Een grenstoestand is een toestand waarin een structuur (structuur) niet langer voldoet aan operationele vereisten, d.w.z. verliest het vermogen om externe invloeden en belastingen te weerstaan, krijgt onaanvaardbare bewegingen of scheurwijdte, enz.

Afhankelijk van de mate van gevaar stellen de normen twee groepen grenstoestanden vast: de eerste groep - afhankelijk van draagvermogen;

de tweede groep is voor normaal gebruik.

De grenstoestanden van de eerste groep omvatten brosse, ductiele, vermoeidheids- of andere vernietiging, evenals verlies van vormstabiliteit, verlies van positionele stabiliteit, vernietiging door de gecombineerde werking van krachtfactoren en ongunstige omgevingsomstandigheden.

Grenstoestanden van de tweede groep worden gekenmerkt door de vorming en overmatige opening van scheuren, overmatige doorbuigingen, rotatiehoeken en trillingsamplitudes.

De berekening voor de eerste groep grenstoestanden is eenvoudig en in alle gevallen verplicht.

De berekening voor de tweede groep grenstoestanden wordt uitgevoerd voor die constructies die hun prestaties verliezen als gevolg van het optreden van de bovengenoemde redenen.

De taak van het berekenen op basis van grenstoestanden is het bieden van de vereiste garantie dat tijdens de werking van een bouwwerk of constructie geen van de grenstoestanden zal optreden.

De overgang van een constructie naar een of andere grenstoestand hangt van veel factoren af, waarvan de belangrijkste zijn:

1. externe belastingen en invloeden;

2. mechanische eigenschappen van beton en wapening;

3. bedrijfsomstandigheden van materialen en ontwerp.

Elke factor wordt gekenmerkt door variabiliteit tijdens het bedrijf, en de variabiliteit van elke factor afzonderlijk is niet afhankelijk van de andere en is een willekeurig proces. Belastingen en schokken kunnen dus verschillen van de gespecificeerde waarschijnlijkheid om gemiddelde waarden te overschrijden, en de mechanische eigenschappen van materialen kunnen verschillen van de gespecificeerde waarschijnlijkheid om gemiddelde waarden te verlagen.

Bij grenstoestandberekeningen wordt rekening gehouden met de statistische variabiliteit van belastingen en sterkte-eigenschappen van materialen, evenals met verschillende ongunstige of gunstige bedrijfsomstandigheden.

2.2.3. Ladingen

Ladingen zijn onderverdeeld in permanent en tijdelijk. Tijdelijk zijn, afhankelijk van de duur van de actie, onderverdeeld in langdurig, kortdurend en speciaal.

Constante belastingen omvatten het gewicht van dragende en omsluitende constructies, het gewicht en de druk van de grond, en de voordrukkracht.

Tijdelijke belastingen op lange termijn omvatten het gewicht van stationaire apparatuur op vloeren; druk van gassen, vloeistoffen, korrelige lichamen in containers; ladingen in magazijnen; technologische effecten op de lange termijn, een deel van de lading van woningen en openbare gebouwen, van 30 tot 60% van het gewicht van de sneeuw, een deel van de belasting van bovenloopkranen, enz.

Er wordt rekening gehouden met kortdurende lasten of tijdelijke lasten van korte duur: het gewicht van mensen, materialen in onderhouds- en reparatieruimtes; een deel van de belasting op de vloeren van residentiële en openbare gebouwen; belastingen die ontstaan ​​tijdens productie, transport en installatie; lasten van boven- en bovenloopkranen; sneeuw- en windbelasting.

Bij seismische, explosieve en noodinslagen ontstaan ​​bijzondere belastingen.

Er zijn twee groepen belastingen: standaard en ontwerp.

Standaardbelastingen zijn belastingen die tijdens normaal bedrijf niet kunnen worden overschreden.

Standaardbelastingen worden vastgesteld op basis van ervaring met het ontwerp, de constructie en de werking van gebouwen en constructies.

Ze worden geaccepteerd volgens normen, rekening houdend met de gespecificeerde waarschijnlijkheid van overschrijding van de gemiddelde waarden. De waarden van permanente belastingen worden bepaald door de ontwerpwaarden van de geometrische parameters en de gemiddelde waarden van de dichtheid van de materialen.

Standaard tijdelijke belastingen worden vastgesteld volgens hoogste waarden bijvoorbeeld wind- en sneeuwbelastingen - gebaseerd op de gemiddelde jaarlijkse waarden voor de ongunstige periode van hun actie.

Ontwerpbelastingen.

