Pentru calculele pentru prima grupă de stări limită, ce caracteristici de rezistență ale materialelor sunt utilizate. Metoda de calcul a stării limită

Tema 3. Calculul structurilor metalice după metoda de limitare

state

Conceptul de stări limită ale structurilor; situatii de reglementare. Calculul structurilor pentru prima grupă de stări limită. Calculul structurilor pentru al doilea grup de state. Rezistențe normative și de proiectare

Toate structurile clădirilor, inclusiv cele metalice, sunt calculate în prezent folosind metoda stării limită. Metoda se bazează pe conceptul de stări limită ale structurilor. Stările limită sunt acele stări în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul exploatării sau în timpul construcției, specificate în conformitate cu scopul și responsabilitatea structurilor.

În structurile metalice, se disting două grupuri de stări limită:

Stări limită ale primului grup sunt caracterizate prin pierderea capacității portante și inadecvarea completă a structurilor pentru funcționare. Stările limită ale primului grup includ:

Distrugerea de orice natură (vâscoasă, fragilă, oboseală);

Pierderea generală a stabilității formei;

Pierderea stabilității poziției;

Trecerea structurii la un sistem schimbător;

modificarea configurației calitative;

Dezvoltarea deformațiilor plastice, forfecare excesivă în îmbinări

Depășirea limitelor primului grup de stări limită înseamnă o pierdere completă a operabilității structurii.

Stări limită ale celui de-al doilea grup se caracterizează prin neadecvare pentru funcționarea normală, datorită apariției unor mișcări inacceptabile (deformații, unghiuri de rotație, vibrații etc.), precum și deschideri inacceptabile de fisuri (pentru structuri din beton armat).

În conformitate cu standardele actuale, la calcularea structurilor clădirilor se realizează două situații de proiectare: stare de urgență și stare constantă.

Calculul pentru primul grup de stări limită are ca scop prevenirea unei situații de proiectare de urgență, care poate apărea nu mai mult de o dată pe toată durata de viață a structurii.

Calculul pentru a doua grupă de stări limită caracterizează situația de proiectare stabilită corespunzătoare condițiilor standard de funcționare.

Calculul structurii care vizează prevenirea stărilor limită ale primului grup (situație de proiectare de urgență) se exprimă prin inegalitatea:

N ≤ Ф (3.1)

Unde N- forta in elementul considerat (forta longitudinala, momentul incovoietor, forta transversala)

F este capacitatea portantă a elementului

Într-o situație de proiectare de urgență, forța N depinde de sarcina finală de proiectare F m , determinată de formula:

F m = F 0 ∙ g fm

Unde F0

gfm- factor de fiabilitate pentru valoarea limită a sarcinii, ținând cont de posibila abatere a sarcinii într-o direcție nefavorabilă. Valoarea caracteristică a sarcinii F0și coeficient gfm determinată de valorile DBN.

La calcularea sarcinilor, de regulă, se ia în considerare factorul de fiabilitate în scopul structurii gn, in functie de gradul de responsabilitate al structurii

F m = F 0 ∙ g fm ∙ g n

Valoarea coeficientului gn sunt date în tabel. 3.1

Tabelul 3.1 Factori de fiabilitate pentru scopul structurii gn

Clasa de obiecte	Gradul de responsabilitate	Exemple de obiecte	gn

eu	Semnificație economică și (sau) socială națională deosebit de importantă	Cladiri principale ale centralelor termice, unitati centrale de furnale, cosuri de peste 200 m inaltime, turnuri TV, spatii sportive interioare, teatre, cinematografe, gradinite, spitale, muzee.
II	Importantă importanță economică și (sau) socială națională	Obiecte neincluse în clasele I și III	0,95
III	Importanță economică și socială națională limitată	Depozite fără procese de sortare și ambalare pentru depozitarea produselor agricole, îngrășăminte, chimicale, turbă etc., sere, clădiri rezidențiale cu un etaj, stâlpi de comunicații și iluminat, garduri, clădiri și structuri temporare etc.	0,9

Partea dreaptă a inegalității (3.1) poate fi reprezentată ca

Ф = SR y g c(3.2)

Unde Ry- rezistența de proiectare a oțelului, stabilită prin limita de curgere, S- caracteristica geometrică a secțiunii (în tracțiune sau compresiune - aria secțiunii DAR, în încovoiere - momentul de rezistență W etc.),

g c- coeficientul condițiilor de lucru ale structurii, ale căror valori

SNiP sunt stabilite și sunt date în tabel. A 1 anexa A.

Înlocuind valoarea (3.2) în formula (3.1), obținem

N ≤ SR y g c

Pentru elemente intinse cu S=A

N ≤ AR y g c

Împărțirea părților stânga și dreaptă ale inegalității cu DAR, obţinem starea de rezistenţă a elementului tensionat

Pentru îndoirea elementelor cu S=W

M ≤ WR y g c

Starea de rezistență a elementului de îndoire

Formula pentru verificarea stabilității unui element comprimat

Când se calculează structurile care funcționează sub încărcare repetată (de exemplu, când se calculează grinzile macaralei), se utilizează o sarcină de proiectare ciclică pentru a determina forțele, a căror valoare este determinată de formula

F c = F 0 g fc g n

Unde F0- valoarea caracteristică a sarcinii macaralei;

gfc- coeficient de fiabilitate pentru valoarea de proiectare ciclică a sarcinii macaralei

Proiectarea structurilor din oțel care vizează prevenirea stărilor limită din a doua grupă este exprimată prin inegalitate

d≤ [d], (3.3)

Unde d- deformaţii sau mişcări ale structurilor ce decurg din valoarea de proiectare operaţională a sarcinilor; pentru a determina, puteți utiliza metodele mecanicii structurale (de exemplu, metoda Mohr, parametri inițiali);

[d] - deformari limitative sau deplasari stabilite prin norme.

Valoarea de proiectare operațională a sarcinii caracterizează condițiile de funcționare normală și este determinată de formulă

F l = F 0 g f e g n

Unde F0- valoarea caracteristică a sarcinii,

g f e- factor de fiabilitate pentru sarcina de proiectare operațională.

Pentru elementele de îndoire (grinzi, ferme), deformarea relativă este normalizată f/l, Unde f- deformare absolută, l- deschiderea fasciculului.

Formula de verificare a rigidității unei grinzi pe două suporturi este

(3.4)

unde este deformarea relativă limită;

pentru faza lungă = 1/400,

pentru grinzi de podea = 1/250,

q e- valoarea de proiectare operațională a sarcinii, determinată de formulă

q e = q 0 g fe g n

Valoarea caracteristică a sarcinii q eși factor de fiabilitate pentru sarcina de proiectare operațională gfe acceptate conform regulilor.

Al doilea grup de stări limită include și calculul rezistenței la fisuri în structurile din beton armat.

Pentru unele materiale, de exemplu, materialele plastice, fluajul este caracteristic - instabilitatea deformărilor în timp. În acest caz, verificarea rigidității structurale trebuie efectuată ținând cont de fluaj. În astfel de calcule, se utilizează o sarcină de proiectare cvasi-constantă, a cărei valoare este determinată de formula:

F p = F 0 g fp g n

Unde F0- valoarea caracteristică a sarcinii cvasi-constante;

gfp- factor de siguranță pentru sarcina de proiectare cvasipermanentă.

În structurile metalice, există două tipuri de rezistență de proiectare R:

- Ry- rezistenta de proiectare, stabilita prin limita de curgere si utilizata in calcule care implica comportarea elastica a materialului;

- R u- rezistenta de proiectare, stabilita prin rezistenta la tractiune si utilizata in calculele structurilor in care sunt admise deformatii plastice semnificative.

Rezistenta de proiectare Ryși R u sunt determinate de formulele:

R y = R yn /g mși R u = R un /g m

in care Rynși Alerga- rezistente normative, respectiv egale cu

R yn = s m

R un = s in

Unde s m- puterea de curgere,

s in- rezistenta la tractiune (rezistenta temporara) a materialului;

g m- coeficientul de fiabilitate al materialului, luând în considerare variabilitatea proprietăților materialului și caracterul selectiv al probelor de testare prin definiție s mși s in, precum și factorul de scară - caracteristicile mecanice sunt determinate pe eșantioane mici cu tensiune uniaxială de scurtă durată, în timp ce metalul lucrează timp îndelungat în structuri de dimensiuni mari.

