2. Основы расчета мк по пред-м сост-ям. Нагрузки и воздействия, классиф-я и общая хар-ка. Расчетные и нормативные сопротивлении стали.

Цель расчета–строгое обоснование габаритов и сечений элементов, процесс поиска оптимального решения, обеспечивающих заданные условия эксплуатации в течение всего срока с необходимой надежностью и долговечностью при минимальных затратах материалов и трудоемкости. Расчет обычно состоит из следующих этапов:

- выбор расчетной схемы;

- сбор нагрузок;

- определение усилий в элементах;

- подбор сечений и проверка допустимости напряженно-деформированного состояния.

Главная особенность расчетов заключается в необходимости учета изменчивости внешних воздействий, разброса прочностных характеристик металла и особенностей работы металла в конкретных условиях. Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воз­действия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по предельным состояниям.

Предельное состояние – это состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым ей требованиям.

2 Группы предельных состояний:

1 группа–потеря несущей способности - потеря прочности, устойчивости (сжатие, изгиб), возникновение пластического шарнира. Это все, как правило, ведёт к разрушению любого вида (вязкое, хрупкое, усталостное).

2 группа–затруднение нормальной эксплуатации, невыполнение эстетических требований, снижение долговечности (прогибы, осадки опор, колебания, трещины). Как правило, не ведёт к разрушению.

Расчет конструкций должен гарантировать ненаступление предельного состояния. Предельное состояние 1 гр. не должны быть нарушены ни разу за весь срок эксплуатации. Расчет по 2 гр. следует выполнять на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуатации.

При расчете по предельным состояниям конструкцию рассматривают не в рабочем, а в предельном состоянии. Все факторы, определяющие работу конструкции, учитывают раздельно. Поэтому вводят систему дифференцированных коэффициентов надежности: по нагрузке, по материалу, по степени ответственности. Отдельно учитывают вероятность совместного действия нескольких нагрузок и особенности работы констр-й.

Коэф-т надежности по нагрузке _f учитывает возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону от их нормативных значений. Этот коэф. находится в пределах от 1,05 до 1,45.

Коэф-т надежности по назначению _n учитывает степень ответственности сооруж-я и обеспечивает заданный уровень надежности. Здания и сооружения по степени ответственности, которая определяется размером материального и социального ущерба при отказе, делят на 3 группы.

Коэф-т условий работы _c учитывает самые различные факторы: упрощение расчетной схемы, влияние коррозии, местные несовершенства. Если _c<1 – неблагоприятные условия эксплуатации, _c>1 – благоприятные условия.

Коэф-т надежности по материалу _m учитывает вероятность попадания в констр-ю металла с пониженными механическими характеристиками.

Предельное неравенство расчета по 1 группе предельных состояний имеет вид:

N – усилие в элементе от нагрузки, F – значение нагрузки, - коэф-т надежности дляi-той нагрузки,

 - коэф-т сочетания, R_yn – нормативное сопротивление стали, A – условная характеристика сечения.

Предельное неравенство для 2 группы предельных состояний:

f – перемещение конструкции при единичной нагрузке, F – значение нормативной нагрузки, [f] – предельное перемещение, установленное нормами.

Расчетные и нормативные сопротивления стали.

Основной расчетной характеристикой стали явл. расчетное сопротивление, определенное делением нормативного сопротивления на коэф-т надежности по материалу.

R_у=R_уn/_m – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести.

R_u= R_un/_m - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению.

R_s = 0,58R_yn/_m - расчетное сопротивление стали срезу.

Нагрузки и воздействия, классификация и общая характеристика. Сочетания нагрузок.

В соответствии со СНиП 2.01.07-85^* «Нагрузки и воздействия», нагрузки по природе возникновения делятся на 4 группы:

1. технологические – от веса людей в жилых и общественных зданий, оборудования и кранов в промышленных зданиях;

2. атмосферные – от снега, ветра, изменений температуры;

3. собственный вес несущих и ограждающих конструкций;

4. сейсмические, взрывные воздействия, просадка грунтов.

По времени действия нагрузки делят на:

- постоянные – собственный вес, давление грунтов, предварительное напряжение;

- временные длительные – на перекрытиях складов, библиотек, вес оборудования, жидкостей;

- кратковременные – от веса людей, кранов, снеговые, ветровые нагрузки;

- особые – сейсмические, аварийные, просадка оснований.

Полезная нагрузка – нагрузка, являющаяся усилием функционального использования конструкции.

Нормативные нагрузки – нагрузки, отвечающие нормальным условиям эксплуатации.

Расчетные нагрузки – нагрузки, отвечающие предельным значениям, появление которых возможно в результате влияния достаточно редких явлений.

Сочетания нагрузок. Как правило на сооружение действует не одна, а несколько нагрузок. При расчете конструкций необходимо выбрать наиболее неблагоприятное их сочетание, позволяющее получить в котором элементе максимальное из возможных усилие. В нормах на проектирование установлены 2 категории расчетных сочетаний нагрузок: основные сочетания–состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; особые сочетания - состоят из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а также одну из особых нагрузок.