čo to je? Kde sú špecifiká?

Na výpočet ohybových prvkov budete potrebovať „Príručku na navrhovanie betónových a železobetónových konštrukcií z ťažkého betónu bez predpínacej výstuže (podľa SNiP 2.03.01-84)“ a priamo SNiP 2.03.01-84 „Betón a železobetón konštrukcie“, nevyhnutne so zmenou 1 (veľmi dôležitá pre výpočet druhej skupiny medzných stavov).

Otvorte si časť 3 príručky „Výpočet železobetónových prvkov podľa medzných stavov prvej skupiny“, a to „Výpočet železobetónových prvkov podľa pevnosti“ (vychádzajúc z bodu 3.10). Teraz musíte zistiť, z ktorých fáz pozostáva:

- je to časť výpočtu, v ktorej kontrolujeme, či naša konštrukcia odolá vplyvu ohybového momentu. Kontroluje sa kombinácia dvoch dôležitých faktorov: veľkosť prierezu prvku a plocha pozdĺžnej výstuže. Ak kontrola ukáže, že moment pôsobiaci na konštrukciu je menší ako maximálne prípustné, potom je všetko v poriadku a môžete prejsť na ďalší krok.

2) Výpočet rezov so sklonom k ​​pozdĺžnej osi prvku- Ide o výpočet konštrukcie pre pôsobenie priečnej sily. Pre overenie je pre nás dôležité nastaviť rozmery prierezu prvku a plochy priečnej výstuže. Rovnako ako v predchádzajúcej fáze výpočtu, ak je pôsobiaca priečna sila menšia ako maximálna prípustná, pevnosť prvku sa považuje za zabezpečenú.

Obe fázy spolu s príkladmi sú podrobne rozobrané v príručke. Tieto dva výpočty sú vyčerpávajúce pevnostné výpočty pre klasické ohybové prvky. Ak existujú nejaké špeciálne podmienky (opakované zaťaženia, dynamika), musia sa zohľadniť z hľadiska sily a vytrvalosti (často sa účtovanie vykonáva zavedením koeficientov).

1) Výpočet železobetónových prvkov na tvorbu trhlín- je to úplne prvé štádium, v ktorom zisťujeme, či sa v našom prvku pri pôsobení síl, ktoré naň pôsobia, tvoria trhliny. Trhliny sa netvoria, ak je náš maximálny moment Mr menší ako moment Mcrc spôsobujúci praskanie.

2) Výpočet železobetónových prvkov na otvorenie trhlín- toto je ďalšia fáza, v ktorej skontrolujeme otvor trhliny v konštrukcii a porovnáme ho s prípustnými rozmermi. Venujte pozornosť bodu 4.5 príručky, ktorý stanovuje, v ktorých prípadoch nie je potrebné tento výpočet vykonať – nepotrebujeme prácu navyše. Ak je výpočet potrebný, musíte vykonať dve jeho časti:

a) výpočet pre otvorenie trhlín kolmo na pozdĺžnu os prvku- vykonávame podľa bodov 4.7-4.9 príručky ( s povinným zohľadnením dodatku 1 k SNiP, pretože tamojší výpočet je už radikálne odlišný);

b) výpočet pre otvorenie trhlín sklonených k pozdĺžnej osi prvku- musí sa vykonať podľa bodu 4.11 príručky aj s prihliadnutím na zmenu 1.

Prirodzene, ak sa podľa prvej fázy výpočtu nevytvoria žiadne trhliny, potom preskočíme fázu 2.

3) Definícia priehybu- toto je záverečná fáza výpočet pre druhý medzný stav pre ohýbanie železobetónových prvkov sa vykonáva v súlade s čl. 4.22-4.24 príručky. V tomto výpočte musíme nájsť priehyb nášho prvku a porovnať ho s priehybom normalizovaným podľa DSTU B.V.1.2-3:2006 "Priehyby a posuny".

Ak sú všetky tieto časti výpočtov dokončené, vezmite do úvahy, že návrh prvku pre prvý aj druhý medzný stav je dokončený. Samozrejme, ak existujú nejaké konštrukčné prvky (podrezanie na podpere, otvory, sústredené zaťaženie atď.), Potom musíte doplniť výpočet s prihliadnutím na všetky tieto nuansy.