Valoarea rezistențelor standard R yn = s mși R un = s in, precum și valorile coeficientului g m stabilite statistic. Rezistențele normative au o securitate statistică de cel puțin 0,95, adică. în 95 de cazuri din 100 s mși s in vor fi cel puțin valorile specificate în certificat. Factorul de siguranță în funcție de material g m stabilite pe baza analizei curbelor de distribuție a rezultatelor testelor de oțel. Valorile acestui coeficient, în funcție de GOST sau TU pentru oțel, sunt date în tabel. 2 SNiP. Valorile acestui coeficient variază de la 1,025 la 1,15.

de reglementare Rynși Alerga si decontare Ryși R u rezistența pentru diferite grade de oțel, în funcție de tipul produselor laminate (foaie sau stil) și grosimea acestuia, sunt prezentate în Tabel. 51 SNiP. Calculele folosesc, de asemenea, rezistența calculată la forfecare (forfecare) Rs =0,58Ry, spre disperare R p = R u si etc.

Rezistențele normative și de proiectare pentru unele dintre cele mai frecvent utilizate clase de oțel sunt date în tabel. 3.2.

Tabelul 3.2. Reglementarea și rezistența de proiectare a oțelului conform

GOST 27772-88.

Oţel	masa de inchiriere	Rezistență de reglare, MPa, laminată	Rezistență de proiectare, MPa, laminată
foaie	în formă	foaie	în formă
Ryn	Alerga	Ryn	Alerga	Ryn	Alerga	Ryn	Alerga
C235	2-20 2-40
C245	2-20 2-30	-	-			-	-
C255	4-10 10-20 20-40
C275	2-10 10-20
C285	4-10 10-20
C345	2-10 20-20 20-40
C345	4-10
C375	2-10 10-20 20-40

Astfel, în metoda stării limită, toate mărimile inițiale, de natură aleatorie, sunt reprezentate în norme prin niște valori standard, iar efectul variabilității acestora asupra proiectării este luat în considerare de factorii de fiabilitate corespunzători. Fiecare dintre coeficienții introduși ține cont de variabilitatea unei singure valori inițiale (sarcina, condițiile de lucru, proprietățile materialului, gradul de responsabilitate al structurii). Acești coeficienți sunt adesea numiți coeficienți parțiali, iar metoda de calcul pentru stările limită se numește metoda coeficienților parțiali în străinătate.

Literatură:, p. 50-52; cu. 55-58.

Teste pentru autocontrol

I. Pierderea stabilității se referă la stările limită:

1. I grup;

2. grupa II;

3. III grupe.

II. Coeficient γ m ia în considerare:

1. conditiile de lucru ale structurii;

3. variabilitatea sarcinii.

III. Rezistenta de proiectare Ry determinat de formula:

1. Ry = Ryn / γ m ;

2. Ry = Run / γ n ;

3. Ry = Run / γ c.

IV. Inadecvarea structurilor pentru funcționare caracterizează limita

starea curenta:

1. I grup;

2. grupa II;

3. III grupe.

V. Coeficient γn ia în considerare:

1. Gradul de responsabilitate al structurii;

2. variabilitatea proprietăților materialelor;

3. variabilitatea sarcinii.

VI. Rezistenta de proiectare Ry instalare:

1. limita elastica;

2. prin limita de curgere;

3. prin rezistenţa la rupere.

VII. Coeficient fm utilizat pentru a determina sarcina de proiectare:

1. limită;

2. operaţional

3. ciclic.

VIII. Calculul pentru stabilitate se efectuează ținând cont de sarcina de proiectare:

1. limită;

2. operaţional

3.ciclice.

IX. Fractura fragilă se referă la stările limită:

1. I grup;

2. grupa II;

3. III grupe.

X. Pentru clădirile rezidențiale cu un etaj, coeficientul γn Accept

1. yn = 1;

2. yn=0,95;

3. yn = 0,9;

XI. Pentru clădirile deosebit de critice, coeficientul γn Accept

1.yn = 1;

2.yn=0,95;

3.yn = 0,9;

XII. Al doilea grup de stări limită include calculul:

1. pentru putere;

2. pentru duritate;

3. pentru durabilitate.

3.2 Clasificarea sarcinilor. Sarcina din greutatea structurii și a solului. Încărcări pe podele și acoperișuri ale clădirilor. Sarcina de zapada. sarcina de vant. Combinații de încărcare .

În funcție de natura impactului, sarcinile sunt împărțite în: mecanice și nemecanice natură.

Sarcini mecanice (forțe aplicate structurii, sau deformații forțate) sunt luate în considerare direct în calcule.

Impact natură nemecanică , de exemplu, influența unui mediu agresiv, de regulă, este luată în considerare indirect în calcul.

În funcție de cauzele sarcinii și impactului, acestea sunt împărțite în

pe principal și episodic.

În funcţie de variabilitatea în timp a încărcăturii şi de impactul compartimentării

lyayutsya pe permanent și variabile (temporar). Variabile (temporar)

sarcinile se împart în: lungi; termen scurt; episodic.

Baza pentru atribuirea sarcinilor sunt acestea valori caracteristice.

Valorile de proiectare ale sarcinilor sunt determinate prin înmulțirea caracteristicii

valori ale coeficientului de siguranță la sarcină, în funcție de tipul de sarcină

niya. În funcție de natura sarcinilor și de scopurile calculului, sunt utilizate patru tipuri de valori de proiectare - limitative; operațional; ciclic; cvasipermanentă.

Valorile acestora sunt determinate, respectiv, de formulele:

F m = F 0 γ f m γ n ,(3.5)

F e = F 0 γ f e γ n ,(3.6)

F c = F 0 γ f c γ n ,(3.7)

F p = F 0 γ f p γ n ,(3.8)

Unde F0 este valoarea caracteristică a sarcinii;

γ f m , γ f e , γ f c , γ f p- factori de siguranta la sarcina;

γ n - factor de fiabilitate în scopul structurii, ținând cont

gradul de responsabilitate a acestuia (vezi Tabelul 3.1).

Greutatea structurilor portante și de închidere a clădirii;

Greutatea și presiunea solurilor (diguri, rambleuri);

Forța de la pretensionare în structuri.

Greutatea pereților despărțitori temporari, soselor, suporturilor pentru echipamente;

Greutatea echipamentului staționar și umplerea acestuia cu lichide, cu curgere liberă

Presiunea gazelor, lichidelor și corpurilor libere din rezervoare și conducte;

Încărcături de podea din materiale depozitate în depozite, arhive etc.;

Impactul tehnologic al temperaturii de la echipamente;

Greutatea stratului de apă în acoperiri umplute cu apă;

Greutatea depozitelor industriale de praf;

Impacturi cauzate de deformarile bazei fara modificarea structurii

gauri de sol;

Impacturi cauzate de schimbările de umiditate, agresivitatea mediului,

contracția și curgerea materialelor.

încărcături de zăpadă;

sarcinile vântului;

încărcături de gheață;

Încărcături de la echipamentele mobile de manipulare, inclusiv

macarale remorcate și rulante;

Efecte climatice ale temperaturii;

Încărcături de la oameni, animale, echipamente pe etajele rezidențiale, publice

ny și clădiri agricole;

Greutatea oamenilor, materialelor de reparații în zona de service echipamente;

Sarcinile de la echipamente care apar în start-stop, tranziție și

moduri de testare.

Impacturi seismice;

Impact exploziv;

Sarcini de urgență cauzate de încălcări ale procesului tehnologic,

echipamente fragile;

Încărcări datorate deformărilor bazei cu modificare fundamentală

structura solului (la înmuierea solurilor subminente) sau tasarea acestuia

în zonele miniere şi în zonele carstice.

Se determină valorile caracteristice și de proiectare ale sarcinilor episodice

reglementari speciale.

Greutatea caracteristică a structurilor prefabricate trebuie determinată din cataloage, standarde, desene de atelier sau

datele pașapoartelor producătorilor. Pentru alte structuri (monolitice

beton armat, zidărie, pământ) valoarea greutății se determină în funcție de proiect

diferite dimensiuni și densitatea materialelor. Pentru densitatea betonului armat admis

ρ \u003d 2500 kg / m 3,pentru oțel ρ \u003d 7850 kg / m 3, pentru zidărieρ \u003d 1800 kg / m 3.

