|
|
Метод расчета конструкции по
предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета по
разрушающим нагрузкам. При расчете по этому методу четко устанавливают
предельные состояния конструкций и используют систему расчетных
коэффициентов, введение которых гарантирует, что такое состояние не наступает
при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок. Установлены две группы
предельных состояний: первая — по несущей способности; вторая — по
пригодности к нормальной эксплуатации.
Расчет по первой группе предельных состояний выполняется с
целью предотвращения: разрушения конструкции (расчет по прочности), потери
устойчивости формы или положения, усталостного разрушения (расчет на
выносливость), разрушения под совместным воздействием силовых факторов и
неблагоприятных воздействий внешней среды.
Расчет по второй группе предельных состояний выполняется с
целью предотвращения: развития недопустимых деформаций 46 (расчет прогибов и
углов поворота) и колебаний, образования трещин или их чрезмерного раскрытия.
Расчет по первой группе предельных состояний является
основным и используется при подборе сечений. Расчет по второй группе
производится для тех конструкций, которые, будучи прочными, теряют свои
качества вследствие чрезмерных прогибов (балки больших пролетов при малой
нагрузке), образования трещин (резервуары, напорные трубопроводы) или
чрезмерного раскрытия трещин, приводящего к преждевременной коррозии
арматуры.
Чтобы не допустить наступления во время эксплуатации
любого из предельных состояний, вводится система коэффициентов, учитывающих
возможные отклонения (в неблагоприятную сторону) различных факторов, под
влиянием которых находятся конструкции: коэффициенты надежности по нагрузке,
учитывающие изменчивость нагрузок или воздействий; коэффициенты надежности по
бетону и арматуре, учитывающие изменчивость их механических свойств;
коэффициенты надежности по назначению зданий и сооружений, учитывающие
степень их ответственности и капитальности; коэффициенты условий работы,
позволяющие оценить некоторые особенности работы материалов и конструкций в
целом, которые не могут быть отражены в расчетах прямым путем.
Нагрузки и воздействия. При изготовлении, транспортировке,
монтаже и эксплуатации несущих конструкций на них действуют различные
нагрузки. Все нагрузки в зависимости от продолжительности действия делятся на
постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).
К постоянным, действующим в течение всего периода
эксплуатации, относятся вес частей здания, в том числе несущих и ограждающих
конструкций, вес и давление грунта, усилия предварительного обжатия.
К временным длительным нагрузкам относятся: вес
стационарного оборудования; аппаратов, станков, моторов, а также вес
жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование; нагрузки на перекрытия от
складируемых материалов в книгохранилищах, складах, библиотеках,
холодильниках и подобных помещениях.
К временным кратковременным нагрузкам относятся: нагрузки
от масс людей, снега, ветра, кранов, а также нагрузки, возникающие при
монтаже и ремонте конструкции.
Особые нагрузки могут возникать вследствие сейсмических и
взрывных воздействий или в результате нарушения технологических процессов. В
тех случаях, когда требуется учитывать влияние длительности действия нагрузок
на деформации и образование трещин, к длительным нагрузкам относится и часть
кратковременных. Это от 30 до 60% снеговой, от 50 до 70% полной нагрузки от
мостовых кранов, часть нагрузки от массы людей. Эти нагрузки отнесены к
длительным, вследствие того что они могут действовать в течение времени,
достаточного для проявления деформаций ползучести, увеличивающих прогиб и
ширину раскрытия трещин.
При расчете по предельным состояниям нагрузки разделяют на
нормативные и расчетные. Установленные нормами нагрузки на конструкцию при ее
нормальной эксплуатации являются нормативными Fn.
Сочетание нагрузок. При эксплуатации зданий все нагрузки
могут действовать в различных сочетаниях. Расчет конструкций должен
производиться для наиболее неблагоприятного реально возможного их сочетания.
Нормами установлены два вида сочетаний нагрузок: основное — постоянные,
длительные и кратковременные нагрузки; особое — постоянные, длительные,
кратковременные и одна из особых нагрузок. Вероятность одновременного
появления наибольших нагрузок учитывается коэффициентами сочетаний фу и ф2.
Если в основное сочетание включается постоянная и одна временная (длительная
или кратковременная), то коэффициенты сочетаний принимаются равными 1; при
учете двух и более временных нагрузок последние умножаются на фх= 0,95 для
длительных нагрузок и на ф2 = 0,9 для кратковременных, так как считается
маловероятным, чтобы они одновременно достигали наибольших расчетных
значений.
Степень ответственности зданий оценивается размером
материального и социального ущерба при их преждевременном разрушении. При
проектировании степень ответственности зданий учитывается умножением
расчетной нагрузки на коэффициент надежности по назначению, принимаемый в
зависимости от класса ответственности зданий. Для сооружений класса I и
объектов 48 особо важного народнохозяйственного значения (главные корпуса
"ГЭС, АЭС, телевизионные башни) у„=1; для сооружений II класса —
объектов, имеющих важное народнохозяйственное значение (здания промышленного
и гражданского строительства, не входящие в класс I) у„=0,95; для сооружений
III класса, имеющих ограниченное народнохозяйственное значение (одноэтажные
жилые дома, склады), у„—0,9.
|