1.3 Понятие о расчете ск по предельным состояниям

Метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям имеет своей целью не допустить наступления ни одного из предельных состояний, которые могут возникнуть в конструкции при их эксплуатации в течении всего срока службы, а также при их возведении.

Суть расчета заключается в том, чтобы величины усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытия трещин не превышали предельных значений, установленных нормами проектирования. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы определить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих в конструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предельными значениями обычно не составляет труда.

I группа – расчет по несущей способности

Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если удовлетворяется неравенство типа

N ≤Ф (1.1)

где N= N^н γ_f – расчетные, т.е. наибольшие возможные усилия, могущие возникнуть в сечении элемента (для сжатых и растянутых элементов – это продольная сила, для изгибаемых – изгибающий момент и т.д.). Они зависят в первую очередь от нагрузки и определяются по правилам строительной механики в зависимости от конструктивной схемы, способов соединения конструкций и т.д. N^н – усилие в элементе от нормативной нагрузки (СНиП), γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, учитывает ее отклонение в неблагоприятную сторону;

Ф – наименьшая возможная несущая способность сечения элемента, подвергающегося сжатию, растяжению или изгибу. Она зависит от прочностных свойств материала конструкции, формы и размеров сечения и может быть выражена в следующем виде:

Ф= (A, R^н, γ_m, γ_n) (1.2)

R^н – нормативное сопротивление материала, определяют путем испытаний, γ_m – коэффициент надежности по материалу. Величину R=R^н/ γ_m называют расчетным сопротивлением;

А – геометрический фактор (площадь поперечного сечения – при растяжении и сжатии, момент сопротивления – при изгибе и т.д.);

γ_n – коэффициент надежности по назначению (ответственности зд.).

Практический расчет сводится к проверке условия:

σ ≤ R (1.3)

- σ –напряжения в элементе от расчетной нагрузки.

II группа – расчет по деформациям (прогибы и перемещения)

Предельные состояния второй группы не наступят, если будет выполнено условие

f ≤ [f ] (1.4)

f – определенная расчетом деформация конструкции (перемещение, угол поворота сечения и т.д). Для изгибаемых элементов это прогиб конструкции или ее элемента, для стержневых систем – укорочение или удлинение стержней, для оснований – величина осадки;

[f] – предельная (допускаемая) деформация конструкции (перемещение, амплитуда колебаний или раскрытие трещин) устанавливается в соответствии с требованиями СНиП.

1.4 Нагрузки и воздействия

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются в соответствии со СНиП 2.01.07-85* на постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

Постоянными называются нагрузки, которые при строительстве и эксплуатации сооружения действуют постоянно. Временными являются нагрузки, которые в отдельные периоды могут отсутствовать.

К постоянным нагрузкам относятся:

- вес частей зданий и сооружений;

- вес и давление грунтов (насыпей, засыпок);

- воздействие предварительного напряжения в конструкциях.

Временные нагрузки в зависимости от продолжительности действия делятся на длительные, кратковременные и особые.

К временным длительным нагрузкам относятся:

- вес временных перегородок;

- вес стационарного оборудования: станков, аппаратов и др.;

-нагрузки на перекрытия в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, архивах, библиотеках и т.д.

К кратковременным нагрузкам относятся:

- снеговые;

- ветровые;

- гололедные;

- нагрузки на перекрытия от людей, мебели, легкого оборудования в жилых и общественных зданиях;

- нагрузки, возникающие при монтаже СК или при переходном режиме;

- нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования;

- температурные и климатические воздействия и т.д.

К особым нагрузкам относятся:

- сейсмические и взрывные воздействия;

- нагрузки, вызываемые резким нарушением технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования (обрыв канатов, удар кранов о тупиковый упор и др.);

- воздействия неравномерных деформаций, сопровождающиеся изменением структуры грунта (просадочные грунты при замачивании, вечномерзлые – при оттаивании), воздействия деформации земной поверхности в районах влияния горных выработок и в карстовых районах.

Все перечисленные нагрузки могут принимать нормативные и расчетные величины (произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности).