Метод розрахунку залізобетонних конструкцій за граничними станами

1. Суть методу

Чітко встановлюються граничні стани конструкцій і вводиться система коефіцієнтів, що гарантують конструкцію від настання цих станів при найнесприятливіших сполученнях зусиль і при найменших значеннях міцнісних характеристик матеріалів.

Міцність перерізів так само визначається на стадії руйнування (як і за методом руйнівних зусиль), але безпека роботи конструкції під навантаженням оцінюється не одним коефіцієнтом запасу міцності, а системою розрахункових коефіцієнтів. Конструкції, запроектовані і розраховані за методом граничних станів, є трохи економічнішими.

В основу цього методу покладено таке:

– введено поняття граничного стану конструкції і встановлено дві групи граничних станів (перша – за втратою несучої здатності, стійкості або витривалості; друга – за придатністю до нормальної експлуатації);

– розрахунок міцності перерізів виконують на стадії руйнування (ІІІ стадія н.д.с.); при цьому епюру напружень у стиснутій зоні бетону приймають прямокутною;

- в розрахунки вводиться система коефіцієнтів надійності – щодо навантаження, матеріалів, умов роботи.

В основу цього методу покладено таке:

– введено поняття граничного стану конструкції і встановлено дві групи граничних станів (перша – за втратою несучої здатності, стійкості або витривалості; друга – за придатністю до нормальної експлуатації);

– розрахунок міцності перерізів виконують на стадії руйнування (ІІІ стадія н.д.с.); при цьому епюру напружень у стиснутій зоні бетону приймають прямокутною;

– у розрахунки вводиться система коефіцієнтів надійності – щодо навантаження, матеріалів, умов роботи.

2. Дві групи граничних станів

Граничними називають такі стани, при яких конструкція більше не задовольняє заданих умов нормальної експлуатації.

Завдання розрахунку полягає в тому, щоб не допустити за весь період експлуатації конструкції виникнення будь-якого граничного стану.

Розрахунок за першою групою граничних станів виконують, щоб запобігти руйнуванню конструкції (розрахунок на міцність), втрати стійкості форми (гнучка колона) або положення (зміщення підпірної стінки, спливання підземного резервуару при підвищенні РГВ), руйнуванню від утомленості (розрахунок на витривалість), руйнуванню від спільної дії силових факторів і несприятливих впливів зовнішнього середовища (дія низьких температур, поперемінного заморожування і відтавання, вплив агресивного середовища).

Розрахунок за другою групою граничних станів виконують, щоб запобігти розвиткові недопустимих деформацій (прогинів, кутів повороту та коливань), утворенню тріщин або їх надмірному розкриттю.

За першою групою граничних станів розраховують усі конструкції, а за другою розрахунок виконують тільки у випадках, коли такі стани можуть виникнути. Так, обмежують прогини підкранової балки (до 1/600 прольоту) – щоб унеможливити перекіс, зходження коліс з рельсів. Обмежують зміщення верхніх частин багатоповерхових будівель по висоті (до 1/1000 Н) – інакше це відчуватиметься на висоті. Сходові марші додатково розраховують на хиткість – (прогин до 0,7 мм при прикладанні посередині маршу ваги 100 кг).

Розрахунок за граничними станами виконують не тільки в стадії експлуатації, а й у стадіях виготовлення, монтажу і транспортування конструкцій.

Виникнення граничного стану конструкції залежить від ряду факторів: навантажень, міцнісних характеристик матеріалів та умов роботи. Ці фактори можуть змінюватися у певних межах.