Výpočet stĺpov a iných stredovo a excentricky stlačených prvkov podľa prvého a druhého medzného stavu

Etapy tohto výpočtu sa veľmi nelíšia od etáp výpočtu ohybových prvkov a literatúra je rovnaká.

Výpočet pre medzný stav prvej skupiny zahŕňa:

1) Výpočet rezov kolmých na pozdĺžnu os prvku- tento výpočet, ako aj pre ohýbacie prvky, určuje požadovanú veľkosť prierezu prvku a jeho pozdĺžne vystuženie. Ale na rozdiel od výpočtu ohybových prvkov, kde sa kontroluje pevnosť prierezu na pôsobenie ohybového momentu M, pri tomto výpočte sa rozlišuje maximálna vertikálna sila N a excentricita pôsobenia tejto sily "e" (pri vynásobení dávajú však rovnaký ohybový moment). V príručke je podrobne popísaná metodika výpočtu pre všetky štandardné a neštandardné úseky (od odseku 3.50).

vlastnosť tento výpočet je, že je potrebné brať do úvahy vplyv priehybu prvku a berie sa do úvahy aj vplyv nepriameho vystuženia. Priehyb prvku sa určuje pri výpočte pre druhú skupinu medzných stavov, ale je dovolené zjednodušiť výpočet pri výpočte pre prvý medzný stav zavedením koeficientu podľa čl. 3.54 príručky.

2) Výpočet rezov so sklonom k ​​pozdĺžnej osi prvku- tento výpočet pre pôsobenie priečnej sily podľa bodu 3.53 príručky je podobný výpočtu ohybových prvkov. V dôsledku výpočtu získame plochu priečnej výstuže v konštrukcii.

Výpočet pre medzný stav druhej skupiny pozostáva z nasledujúcich krokov:

1) Výpočet železobetónových prvkov tvorbou trhlín.

2) Výpočet železobetónových prvkov na otvorenie trhlín.

Tieto dve etapy sú úplne podobné výpočtu ohybových prvkov - existujú maximálne sily, malo by sa určiť, či sa tvoria trhliny; a ak sú vytvorené, potom v prípade potreby urobte výpočet pre otvorenie trhlín, normálne a naklonené k pozdĺžnej osi prvku.

3) Definícia priehybu. Rovnako ako u ohýbacích prvkov je potrebné určiť priehyb pre excentricky stlačené prvky. Medzné priehyby ako vždy nájdete v DSTU B V.1.2-3:2006 "Priehyby a posuny".

Výpočet základov pre prvý a druhý medzný stav

Výpočet základov sa zásadne líši od vyššie uvedených výpočtov. Ako vždy, pri výpočte základov je potrebné začať zberom zaťažení alebo výpočtom rámu budovy, v dôsledku čoho sa určujú hlavné zaťaženia základov N, M, Q.

Po zhromaždení bremien a výbere typu základu je potrebné pristúpiť k výpočtu pôdnej základne pod základom. Tento výpočet, ako všetky ostatné výpočty, je rozdelený na výpočet pre prvý a pre druhý medzný stav:

1) zabezpečenie únosnosti základovej základne - kontroluje sa pevnosť a stabilita základov (prvý medzný stav) - príklad výpočtu pásový základ ;

2) výpočet základu deformáciami - určenie návrhovej odolnosti základovej pôdy, určenie sadania, určenie základovej roly (druhý medzný stav).

"Príručka pre návrh základov budov a konštrukcií (k SNiP 2.02.01-83)" pomôže vyrovnať sa s týmto výpočtom.

Ako ste už pochopili zo znenia, pri určovaní veľkosti základne základu (či už ide o pásový alebo stĺpový základ) v prvom rade vykonávame výpočet základu pôdy a nie základu. A pri tomto výpočte (okrem skalnatých pôd) je oveľa dôležitejšie vypočítať základňu podľa deformácií - všetko, čo je uvedené v odseku 2 vyššie. Výpočet pre prvý medzný stav sa často vôbec nevyžaduje, pretože oveľa dôležitejšie je predchádzať deformáciám, vznikajú oveľa skôr ako strata únosnosti pôdy. V akých prípadoch je potrebné vykonať výpočet pre prvú skupinu medzných stavov, sa dozviete z odseku 2.259 príručky.