Sarcina moartă poate avea trei valori de proiectare:

Limită, determinată de formula:

F m = F 0 γ f m γ n ,

Operațional, determinat de formula:

F e = F 0 γ f e γ n ,

Cvasipermanent, determinat de formula:

F p = F 0 γ f p γ n ,

În formulele de mai sus γn - coeficientul de fiabilitate pentru scopul propus

structuri (a se vedea tabelul (3.1). Valorile coeficientului de fiabilitate pentru limită

valoarea de încărcare γ f m luate conform Tabelului 3.3. Valoarea factorului de siguranță pentru valoarea operațională a sarcinii γ f e luate egale cu 1,

acestea γ f e = 1 ; egal 1 se ia si valoarea coeficientului γ fp = 1, folosiți

folosit pentru a determina valoarea de proiectare cvasi-constantă a sarcinii, aplicată

utilizat în calculele fluajului.

Tabelul 3.3 Valoarea coeficientului γ f m

Valorile dintre paranteze trebuie utilizate la verificarea stabilității structurii împotriva răsturnării și în alte cazuri când reducerea greutății structurilor și a solurilor poate înrăutăți condițiile de lucru ale structurii.

Tabelul 3.4 prezintă valorile caracteristice ale distribuite uniform

ny încărcări pe suprapuneri ale clădirilor rezidențiale și publice.

Continuarea tabelului 3.4.

Se determină valoarea operațională limită a sarcinilor pe podele

dupa formulele:

q m = q 0 γ fm γ n ,

q e = q 0 · γ fe · γ n .

Factori de siguranță pentru sarcina finală fm = 1,3 la q0 < 2кН/м 2 ; la q0≥ 2kN/m2 fm = 1,2 . Factorul de siguranță pentru sarcina de funcționare γfe = 1.

este o variabilă pentru care sunt stabilite trei valori de proiectare: marginală, operațională și cvasipermanentă. Pentru calcul fără a ține cont de proprietățile reologice ale materialului, se folosesc valorile de proiectare limită și operaționale ale încărcăturii de zăpadă.

Valoarea limită de proiectare a încărcăturii de zăpadă pe proiecția orizontală

acoperirea este determinată de formula:

S m = S 0 C γ fm ,(3.9)

Unde S0- valoarea caracteristică a încărcăturii de zăpadă, egală cu greutatea stratului de zăpadă la 1 m 2 de suprafață terestră. Valori S0 sunt determinate în funcție de regiunea de zăpadă conform hărții de zonare sau conform Anexei E. Pe teritoriul Ucrainei există șase regiuni de zăpadă; Valoarea maximă a sarcinii caracteristice pentru fiecare dintre regiunile de zăpadă este dată în Tabelul 3.5. Zaporizhia este situată în a treia regiune de zăpadă.

Tabel 3.5.- Valori maxime ale încărcăturii caracteristice de zăpadă

zona de zapada	eu	II	III	IV	V	VI
S0, Pa

Valori mai precise ale încărcăturii caracteristice de zăpadă pentru unii

orașele din Ucraina sunt prezentate în Tabelul A.3 din Anexa A.

Coeficient cu în formula (3.9) este determinată de formula:

C \u003d μ Ce sare,

Unde: Se- coeficient ținând cont de modul de funcționare al acoperișului;

Sare

μ - coeficientul de tranziție de la greutatea stratului de zăpadă pe suprafața pământului

la sarcina de zăpadă de pe acoperire, în funcție de forma acoperișului.

Pentru clădirile cu acoperiri cu o singură pantă și cu două pante (Fig. 3.1), valorile

coeficient μ sunt luate egale cu:

μ = 1 pentru α ≤ 25 0

μ = 0 pentru α > 60 0 ,

Unde α - unghiul acoperișului. Opțiunile 2 și 3 ar trebui luate în considerare pentru clădirile cu

profile de frontoane (profilul b), în timp ce opțiunea 2 - 20 0 ≤ α ≤ 30 0 ,

și opțiunea 3 - 10 0 ≤ α ≤ 30 0 numai dacă există poduri de navigație sau aerare

ny dispozitive pe creasta acoperirii.

Valoarea coeficientului μ pentru clădiri

cu acoperiri de alte contururi pot fi

dar găsiți în anexa G.

Coeficient Se în formula (3.9), luați în considerare

care influenţează modul de funcţionare

asupra acumularii de zapada pe acoperis

(curățare, topire etc.), se instalează

sarcina de proiectare. Pentru nebuni

acoperiri de in ale atelierelor cu crescut

degajare de căldură la pante de acoperiș peste 3% și asigurarea corespunzătoare

trebuie luată eliminarea apei topite

Se=0,8. În lipsa datelor despre modul

este permisă exploatarea acoperișului

Accept Se =1 . Coeficient Sare - ia in considerare inaltimea geografica H (km) a amplasarii obiectului de constructie deasupra nivelului marii. La H< 0,5км, Sare = 1 , la H ≥ 0,5 km valoarea Sare poate fi determinat prin formula:

Sare = 1,4H + 0,3

Coeficient fm conform valorii limită de proiectare a încărcăturii de zăpadă în

formulă ( 3.9) se determină în funcţie de perioada medie de repetare specificată

deschidere T conform tabelului 3.6

Tabelul 3.6. Coeficient fm conform valorii limită de proiectare

sarcina de zapada

Valori intermediare fm

Pentru instalațiile de construcție în masă, este permisă o perioadă de recurență de urgență T T e f (Tabelul A.3, Anexa A).

Valoarea de proiectare operațională a încărcăturii de zăpadă este determinată de formula:

S e \u003d S o C γ fe, (3.10)

Unde Asa deși C – la fel ca în formula (3.9);

γfe - coeficient de fiabilitate pentru valoarea operațională a zăpezii

sarcina, determinata conform tabelului 3.7 in functie de fractiunea de timp

η timp în care pot fi încălcate condiţiile celei de-a doua limită.

starea picioarelor; valoare intermediară γfe trebuie determinată linia

interpolare noah.

Tabelul 3.7. Coeficient γfe în funcţie de valoarea operaţională a încărcăturii de zăpadă

η	0,002	0,005	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,1
γfe	0,88	0,74	0,62	0,49	0,4	0,34	0,28	0,1

Sens η adoptate conform normelor de proiectare a structurilor sau montaj

este determinată de sarcina de proiectare în funcție de scopul lor, responsabil

caracterul și consecințele depășirii stării limitative. Pentru obiecte de construcție în masă

este permis să fie luate probe η = 0,02 (2% din timpul duratei de viață a structurii

este o variabilă pentru care se stabilesc două calcule -

valori: limitative şi operaţionale.

Valoarea limită de proiectare a sarcinii vântului este determinată de formula:

W m = W 0 C γ fm , (3.11)

Unde Cu - coeficient determinat prin formula (3.12);

fm - coeficient de fiabilitate pentru valoarea limita a sarcinii vantului;

W0 - valoarea caracteristică a sarcinii vântului, egală cu media (static

cal) componenta presiunii vantului la o inaltime de 10 m deasupra suprafetei

Pământ. Valoarea lui W 0 se determină în funcţie de regiunea vântului conform

harta de zonare sau conform Anexei E.

Pe teritoriul Ucrainei au fost identificate cinci regiuni eoliene; caracteristici maxime

valorile de sarcină pentru fiecare dintre regiunile de vânt sunt date în tabel

fata 3.8. Zaporozhye este situat în regiunea eoliană III.

Tabelul 3.8. Valori caracteristice maxime ale sarcinii vântului

regiune de vânt	eu	II	III	IV	V
W0,

Valori mai precise ale încărcăturii caracteristice ale vântului pentru unele orașe din Ucraina sunt date în Tabelul A.2 aplicația. DAR.

Coeficient Cu în formula (3.11) este determinată de formula:

C = Caer Ch Calt Crel Cdir Cd (3.12)

Unde Saer – coeficient aerodinamic; CH - coeficient ținând cont de înălțimea structurii; Calt – coeficientul de înălțime geografică; Crel - coeficient de relief; cdir – coeficient de direcție; CD – coeficientul de dinamism.

Standardele moderne prevăd mai mulți coeficienți aerodinamici:

Influență externă Se;

Frecare C f;

Impactul intern C i;

Trage C x ;

Forta bruta C y .