De variabiliteit van belastingen, waardoor de kans bestaat dat hun waarden worden overschreden en in sommige gevallen worden verlaagd in vergelijking met standaardwaarden, wordt beoordeeld door een betrouwbaarheidsfactor te introduceren.

Ontwerpbelastingen worden bepaald door de standaardbelasting te vermenigvuldigen met de betrouwbaarheidsfactor, d.w.z.

(2.38)

Waar Q

Bij het berekenen van constructies met behulp van de eerste groep grenstoestanden wordt in de regel groter dan één geaccepteerd en alleen in het geval dat een afname van de belasting de bedrijfsomstandigheden van de constructie verslechtert, wordt het geaccepteerd < 1 .

De ontwerpberekening voor de tweede groep grenstoestanden wordt uitgevoerd voor ontwerpbelastingen met de coëfficiënt =1, gezien het lagere risico dat ze optreden.

Laadcombinatie

Er werken meerdere belastingen gelijktijdig op de constructie. Het is onwaarschijnlijk dat hun maximale waarden tegelijkertijd worden bereikt. Daarom worden berekeningen gemaakt voor verschillende ongunstige combinaties ervan, met de introductie van een combinatiecoëfficiënt.

Er zijn twee soorten combinaties: basiscombinaties, bestaande uit constante, langdurige en korte termijnbelastingen; speciale combinaties bestaande uit permanent, langdurig, mogelijk kortdurend en een van de speciale belastingen.

Als de hoofdcombinatie slechts één kortetermijnbelasting omvat, wordt de combinatiecoëfficiënt gelijk gesteld aan één; er wordt rekening gehouden met twee of meer kortetermijnbelastingen, deze laatste worden vermenigvuldigd met 0,9.

Bij het ontwerpen moet rekening worden gehouden met de mate van verantwoordelijkheid en kapitaal van gebouwen en constructies.

De boekhouding wordt uitgevoerd door een betrouwbaarheidscoëfficiënt in te voeren voor het beoogde doel , die wordt geaccepteerd afhankelijk van de klasse van constructies. Voor gebouwen van klasse 1 (unieke en monumentale objecten).
, voor klasse II-objecten (residentieel, openbaar, industrieel)
. Voor gebouwen van klasse III

Grenstoestanden worden beschouwd als die waarin constructies niet langer voldoen aan de eisen die eraan worden gesteld tijdens bedrijf, dat wil zeggen dat ze het vermogen verliezen om externe belastingen en invloeden te weerstaan ​​of onaanvaardbare bewegingen of lokale schade oplopen.

Gewapende betonconstructies moeten voldoen aan de berekeningsvereisten voor twee groepen grenstoestanden: voor draagvermogen - de eerste groep grenstoestanden; in termen van geschiktheid voor normaal gebruik - de tweede groep grenstoestanden.

Berekening op basis van de grenstoestanden van de eerste groep wordt uitgevoerd om te voorkomen:

Brosse, viskeuze of andersoortige breuk (rekening houdend met de sterkteberekening). noodzakelijke gevallen doorbuiging van de constructie vóór bezwijken);

Verlies van stabiliteit van de vorm van de constructie (berekening voor de stabiliteit van dunwandige constructies, enz.) of de positie ervan (berekening voor kantelen en glijden steunmuren, excentrisch belaste hoge funderingen; berekening voor de beklimming van begraven of ondergrondse tanks enzovoort.);

Vermoeidheidsfalen (berekening van het uithoudingsvermogen van constructies onder invloed van herhaalde bewegende of pulserende belastingen: kraanbalken, dwarsliggers, framefunderingen en vloeren voor ongebalanceerde machines, enz.);

Vernietiging door de gecombineerde invloed van krachtfactoren en ongunstige invloeden externe omgeving(periodieke of constante blootstelling aan een agressieve omgeving, afwisselend bevriezen en ontdooien, enz.).

Berekeningen op basis van grenstoestanden van de tweede groep worden uitgevoerd om te voorkomen:

Vorming van overmatige of langdurige opening van scheuren (indien, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, de vorming of langdurige opening van scheuren toegestaan ​​is);

Overmatige bewegingen (afbuigingen, rotatiehoeken, scheefhoeken en trillingsamplitudes).

De berekening van de grenstoestanden van de constructie als geheel, evenals van de afzonderlijke elementen of onderdelen ervan, wordt uitgevoerd voor alle fasen: productie, transport, installatie en bediening; in dit geval moeten de ontwerpschema's voldoen aan geaccepteerde normen constructieve oplossingen en elk van de genoemde fasen.