Teraz zvážme výpočet základne deformáciami. Projektanti najčastejšie odhadujú návrhovú odolnosť pôdy, porovnávajú ju so zaťažením pôdy z budovy a vyberajú požadovaná oblasť základ a zastavte sa tam. Toto je nesprávny prístup, pretože bola dokončená iba časť práce. Výpočet nadácie sa považuje za dokončený, keď sú dokončené všetky kroky uvedené v odseku 2.

Je veľmi dôležité určiť sadnutie základov. Je to dôležité najmä pri rôznych zaťaženiach alebo nerovných zeminách, kedy hrozí nerovnomerné sadanie základov (podrobne je to popísané v tomto článku „Čo potrebujete vedieť o pásovom monolitickom základe“). Pre istotu ďalšej celistvosti stavebných konštrukcií je vždy potrebné skontrolovať rozdiel v sadnutí základov podľa tabuľky 72 návodu. Ak je rozdiel v sadnutí vyšší ako maximálne prípustné, hrozí riziko vzniku trhlín v konštrukciách.

Valec základu sa musí určiť za prítomnosti ohybových momentov pôsobiacich na základ. Zvitok musí byť tiež kontrolovaný s nerovnomerným zaťažením na zemi - to tiež ovplyvňuje deformáciu základne pôdy.

Ale po výpočte základu podľa druhého a prípadne prvého medzného stavu a určení rozmerov základu základu je potrebné pristúpiť k ďalšej fáze: k samotnému výpočtu základu.

Pri výpočte základu sme určili tlak pod základom základu. Tento tlak je aplikovaný na podrážku ako zaťaženie (smerované zdola nahor) a podperou je stĺp alebo stena opierajúca sa o základ (také preklopenie). Ukazuje sa, že na každej strane podpery máme konzolu (zvyčajne sú tieto konzoly rovnaké) a je potrebné ich vypočítať s prihliadnutím na rovnomerne rozložené zaťaženie rovnajúce sa tlaku pod základňou základu. Dobré pochopenie princípu výpočtu pomocou príkladu stĺpového základu je možné vykonať pomocou „Príručky pre návrh základov na prirodzenom základe pre stĺpy budov a konštrukcií (k SNiP 2.03.01-84 a SNiP 2.02.01-83)" - tam sú v príkladoch popísané všetky fázy výpočtu v prvom aj v druhom medznom stave. Podľa výsledkov výpočtu konzoly najprv určíme výšku jej rezu a výstuže (to je výpočet pre prvý medzný stav), následne skontrolujeme odolnosť proti vzniku trhlín (to je výpočet pre druhý medzný stav).

Rovnakým spôsobom musíte konať v prípade výpočtu základu pásu: so základom v jednom smere od steny a tlakom pod touto podrážkou vypočítame konzolovú dosku (so zovretím na podpere), dĺžku konzola sa rovná základni, šírka sa pre pohodlie výpočtu rovná jednému metru, zaťaženie konzoly sa rovná tlaku pod podrážkou základu. V konzole nájdeme maximálny moment a šmykovú silu a vykonáme výpočet pre prvý a druhý medzný stav - presne tak, ako je to popísané pri výpočte ohybových prvkov.

Pri výpočte základov teda prejdeme dvoma prípadmi výpočtu pre medzné stavy prvej a druhej skupiny: najprv pri výpočte základu, potom pri výpočte samotného základu.

závery. Pri každom výpočte je dôležité dodržiavať postupnosť:

1) Zber nákladov.

2) Výber schémy dizajnu.

3) Určenie síl N, M a Q.

4) Výpočet prvku podľa prvého medzného stavu (pre pevnosť a stabilitu).