Valorile coeficienților aerodinamici se determină conform Anexei I

în funcţie de forma structurii sau elementului structural. Atunci când se calculează cadrele clădirilor, se utilizează de obicei coeficientul aerodinamic de influență externă Se . Figura 3.2 prezintă structuri de cea mai simplă formă, scheme ale presiunii vântului la suprafață și coeficienți aerodinamici de influență externă asupra acestora.

a - structuri solide plate de sine stătătoare; b - cladiri cu acoperis in versant.

Fig.3.2. Diagrame de încărcare a vântului

Pentru cladirile cu acoperis in frontone (Fig. 3.2, b), coeficientul aerodinamic

presiune activă Ce = + 0,8; valorile coeficientului Ce1 și Ce2 depinzând de

dimensiunile clădirii sunt date în fila. 3.9, coeficient Ce3- în tabelul 3.10.

Tabelul 3.9. Valorile coeficientului Ce1 și Ce2

Coeficient	α, deg.	Valori Se 1 ,Ce2 la h/l egal cu
	0,5		≥ 2
Ce1			- 0,6	- 0,7	- 0,8
	+ 0,2	- 0,4	- 0,7	- 0,8
	+ 0,4	+0,3	- 0,2	- 0,4
	+ 0,8	+0,8	+0,8	+0,8
Ce2	≤ 60	- 0,4	- 0,4	- 0,5	- 0,8

Tabelul 3.10. Valorile coeficientului Ce3

b/l	Valori Ce3 la h/l egal cu
≤ 0,5		≥ 2
≤ 1	- 0,4	- 0,5	- 0,6
≥ 2	- 0,5	- 0,6	- 0,6

Semnul plus al coeficienților corespunde direcției presiunii vântului pe suprafață, semnul minus - de la suprafață. Valorile intermediare ale coeficienților ar trebui determinate prin interpolare liniară. Valoarea coeficientului maxim pentru panta Ce3= 0,6.

Factorul de înălțime a structurii CH ia în considerare creșterea încărcăturii vântului de-a lungul înălțimii clădirii și depinde de tipul zonei înconjurătoare și se determină conform tabelului 3.11.

Tabelul 3.11. Valorile coeficientului CH

Z(m)	CH pentru tipul de teren
	eu	II	III	IV
≤ 5	0,9	0,7	0,40	0,20
	1,20	0,90	0,60	0,40
	1,35	1,15	0,85	0,65
	1,60	1,45	1,15	1,00
	1,75	1,65	1,35	1,10
	1,90	1,75	1,50	1,20
	1,95	1,85	1,60	1,25
	2,15	2,10	1,85	1,35
	2,3	2,20	2,05	1,45

Tipurile de teren din jurul structurii sunt determinate pentru fiecare calcul

direcția vântului separat:

I - suprafețe deschise ale mării, lacurilor, precum și câmpii fără obstacole, supuse

rezistent la actiunea vantului intr-o sectiune cu o lungime de minim 3 km;

II - zona rurala cu garduri (garduri), structuri mici, case

mi și copaci;

III - zone suburbane și industriale, zone forestiere extinse;

IV - zone urbane în care cel puțin 15% din suprafață este ocupată

cladiri cu inaltimea medie mai mare de 15 m.

Structura este considerată a fi situată pe terenul de acest tip pentru determinare

direcția vântului calculată, dacă este în direcția considerată astfel

zona este la distanta 30Z la toata inaltimea structurii Z< 60м sau

2 km la Z> 60m (Z este înălțimea clădirii).

Factorul de înălțime geografică Calt ia in calcul inaltimea H (km) cazare

obiect de construcție deasupra nivelului mării și este determinat de formula:

Calt = 2H, la H > 0,5 km,

Calt = 1, la H ≤ 0,5 km.

Coeficientul de teren Crel are în vedere microrelieful zonei din apropierea zonei

ki, pe care se află obiectul de construcție și se ia egal cu unu

cu excepţia cazurilor în care şantierul este situat pe un deal sau pe

Coeficient de direcție cdir ține cont de sarcina neuniformă a vântului

în direcția vântului și, de regulă, se ia egal cu unu. CDir ≠ 1 la-

luate cu o justificare specială numai pentru teren plat deschis

Coeficientul dinamic CD ţine cont de influenţa componentei pulsatorii

sarcina vântului și corelarea spațială a presiunii vântului pe

clădire. Pentru structuri care nu necesită calculul dinamicii vântului CD = 1.

Coeficient de fiabilitate pentru valoarea limită de proiectare a încărcării vântului

ruzki fm se determină în funcţie de perioada medie de repetare specificată

poduri T conform tabelului 3.12.

Tabelul 3.12. Factorul de fiabilitate pentru valoarea limită de proiectare a sarcinii vântului fm

Valori intermediare fm ar trebui determinată prin interpolare liniară.

Pentru obiectele de construcție în masă, este permisă o perioadă medie de recurență T luate egale cu durata de viață stabilită a structurii Tef

(conform Tabelului A.3. Anexa A).

Valoarea de proiectare operațională a sarcinii vântului este determinată de formula:

We = Wo C γfe , (3.13)

Unde Woși C – la fel ca în formula (3.12);

γfe - factor de fiabilitate în funcţie de valoarea de proiectare operaţională

Starea limită este o astfel de stare în care structura (construcția) încetează să îndeplinească cerințele operaționale, adică. își pierde capacitatea de a rezista influențelor și sarcinilor externe, primește deplasări inacceptabile sau lățimi de deschidere a fisurilor etc.

După gradul de pericol, normele stabilesc două grupe de stări limită: prima grupă - după capacitatea portantă;

al doilea grup - la funcționarea normală.

Stările limită ale primului grup includ fragilitate, ductilitate, oboseală sau alte defecțiuni, precum și pierderea stabilității formei, pierderea stabilității poziției, distrugerea din acțiunea combinată a factorilor de forță și a condițiilor de mediu adverse.

Stările limită ale celui de-al doilea grup se caracterizează prin formarea și deschiderea excesivă a fisurilor, deviații excesive, unghiuri de rotație, amplitudini de vibrație.

Calculul pentru prima grupă de stări limită este principal și obligatoriu în toate cazurile.

Calculul pentru al doilea grup de stări limită se efectuează pentru acele structuri care își pierd performanța din cauza apariției motivelor de mai sus.

Sarcina analizei stărilor limită este de a oferi garanția necesară că niciuna dintre stările limită nu va apărea în timpul funcționării unei structuri sau structuri.

Trecerea unei structuri la una sau alta stare limită depinde de mulți factori, dintre care cei mai importanți sunt:

1. sarcini externe și impacturi;

2. caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii;

3. conditiile de lucru ale materialelor si constructiei.

Fiecare factor este caracterizat de variabilitate în timpul funcționării, iar variabilitatea fiecărui factor separat nu depinde de ceilalți și este un proces aleatoriu. Deci sarcinile și impacturile pot diferi de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii și de caracteristicile mecanice ale materialelor - de probabilitatea dată de reducere a valorilor medii.

Calculele stării limită iau în considerare variabilitatea statistică a sarcinilor și caracteristicile de rezistență ale materialelor, precum și diverse condiții de funcționare nefavorabile sau favorabile.

2.2.3. Încărcături

Încărcăturile sunt împărțite în permanente și temporare. Temporare, în funcție de durata acțiunii, se împart în pe termen lung, pe termen scurt și special.

Sarcinile constante includ greutatea structurilor portante și de închidere, greutatea și presiunea solului și forța de precomprimare.

Sarcinile active pe termen lung includ greutatea echipamentelor staționare pe podele; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung, o parte din sarcina utilă a clădirilor rezidențiale și publice, de la 30 la 60% din greutatea zăpezii, o parte a sarcinilor rulante etc.

Încărcăturile de scurtă durată sau încărcăturile temporare de scurtă durată sunt: greutatea oamenilor, materialelor din zonele de service și reparații; o parte din sarcina pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile apărute în timpul producției, transportului și instalării; încărcături de la podurile rulante și rulante; încărcături de zăpadă și vânt.

În timpul impacturilor seismice, explozive și de urgență apar sarcini speciale.

Există două grupuri de încărcări - standard și design.

Sarcinile de reglementare sunt acele sarcini care nu pot fi depășite în timpul funcționării normale.

Sarcinile de reglementare sunt stabilite pe baza experienței în proiectarea, construcția și exploatarea clădirilor și structurilor.

