41. Последовательность проектирования железобетонных и каменных конструкций. Метод расчета по предельным состояниям.

Метод расчета конструкций по предельным состояниям Сущность метода

Метод расчета конструкций по предельным состояни­ям является дальнейшим развитием метода расчета по разрушающим усилиям. При расчете по этому методу четко устанавливают предельные состояния конструкций и используют систему расчетных коэффициентов, введе­ние которых гарантирует, что такое состояние не насту­пит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов. Прочность сечений определяют по стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивают не одним синтезирующим коэффи­циентом запаса, а указанной системой расчетных коэф­фициентов. Конструкции, запроектированные и рассчи­танные по методу предельного состояния, получаются не­сколько экономичнее.

Две группы предельных состояний

Предельными считаются состояния, при которых кон­струкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют спо­собность сопротивляться внешним нагрузкам и воздейст­виям или получают недопустимые перемещения или ме­стные повреждения.

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных со­стояний: по несущей способности (первая группа); по пригодности к нормальной эксплуатации (вторая группа).

Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы предотвратить следующие явления:

хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением);

потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т.п.) или се положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов; расчет на всплытие заглубленных или под­земных резервуаров и т. п.);

усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократ­но повторяющейся подвижной или пульсирующей на­грузки: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов и перекрытий под неуравновешенные машины и т.п.);

разрушение от совместного воздействия силовых фак­торов и неблагоприятных влияний внешней среды (аг­рессивность среды, попеременное замораживание И от­таивание и т. п.).

Расчет но продольным состояниям второй группы вы­полняют, чтобы предотвратить следующие явления:

образование чрезмерного и продолжительного раскры­тия трещин (если по условиям эксплуатации они допу­стимы);

чрезмерные перемещения (прогибы, углы поворота, углы перекоса и амплитуды колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкции в це­лом, а также отдельных ее элементов или частей выпол­няют для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. При этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.

42. Сжатые элементы каменных кладок. Сведения о расчете.

Центральное сжатие.

Прочность центрально-сжатого элемента проверяется из условия

(9)

где R —расчетное сопротивление кладки;

А—площадь поперечного сечения;

φ – коэффициент продольного изгиба, определяется по таблице в зависимости от гибкости элемента и упругой характеристики кладки α;

m_{g –} коэффициент, учитывающий влияние прогиба при действующей нагрузке.

Местное сжатие кладки происходит в зонах опирания балок, прогонов, ферм, колонн, плит покрытий и перекрытий и т.д. Нагрузка в этом случае воспринимается не всем поперечным сечением, а частью этого сечения, поэтому несущая способность кладки при местном сжатии всегда выше, чем при осевом, когда в работе участвует все сечение. Несущую способность при местном сжатии рассчитывают по условию

(10)

здесь A_c — площадь смятия;

R_c — расчетное сопротивление кладки при местном сжатии;

Ш, в – соответственно коэффициент полноты эпюры давления от местного загружения и коэффициент, учитывающий вид кладки;

(11)

R — расчетное сопротивление кладки осевому сжатию,

о — коэффициент, учитывающий возможное увеличение R_c по сравнению с R и зависящий от схемы расположения площади смятия и вида кладки, о₁=1ч2.

Внецентренно-сжатые элементы.

Наиболее распространенный вид работы конструкций из каменной кладки —внецентренно-сжатые. Несущая способность проверяется по условию

(12)

где A_c – площадь сжатой части сечения, A_c=A(1-2e₀/h);

щ – коэффициент, учитывающий увеличение расчетного сопротивления кладки осевому сжатию, щ=1…1,45;

m_g,e и ц₁ - коэффициент, учитывающий влияние прогиба, и коэффициент продольного изгиба с учетом расчетного экцентриситета е₀.