5) Výpočet prvku podľa druhého medzného stavu (z hľadiska deformovateľnosti a odolnosti voči trhlinám).

class="eliadunit">

Komentáre

0 #15 Irina 17.10.2018 19:39

Citácia:

Viem tiež, že predtým sa progovia poľavovali podľa normatívnych ambícií

A mýliš sa aj ty.
Tu je citát z SNiP 85:
Citácia:

Návrhová hodnota zaťaženia by mala byť určená ako súčin jeho štandardnej hodnoty súčiniteľom bezpečnosti pre zaťaženie SNiP 2.01.07-85 * Zaťaženia a účinky (s Dodatkami č. 1, 2), zodpovedajúce uvažovanému medznému stavu a prijaté: a) * pri výpočte pevnosti a stability - v súlade s odsekmi 2.2, 3.4, 3.7, 3.11, 4.8, 6.11, 7.3 a 8.7; b) pri výpočte výdrže - rovná jednej; c) pri výpočtoch deformácií - rovné jednej, pokiaľ nie sú v konštrukčných normách pre konštrukcie a základy stanovené iné hodnoty; d) pri výpočte pre ostatné typy medzných stavov - podľa projektových noriem pre konštrukcie a základy.

Citácia:

Odteraz sa snažím prísť na to, aké je možné použiť normatívne (charakteristické) hodnoty preferencie pre chi, napriek tomu je potrebné počítať s rozrahunkovými hodnotami aj bez koeficientov pre CC1 ... CC3. Ak to tak nie je, potom je uvedené, kde to je.

Vám, rovnako ako rusky hovoriaci Valery (ak ste iný Valery), odporúčam prečítať si článok

Stavebné konštrukcie musia mať v prvom rade dostatočnú spoľahlivosť – teda schopnosť vykonávať určité funkcie za vhodných podmienok po určitú dobu. Ukončenie plnenia aspoň jednej z funkcií, ktoré pre ňu stavebná konštrukcia zabezpečuje, sa nazýva porucha.

Neúspech sa teda chápe ako možnosť takéhoto náhodná udalosť, ktorých výsledkom sú sociálne alebo ekonomické straty. Predpokladá sa, že konštrukcia v momente pred poruchou prechádza do medzného stavu.

Limitné stavy sú také stavy, pri ktorých konštrukcia prestáva spĺňať požiadavky na ňu, t. j. stráca schopnosť odolávať vonkajším zaťaženiam alebo dostáva neprípustné pohyby alebo lokálne poškodenia.

Príčiny vzniku stavebné konštrukcie medznými stavmi môžu byť preťaženia, nízka kvalita materiálov, z ktorých sú vyrobené a ďalšie.

Hlavný rozdiel medzi uvažovanou metódou a predchádzajúcimi metódami výpočtu (výpočet podľa dovolených napätí) je v tom, že tu sú jasne stanovené medzné stavy konštrukcií a namiesto jediného súčiniteľa bezpečnosti k do výpočtu sa zavádza systém návrhových koeficientov zaručujúcich konštrukciu s určitou bezpečnosťou proti vzniku týchto stavov za najnepriaznivejších (ale reálne možných) podmienok. V súčasnosti je tento spôsob výpočtu akceptovaný ako hlavný oficiálny.

Železobetónové konštrukcie môžu stratiť požadovaný výkon z jedného z dvoch dôvodov:

1. V dôsledku vyčerpania únosnosti (deštrukcia materiálu v najviac zaťažených úsekoch, strata stability jednotlivé prvky alebo celú štruktúru ako celok);

2. V dôsledku nadmerných deformácií (priehyby, vibrácie, sadanie), ako aj v dôsledku tvorby trhlín alebo ich nadmerného otvárania.

V súlade s vyššie uvedenými dvoma dôvodmi, ktoré môžu spôsobiť stratu úžitkových vlastností konštrukcií, normy stanovujú dve skupiny ich medzných stavov:

Podľa únosnosti (prvá skupina);

Podľa vhodnosti pre bežnú prevádzku (druhá skupina).

Úlohou výpočtu je zabrániť vzniku akéhokoľvek medzného stavu v uvažovanej konštrukcii počas výroby, dopravy, montáže a prevádzky.

Výpočty pre medzné stavy prvej skupiny by mali zabezpečiť počas prevádzky konštrukcie a pre ďalšie etapy prác jej pevnosť, tvarovú stálosť, stabilitu polohy, únosnosť atď.

Výpočty pre medzné stavy druhej skupiny sa vykonávajú preto, aby sa počas prevádzky konštrukcie a v iných fázach jej prevádzky zabránilo nadmernému otváraniu trhlín do šírky, čo by viedlo k predčasnej korózii výstuže, prípadne k ich tvorbe. ako nadmerné pohyby.