Sunt acceptate conform normelor, ținând cont de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii. Valorile sarcinilor permanente sunt determinate de valorile de proiectare ale parametrilor geometrici și de valorile medii ale densității materialelor.

Sarcinile temporare de reglementare sunt stabilite în funcție de cele mai mari valori, de exemplu, încărcăturile de vânt și zăpadă - în funcție de media valorilor anuale pentru perioada nefavorabilă a acțiunii lor.

Sarcini estimate.

Variabilitatea sarcinilor, în urma căreia există posibilitatea depășirii valorilor acestora, iar în unele cazuri chiar reducerea acestora, în comparație cu cele normative, se estimează prin introducerea unui factor de fiabilitate.

Sarcinile de proiectare sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță, adică

(2.38)

Unde q

La calcularea structurilor pentru primul grup de stări limită se consideră, de regulă, mai mare decât unitatea și numai în cazul în care o scădere a sarcinii înrăutățește condițiile de lucru ale structurii, se ia < 1 .

Calculul structurii pentru al doilea grup de stări limită se efectuează pentru sarcini de proiectare cu un coeficient =1, dat fiind riscul mai mic de apariție a acestora.

Combinație de sarcini

Mai multe sarcini acționează simultan asupra structurii. Atingerea simultană a valorilor lor maxime este puțin probabilă. Prin urmare, calculul se face pentru diverse combinații nefavorabile ale acestora, cu introducerea coeficientului de combinații.

Există două tipuri de combinații: combinații de bază, formate din sarcini permanente, pe termen lung și pe termen scurt; combinații speciale constând din permanente, pe termen lung, posibil pe termen scurt și una dintre sarcinile speciale.

Dacă combinația principală include o singură sarcină de scurtă durată, se presupune că coeficientul de combinație este egal cu unu, atunci când sunt luate în considerare două sau mai multe sarcini pe termen scurt, acestea din urmă sunt înmulțite cu 0,9.

La proiectare ar trebui să se țină cont de gradul de responsabilitate și de valorificare a clădirilor și structurilor.

Contabilitatea se realizează prin introducerea coeficientului de fiabilitate în scopul propus , care se accepta in functie de clasa de structuri.Pentru structuri de clasa I (obiecte unice si monumentale)
, pentru obiecte din clasa a II-a (rezidential multietajat, public, industrial)
. Pentru clădiri de clasa a III-a

BAZĂ DE BLOC ȘI FUNDAȚII

calculul stării limită

Principii de calcul a bazelor pe stări limită (I și II).

1 stare limită- asigurarea conditiilor pentru imposibilitatea pierderii capacitatii portante, stabilitatii si formei.

2 stare limită- asigurarea adecvării pentru funcționarea normală a clădirilor și structurilor prevenind în același timp deformațiile peste norma (nu se produce pierderea stabilității).

Pentru 1 PS, calculul se efectuează întotdeauna, pentru 2 (pentru rezistența la fisurare) - numai pentru fundații flexibile (bandă, placă).

Pentru 1 PS, calculele sunt efectuate dacă:

1) o sarcină orizontală semnificativă este transferată la bază.

2) fundația este situată pe o pantă sau în apropierea acesteia, sau fundația este compusă din plăci de sol cu cădere mari.

3) baza este compusă din soluri argilo-argiloase, saturate cu apă, cu un indice de saturație cu apă S r ≥ 0,8 și un factor de consolidare cu y ≤10 7 cm 2 /an - rezistența scheletului solului la presiune neutră.

4) baza este compusă din pământ stâncos.

Condiție de proiectare pentru 1 PS:

F u - puterea rezistenței finale a bazei,

γ c \u003d 0.8..1.0 - set de condiții de funcționare a bazei solului,

γ n = 1,1..1,2 - factor de fiabilitate, depinde de scopul clădirii.

2 PS fiecare - întotdeauna condus.

S ≤ Su- captura estimată (la P ≤ R), unde P este presiunea sub baza fundației.

R este rezistența calculată a solului.

Esența metodei

Metoda de calcul al structurilor prin stări limită este o dezvoltare ulterioară a metodei de calcul prin forțe distructive. La calcularea prin această metodă, se stabilesc în mod clar stările limită ale structurilor și se introduce un sistem de coeficienți de proiectare care garantează structura împotriva apariției acestor stări sub cele mai nefavorabile combinații de sarcini și la cele mai mici valori ale caracteristicilor de rezistență. a materialelor.

Etapele distrugerii, dar siguranța structurii sub sarcină este evaluată nu printr-un singur factor de siguranță de sinteză, ci printr-un sistem de coeficienți de proiectare. Structurile proiectate și calculate folosind metoda stării limită sunt oarecum mai economice.

2. Două grupuri de stări limită

Stările limită sunt considerate a fi stările în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul funcționării, adică își pierd capacitatea de a rezista la sarcini și influențe externe sau primesc mișcări inacceptabile sau daune locale.

Structurile din beton armat trebuie să îndeplinească cerințele de calcul pentru două grupe de stări limită: pentru capacitatea portantă - prima grupă de stări limită; în funcție de adecvarea pentru funcționarea normală - al doilea grup de stări limită.

Calculul pentru stările limită ale primului grup este efectuat pentru a preveni:

Rupere fragilă, ductilă sau de alt tip (calcul de rezistență, luând în considerare, dacă este necesar, deformarea structurii înainte de distrugere);

pierderea stabilității formei structurii (calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc.) sau a poziției acesteia (calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru ascensiunea rezervoarelor îngropate sau subterane etc. .);

cedarea la oboseală (analiza de oboseală a structurilor sub influența unei sarcini mobile sau pulsative repetitive: grinzi de macară, traverse, fundații de cadru și tavane pentru mașini dezechilibrate etc.);

distrugerea prin efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (expunerea periodică sau constantă la un mediu agresiv, acțiunea de îngheț și dezgheț alternativ etc.).

Calculul pentru stările limită ale celui de-al doilea grup este efectuat pentru a preveni:

formarea deschiderii excesive sau prelungite a fisurilor (dacă formarea sau deschiderea prelungită a fisurilor este permisă în condițiile de funcționare);

mișcări excesive (deformații, unghiuri de rotație, unghiuri de deformare și amplitudini de vibrație).

Calculul stărilor limită ale structurii în ansamblu, precum și elementele sau părțile sale individuale, se efectuează pentru toate etapele: fabricație, transport, instalare și exploatare; în același timp, schemele de proiectare trebuie să respecte soluțiile de proiectare adoptate și fiecare dintre etapele enumerate.

3. Factori estimați

Factorii de proiectare - sarcinile și caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii (rezistența la tracțiune, limita de curgere) - au variabilitate statistică (împrăștierea valorilor). Încărcările și acțiunile pot diferi de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii, iar caracteristicile mecanice ale materialelor pot diferi de probabilitatea dată de scădere a valorilor medii. Calculele stării limită iau în considerare variabilitatea statistică a sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, factorii nestatistici și diferitele condiții fizice, chimice și mecanice nefavorabile sau favorabile pentru funcționarea betonului și armăturii, fabricarea și funcționarea elementelor clădirilor și structurilor. . Sunt normalizate sarcinile, caracteristicile mecanice ale materialelor și coeficienții de proiectare.

Valorile sarcinilor, rezistenței betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor din SNiP „Încărcări și efecte” și „Structuri din beton și beton armat”.

4. Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și de proiectare

În funcție de durata acțiunii, sarcina este împărțită în permanentă și temporară. Încărcăturile temporare, la rândul lor, sunt împărțite în pe termen lung, pe termen scurt, speciale.

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

Sarcinile pe termen lung sunt din greutatea echipamentelor staționare de pe podele - mașini-unelte, aparate, motoare, rezervoare etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite, frigidere, arhive, biblioteci și clădiri și structuri similare; parte din sarcina temporară stabilită prin norme în clădirile de locuit, spațiile de birouri și de agrement; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung de la echipamentele staționare; sarcinile de la un rulant sau un rulant, înmulțite cu coeficienții: 0,5 pentru macaralele medii și 0,7 pentru macaralele grele; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III-IV cu coeficienți de 0,3-0,6. Valorile specificate ale macaralei, unele sarcini temporare și de zăpadă fac parte din valoarea lor totală și sunt introduse în calcul ținând cont de durata acțiunii acestor tipuri de sarcini asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Valorile complete ale acestor sarcini sunt pe termen scurt.

