Нормативные и расчетные характеристики материалов

Классификация нагрузок

Две группы предельных состояний

Сущность метода

Метод расчета конструкций по предельным состояниям

Проектирование оснований и фундаментов по предельным состояниям

Процесс развития и совершенствования прочностного расчета строительных конструкций характеризуется тремя основными этапами:

- до 1938 года расчет производился по методу допускаемых напряжений;

- в 1938 году был разработан метод разрушающих нагрузок, который использовался до 1955 года;

- в 1955 году в СНиПы был включен метод предельных состояний, который явился развитием метода разрушающих нагрузок.

Переход к методу предельных состояний произошел вследствие стремления инженеров уменьшить необоснованный запас прочности сооружений. Основное его отличие от методов допускаемых напряжений и разрушающих усилий состоит в том, что вместо одного коэффициента запаса прочности, учитывающего большое разнообразие факторов, влияющих на прочность и жесткость конструкций, введена гибкая система коэффициентов. Конструкции, рассчитанные по методу предельных состояний, получаются несколько экономичнее.

Предельными называются такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям. Различают две группы предельных состояний:

1) по несущей способности конструкций (первая группа);

2) по пригодности конструкций к их нормальной эксплуатации (вторая группа).

К первой группе предельных состояний относятся расчеты по прочности и устойчивости конструкций. Ко второй группе предельных состояний относятся деформационные расчеты, а также расчеты по образованию и раскрытию трещин в железобетонных конструкциях.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок их делят на постоянные и временные. Постоянными нагрузками являются собственный вес конструкций, грунтов, а также воздействие предварительного напряжения в железобетонных конструкциях. Временными нагрузками являются эксплуатационные нагрузки. Они делятся на длительные, кратковременные и особые.

К длительным нагрузкам относятся: вес оборудования, некоторые крановые и снеговые нагрузки, воздействие неравномерных осадок основания, воздействие усадки и ползучести и др. (СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”).

Кратковременные нагрузки включают в себя: вес людей, материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, часть нагрузки на перекрытие жилых и общественных зданий, снеговые и ветровые нагрузки, температурные воздействия. К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывные воздействия, просадки грунтов и др.

Нормативные нагрузки устанавливаются по заранее заданной вероятности превышения средних значений (СНиП 2.01.07-85).

Расчетные нагрузки при расчете по первой группе предельных состояний определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке , который обычно больше единицы. Например:

.

◊ Сочетание нагрузок

На конструкцию, как правило, действуют несколько нагрузок, поэтому при расчете нужно учитывать наиболее вероятные их сочетания. Сочетания нагрузок делятся на два вида: основные и особые. Основные сочетания состоят из постоянных и временных нагрузок, а особые - из постоянных, временных и одной особой. В основном сочетании, если учитываются все постоянные и только одна временная нагрузка, то ее вводят в расчет без снижения. При действии двух и более временных нагрузок значения длительных нагрузок умножают на коэффициент сочетаний , а кратковременных - на . В особом сочетании нагрузок все временные длительные нагрузки умножаются на коэффициент сочетаний , а кратковременные на .

Таким образом, коэффициенты сочетаний учитывают вероятность одновременного действия максимальных значений длительных и кратковременных нагрузок.

Основными характеристиками прочности материалов являются нормативные сопротивления, которые представляют собой устанавливаемые нормами предельные значения напряжений, которые может воспринимать данный материал. Помимо нормативных сопротивлений устанавливаются и другие нормативные характеристики материалов: плотность, модуль упругости, усадка бетона и др. Нормативные характеристики устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний стандартных образцов. Обеспеченность нормативных значений принимается не менее 0, 95. Это значит, что число случайных отклонений с пониженными значениями механических свойств при испытаниях не превышает 5%.

Возможность случайного отклонения характеристики в неблагоприятную сторону от нормативного значения учитывают с помощью коэффициента надежности по материалу или по грунту . Расчетное сопротивление (характеристику) материала получают делением нормативного сопротивления (характеристики) на соответствующий коэффициент надежности:

или .

Для металлов нормативные сопротивления устанавливаются по минимальным значениям предела текучести (yield point - предел текучести) или временного сопротивления (ultimate - предельный). Соответствующие расчетные сопротивления равны:

и .

Для грунтов основными прочностными и деформационными характеристиками являются: угол внутреннего трения , удельное сцепление , модуль деформации . Коэффициенты надежности по грунту устанавливаются в зависимости от изменчивости этих характеристик, которая оценивается с помощью доверительной вероятности* их расчетных значений. При расчете по первой группе предельных состояний доверительная вероятность принимается равной , а при расчете по второй группе - . Нормативные характеристики грунтов приводятся в приложении СНиП [5], а коэффициенты надежности по грунту - в п. 2.16:

· для удельного сцепления…………………………………;

· для угла внутреннего трения песчаных грунтов..………;

· для угла внутреннего трения пылевато-глинистых

грунтов………………………………………………………….

Дата добавления: 2014-01-20