Odhadované faktory

Ide o zaťaženia a mechanické charakteristiky materiálov (betón a výstuž). Majú štatistickú variabilitu alebo rozptyl hodnôt. Výpočty medzných stavov zohľadňujú (v implicitnej forme) premenlivosť zaťažení a mechanických vlastností materiálov, ako aj rôzne nepriaznivé alebo priaznivé prevádzkové podmienky pre betón a výstuž, podmienky výroby a prevádzky prvkov budov a konštrukcií.

Zaťaženia, mechanické vlastnosti materiálov a konštrukčné koeficienty sú normalizované. Pri navrhovaní železobetónových konštrukcií sa hodnoty zaťažení, odolnosti betónu a výstuže nastavujú podľa kapitol SNiP 2.01.07-85 * a SP 52-101-2003.

Klasifikácia záťaží. Normatívne a vypočítané zaťaženia

Zaťaženia a vplyvy na budovy a konštrukcie sa v závislosti od doby ich pôsobenia delia na trvalé a dočasné. Tie sa zase delia na dlhodobé, krátkodobé a špeciálne.

sú hmotnosť nosných a obvodových konštrukcií budov a konštrukcií, hmotnosť a tlak zemín, vplyv predpätých železobetónových konštrukcií.

zahŕňajú: hmotnosť stacionárnych zariadení na podlahách - obrábacie stroje, prístroje, motory, kontajnery atď.; tlak plynov, kvapalín, sypkých látok v nádobách; zaťaženie podlahy zo skladovaného materiálu a regálového vybavenia v skladoch, chladničkách, sýpkach, skladoch kníh, archívoch a podobných priestoroch; teplotné technologické vplyvy zo stacionárnych zariadení; hmotnosť vodnej vrstvy na vodou naplnených rovných plochách atď.

Patria sem: hmotnosť osôb, opravné materiály v oblasti údržby a opráv zariadení, zaťaženie snehom s plnou normou, zaťaženie vetrom, zaťaženie vznikajúce pri výrobe, preprave a montáži konštrukčných prvkov a niektoré ďalšie.

zahŕňajú: seizmické a výbušné nárazy; zaťaženie spôsobené prudkými poruchami v technologickom procese, dočasnou poruchou alebo poruchou zariadenia a pod.

Zaťaženia v súlade s SNiP 2.01.07-85 * sú tiež rozdelené na normatívne a vypočítané.

Regulačné zaťaženia sa nazývajú zaťaženia alebo vplyvy, ktoré sú svojou veľkosťou blízke najväčšiemu možnému počas bežnej prevádzky budov a stavieb. Ich hodnoty sú uvedené v normách.

Nepriaznivá variabilita zaťaženia sa odhaduje pomocou súčiniteľa bezpečnosti zaťaženia γ f.

Návrhová hodnota zaťaženia g na výpočet pevnosti alebo stability konštrukcie sa určí vynásobením jej štandardnej hodnoty g str koeficientom γ f , zvyčajne väčším ako 1

Hodnoty sú diferencované v závislosti od charakteru zaťaženia a ich veľkosti. Takže napríklad pri zohľadnení vlastnej hmotnosti betónových a železobetónových konštrukcií = 1,1; pri zohľadnení vlastnej hmotnosti rôznych poterov, zásypov, ohrievačov, vykonaných vo výrobe = 1,2 a ďalej stavenisko= 1,3. Pri rovnomerne rozloženom zaťažení by sa mali zohľadniť bezpečnostné faktory zaťaženia:

1,3 - s plnou štandardnou hodnotou menšou ako 2 kPa (2 kN / m 2);

1,2 - pri plnej štandardnej hodnote 2 kPa (2 kN / m 2) a viac. Koeficient spoľahlivosti pre zaťaženie vlastnou hmotnosťou pri výpočte stability konštrukcie proti stúpaniu, prevráteniu a posúvaniu, ako aj v iných prípadoch, keď pokles hmotnosti zhoršuje pracovné podmienky konštrukcie, sa rovná 0,9.

Výpočty pre medzné stavy druhej skupiny sa vykonávajú podľa štandardných zaťažení alebo podľa vypočítaných zaťažení s γ f = 1.