Pe termen scurt sunt sarcinile din greutatea persoanelor, pieselor, materialelor din zonele de întreținere și reparare a utilajelor - pasarele și alte zone libere de utilaje; o parte din sarcina pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale; sarcinile de la rulante și rulante utilizate la construcția sau exploatarea clădirilor și structurilor; încărcături de zăpadă și vânt; efectele climatice ale temperaturii.

Sarcinile speciale includ: efecte seismice și explozive; sarcini cauzate de o defecțiune sau defecțiune a echipamentului și o încălcare bruscă a procesului tehnologic (de exemplu, cu o creștere sau scădere bruscă a temperaturii etc.); impactul deformațiilor neuniforme ale bazei, însoțite de o modificare fundamentală a structurii solului (de exemplu, deformații ale solurilor cedeze în timpul înmuiării sau solurilor permafrost în timpul dezghețului) etc.

Sarcinile 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 și în funcție de valorile medii de densitate. Sarcinile tehnologice și de instalare temporare de reglementare sunt stabilite la cele mai mari valori prevăzute pentru funcționarea 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.

Sarcinile de proiectare pentru proiectarea structurilor pentru rezistență și stabilitate sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță la sarcină Vf, de obicei mai mare de unu, de exemplu g=gnyf. Coeficientul de fiabilitate din greutatea structurilor din beton și beton armat Yf = M; din greutatea structurilor din beton pe agregate usoare (cu o densitate medie de 1800 kg/m3 sau mai putin) si diverse sape, rambleuri, incalzitoare, efectuate in fabrica, Yf = l.2, la montaj yf = \.3 ; de la diferite sarcini sub tensiune în funcție de valoarea lor yf = it 2...1.4. Coeficientul de suprasarcină din greutatea structurilor la calcularea stabilității poziției împotriva urcării, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri când o scădere a masei înrăutățește condițiile de funcționare a structurii, se ia 7f = 0,9. La calcularea structurilor în stadiul de construcție, sarcinile pe termen scurt calculate sunt înmulțite cu un factor de 0,8. Sarcinile de proiectare pentru calculul structurilor pentru deformații și deplasări (pentru al doilea grup de stări limită) sunt luate egale cu valorile standard cu coeficientul Yf -1-

combinație de sarcini. Structurile trebuie proiectate pentru diferite combinații de sarcini sau forțele corespunzătoare dacă calculul se efectuează conform unei scheme inelastice. În funcție de compoziția sarcinilor luate în considerare, există: principalele combinații, formate din sarcini permanente, de lungă durată și de scurtă durată sau forțe de la nx; combinatii speciale formate din permanent, pe termen lung, posibil pe termen scurt si una din sarcinile sau eforturile speciale de la acestea.

Sunt luate în considerare cinci grupuri de combinații de bază de sarcini. La calcularea structurilor pentru combinațiile principale ale primului grup, se iau în considerare sarcinile constante, pe termen lung și una pe termen scurt; în calculul structurilor pentru combinațiile principale ale celui de-al doilea grup, se iau în considerare sarcini constante, pe termen lung și două (sau mai multe) sarcini pe termen scurt; în timp ce valorile pe termen scurt

sarcinile sau forțele corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,9.

Atunci când se calculează structuri pentru combinații speciale, valorile sarcinilor pe termen scurt sau ale forțelor corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,8, cu excepția cazurilor specificate în standardele de proiectare pentru clădiri și structuri din regiunile seismice.

Normele permit, de asemenea, reducerea sarcinilor sub tensiune la calcularea grinzilor și traverselor, în funcție de suprafața podelei încărcate.

5. Gradul de responsabilitate al clădirilor și structurilor

Gradul de responsabilitate al clădirii și structurilor atunci când structurile ating stările limită este determinat de valoarea pagubelor materiale și sociale. La proiectarea structurilor, ar trebui să se țină seama de factorul de fiabilitate în scopul întreprinderii unitare, a cărui valoare depinde de clasa de responsabilitate a clădirilor sau structurilor. Valorile limită ale capacității portante, valorile de proiectare ale rezistențelor, valorile limită ale deformațiilor, deschiderile de fisuri sau valorile de proiectare ale sarcinilor, forțelor sau altor influențe trebuie înmulțite cu acest coeficient conform scopul.

Studiile experimentale efectuate la fabricile de produse prefabricate din beton armat au arătat că pentru betonul greu și betonul pe agregate poroase, coeficientul de variație este Y ~ 0,135, ceea ce este acceptat în norme.

În statistica matematică, folosind pa sau niciunul, se estimează probabilitatea de a repeta valorile rezistenței temporare mai mici decât V. Dacă acceptăm x = 1,64, atunci este probabilă repetarea valorilor<В не более чем у 5 % (и значения В не менее чем у 95 %) испытанных образцов. При этом достигается нормированная обеспеченность не менее 0,95.

La controlul clasei de beton din punct de vedere al rezistenței la întindere axială, rezistența normativă a betonului la întinderea axială Rbtn este luată egală cu rezistența (clasa) sa garantată pe. întindere axială.

Rezistența de proiectare a betonului pentru calculul pentru prima grupă de stări limită se determină prin împărțirea rezistențelor standard la factorii de siguranță corespunzători pentru beton la compresiune ybc = 1,3 prn la tracțiune ^ = 1,5, iar în controlul rezistenței la tracțiune yy = 1,3 . Rezistența de proiectare a betonului la compresiune axială

Rezistența la compresiune calculată a betonului greu din clasele B50, B55, B60 este înmulțită cu coeficienți care țin cont de particularitatea proprietăților mecanice ale betonului de înaltă rezistență (reducerea deformațiilor la fluaj), respectiv egal cu 0,95; 0,925 și 0,9.

Valorile rezistenței de proiectare a betonului cu rotunjire sunt date în Ap. eu.

La calcularea elementelor structurale, rezistențele calculate ale betonului Rb și Rbt sunt reduse, iar în unele cazuri sunt crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru uj ale betonului, ținând cont de proprietățile betonului: durata sarcinii și repetarea sa repetată; condițiile, natura și stadiul de funcționare a structurii; metoda de fabricare a acestuia, dimensiunile secțiunii transversale etc.

Rezistența de proiectare la compresiune a armăturii Rsc utilizată în calculul structurilor pentru primul grup de stări limită, atunci când armătura este lipită de beton, este considerată egală cu rezistența de proiectare la întindere corespunzătoare a armăturii Rs, dar nu mai mult de 400 MPa (pe baza compresibilitatea maximă a căzii de beton). La calcularea structurilor pentru care rezistența de proiectare a betonului este luată pentru o sarcină pe termen lung, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru y&2

La calcularea elementelor structurale, rezistențele de proiectare ale armăturii sunt reduse sau în unele cazuri crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru ySi, ținând cont de posibilitatea utilizării incomplete a caracteristicilor sale de rezistență din cauza distribuției neuniforme a tensiunilor în secțiune transversală. , rezistența scăzută a betonului, condițiile de ancorare, prezența coturilor, natura diagramei de tracțiune a oțelului, modificarea proprietăților acestuia în funcție de condițiile de funcționare ale structurii etc.

La calcularea elementelor pentru acțiunea unei forțe transversale, rezistențele de proiectare ale armăturii transversale se reduc prin introducerea coeficientului condițiilor de lucru -um ^ OD, care ține cont de distribuția neuniformă a tensiunilor în armătură pe lungimea secțiune înclinată. În plus, pentru armătura transversală sudată din sârmă din clasele Вр-I și armătură cu tije din clasa A-III, se introduce coeficientul Vs2=0,9, care ține cont de posibilitatea ruperii fragile a îmbinării sudate a clemelor. Masa 1 și 2 aplicație. v.

În plus, rezistențele de proiectare Rs, Rsc și Rsw trebuie înmulțite cu coeficienții condițiilor de funcționare: Ys3, 7 * 4 - cu aplicarea repetată a sarcinii (vezi Capitolul VIII); ysb^lx/lp sau uz~1x/lap - în zona de transfer al tensiunilor și în zona de ancorare a armăturii netensionate fără ancore; 7 ^ 6 - în timpul funcționării „armăturii de înaltă rezistență la solicitări peste limita de curgere condiționată (7o.2.

