7.Виды нагрузок. Коэффициенты надежности при проектировании зданий и сооружений.

Классификация нагрузок действующих на строительные конструкции

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* на постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые). Постоянными являются нагрузки, которые при строительстве и эксплуатации сооружения действуют постоянно. Временными являются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать.

Классы ответственности зданий:

I — крупные промышленные и общественные здания, жилые дома от 9-ти этажей с повышенными эксплуатационными требованиями;

II — большинство небольших общественных и промышленных зданий, жилые дома до 9-ти этажей;

III — здания со средними эксплуатационными требованиями, жилые дома до 5-ти этажей;

IV — временные здания с минимальными требованиями.

До начала проектирования индивидуального жилого дома необходимо определить уровень ответственности, который впоследствии определит коэффициент при определении надежности конструкций (по желанию заказчика уровень ответственности при проектировании может быть повышен). Согласно ГОСТ 27751 существует всего три уровня ответственности зданий и сооружений:

повышенный уровень ответственности, к этой категории относятся здания, остановка функционирования которых нанесет ощутимый экономический, социальный или экологический ущерб (электростанции, сооружения связи, нефтехранилища). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.95 и меньше 1.2.

нормальный уровень ответственности. К этой категории относятся все здания массового строительства (жилые, общественные, промышленные, сельскохозяйственные здания). Второй уровень ответственности имеет и индивидуальный дом. Коэффициент надежности по ответственности равен 0.9.

пониженный уровень ответственности. К этой категории относятся временные и сезонные здания и сооружения (парники, теплицы, маленькие склады). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.8 и меньше 0.95.

Полученный коэффициент надежности используется:

• для определения долговечности здания

• для определения объема инженерный изысканий

• при установке правил эксплуатации

• при определении нагрузочного эффекта

8.Понятия о нормативных и расчетных сопротивлениях бетона и арматуры.

Нормативные сопротивления арматуры устанавливают с учетом статистической изменчивости прочности и принимают равными наименьшему контролируемому значению: для стержневой арматуры — физического предела текучести или условного предела текучести, для проволочной арматуры — условного предела текучести. Нормами установлена доверительная вероятность нормативного сопротивления арматуры 0,95.  Расчетные сопротивления арматуры растяжению для расчета по первой группе предельных состояний определяют делением нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по арматуре Расчетные сопротивления арматуры сжатию Rsc, используемые в расчете конструкций по первой группе предельных состояний, при сцеплении арматуры с бетоном принимают равными соответствующим расчетным сопротивлениям арматуры растяжению Rs, но не более 400 МПа (исходя из предельной сжимаемости бетона).  При расчете элементов конструкций расчетные сопротивления арматуры снижаются или в отдельных случаях повышаются умножением на соответствующие коэффициенты условий работы, учитывающие возможность неполного использования ее прочностных характеристик в связи с неравномерным распределением напряжений в сечении, низкой прочностью бетона, условиями анкеровки, наличием загибов, характером диаграммы растяжения стали, изменением ее свойств в зависимости от условий работы конструкции и т. п. При расчете элементов на действие поперечной силы расчетные сопротивления поперечной арматуры снижают введением коэффициента условий работы, учитывающего неравномерность распределения напряжений в арматуре по длине наклонного сечения. Кроме того, для сварной поперечной арматуры из проволоки классов Вр-I и стержневой арматуры класса A-III введен коэффициент, учитывающий возможность хрупкого разрушения сварного соединения хомутов.  Кроме того, расчетные сопротивления Rs, Rsc и Rsw следует умножать на коэффициенты условий работы: Vs3, Ys4 — при многократном приложении нагрузки.  Расчетные сопротивления арматуры для расчета по второй группе предельных состояний устанавливают при коэффициенте надежности по арматуре, т.е. принимают равными нормативным значениям и вводят в расчет с коэффициентом условий работы арматуры.

Прочностные характеристики бетона в силу существенной неоднородности его структуры обладают изменчивостью. Так, прочность бетонных образцов, даже изготовленных из одной и той же смеси, может изменяться в значительных пределах в зависимости от размеров и формы изделия, характера приложения нагрузки и длительности ее действия, условий и сроков твердения, технологических факторов и т. д.  Поэтому с целью обеспечения достаточной надежности конструкций для выполнения расчетов необходимо назначить такие значения сопротивления бетона, которые в подавляющем большинстве случаев были бы ниже их возможных фактических значений в конструкциях. Изменчивость прочности бетона характеризуется статистической кривой распределения. Последняя представляет собой график, по оси абсцисс которого откладываются значения прочности бетона, полученные при испытании большого количества образцов одной серии (с округлением), а по оси ординат — частота случаев появления того или иного значения прочности. При достаточно большом количестве образцов эта кривая близка к теоретической кривой нормального распределения — кривой Гаусса. Средняя прочность соответствует экстремуму кривой распределения. Остальные значения отклоняются в ту или другую сторону, причем чем больше это отклонение, тем реже оно наблюдается. Разброс прочности (отклонение от среднего) характеризуется среднеквадратическим отклонением. Бетонные и железобетонные конструкции рассчитывают по несущей способности (предельное состояние первой группы) и пригодности к нормальной эксплуатации (предельное состояние второй группы). Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов выполняют, как правило, для всех стадий: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям. Левая часть представляет собой расчетное усилие, равное практически возможному максимальному усилию в сечении элемента при невыгоднейшей комбинации расчетных нагрузок или воздействий; оно зависит от усилий, вызванных расчетными нагрузками при γf > 1, коэффициентах сочетаний и коэффициентах надежности по назначению зданий и сооружений. Условие означает, что расчетное усилие от внешней нагрузки F не должно превышать расчетную несущую способность, воспринимаемую элементом Fu, которая является функцией расчетных сопротивлений материалов (бетона и арматуры) и коэффициентов условий работы, учитывающих неблагоприятные условия эксплуатации конструкций, а также изменчивость формы и размеров сечений. Выполнение условия, выраженное графически, гарантирует требуемую несущую способность. В необходимых случаях требуется, чтобы трещины, образовавшиеся от полной нагрузки, были надежно закрыты (зажаты) при действии длительной нагрузки. В этих случаях производят расчет на закрытие трещин.