Budovy a konštrukcie sú vystavené súčasnému pôsobeniu rôznych zaťažení. Výpočet budovy alebo konštrukcie ako celku alebo jej jednotlivých prvkov sa preto musí vykonať s prihliadnutím na najnepriaznivejšie kombinácie týchto zaťažení alebo síl nimi spôsobených. Nepriaznivé, ale skutočne možné kombinácie zaťažení počas projektovania sa vyberajú v súlade s odporúčaniami SNiP 2.01.07-85*.

V závislosti od zloženia uvažovaných zaťažení sa rozlišujú kombinácie:

- hlavné, vrátane stálych, dlhodobých a krátkodobých záťaží

T \u003d ΣT stĺpik + ψ 1 ΣT dlhý + ψ 2 ΣT násobok,

kde T = M, T, Q;

ψ - kombinovaný koeficient (ak sa berie do úvahy 1 krátkodobé zaťaženie, potom ψ 1 \u003d ψ 2 \u003d 1,0, ak kombinácia obsahuje 2 alebo viac krátkodobých zaťažení, potom ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,9);

- špeciálny, vrátane, okrem trvalého, dlhodobého a krátkodobého zaťaženia, aj špeciálne zaťaženie (ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,80).

Pevnostný výpočet je možné vykonať jedným z dvoch spôsobov - podľa medzného stavu, alebo podľa prípustných napätí. Metóda výpočtu prípustných napätí je prijatá pri výpočte strojárskych konštrukcií a základy jej použitia sú uvedené v kurze "Pevnosť materiálov". Pri výpočte stavebných konštrukcií sa preberá výpočtová metóda pre medzný stav, ktorá je pokročilejšia ako výpočtová metóda pre dovolené napätia.

Konečný stresový stav- stav, keď v určitom bode vzniká stresový stav, vedúci k vzniku nového procesu. Napríklad k rozvoju plastickej deformácie, k vzniku trhliny atď. Rôzne PNS sa vyskytujú pri rôznych typoch zaťaženia.

medzný stav- stav, v ktorom konštrukcia stráca prevádzkyschopnosť alebo sa jej stav stáva nežiaducim. Úsilie spôsobujúce medzný stav sa nazýva limita

Je potrebné rozlišovať medzi medznými stavmi a medznými stavmi napätia. Tieto pojmy sa nie vždy zhodujú. Príklady:

Zvýšenie napätí pri ohybe nosníka až po medzu klzu vedie k dosiahnutiu PSS v bodoch čo najďalej od neutrálnej čiary. Ďalšie zvýšenie zaťaženia vedie k dosiahnutiu napätí na úrovni medze klzu v celom reze - medzný stav v reze, nastávajú kvalitatívne zmeny v návrhu, posuvy sa prudko zvyšujú, pretože sa vytvára plastický záves v reze. najviac zaťažený úsek.

Zvýšenie ťahových napätí vedie k postupnému výskytu nasledujúcich medzných stavov napätia: a) nástup rovnomernej plastickej deformácie; b) tvorba krku; c) zničenie.

Metóda výpočtu medzného stavu

V súlade s GOST 27751-88 "Spoľahlivosť stavebných konštrukcií a základov. Základné ustanovenia pre výpočet," sú limitné stavy rozdelené do dvoch skupín:

do prvej skupiny patria medzné stavy, ktoré vedú k úplnej nevhodnosti na prevádzku stavieb, základov (budov alebo stavieb vo všeobecnosti) alebo k úplnej (čiastočnej) strate únosnosti budov a stavieb všeobecne;

do druhej skupiny patria medzné stavy, ktoré bránia bežnej prevádzke konštrukcií (základov) alebo znižujú trvanlivosť budov (konštrukcií) v porovnaní s predpokladanou životnosťou.

Hraničné stavy prvej skupiny sú charakterizované:

zlyhanie akejkoľvek povahy (napr. tvárne, krehké, únava);

strata stability formy, čo vedie k úplnej nevhodnosti na použitie;

strata stability polohy;

prechod na premenlivý systém;

kvalitatívna zmena v konfigurácii;

iné javy, pri ktorých je potrebné zastaviť prevádzku (napríklad nadmerné deformácie v dôsledku dotvarovania, ťažnosti, šmyku v spojoch, otvárania trhlín a tiež tvorby trhlín).