Rekenfactoren

Ontwerpfactoren - belastingen en mechanische eigenschappen van beton en wapening (treksterkte, vloeigrens) - hebben statistische variabiliteit (spreiding van waarden). Belastingen en schokken kunnen afwijken van de gespecificeerde waarschijnlijkheid om gemiddelde waarden te overschrijden, en Mechanische eigenschappen materialen kunnen afwijken van de gespecificeerde waarschijnlijkheid van een daling van de gemiddelde waarden. Bij berekeningen voor grenstoestanden wordt rekening gehouden met de statistische variabiliteit van belastingen en mechanische eigenschappen van materialen, factoren van niet-statistische aard en verschillende ongunstige of gunstige fysische, chemische en mechanische omstandigheden voor de werking van beton en wapening, de vervaardiging en werking van elementen van gebouwen en constructies. Belastingen, mechanische eigenschappen van materialen en ontwerpcoëfficiënten zijn genormaliseerd.

De waarden van belastingen, weerstand van beton en wapening worden vastgesteld volgens de hoofdstukken van SNiP "Belastingen en impacts" en "Beton- en gewapende betonconstructies".

Classificatie van ladingen. Standaard- en ontwerpbelastingen

Afhankelijk van de duur van de actie worden belastingen verdeeld in permanent en tijdelijk. Tijdelijke ladingen zijn op hun beurt onderverdeeld in lange termijn, korte termijn en speciaal.

Belastingen door het gewicht van dragende en omsluitende constructies van gebouwen en constructies, massa en bodemdruk, en de effecten van voorspanning zijn constant. gewapende betonconstructies.

Langdurige belastingen worden veroorzaakt door het gewicht van stationaire apparatuur op vloeren - apparaten, motoren, tanks, enz.; druk van gassen, vloeistoffen, korrelige lichamen in containers; ladingen in magazijnen, koelkasten, archieven, bibliotheken en soortgelijke gebouwen en constructies; het deel van de belasting dat is vastgesteld door de normen in residentiële gebouwen, kantoor- en huishoudelijke gebouwen; technologische effecten op de lange termijn van stationaire apparatuur; lasten van één bovenloop- of één bovenloopkraan, vermenigvuldigd met factoren: 0,5 voor middelzware kranen en 0,7 voor zware kranen; sneeuwbelastingen voor III-IV klimaatregio's met coëfficiënten van 0,3-0,6. Opgegeven waarden kranen, sommige tijdelijke en sneeuwbelasting maken deel uit van hun volledige waarde en worden meegenomen in de berekening wanneer rekening wordt gehouden met de duur van de werking van dit soort belastingen op verplaatsing, vervorming en scheurvorming. Volledige waarden Deze belastingen worden geclassificeerd als kortdurend.

Kortstondige belastingen worden veroorzaakt door het gewicht van mensen, onderdelen en materialen in onderhouds- en reparatieruimten voor apparatuur - doorgangen en andere gebieden zonder apparatuur; een deel van de belasting op de vloeren van residentiële en openbare gebouwen; belastingen die ontstaan ​​tijdens de vervaardiging, het transport en de installatie van structurele elementen; lasten van bovenloop- en bovenloopkranen die worden gebruikt bij de constructie of exploitatie van gebouwen en constructies; sneeuw- en windbelasting; temperatuur klimatologische invloeden.

Speciale belastingen zijn onder meer: ​​seismische en explosieve schokken; belastingen veroorzaakt door een storing of defect aan apparatuur en een plotselinge verstoring van het technologische proces (bijvoorbeeld een scherpe stijging of daling van de temperatuur, enz.); de effecten van ongelijkmatige vervormingen van de basis, vergezeld van een radicale verandering in de structuur van de bodem (bijvoorbeeld vervorming van verzakkingsbodems tijdens het weken of permafrostbodems tijdens ontdooien), enz.

Standaardbelastingen worden vastgesteld door normen op basis van een vooraf bepaalde waarschijnlijkheid van overschrijding van gemiddelde waarden of op basis van nominale waarden. Standaard constante belastingen worden geaccepteerd op basis van de ontwerpwaarden van de geometrische en ontwerpparameters

Gemiddelde dichtheidswaarden. Regelgevend tijdelijk; technologische en installatiebelastingen worden ingesteld op basis van de hoogste waarden voor normaal gebruik; sneeuw en wind - volgens het gemiddelde van de jaarlijkse ongunstige waarden of volgens ongunstige waarden die overeenkomen met een bepaalde gemiddelde periode van herhaling.

