КОНСТРУКТИВНАЯ ФОРМА И ЕЕ РАСЧЕТНАЯ СХЕМА

Здания работают под нагрузкой как пространственные системы. Современные здания очень разные по конструктивным решениям. Анализ работы конструкции сложен и трудоемок, если учитывать все особенности их – поэтому конструкцию при расчете заменяют упрощенной схемой, которая называется расчетной. Она отражает основной характер работы конструкции, пропуская несущественные, второстепенные детали.

Расчетная схема отражает основные размеры, характер решения соединений и опор элементов.

Правильный выбор схемы очень важен.

В зависимости от расчетной схемы при одинаковых нагрузках и размерах балка будет испытывать разные напряжения. Особенно это важно для железобетонных конструкций.

Итак, расчет конструкций следует начинать с выбора расчетной схемы. При конструировании решение узлов, соединений, опор осуществляется согласно выбранной расчетной схемы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ.

Наступление того или иного предельного состояния зависит от многих факторов, главными из которых являются:

1. внешние нагрузки и воздействия;

2. качество и свойства материалов, из которых изготовлены конструкции;

условия работы конструкций.

Изменчивость этих факторов учитывается коэффициентами трех видов:

1. коэффициент надежности по нагрузке - γ_f

2. коэффициент надежности по материалам - γ_m

коэффициент условий работы – γ_i

Кроме этого необходимо учитывать коэффициент ответственности или коэффициент надежности по назначению здания – γ_n.

НАГРУЗКИ. (СНиП 2.01.07-85)

Основная характеристика нагрузки – это ее нормативное значение.

Нормативная нагрузка, регламентированная настоящими нормами, представляет собой наибольшее ее значение, которое может возникнуть при нормальной эксплуатации сооружения.

(g_n; P_n)

Изменчивость нагрузки, которая может проявиться за время эксплуатации конструкций, учитывается коэффициентом надежности по нагрузке (γ_f), при учете которого определяется расчетная нагрузка

;

(1)

В большинстве расчетов γ_f >1, например, для собственной массы конструкций γ_f =1,05 – 1,2; для снеговой нагрузки γ_f =1,4 – 1,6. В ряде случаев коэффициент надежности по нагрузке может быть меньше 1, если это ухудшает условия работы конструкции. Например, собственная масса конструкции при расчете на скольжение, всплытие, опрокидывание принимается с γ_f =0,9.

8.1. Постоянные и временные нагрузки. Сочетание
нагрузок.

В зависимости от продолжительности действия нагрузки делятся на постоянные и временные.

Постоянные нагрузки передаются на конструкцию в течение всего срока ее эксплуатации. К ним относятся собственный вес конструкций, давление грунтов.

Временные нагрузки действуют в какие-то определенные периоды более или менее продолжительные. Они разделяются на:

1. длительные;

2. кратковременные;

3. особые.

Длительные нагрузки – это вес стационарного оборудования, давление жидкости, газов, сыпучих материалов в емкостях, а также нагрузки в складских помещениях, архивах, библиотеках и т.п. Нормы устанавливают часть длительно действующей нагрузки в жилых домах, служебных и бытовых помещениях, часть нагрузки снеговой также относят к длительной.

Кратковременные нагрузки – это вес людей, нагрузки от оборудования, часть нагрузок в жилых и общественных зданиях, часть снеговой нагрузки, ветровая нагрузка и др.

Особые нагрузки действуют в особый период. Сюда относятся: сейсмические и взрывные воздействия, аварийные нагрузки и др.

Нагрузки учитываются в сочетаниях, которые наиболее реально могут встретиться при том или ином расчете. В зависимости от учитываемого состава нагрузок СНиП предлагает различать два вида сочетаний:

· основные – состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

· особые – состоящие из постоянных, длительных и кратковременных и особых нагрузок;

В зависимости от вида сочетания и количества нагрузок, вводимых в расчет, последние принимаются с коэффициентом сочетаний (ψ).

