Lektsia_2-3kurs_MSS_17

Лекция 2

Задачи проектирования и методика расчёта

инженерных конструкций по предельным

состояниям.

Очерк развития металлических

конструкций.

© Соколов М. С.

1.Основные понятия и определения

Проектирование строительных конструкций, представляет собой многоэтапный технологический процесс, включающий в себя строго определенную последовательность работ: выбор конструктивной схемы,

расчет и подбор сечений элементов, выбор и расчет соединений элементов, разработка чертежей для изготовления и монтажа конструкций.

Строительная конструкция – часть здания или сооружения,

выполняющая определённые несущие, ограждающие и (или)

эстетические функции.

Цель расчета – обоснование габаритных размеров конструкций, сечений,

узлов соединений, обеспечивающих заданные условия эксплуатации в течение всего срока с необходимой надежностью и долговечностью при минимальных затратах труда и материалов.

Порой эти требования противоречат друг другу (например, минимальный расход металла и надежность), поэтому реальное проектирование является процессом поиска оптимального конструктивного решения, а принятое и реализованное решение почти всегда результат компромисса, один из многих возможных вариантов.

Расчет конструкций

РАСЧЕТ ОБЫЧНО СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ

ЭТАПОВ:

1.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ;

2.СБОР НАГРУЗОК;

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ;

4.ПОДБОР ИЛИ ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ,

УЗЛОВ И КОНСТРУКЦИИ В ЦЕЛОМ.

Методы выбора расчетной схемы и определения усилий в элементах конструкций изучаются в курсах сопротивления материалов,

строительной механики, теории упругости.

Существует несколько основных методик расчета строительных конструкций: метод допускаемых напряжений, метод предельных состояний, вероятностные методы.

Метод допускаемых напряжений использовался в СССР до 1955 года,

метод предельных состояний, разработанный группой советских ученых во главе с профессором Н.С. Стрелецким, был принят в 1955 году и сегодня является основным во всем мире, вероятностные методы мало используются в повседневной практике ввиду их сложности.

Метод предельных состояний

Метод предельных состояний заложен во всех нормативных документах, отличается простотой использования, научной и статистической обоснованностью.

Предельным называется состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям.

Технический регламент о безопасности зданий и сооружений (ФЗ № 384) дает более широкое и юридически выверенное определение.

Предельное состояние строительных конструкций – состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна, либо восстановление работоспособного состояния здания или сооружения невозможно или нецелесообразно.

Строительные объекты должны удовлетворять требованиям

(критериям), соответствующим следующим предельным состояниям:

-первая группа - состояния строительных объектов, превышение которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций и возникновению аварийной расчетной ситуации;

-вторая группа - состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных конструкций, исчерпывается ресурс их долговечности или нарушаются условия комфортности;

-особые предельные состояния - состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях и превышение которых приводит к разрушению сооружений с катастрофическими последствиями.

К первой группе относятся:

-  разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое,

усталостное); -  потеря устойчивости отдельных конструктивных элементов или

сооружения в целом; -  условия, при которых возникает необходимость прекращения

эксплуатации (например, чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин).

Ко второй группе относятся:

-  достижение предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, углов поворота) или предельных деформаций оснований,

устанавливаемых исходя из технологических, конструктивных или эстетико-

психологических требований;

-  достижение предельных уровней колебаний конструкций или оснований,

нарушающих нормальную работу оборудования или вызывающих вредные для здоровья людей физиологические воздействия;

-  образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию строительного объекта;

-  достижение предельной ширины раскрытия трещин; -  другие явления, при которых возникает необходимость ограничения во времени

эксплуатации сооружения из-за нарушения работы оборудования,

неприемлемого снижения эксплуатационных качеств или расчетного срока службы сооружения (например, коррозионные повреждения).

В основе расчета по первой группе предельных состояний (прочности,

устойчивости) лежит условие: разрушение не наступит, если наибольшие напряжения не превысят минимального расчетного сопротивления.

Расчетные формулы для подбора сечений и проверки несущей способности конструкций по первому предельному состоянию получаются из основного неравенства:

N / S ≤1

где N – наибольшее усилие в конструкции, вызываемое, внешними нагрузками и воздействиями;

S – предельная наименьшая несущая способность конструкции,

зависящая от прочности материала, размеров сечения, условий её работы.