Limitné stavy druhej skupiny sú charakterizované:

dosiahnutie medzných deformácií konštrukcie (napríklad medzné priehyby, zákruty) alebo medzných deformácií podkladu;

dosiahnutie medzných úrovní vibrácií konštrukcií alebo základov;

tvorba trhlín;

dosiahnutie limitných otvorov alebo dĺžok trhlín;

strata stability tvaru, čo vedie k ťažkostiam pri normálnej prevádzke;

iné javy, pri ktorých je potrebné dočasne obmedziť prevádzku budovy alebo stavby z dôvodu neprijateľného zníženia jej životnosti (napríklad poškodenie koróziou).

Prvý medzný stav pre ťahané a stlačené prvky je vyjadrený vzťahom:

kde
je vypočítaná medza klzu;

– medza klzu;

– koeficient spoľahlivosti pre materiál (γ С >1);

- konštrukčná odolnosť z hľadiska pevnosti v ťahu;

- pevnosť v ťahu;

– koeficient pracovných podmienok (γ С<1);

- faktor spoľahlivosti konštrukčných prvkov vypočítaný na pevnosť pomocou návrhových odporov R u ;

je plocha prierezu natiahnutého (stlačeného) prvku.

Pre ohýbacie prvky:

Formálne môžeme brať hodnotu na pravej strane nerovností (2.0), (2.0), (2.0) ako prípustné napätie, metódy výpočtu pre medzný stav a dovolené napätia sa však zhodujú pri výpočte pre medzné stavy. , všeobecný a nezmenený bezpečnostný faktor je nahradený niekoľkými premennými. To umožňuje pri výpočte medzného stavu navrhovať prevádzkovo rovnako pevné konštrukcie.

Pri určovaní konštrukčného odporu pre zvary R W sa berú do úvahy: hlavný materiál zváranej konštrukcie, pomocné materiály používané pri zváraní (značky obalených elektród, elektródové drôty), prítomnosť alebo neprítomnosť fyzikálnych metód kontroly zvaru. .

16. novembra 2011

Pri výpočte touto metódou sa konštrukcia uvažuje v medznom stave návrhu. Za návrhový medzný stav sa berie taký stav konštrukcie, v ktorom prestáva vyhovovať prevádzkovým požiadavkám, ktoré sú na ňu kladené, t. j. buď stráca schopnosť odolávať vonkajším vplyvom, alebo dostáva neprípustné deformácie alebo lokálne poškodenia.

Pre oceľové konštrukcie sú stanovené dva medzné stavy návrhu:

1. prvý návrhový medzný stav určený únosnosťou ( , stabilitou alebo únosnosťou); tento medzný stav musia spĺňať všetky oceľové konštrukcie;
2. druhý návrhový medzný stav, určený vývojom nadmerných deformácií (priehybov a posunov); tento medzný stav musia spĺňať konštrukcie, v ktorých veľkosť deformácií môže obmedziť možnosť ich prevádzky.

Prvý návrhový medzný stav je vyjadrený nerovnicou

kde N je návrhová sila v konštrukcii zo súčtu účinkov návrhových zaťažení P v najnepriaznivejšej kombinácii;

Ф je únosnosť konštrukcie, ktorá je funkciou geometrických rozmerov konštrukcie, návrhovej odolnosti materiálu R a koeficientu pracovných podmienok m.

Návrhové zaťaženia P, pre ktoré sa konštrukcia počíta (podľa medzného stavu), sa berú o niečo vyššie ako normatívne. Návrhové zaťaženie je definované ako súčin normového zaťaženia súčiniteľom preťaženia n (väčším ako jedna), pričom sa zohľadňuje nebezpečenstvo prekročenia zaťaženia v porovnaní s jeho normovou hodnotou v dôsledku možnej variability zaťaženia:

Hodnoty koeficientov p sú uvedené v tabuľke Regulačné a návrhové zaťaženia, faktory preťaženia.

Konštrukcie sú teda posudzované pod vplyvom nie prevádzkových (normatívnych), ale návrhových zaťažení. Z vplyvu návrhových zaťažení v konštrukcii sa určujú návrhové sily (osová sila N alebo moment M), ktoré sa zisťujú podľa všeobecných pravidiel odolnosti materiálov a stavebnej mechaniky.