Rezistența de proiectare a armăturii pentru calculul pentru al doilea grup de stări limită este stabilită la un factor de fiabilitate pentru armătură 7s = 1, adică. sunt luate egale cu valorile standard Rs, ser = Rsn și sunt luate în considerare cu coeficientul condițiilor de funcționare a armăturii

Rezistența la fisurare a unei structuri de beton armat este rezistența acesteia la formarea fisurilor în stadiul I a stării de tensiune-deformare sau rezistența la deschiderea fisurilor în stadiul II a stării de tensiune-deformare.

Rezistenta la fisurare a unei structuri din beton armat sau a pieselor acesteia se impun in calcul diferite cerinte, in functie de tipul de armare utilizat. Aceste cerințe se aplică fisurilor normale și fisurilor înclinate pe axa longitudinală a elementului și sunt împărțite în trei categorii:

Deschiderea fisurilor sub acțiunea unor sarcini constante, de lungă durată și de scurtă durată este considerată scurtă; deschiderea continuă a fisurilor este considerată sub acțiunea doar a unor sarcini constante și pe termen lung. Lățimea maximă a deschiderii fisurii (accr - scurtă și accr2 lungă), care asigură funcționarea normală a clădirilor, rezistența la coroziune a armăturii și durabilitatea structurii, în funcție de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri, nu trebuie să depășească 0,05- 0,4 mm (Tabelul II .2).

Elementele precomprimate sub presiune lichidă sau gazoasă (rezervoare, conducte de presiune etc.), într-o secțiune complet tensionată cu armătură din tijă sau sârmă, precum și într-o secțiune parțial comprimată cu armătură din sârmă cu diametrul de 3 mm sau mai puțin, trebuie să îndeplinească cerinţele Primelor categorii. Alte elemente precomprimate, în funcție de condițiile de proiectare și de tipul de armătură, trebuie să îndeplinească cerințele categoriei a doua sau a treia.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor în calculul rezistenței la fisuri depinde de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri: cu cerințele din prima categorie, calculul se efectuează în funcție de sarcinile de proiectare cu un factor de siguranță pentru sarcina yf> l (ca în calculul rezistenței); în conformitate cu cerințele celei de-a doua și a treia categorii, calculul se efectuează pentru acțiunea sarcinilor cu coeficientul V / \u003d b Calculul pentru formarea fisurilor pentru a determina necesitatea verificării deschiderii pe termen scurt a fisurilor pentru cerințele celei de-a doua categorii, calculul pentru formarea fisurilor se efectuează pentru acțiunea sarcinilor de proiectare cu coeficientul yf>U verificările pentru deschiderea fisurilor conform cerințelor celei de-a treia categorii se efectuează sub acțiunea sarcinilor cu coeficientul Y / -1. În calculul rezistenței la fisuri se ia în considerare acțiunea comună a tuturor sarcinilor, cu excepția celor speciale. Încărcările speciale sunt luate în considerare la calculul formării fisurilor în cazurile în care fisurile duc la o situație catastrofală. Calculul pentru închiderea fisurilor în conformitate cu cerințele celei de-a doua categorii este efectuat pentru acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung cu un coeficient y / -1.Procedura de contabilizare a sarcinilor este dată în tabel. P.Z. La secțiunile de capăt ale elementelor precomprimate în lungimea zonei de transfer a tensiunilor de la armătură la beton 1P, fisurarea nu este permisă sub acțiunea combinată a tuturor sarcinilor (cu excepția celor speciale) introduse în calcul cu coeficientul Y / = L ACEST cerința se datorează faptului că fisurarea prematură a betonului la secțiunile de capăt ale elementelor - poate duce la scoaterea armăturii din beton sub sarcină și distrugerea bruscă.

cresterea deformarii. Efectul acestor fisuri este luat în considerare în calculele structurale. Pentru elementele care funcționează în condiții S& de acțiune a sarcinilor repetate și calculate pentru rezistență, formarea unor astfel de fisuri nu este permisă.

Stări limită ale primului grup. Calculele de rezistență pornesc din etapa III a stării de tensiune-deformare. Secțiunea structurii are rezistența necesară dacă forțele de la sarcinile de proiectare nu depășesc forțele percepute de secțiune la rezistențele de proiectare ale materialelor, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru. Forța de la sarcinile de proiectare T (de exemplu, momentul încovoietor sau forța longitudinală) este o funcție a sarcinilor standard, a factorilor de siguranță și a altor factori C (modelul de proiectare, factorul dinamic etc.).

Stări limită ale celui de-al doilea grup. Calculul pentru formarea fisurilor, normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului, se efectuează pentru a verifica rezistența la fisurare a elementelor cărora li se impun cerințele primei categorii, precum și pentru a determina dacă apar fisuri în elementele a căror rezistența la fisurare este impusă de cerințele categoriilor a doua și a treia. Se crede că fisurile normale pe axa longitudinală nu apar dacă forța T (momentul încovoietor sau forța longitudinală) din acțiunea sarcinilor nu depășește forța TSgf, care poate fi percepută de secțiunea elementului.

Se consideră că fisurile înclinate pe axa longitudinală a elementului nu apar dacă tensiunile principale de întindere din beton nu depășesc valorile de proiectare,

Calculul pentru deschiderea fisurii, normală și înclinată față de axa longitudinală, constă în determinarea lățimii deschiderii fisurii la nivelul armăturii de întindere și compararea acesteia cu lățimea maximă a deschiderii. Datele privind lățimea maximă a deschiderii fisurii sunt date în tabel. II.3.

Calculul deplasarii consta in determinarea deformarii elementului de la sarcini, tinand cont de durata actiunii acestora si compararea acesteia cu deformarea ultima.

Abaterile limită sunt stabilite de diverse cerințe: tehnologice, datorită funcționării normale a macaralelor, instalațiilor tehnologice, mașinilor etc.; constructive, datorită influenței elementelor învecinate care limitează deformațiile, necesității de a rezista la pante specificate etc.; estetic.

Deviațiile limită ale elementelor precomprimate pot fi mărite cu înălțimea cotului, dacă aceasta nu este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor la calcularea deformațiilor este următoarea: când este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare - pentru acțiunea sarcinilor permanente, pe termen lung și pe termen scurt; când sunt limitate de cerințe estetice – la acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung. În acest caz, factorul de siguranță la sarcină este luat ca Yf

Deformarile limita stabilite prin norme pentru diverse elemente din beton armat sunt date in Tabelul II.4. Deviațiile limitatoare ale consolelor, legate de extinderea consolei, sunt luate de două ori mai mari.

În plus, ar trebui să se efectueze un calcul suplimentar de balansare pentru plăcile de podea din beton armat, rampe de scări, paliere etc. care nu sunt conectate cu elementele învecinate: deviație suplimentară de la o sarcină concentrată pe termen scurt de 1000 N cu cea mai nefavorabilă schemă a aplicării sale nu trebuie să depășească 0,7 mm.

Calculul structurii care vizează prevenirea stărilor limită ale primului grup este exprimat prin inegalitatea:

N ≤ Ф, (2.1)

Unde N- forța în elementul luat în considerare (forța longitudinală, momentul încovoietor, forța transversală) din acțiunea de limitare a valorilor de proiectare ale sarcinilor; F este capacitatea portantă a elementului.

Pentru a verifica stările limită ale primului grup, se folosesc valorile limită de proiectare ale sarcinilor F m, determinate de formula:

F m = F 0 g fm ,

Unde F0- valoarea caracteristică a sarcinii, gfm,- factor de fiabilitate pentru valoarea limită a sarcinii, ținând cont de posibila abatere a sarcinii într-o direcție nefavorabilă. Valorile caracteristice ale sarcinilor F0și valorile coeficienților gfm determinată în conformitate cu DBN. Secțiunile 1.6 - 1.8 ale acestei dezvoltări metodologice sunt dedicate acestor probleme.

La calcularea sarcinilor, de regulă, se ia în considerare factorul de fiabilitate în scopul structurii gn, ale căror valori, în funcție de clasa de responsabilitate a structurii și de tipul situației de proiectare, sunt date în tabel. 2.3. Apoi, expresia pentru determinarea valorilor limită ale sarcinilor va lua forma:

F m = F 0 g fm ∙g n

Partea dreaptă a inegalității (1.1) poate fi reprezentată ca:

Ф \u003d S R y g c,(2.2)

Unde Ry- rezistenta de proiectare a otelului, stabilita prin limita de curgere; S- caracteristica geometrică a secțiunii (în tensiune sau compresiune S este aria secțiunii transversale DAR, în încovoiere - momentul de rezistență W); g c- coeficientul condițiilor de lucru ale structurii, ale cărui valori, în funcție de materialul structurii, sunt stabilite de standardele relevante. Pentru structuri metalice, valori g c sunt date în tabel. 2.4.