Ontwerpbelastingen voor het berekenen van constructies op sterkte en stabiliteit worden bepaald door de standaardbelasting te vermenigvuldigen met de belastingveiligheidsfactor Yf, meestal groter dan bijvoorbeeld één G= Gnit. Betrouwbaarheidsfactor op basis van het gewicht van beton- en gewapende betonconstructies Yf = M; op het gewicht van constructies gemaakt van beton met lichte toeslagstoffen (met gemiddelde dichtheid 1800 kg/m3 of minder) en diverse banden, aanvullingen, isolatie, uitgevoerd in de fabriek, Yf = l,2, bij installatie Yf = l>3; van verschillende tijdelijke belastingen, afhankelijk van hun waarde Yf = l. 2...1.4. Er wordt aangenomen dat de overbelastingscoëfficiënt van het gewicht van constructies bij het berekenen van de stabiliteit van de positie tegen drijven, kapseizen en glijden, evenals in andere gevallen waarin een afname van de massa de bedrijfsomstandigheden van de constructie verslechtert, yf = 0,9 is. Bij het berekenen van constructies in de bouwfase worden de berekende kortetermijnbelastingen vermenigvuldigd met een factor 0,8. Ontwerpbelastingen voor het berekenen van constructies voor vervormingen en verplaatsingen (voor de tweede groep grenstoestanden) worden gelijkgesteld aan standaardwaarden met de coëfficiënt Yf = l-

Combinatie van ladingen. Er moeten structuren voor ontworpen worden diverse combinaties belastingen of overeenkomstige krachten als de berekening wordt uitgevoerd volgens een inelastisch schema. Afhankelijk van de samenstelling van de belastingen waarmee rekening wordt gehouden, worden de volgende onderscheiden: hoofdcombinaties, bestaande uit constante, langdurige en korte termijnbelastingen of krachten van laagspanningsbelastingen; speciale combinaties bestaande uit constante, lange termijn, mogelijke korte termijn en een van de speciale belastingen of inspanningen daarvan.

Er worden twee groepen hoofdbelastingscombinaties beschouwd. Bij het berekenen van structuren voor de hoofdcombinaties van de eerste groep wordt rekening gehouden met constante, lange en korte termijn belastingen; Bij het berekenen van structuren voor de hoofdcombinaties van de tweede groep wordt rekening gehouden met constante, lange termijn en twee (of meer) korte termijn belastingen; in dit geval moeten de waarden van kortetermijnbelastingen of de daarmee corresponderende krachten worden vermenigvuldigd met een combinatiecoëfficiënt gelijk aan 0,9.

Bij het berekenen van constructies voor speciale combinaties moeten de waarden van kortetermijnbelastingen of de overeenkomstige krachten worden vermenigvuldigd met een combinatiefactor gelijk aan 0,8, behalve in de gevallen gespecificeerd in de ontwerpnormen voor gebouwen en constructies in seismische gebieden.

Verminderde belastingen. Bij het berekenen van kolommen, muren, funderingen gebouwen met meerdere verdiepingen tijdelijke belastingen op vloeren kunnen worden verminderd, rekening houdend met de mate van waarschijnlijkheid van hun gelijktijdige actie, door te vermenigvuldigen met een coëfficiënt

T) = a + 0,6/km~, (II-11)

Waarbij a - gelijk wordt gesteld aan 0,3 voor woongebouwen, kantoorgebouwen, slaapzalen, enz. en gelijk aan 0,5 voor verschillende kamers: leeszalen, vergaderzalen, winkelruimten, enz.; t is het aantal belaste vloeren boven het betreffende traject.

De normen maken het ook mogelijk om tijdelijke belastingen te verminderen bij het berekenen van balken en dwarsbalken, afhankelijk van de oppervlakte van de belaste vloer.

Groepen

Limiettoestanden van structuren per graad mogelijke gevolgen als volgt verdeeld:

In overeenstemming met de berekeningsmethode op basis van grenstoestanden worden, in plaats van de eerder gebruikte enkele veiligheidsfactor (volgens de toelaatbare spanningsmethode), verschillende onafhankelijke coëfficiënten gebruikt, rekening houdend met de operationele kenmerken van de constructie, die elk een bepaalde bijdrage aan het waarborgen van de betrouwbaarheid van de constructie en garanties tegen het optreden van een grenstoestand.

De grenstoestandmethode, ontwikkeld in de USSR en gebaseerd op onderzoek onder leiding van professor N. S. Streletsky, werd in 1955 geïntroduceerd door bouwvoorschriften en -voorschriften en in Russische Federatie is de belangrijkste methode voor het berekenen van bouwconstructies.