Pravá strana hlavnej rovnice (1.I)- únosnosť konštrukcie Ф - závisí od konečnej odolnosti materiálu voči silovým účinkom, charakterizovanej mechanickými vlastnosťami materiálu a nazývanej normatívna odolnosť R n, ako aj od geometrických charakteristík prierezu (plocha prierezu F, modul W atď.).

Pre konštrukčnú oceľ sa predpokladá, že normatívna odolnosť sa rovná medze klzu,

(pre najbežnejšiu stavebnú oceľ triedy St. 3 σ t \u003d 2 400 kg / cm 2).

Návrhový odpor ocele R sa berie ako napätie rovnajúce sa štandardnému odporu vynásobené koeficientom rovnomernosti k (menej ako jedna), pričom sa berie do úvahy nebezpečenstvo zníženia odolnosti materiálu v porovnaní s jeho štandardnou hodnotou v dôsledku variability. o mechanických vlastnostiach materiálu

Pre obyčajné nízkouhlíkové ocele k = 0,9 a pre vysokokvalitné ocele (nízkolegované) k = 0,85.

Takto vypočítaný odpor R je napätie rovné najmenšej možnej hodnote medze klzu materiálu, ktorá sa berie pre návrh ako medzná.

Hlavná výpočtová rovnica (1.I) teda bude mať nasledujúci tvar:

• pri kontrole pevnosti konštrukcie pri pôsobení osových síl alebo momentov

kde N a M sú návrhové osové sily alebo momenty z návrhového zaťaženia (berúc do úvahy faktory preťaženia); F nt - čistá plocha prierezu (mínus otvory); W nt - čistý modul prierezu (mínus otvory);

• pri kontrole stability konštrukcie

kde F br a W br - plocha a moment odporu hrubého prierezu (bez odpočítania otvorov); φ a φ b - koeficienty, ktoré znižujú návrhový odpor na hodnoty, ktoré zabezpečujú stabilnú rovnováhu.

Zvyčajne sa pri výpočte zamýšľaného návrhu najskôr vyberie prierez prvku a následne sa skontroluje napätie od návrhových síl, ktoré by nemalo presiahnuť návrhovú odolnosť vynásobenú koeficientom prevádzkových podmienok.

Preto spolu so vzorcami tvaru (4.I) a (5.I) napíšeme tieto vzorce v pracovnej forme cez vypočítané napätia, napríklad:

• pri testovaní sily

• pri kontrole stability

kde σ je návrhové napätie v konštrukcii (od návrhového zaťaženia).

Koeficienty φ a φ b vo vzorcoch (8.I) a (9.I) sú správnejšie napísané na pravej strane nerovnosti ako koeficienty, ktoré znižujú vypočítanú odolnosť voči kritickým napätiam. A len pre pohodlie pri vykonávaní výpočtu a porovnávaní výsledkov sú napísané v menovateli ľavej strany týchto vzorcov.

* Hodnoty štandardných odporov a koeficientov rovnomernosti sú uvedené v „Stavebných normách a pravidlách“ (SNiP), ako aj v „Normách a špecifikáciách pre navrhovanie oceľových konštrukcií“ (NiTU 121-55).

"Navrhovanie oceľových konštrukcií",
K. K. Muchanov

Existuje niekoľko kategórií napätia: základné, lokálne, prídavné a vnútorné. Základné napätia sú napätia, ktoré vznikajú vo vnútri tela v dôsledku vyrovnávania účinkov vonkajších zaťažení; počítajú. Pri nerovnomernom rozdelení toku energie po priereze, spôsobenom napríklad prudkou zmenou prierezu alebo prítomnosťou otvoru, dochádza k lokálnej koncentrácii napätia. Avšak v plastových materiáloch, medzi ktoré patrí stavebná oceľ, ...

Pri výpočte prípustných napätí sa konštrukcia berie do úvahy vo svojom prevádzkovom stave pri pôsobení zaťažení povolených počas normálnej prevádzky konštrukcie, t.j. štandardných zaťažení. Podmienkou pevnosti konštrukcie je, aby napätia v konštrukcii od štandardných zaťažení neprekročili prípustné napätia stanovené normami, ktoré predstavujú určitú časť medzného napätia materiálu akceptovaného pre stavebnú oceľ ...