3.3.2. Характеристичні та розрахункові навантаження. Коефіцієнти надійності за навантаженнями
Основними значеннями навантажень є їх характеристичні значення.
Встановлені нормами проектування (ДБН В.1.2-2:2006 “Навантаження і впливи”) найбільші величини навантажень, які забезпечують нормальні умови експлуатації, називаються характеристичними навантаженнями.
Нормальною експлуатацією вважається постійний процес безперебійної роботи конструкції або споруди, який здійснюється без обмежень у відповідності з передбаченими у нормах умовами.
Характеристичні навантаження визначаються: постійні – за даними проектів; змінні - за ДБН “Навантаження і впливи”, за проектним завданням, за стандартами або за спеціальними умовами.
На протязі строку служби конструкції навантаження не завжди залишаються однаковими. Оскільки навантаження мають природу випадкових величин, то внаслідок їх мінливості або відступу від нормальної експлуатації можливі відхилення навантажень від характеристичних в більшу або в меншу сторону. Ці відхилення враховуються в розрахунках коефіцієнтами надійності за навантаженнями f. Вони визначені на основі обробки статистичних даних спостережень за фактичними навантаженнями під час експлуатації споруд. Ці коефіцієнти залежать від виду навантаження, тому кожне навантаження має своє значення f , які наведені в ДБН “Навантаження і впливи”. Для більшості навантажень f >1, а для деяких f < 1. Якщо умови роботи конструкції погіршуються внаслідок збільшення навантаження, то f > 1. В тих випадках, коли зменшення навантаження погіршує умови її роботи, приймають f < 1, наприклад, при розрахунках на стійкість положення – перекидання, зсув, всплиття (для підпірних стінок, греблі і т.ін.).
При розрахунках конструкцій за I групою граничних станів використовують розрахункові граничні значення навантажень, які визначаються множенням характеристичного значення на коефіцієнт надійності за граничним навантаженням fm.
При розрахунках конструкцій за II групою граничних станів використовують розрахункові експлуатаційні значення навантажень, які визначаються множенням характеристичного значення на коефіцієнт надійності за експлуатаційним навантаженням fе.
Значення коефіцієнтів fm та fе для різних видів навантажень наведені в ДБН В.1.2-2:2006 “Навантаження і впливи”.
3.3.3. Сполучення навантажень. Коефіцієнти сполучень
На конструкцію або споруду, як правило, діє одночасно декілька навантажень (власна вага конструкцій , сніг, вітер, кранові навантаження і т.д.), тобто вони діють не роздільно, а одночасно.
Одночасне досягнення найбільших значень декількох короткочасних навантажень менш імовірно, ніж поява найбільшого значення одного з них. Тому, чим складніше навантаження, тобто чим більше короткочасних навантажень одночасно діють на конструкцію, тим менша імовірність того, що їх значення будуть одночасно максимальні в один і той же момент часу. Більш імовірно, що одне з короткочасних навантажень досягне свого найбільшого значення, а інші будуть значно меншими від максимуму або відсутні взагалі. Тому конструкції розраховують не на суму діючих навантажень, а на їх сполучення.
Надзвичайно мала імовірність одночасної появи найбільших значень короткочасних навантажень в цих сполученнях враховується (на основі статистичних даних і теорії імовірності) множенням розрахункових значень короткочасних навантажень або відповідних їм зусиль на коефіцієнт сполучень .
Нормами встановлено два види сполучень: основні та особливі.
Основні сполучення включають постійні, змінні тривалі та короткочасні навантаження і впливи.
Особливі сполучення включають постійні, змінні тривалі, короткочасні навантаження і одне епізодичне навантаження.
Основні сполучення розрізняють двох груп:
І гр. – з одним найбільш невигідним короткочасним навантаженням. Вона включає всі постійні, всі тривалі і одне найбільш невигідне короткочасне навантаження;
всі постійні
+ всі тривалі, помножені на 1 1 = 1,0
+ одне короткочасне (найбільш
невигідне), помножене на 2 2 = 1,0
ІІ гр. – з двома і більше найбільш невигідними короткочасними навантаженнями. Вона включає: всі постійні, всі тривалі, помножені на коефіцієнт = 0,95 , і не менше двох найбільш невигідних короткочасних навантажень, помножених на коефіцієнт = 0,9 .
всі постійні
+ всі тривалі, помножені на 1 1=0,95
+ два і більше короткочасних (найбільш
невигідних), помножених на 2 2=0,9
Коефіцієнт сполучення навантажень , рівний 0,9, враховує надзвичайно малу імовірність одночасної появи короткочасних навантажень найбільшого значення. В особливому сполученні короткочасні навантаження множаться на коефіцієнт = 0,8 , а значення епізодичного навантаження залишається без змін.