Так, основные сочетания рассматриваются в двух вариантах:

1. постоянная нагрузка + одна временная нагрузка при ψ= 1;

2. постоянная (ψ₁= 1) + две или более временных (ψ₂= 0,9).

При особом сочетании:

Постоянная (ψ₁= 1) + временная длительная (ψ₂= 0,95) + кратковременная (ψ₃= 0,8) + особая (ψ₄= 1).

При расчете конструкций чаще в сочетаниях учитывают не нагрузки, а полученные от этих нагрузок расчетные усилия с упомянутыми выше коэффициентами сочетаний.

При определении расчетного значения нагрузки ее значение следует умножать на коэффициент надежности по назначению (γ_n), значение которого зависит от класса ответственности здания или сооружения. Степень ответственности здания или сооружения определяется размером материального и социального ущерба при достижении конструкциями предельного состояния. Установлены три класса ответственности зданий и сооружений:

класс I, γ_n= 1 – здания и сооружения, имеющие обоснованное народнохозяйственное и социальное значение (главные корпуса ТЭС, АЭС, телевизионные башни, резервуары для нефтепродуктов, мосты, крытые спортивные сооружения с трибунами, цирки, крытые рынки, театры, кинотеатры, учебные заведения, архивы и т.п.

класс II, γ_n =0,95 – здания и сооружения промышленного и гражданского строительства (не входящие в классы I и III)

класс III, γ_n =0,9 – складские помещения без процессов сортировки и упаковки, одноэтажные жилые дома, временные здания и сооружения. Сбор нагрузок рекомендуется производить в табличной форме.

Таблица 1. Сбор нагрузок

Нагрузка	Нормативное значение, Н/м2	Коэф. надежности по нагрузке, γf	Коэф. надежности по назначению, γn	Расчетне значение, Н/м2
А. Постоянная: 1) 2) 3)	gn,1 gn,2 gn,3	gf,1 gf,2 gf,3	gn	g1 g2 g3
Итого:
Б. Временная: 1)длительная 2)кратковременная	Vn,l Vn,sh	gf,1 gf,2	gn	Vl Vsh
Итого:
Полная нагрузка в том числе: -нагрузка продолжительного действия -кратковременная нагрузка

9. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
МАТЕРИАЛОВ

Сопротивление материалов силовым воздействиям характеризуется его нормативным сопротивлением (R_n). Это основная прочностная характеристика, которая в зависимости от механических свойств материала принимается либо по пределу текучести, либо по временному сопротивлению. Нормативное сопротивление определяется экспериментально путем выборочных испытаний образцов стандартных размеров. По существу – это браковочный минимум прочностных свойств материалов. Вероятность, с которой обеспечивается нормативное сопротивление, должно составлять не менее 95%.

Расчетное сопротивление – это прочностная характеристика материалов, в которой учитывается изменчивость его механических свойств с помощью коэффициента надежности по материалу (γ_m). Величина расчетного сопротивления определяется делением R_n на коэффициент γ_{m .}

(2)

Коэффициент γ_m установлен СНиП. Так, для сталей в металлических конструкциях γ_s =1,025 – 1,15; для арматурных сталей γ_s =1,05 – 1,20; для бетона при сжатии γ_bc =1,3; для бетона при растяжении γ_bt =1,5 и т.д.

Условия работы конструкции под нагрузкой учитываются коэффициентами условий работы материала (γ_i). Его вводят тогда, когда факторы, влияющие на переход конструкций в предельное состояние, нельзя учесть при расчете прямым путем. Для наиболее распространенных видов конструкций γ_i =1, но по нормам его значение может быть как меньше, так и больше единицы и он регламентируется соответствующими нормами. Например, если условия работы конструкции из бетона или железобетона благоприятны для нарастания прочности бетона γ_bi =1, неблагоприятны - γ_bi =0,9 и т.д.

10. СУЩНОСТЬ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ ПО
ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ. ОБЩИЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ.

Поиск по сайту: