2. Методика расчета строительных конструкций по предельным состояниям. Группы и виды предельных состояний. Нагрузки и воздействия. Сочетания нагрузок.

Предельным состоянием констр. наз такое состояние когда констр. перестаёт удовлетворять предьявляемым к ней требованиям в процессе эксплуатации или при возведении зд. в соответствии с назначением и ответствен-ю зд. и сооруж.

Предельные состояния подразделяют на 2 группы: Iгр. ПС - по потере несущей способности (должны обесп. прочн. и устойчивость к-ции или отд. её эл-ов). IIгр. ПС - по непригодности к нормальной эксплуатации к-ции или её эл-ов.

Предельные состояния 1 группы связаны с обрушением или другими формами разрушения конструкций, которые могут угрожать здоровью и жизни людей. К ПС Iгр. относ.: расчеты по прочности, общую потерю устойчивости формы и равновесия; потерю устойчивости положения конструкций; сост-ие перехода с-мы в измен-ую; хрупкое, вязкое, усталостное или иного рода разрушение; кач-ое измен. конфигурации, черезмерное раскрытие трещин и др.

К ПС IIгр. относ.: ПС, вызыв. развит. в к-ции недопуст. перемещ. в виде прогибов, угла поворота, осадки опор, колебаний, трещин и др.

Расчёт по I гр. обязателен, а по II производится тогда, когда есть сомнения в том, что недопустимые деформации возникнут раньше, чем конструкция достигнет I пред. сост. Расчет по I гр. ПС вып. при расчетных значениях сопрот. мат-лов, при действии расч. нагрузки.

Состояния I гр. должны уд-ть условию: S_d ≤ R_d, где S_d – расчетное значение эл-та от внешней нагрузки (в кач-ве S_d мб изг. момент M_Sd, прод. N_Sd или попер. Q_Sd силы); R_d – предельное расчетное значение внутр. усилия в элементе, кот. мб восприн. сечением с задан. его геом. хар-ками. (в кач-ве R_d мб M_Rd, N_Rd, Q_Rd).

Расчет по II гр. ПС произв. с учетом нормативных сопр. м-лов при действии нормативных нагрузок.

Состояния II гр. должны уд-ть условию: E_d ≤ C_d, где E_d – значение расч. эф-та, вызван. действ. внешних воздействий; C_d – пред. значение данного эффекта (прогиба, ширины раскрытия трещин), кот. устан. в соотв. с треб. действ. норм.

Все нагрузки, действ. на зд. или сооруж. подразделяются на постоянные (нагрузки, сохран. на весь период эксплуатации), временные (переменные) и особые.

К пост. нагрузкам относят: собств. массу к-ций или отд. её эл-ов, давление грунта, давл. жидкости, усилие предвар. обжатия.

Временные нагр. бывают: длительные (вес стационарного оборуд-ия, давление газов и сыпучих мат-лов, темп. возд-ие), кратковременные

(атмосф. возд-ия; нагрузки от подъемно-транспортного оборуд.; нагр. на монтаже, ремонтах и испыт к-ции; темп.-климат.), особые (сейсмич. и взрывн. возд-ия; нагр., вызыв. резкими нарушениями техн. процесса при авар-ых ситуациях.; возд., вызв. черезмерн. деф-ми или неравномерн. осадками. опор).

По природе нагрузки бывают: стационарные, климат-ие, технологич-ие.

С точки зрения воздействия: нормативные и расчетные.

Нормат. знач. перем. нагрузки устан. согласно соотв. разд. СНиП II 01.07-85

P_n – нормативная нагрузка;

P= P_n×γ_f– расчетная нагрузка; где γ_f–коэф. надежности по нагрузке(для каждого вида нагрузки свой).

Сочетания нагрузок:

-основное: сост. из постоян., длительной и кратковрем. нагр.

-особое: сост. из постоян., длительной и кратковрем. и особой нагр.

Для кажд. из этих сочетаний как прав. выб. 2 расч. комбинации:

1. вкл. пост. нагр. + 1 из времен. (длит. или кратковр. с )

2. постоян. +2 или > временных (длит. или кратковр. с )

Если эти 2 комбинации сост. прим. к основн. сочет., то для длит. нагр. = 0,95, для кратковр.-0,9.Если особое: для длит. ; для кратковр. ; для особых

При расчете ЖБК по I группе предельных состояний принимаем следующие 2 основных сочетания нагрузок:

первое основное сочетание: _; -постоянная нагрузка; -сумма переменных нагрузок.

второе основное сочетание: (постоян. нагр+ доминирующая перемен. нагрузка+сопутствующая перемен. нагр.)

особое: (постоян. нагр+ + особая нагрузка+доминирующая перемен. нагрузка+сопутствующая перемен. нагр.)

При расчете по IIгр. ПС рассм. след срочетания норм. нагрузок:

-редкое сочетание-полная нагрузка

-частое сочетание

-практически постоянное сочетание

Где - коэф. сочетания.

3. Работа строительных материалов под нагрузкой (диаграммы деформирования, характер разрушения). Основные прочностные и деформационные характеристики конструкционных материалов. Нормативные и расчетные сопротивления материалов.

Все нагрузки, действ. на зд. или сооруж. подразделяются на постоянные (нагрузки, сохран. на весь период эксплуатации), временные и особые.