Deze methode wordt gekenmerkt door een volledige beoordeling van het draagvermogen en de betrouwbaarheid van constructies, waarbij rekening wordt gehouden met:

• probabilistische eigenschappen van belastingen die op constructies inwerken en weerstand tegen deze belastingen;
• kenmerken van de werking van bepaalde soorten constructies;
• plastische eigenschappen van materialen.

De berekening van een constructie met behulp van de grenstoestandmethode moet garanderen dat er geen grenstoestand optreedt.

Opmerkingen

Literatuur

Stichting Wikimedia. 2010.

Zie wat “Grenstoestand” is in andere woordenboeken:

grens staat- De toestand van een constructie waarin deze het vermogen verliest om een ​​van zijn brandbeveiligingsfuncties te behouden. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] grenstoestand De toestand van een object waarin het verdere exploitatie onaanvaardbaar of... Handleiding voor technische vertalers

In de structurele mechanica: de toestand van een constructie (structuur) waarin deze niet meer voldoet aan de operationele vereisten. De grenstoestandmethode is de belangrijkste in de Russische Federatie bij het berekenen van bouwconstructies... Groot encyclopedisch woordenboek

Grenstoestand- 2,5. Grenstoestand Grenstoestand De toestand van een object waarin de verdere werking ervan onaanvaardbaar of onpraktisch is, of het herstellen van de operationele toestand ervan onmogelijk of onpraktisch is Bron: GOST 27.002 89:... ...

- (in de structurele mechanica), de toestand van een constructie (constructie) waarin deze niet langer voldoet aan de operationele vereisten. De grenstoestandmethode is de belangrijkste in Rusland bij het berekenen van bouwconstructies. * * * BEPERKT… … encyclopedisch woordenboek

Grenstoestand van AL- 2.2. Grenstoestand AL is de toestand van een ladderwagen waarin het verdere gebruik ervan onaanvaardbaar of onpraktisch is, of waarin herstel van de bedrijfstoestand onmogelijk of onpraktisch is. Bron … Woordenboek-naslagwerk met termen van normatieve en technische documentatie

grens staat- de status van de ribinė būsena T sritis Standartizacija ir metrologia apibrėžtis Objekto būsena, kai tolesnisjo naudojimas neleistinas arba netikslingas. atitikmenys: engl. beperkende staat vok. Grenzzusstand, m rus. grenstoestand, n pranc. etat… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologies terminų žodynas

grens staat- ribinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. beperkende staat vok. Grenzzusstand, m rus. grenstoestand, n pranc. état limite, m … Fizikos terminų žodynas

Staat van het product, inclusief de staat ervan verdere toepassing voor het beoogde doel onaanvaardbaar of onpraktisch is, of het herstel van de bruikbare of operationele staat ervan onmogelijk of onpraktisch is... Groot encyclopedisch polytechnisch woordenboek

Grenstoestand- – de staat van een object waarin de verdere werking ervan onaanvaardbaar of onpraktisch is, of herstel van de werkende staat ervan onmogelijk of onpraktisch is. GOST 27.002 89 ... Commerciële energieopwekking. Woordenboek-naslagwerk

grens staat- de toestand van een object waarin de verdere werking ervan moet worden beëindigd vanwege een onherstelbare schending van veiligheidseisen, of een onherstelbare afname van het prestatieniveau, of een onaanvaardbare afname van de operationele efficiëntie ... Polytechnisch terminologisch verklarend woordenboek

Boeken

• De wijsheid van een heerser op het pad van een lang leven. Theorie en praktijk van het bereiken van onsterfelijkheid (boek + case), Vinogrodsky B.B.. In traditioneel China is het bereiken van een gezonde levensduur de hoogste waarde menselijk leven. In dit geval wordt gezondheid als evenwichtig beschouwd interne staat persoon, die zich manifesteert in...

Fysische betekenis van grenstoestanden.

En werk aan grenstoestanden

Onderwerp 4.2.1. Het concept van grenstoestanden van bouwconstructies

1. Begrenzing worden genoemd staat gebouwen, constructies, funderingen of constructies waarin zij:

A) niet langer voldoen aan de operationele vereisten

B) evenals de vereisten die tijdens de constructie ervan zijn gespecificeerd.