Înlocuind valoarea (2.2) în formula (2.1), obținem condiția

N ≤ S R y g c

Pentru elemente intinse cu S=A

N ≤ A R y g c

Împărțirea părților stânga și dreaptă ale inegalității la suprafață DAR, obținem starea de rezistență a unui element întins sau comprimat:

Pentru îndoirea elementelor cu S=W apoi

M ≤ W R y g c

Din ultima expresie urmează formula de verificare a rezistenței elementului de încovoiere

Formula pentru verificarea stabilității unui element comprimat este:

Unde φ – coeficient de flambaj în funcţie de flexibilitatea barei

Tabel 2.4 - Coeficientul conditiilor de lucru g cu

Elemente structurale	g cu

1. Grinzi pline și elemente comprimate de ferme de podea sub sălile teatrelor, cluburilor, cinematografelor, sub incinta magazinelor, arhivelor etc. cu o sarcină temporară care nu depăşeşte greutatea tavanului 2. Coloane de clădiri publice şi suporturi de turnuri de apă. 3. Stâlpi de clădiri industriale cu un etaj cu rulouri rulante 4. Elemente principale comprimate (cu excepția celor de susținere) zăbrele din secțiune compozită în T din colțurile fermelor sudate de acoperiri și tavane în calcule pentru stabilitatea acestora cu flexibilitate l ≥ 60 5. Puffuri, tije, bretele, suspensii în calcule de rezistență în secțiuni neslăbite 6. Elemente structurale din oțel cu limită de curgere de până la 440 N/mm 2, suportând o sarcină statică, în calcule de rezistență într-o secțiune slăbită de șurub orificii (cu excepția îmbinărilor de frecare) 8. Elemente comprimate din colțuri unice atașate de un raft (pentru unghiuri inegale - un raft mai mic), cu excepția elementelor de zăbrele ale structurilor spațiale și a fermelor plate din unghiuri simple 9 Plăci de bază din oțel cu o limită de curgere de până la 390 N / mm 2, suportând o sarcină statică, grosime, mm: a) până la 40 inclusiv b) de la 40 la 60 inclusiv c) de la 60 la 80 inclusiv	0,90 0,95 1,05 0,80 0,90 1,10 0,75 1,20 1,15 1,10
Note: 1. Coeficienţii g cu< 1 при расчете одновременно учитывать не следует. 2. При расчетах на прочность в сечении, ослабленном отверстиями для болтов, коэффициенты gcu poz. 6 și 1, 6 și 2, 6 și 5 ar trebui luate în considerare simultan. 3. La calculul plăcilor de bază, coeficienții dați la poz. 9 și 2, 9 și 3 ar trebui luate în considerare simultan. 4. La calcularea legăturilor, coeficienții g cu pentru elementele date la poz. 1 și 2 trebuie luate în considerare împreună cu factorul g în. 5. În cazurile nespecificate în acest tabel, în calcul trebuie luate formule g cu =1

Atunci când se calculează structurile care funcționează în condiții de încărcare repetate (de exemplu, când se calculează grinzile macaralei), se utilizează o sarcină de proiectare ciclică pentru a determina forțele, a căror valoare este determinată de formulă.

Calculul pentru stările limită ale primului grup este efectuat pentru a preveni:

Rupere fragilă, ductilă sau de alt tip (calcul de rezistență, luând în considerare, dacă este necesar, deformarea structurii înainte de distrugere);

Pierderea stabilității formei structurii (calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc.) sau a poziției acesteia (calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru ascensiunea rezervoarelor îngropate sau subterane etc. .);

Defecțiune la oboseală (calcul de oboseală a structurilor sub influența unei sarcini mobile sau pulsative repetitive: grinzi macarale, traverse, fundații de cadru și tavane pentru mașini dezechilibrate etc.);

Distrugerea din efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (expunerea periodică sau constantă la un mediu agresiv, acțiunea de îngheț și dezgheț alternativ etc.).

Calculul pentru stările limită ale celui de-al doilea grup este efectuat pentru a preveni:

Formarea deschiderii fisurii excesive sau prelungite (dacă formarea sau deschiderea fisurii prelungită este permisă în condiții de funcționare);

Mișcări excesive (deformații, unghiuri de rotație, unghiuri de deformare și amplitudini de vibrație).

Factori estimați

Valorile sarcinilor, rezistenței betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor din SNiP „Încărcări și efecte” și „Structuri din beton și beton armat”.

Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și de proiectare

Sarcinile pe termen lung sunt din greutatea echipamentelor staționare de pe podele - aparate, motoare, rezervoare etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite, frigidere, arhive, biblioteci și clădiri și structuri similare; parte din sarcina temporară stabilită prin norme în clădirile de locuit, spațiile de birouri și de agrement; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung de la echipamentele staționare; sarcinile de la un rulant sau un rulant, înmulțite cu coeficienții: 0,5 pentru macaralele medii și 0,7 pentru macaralele grele; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III-IV cu coeficienți de 0,3-0,6. Valorile specificate ale macaralei, unele sarcini temporare și de zăpadă fac parte din valoarea lor totală și sunt introduse în calcul ținând cont de durata acțiunii acestor tipuri de sarcini asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Valorile complete ale acestor sarcini sunt pe termen scurt.

Valori medii de densitate. Normativ temporar; sarcinile tehnologice și de instalare sunt stabilite în funcție de cele mai mari valori prevăzute pentru funcționarea 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.

Sarcinile de proiectare pentru calcularea structurilor pentru rezistență și stabilitate sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță a sarcinii Yf, de obicei mai mare decât unu, de exemplu G= Gnyt. Coeficientul de fiabilitate din greutatea structurilor din beton și beton armat Yf = M; asupra greutății structurilor din beton pe agregate ușoare (cu o densitate medie de 1800 kg/m3 sau mai puțin) și diverse șape, rambleuri, încălzitoare, efectuate în fabrică, Yf = l,2, la instalație Yf = l>3 ; de la diferite sarcini sub tensiune în funcție de valoarea lor Yf = l. 2...1.4. Coeficientul de suprasarcină din greutatea structurilor la calcularea stabilității poziției împotriva urcării, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri când o scădere a masei înrăutățește condițiile de lucru ale structurii, se ia yf = 0,9. La calcularea structurilor în stadiul de construcție, sarcinile pe termen scurt calculate sunt înmulțite cu un factor de 0,8. Sarcinile de proiectare pentru calculul structurilor pentru deformații și deplasări (pentru al doilea grup de stări limită) sunt luate egale cu valorile standard cu coeficientul Yf = l-

Sunt luate în considerare două grupuri de combinații de sarcini de bază. La calcularea structurilor pentru combinațiile principale ale primului grup, se iau în considerare sarcinile constante, pe termen lung și una pe termen scurt; în calculul structurilor pentru combinațiile principale ale celui de-al doilea grup, se iau în considerare sarcini constante, pe termen lung și două (sau mai multe) sarcini pe termen scurt; în acest caz, valorile sarcinilor pe termen scurt sau eforturile corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,9.

Reducerea sarcinii. La calcularea stâlpilor, pereților, fundațiilor clădirilor cu mai multe etaje, sarcinile temporare pe planșee pot fi reduse, ținând cont de gradul de probabilitate acțiunii lor simultane, prin înmulțirea cu un coeficient

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

Unde a - se ia egal cu 0,3 pentru clădiri de locuit, clădiri de birouri, cămine etc. și egal cu 0,5 pentru diverse săli: săli de lectură, ședințe, comerț etc.; m este numărul de etaje încărcate peste secțiunea considerată.

Normele permit, de asemenea, reducerea sarcinilor sub tensiune la calcularea grinzilor și traverselor, în funcție de suprafața podelei încărcate.

Recomandăm și noi

Se încarcă...

Acasă > Matematică

Pentru calculele pentru prima grupă de stări limită, ce caracteristici de rezistență ale materialelor sunt utilizate. Metoda de calcul a stării limită

2.2.3. Încărcături

Recomandăm și noi