К пост. нагрузкам относят: собств. массу к-ций или отд. её эл-ов, давление грунта, давл. жидкости, усилие предвар. обжатия.Временные нагр. бывают: длительные (вес стационарн. оборуд-ия, давление газов и сыпучих мат-лов, темп. возд-ие), кратковр. (атмосф. возд-ия; нагрузки от подъемно-транспортного оборуд.; нагр. на монтаже, ремонтах и испыт к-ции; темп.-климат.), особые (сейсмич. и взрывн. возд-ия; нагр., вызыв. резкими нарушениями техн. процесса при авар-ых ситуациях.; возд., вызв. черезмерн. деф-ми или неравномерн. осадками. опор). С т. зр. воздействия: нормат. и расчетные.

Бетон. Прочность бетона на осевое сжатие явл. осн. классификац. показателем, характ-им техн. св-ва бетона как строит. мат-ла. Бетон хорошо работает на сж. и плохо на растяж.

Осн. прочностные характеристики бетона на сжатие:1. Гарантированная прочность бет. на осевое сжатие устан. сучетом статистич. изменчив. в соотв. с треб. действ. станд. на кубах со стор. 15 см, гарантир. предприят. производ. с обеспеч. 0,95. 2. - нормат. сопрот. бетона осевому сжатию-контролируемая прочностная характеристика бетона, опред. с учетом статистич. изменчив. (с обеспеч. 0,95) 3. - расчетное сопротивление бетона, кот. опред. как вел-на, получ. в рез-те деления нормат. сопрот. на коэф. безопасности для бетона _. ; - мера качества бетона, класс по прочности на сжатие, соотв. его гарантийной прочности.

Нормами устан. cлед. классы бетонов на сжатие:

-для тяж. бет С8/10-С90/105; -для легк. бет LС8/10-LС45/50

-нормат.сопротивление бетона осевому растяжению.

-расчетн.сопротивление бетона осевому растяжению.

Деформативность бетона-способность бет. образца уменьш. или увелич. в своих размерах.2 вида деф-ций: объемная(темп. и усад-ая, кот развив. во всех направл. в образце); силовые д. (развив. действ. нагр. перемещ. в одном направл.)

Диаграмма деформирования бетона

Для получ. полной диагр.деф. бет. на сж. или растяж. образцы помещают в спец. машины, созд. осевую нагрузку. На образцы устан. измерит.приборы. Диагр. деф. бет. состоят из 2 характ. участков: восход. и нисходящей ветвей.

Может б. полная (а), упрощенная линейно-параболическая (б), билинейная (в).

Диаграмма “ ” для бетона при однократном загружении

c = F/Ac (где F – усилие на прессе; Ac – площадь сечения образца),

, –пред-ные относит. деф-ции бетона, соотв. устойчивому деформированию сечения к-ции. Форма диагр. зависит от скорости приложения нагрузки и от прочности бетона, для низких классов более пологая диаграмма.

МК. Кач-во стали опред.: мех. св-вами (сопрот. динамич. возд. и хрупкому разрушению); сваривамостью, кот. хар-ся .хим. составом стали и ее про-вом; коррозионной стойкостью. По мех. св-вам стали делятся: обычной прочности (малоуглеродистые); повышенной прочн.; высокой прочн.

Диаграмма растяжения высокопрочной и обычной стали.

Хар-ки стали: времен сопротивление R_u, пределы текучести R_y, ударная вязкость при различных tС; относит. удлинение; изгиб в холодном состоянии.

ДК.Древесина явл-ся анизотропным материалом. Дерево явл. упруго-пласт. мат-лом. При нач. ступ. нагруж. примерно до ½ врем. сопрот. древ. раб. упруго.

П ри быстром, кратковр. действ. нагрузки древесина сохраняет значит. упругость и подвергается сравнит. малым деф-ям. При длит. действ. неизменной нагрузки деф. во времени сущ-но увел-ся. Упругие и эластические деф. исчезают после снятия нагрузки в теч. малого (упр. деф.) или длит-го (эласт. деф.) промежутка времени. Остат-ые деф. явл-ся необратимой частью общих деф-ций, остаются и после снятия нагрузки.

Расчетное сопрот. древесины получают путем деления нормативного значения на коэффициент безопасности. (где -коэф-т, учит-ий длит-ое действие нагрузок) Нормат. сопрот. опред. на основе статистич. обраб. временных сопрот., в рез-те испытаний образцов .

В ДК за расч. сопрот. приняты сопрот-ия сосны и ели, кот. умнож. на коэф. kx – коэффициент, учитывающий породу древесины; kmod – коэф., учит. условия эксплуатации и класс длительности нагружения; kо=0,8 – коэффициент, учитывающий наличие ослабления и снижение расчетного сопротивления и др.

Хар-ки дерева: твердость, жесткость, упругость, прочность. Предел прочности – напряжение соотв. разруш нагрузке. f_t - предел прочн. на растяж. вдоль волокон (100МПа), f_с - предел прочн. на сж. вдоль волокон (44МПа), f_с,90 - предел прочн. на сж. поперек волокон (3МПа), f_v - предел прочн. на скалывание вдоль волокон (7МПа) Мех. св-ва зависят от породы древесины, ее плотности, скорости прилож. нагрузки, длит. ее действия, влажности, темп-ры.