2. Groepen grenstoestanden van constructies (gebouwen):
A) eerste groep - verlies van draagvermogen of ongeschiktheid voor gebruik. De toestanden van deze groep worden als beperkend beschouwd als er een gevaarlijke spannings-rektoestand heeft plaatsgevonden in K of deze is ingestort;

B) tweede groep - wegens ongeschiktheid voor normaal gebruik. Normaal- dit is de exploitatie van het gebouw (K) conform de normen: technologische of leefomstandigheden.

Voorbeeld. De constructie heeft zijn draagvermogen niet verloren, d.w.z. voldoet aan de eisen van de eerste groep p.s., maar de vervormingen ervan (doorbuigingen of scheuren) schenden technologisch proces of normale omstandigheden waarin mensen in de kamer aanwezig zijn.

Voorbeelden van grenstoestanden van de 1e en 2e groep.

1. De grenstoestanden van de eerste groep omvatten:
a) algemeen verlies aan vormstabiliteit (Fig. 2.1, a, b – p.26);
b) verlies van positiestabiliteit (Fig. 2.1, c, d);
c) bros, ductiel of ander type falen (Fig. 2.1, e);
d) vernietiging onder de gecombineerde invloed van krachtfactoren en de externe omgeving, enz.

2. De grenstoestanden van de tweede groep omvatten toestanden die de normale werking van de K (Z) belemmeren of hun duurzaamheid verminderen door onaanvaardbare bewegingen (doorbuigingen, zettingen, rotatiehoeken), trillingen en scheuren.

Voorbeeld 1. Een sterke, betrouwbare kraanbalk boog meer dan de standaard. Een bovenloopkraan met een lading "beweegt uit de put" als gevolg van de afbuiging van de balk, wat onnodige belastingen op de componenten veroorzaakt en de normale werkingsomstandigheden verslechtert.

Voorbeeld 2. Wanneer een houten gestuukt plafond >1/300 van de overspanning doorbuigt, verdwijnt het gips. De kracht van de straal is niet uitgeput, maar de levensomstandigheden worden verstoord en er is gevaar voor de menselijke gezondheid.

Voorbeeld 3. Overmatige opening van scheuren, toegestaan ​​in gewapend beton en CC, maar beperkt door normen.

1. Doel van de methode berekening van het veiligheidssysteem voor grenstoestanden: geen van de grenstoestanden in de K (Z) toestaan ​​tijdens hun werking, tijdens hun levensduur en tijdens de constructie.

2. De essentie van de berekening volgens grenstoestanden - de omvang van krachten, spanningen, vervormingen, scheuropeningen of andere impacts mag de grenswaarden volgens ontwerpnormen niet overschrijden.

En deze. de grenstoestand zal niet optreden als de genoemde factoren de door de normen vastgestelde waarden niet overschrijden.

B) de complexiteit van berekeningen bij het bepalen van spanningen, vervormingen enz. in constructies als gevolg van belastingen. Het is niet moeilijk om ze te vergelijken met de limieten.

volgens de grenstoestanden van de 1e groep

1. Berekening op basis van grenstoestanden van de eerste groep - berekening op basis van draagvermogen (ongeschiktheid voor gebruik).

2. Doel van de berekening - het voorkomen van een grenstoestand van de eerste groep, d.w.z. voorzien draagvermogen zoals K, en gewoon Z in het algemeen.

3. Het draagvermogen van de constructie is gewaarborgd , Als

N ≤ Ф (2,1)

N- berekend, d.w.z. de grootst mogelijke krachten die kunnen optreden in de doorsnede van een element (voor samengedrukte en trekelementen is dit een kracht in de lengterichting, voor buigelementen is dit een buigmoment etc.).

F- het kleinst mogelijke draagvermogen van een sectie van een element onderworpen aan druk, trek of buiging hangt af van de sterkte van het materiaal K, de geometrie (vorm en grootte) van de sectie en wordt uitgedrukt:

Ф =(R; А) (2.2)

R - ontwerp weerstand materiaal - een van de belangrijkste sterkte-eigenschappen van het materiaal

A- geometrische factor (oppervlakte dwarsdoorsnede- tijdens spanning en compressie, weerstandsmoment - tijdens buigen, enz.).

4. Voor sommige constructies is het draagvermogen verzekerd als

σ ≤ R(2.3)

Waar σ - normale spanningen in sectie K (soms tangentiaal, hoofdspanning, etc.).

Opbouw en inhoud van basisrekenformules voor berekeningen

volgens grenstoestanden van de 2e groep ( p.s.)

