26. Расчет по предельным состояниям. 1 и 2 группа предельных состояний.

Метод расчета конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета по разрушающим усилиям. При расчете по этому методу устанавливают предельные состояния конструкций и используют систему расчетных коэффициентов, введение которых гарантирует, что такое состояние не наступит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов. Прочность сечений определяют по стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой оценивают не одним синтезирующим коэффициентом запаса, а указанной системой расчетных коэффициентов. Конструкции, запроектированные и рассчитанные по данному методу, получаются несколько экономичнее.

Выделяли 3 группы предельных состояний:

1. по несущей способности:

2. по деформативности;

3. по трещиностойкости.

Затем последние 2 группы объединили в единую группу – группу по условиям эксплуатации.

При расчете по предельным состояниям используют не сопротивление сжатию при изгибе как в методе по разрушающим усилиям, а призменную прочность .

Предельное состояние – это состояние конструкции, при наступлении которого конструкция перестает удовлетворять предъявленным к ней требованиям, т.е. теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает недопустимые значения деформаций или трещиностойкости.

Оценка недопустимых деформаций определяется с помощью прогибов или углов поворота.

Расчет по предельным состояниям первой группы выполняют, чтобы обеспечить прочность, устойчивость, выносливость конструкций.

Расчет по предельным состояниям второй группы выполняют для избежания образования и чрезмерного раскрытия трещин (если те предусмотрены по условиям эксплуатации), а также чрезмерных перемещений (прогибов, углов поворота).

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов или частей выполняют для всех этапов: изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. При этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.

Между 2 группами предельных состояний есть качественная разница:

- 1 группа защищает от обрушения;

- 2 группа отвечает за комфортность эксплуатации.

Рис. 5.4. Пример конструкции, не отвечающей требованиям

Нормальной эксплуатации

Существуют некоторые ограничения для 2 группы – ограничения по деформациям:

1. конструктивные – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать эксплуатации других конструкций;

2. технологические – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать работе технологического оборудования;

3. эстетические – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать комфортности людей.

27. Коэф. Надежности метода расета по предельным состояниям.

Существуют 4 группы коэффициентов надежности.

I группа – степень ответственности зданий и сооружений. Эта группа определяется размером материального и социального ущерба при их преждевременном разрушении.

При проектировании конструкций следует учитывать коэффициент надежности по назначению , значение которого зависит от класса ответственности зданий и сооружений. На коэффициент надежности по назначению следует делить предельные значения несущей способности, расчетные значения сопротивлений, предельные значения деформаций, раскрытия трещин или умножать на этот коэффициент расчетные значения нагрузок, усилий или иных воздействий. Установлены 3 класса ответственности зданий и сооружений:

1 класс здания и сооружения, разрушения которых приводит к очень серьезным последствиям (Чернобыльская АЭС, плотины, ГЭС, ТЭС);

2 класс здания и сооружения, не входящие в 1 и 3 классы.

3 класс различные склады, одноэтажные жилые дома, временные здания и сооружения.

II группа – нагрузки и воздействия.

Постоянные нагрузки – это вес несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения железобетонных конструкций.

Длительнодействующие нагрузки – это вес стационарного оборудования на перекрытиях; давление газов, жидкостей в емкостях; установленная нормами часть временной нагрузки в жилых домах, в служебных и бытовых помещениях; нагрузки от подвесных кранов; снеговая нагрузка и т.д.

Последние две составляют часть полного их значения и вводятся в расчет при учете длительности действия нагрузок этих видов на перемещения

Кратковременные нагрузки – это вес людей, деталей, материалов; часть нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий; нагрузки при изготовлении, перевозке и монтаже конструкций; снеговые и ветровые, а также нагрузки от температурно-климатических воздействий.

Особые нагрузки – это сейсмические и взрывные воздействия; воздействия неравномерных деформаций основания, ведущие к изменению структуры грунта.

Нормативные нагрузки устанавливаются нормами по заранее заданной вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям, т.е. .

Нормативные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности.

Нормативные временные технологические и монтажные нагрузки устанавливают по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации.

Снеговые и ветровые нагрузки устанавливают по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.

Расчетные нагрузки получают умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке , значение которого варьируется от 1,1 до 1,6, т.е. , . При расчете по второй группе предельных состояний данный коэффициент принимается .