1. Doel van de berekening - grenstoestanden van de tweede groep voorkomen, d.w.z. zorgen voor de normale werking van het gebouw of gebouw. P.S. de tweede groep zal niet voorkomen op voorwaarde dat:

f - vervorming van de constructie (verplaatsing, rotatiehoek van de sectie, enz.).

Opmerking Vervormingen: tijdens buigen - doorbuiging van de SC, staven - verkorting of verlenging, basissen - hoeveelheid zetting

2. Naar p.s. Groep 2 - vorming van overmatige scheuren. Ze zijn aanvaardbaar voor gewapend beton en betonmaterialen. De breedte van hun opening, evenals de doorbuigingen, wordt beperkt door normen.

Op in dit stadium We begrijpen al dat berekeningen van bouwconstructies worden uitgevoerd in overeenstemming met sommige normen. Het is onmogelijk om met zekerheid te zeggen welke, omdat in verschillende landen worden gebruikt verschillende normen ontwerp.

In de GOS-landen worden dus verschillende versies van standaarden gebruikt, gebaseerd op Sovjet-SNiP's en GOST's; in Europese landen zijn ze voornamelijk overgestapt op Eurocode (EN), en in de VS worden ASCE, ACI, etc. gebruikt. Uiteraard zal uw project gebonden zijn aan de normen van het land waar dit project besteld is of waar het zal zijn geïmplementeerd.

Als de normen anders zijn, zijn de berekeningen dan ook anders?

Deze vraag baart beginnende rekenmachines zoveel zorgen dat ik deze in een aparte paragraaf heb benadrukt. Sterker nog: als je een aantal buitenlandse ontwerpstandaarden opent en deze vergelijkt met bijvoorbeeld SNiP, kun je de indruk krijgen dat het buitenlandse ontwerpsysteem op totaal andere principes, methoden en benaderingen is gebaseerd.

Het moet echter duidelijk zijn dat ontwerpnormen de fundamentele wetten van de natuurkunde niet kunnen tegenspreken en daarop gebaseerd moeten zijn. Ja, ze kunnen verschillende fysieke kenmerken, coëfficiënten en zelfs modellen van de werking van bepaalde bouwmaterialen gebruiken, maar ze zijn allemaal verenigd door een gemeenschappelijke wetenschappelijke basis gebaseerd op de sterkte van materialen, constructie en theoretische mechanica.

Zo ziet het controleren van de sterkte van een metalen constructie-element dat spanning ondergaat er volgens de Eurocode uit:

\[\frac(((N_(Ed))))(((N_(t,Rd)))) \le 1.0.\quad (1)\]

En zo ziet een soortgelijke controle eruit als u een van deze gebruikt: nieuwste versies Knip:

\[\frac(N)(((A_n)(R_y)(\gamma _c))) \le 1.0.\quad (2)\]

Het is niet moeilijk te raden dat zowel in het eerste als in het tweede geval de inspanning afkomstig is externe belasting(in de teller) mag de inspanning die kenmerkend is voor het draagvermogen van de constructie (in de noemer) niet overschrijden. Dit duidelijk voorbeeld een algemene, wetenschappelijk onderbouwde benadering van het ontwerp van gebouwen en constructies door ingenieurs uit verschillende landen.

Grenstoestandconcept

Op een dag (eigenlijk vele jaren geleden) merkten wetenschappers en onderzoeksingenieurs dat het niet helemaal correct was om een ​​element te ontwerpen op basis van één enkele test. Zelfs voor relatief eenvoudige ontwerpen, er kunnen veel opties zijn voor de werking van elk element, en Bouwmaterialen tijdens het dragen veranderen hun kenmerken. En als we ook rekening houden met de nood- en reparatieomstandigheden van de constructie, leidt dit tot de noodzaak van ordening, segmentatie en classificatie van alle mogelijke toestanden van de constructie.

Dit is hoe het concept van de ‘grenstoestand’ werd geboren. Een laconieke interpretatie wordt gegeven in de Eurocode:

grenstoestand - een toestand van een constructie waarin de constructie niet voldoet aan de juiste ontwerpcriteria

We kunnen zeggen dat de grenstoestand optreedt wanneer de werking van een constructie onder belasting verder gaat dan de ontwerpoplossingen. We hebben bijvoorbeeld een stalen frame ontworpen, maar op een bepaald moment tijdens de werking verloor een van de rekken zijn stabiliteit en verbogen - er is een overgang naar een grenstoestand.

De methode voor het berekenen van bouwconstructies met behulp van grenstoestanden is dominant (het vervangt de minder “flexibele” methode van toelaatbare spanningen) en wordt tegenwoordig zowel in regelgevingskader GOS-landen en in Eurocode. Maar hoe kan een ingenieur dit abstracte concept gebruiken in concrete berekeningen?

Limietstatusgroepen

Allereerst moet u begrijpen dat elk van uw berekeningen betrekking heeft op een of andere grenstoestand. De ontwerper modelleert de werking van de structuur niet in een abstracte staat, maar in een beperkende staat. Dat wil zeggen dat alle ontwerpkenmerken van de constructie worden geselecteerd op basis van de grenstoestand.

Tegelijkertijd hoeft u niet voortdurend na te denken over de theoretische kant van het probleem - alle noodzakelijke controles zijn al opgenomen in de ontwerpnormen. Door het uitvoeren van controles voorkom je daarmee het optreden van een grenstoestand voor het ontworpen bouwwerk. Als aan alle controles is voldaan, kunnen we ervan uitgaan dat de grenstoestand zich pas op het einde zal voordoen levenscyclus structuren.

Omdat een ingenieur in het echte ontwerp te maken heeft met een reeks controles (voor spanningen, momenten, krachten, vervormingen), zijn al deze berekeningen voorwaardelijk gegroepeerd en spreken ze over groepen grenstoestanden:

• grenstoestanden van groep I (in Eurocode - volgens draagvermogen)
• grenstoestanden van groep II (in Eurocode - afhankelijk van bruikbaarheid)

Als de eerste grenstoestand zich heeft voorgedaan, dan:

• de structuur wordt vernietigd
• de constructie is nog niet vernietigd, maar de geringste toename van de belasting (of verandering in andere bedrijfsomstandigheden) leidt tot vernietiging

De conclusie ligt voor de hand: verdere exploitatie van een gebouw of bouwwerk dat zich in de eerste grenstoestand bevindt, is onmogelijk echt niet:

Figuur 1. Vernietiging van een woongebouw (eerste grenstoestand)

Als de constructie de tweede (II) grenstoestand heeft bereikt, is de werking ervan nog steeds mogelijk. Dit betekent echter niet dat alles goed met haar gaat - individuele elementen kan aanzienlijke vervorming ervaren:

• doorbuigingen
• sectie rotaties
• scheuren

In de regel vereist de overgang van een constructie naar de tweede grenstoestand enkele bedieningsbeperkingen, bijvoorbeeld het verminderen van de belasting, het verminderen van de snelheid, enz.:

Figuur 2. Scheuren in het beton van een gebouw (tweede grenstoestand)

Qua materiaalsterkte

Op " fysiek niveau"het begin van een grenstoestand betekent bijvoorbeeld dat de spanningen in een structureel element (of een groep elementen) een bepaalde toelaatbare drempel overschrijden, de zogenaamde ontwerpweerstand. Dit kunnen ook andere factoren zijn van de spanning-rektoestand - bijvoorbeeld buigmomenten, dwars- of longitudinale krachten die de grenstoestand van het draagvermogen van de constructie overschrijden.

Controles voor de eerste groep grenstoestanden

Om het optreden van de eerste grenstoestand te voorkomen, is de ontwerpingenieur verplicht de karakteristieke delen van de constructie te controleren:

• voor kracht
• voor duurzaamheid
• voor uithoudingsvermogen

Iedereen, zonder uitzondering, wordt getest op kracht dragende elementen structuren, ongeacht het materiaal waaruit ze zijn gemaakt, evenals de vorm en afmetingen van de doorsnede. Dit is de belangrijkste en meest verplichte controle, zonder welke de accountant geen recht heeft op een goede nachtrust.

De stabiliteitstest wordt uitgevoerd voor gecomprimeerde (centrale, excentrische) elementen.

Om vermoeiingseffecten te voorkomen moeten vermoeiingstests worden uitgevoerd op elementen die onderhevig zijn aan cyclische belasting en ontlading. Dit is bijvoorbeeld typerend voor de overspanningen van spoorbruggen, omdat wanneer treinen rijden, de laad- en losfasen van het werk voortdurend elkaar afwisselen.

In deze cursus maken we kennis met de basissterktetesten van gewapend beton en metalen constructies.

Controles voor de tweede groep grenstoestanden

Om het optreden van de tweede grenstoestand te voorkomen, is de ontwerpingenieur verplicht de karakteristieke secties te controleren:

• voor vervorming (verplaatsing)
• voor scheurweerstand (voor gewapende betonconstructies)

Vervormingen moeten niet alleen verband houden met lineaire bewegingen van de constructie (doorbuigingen), maar ook met de rotatiehoeken van de secties. Het garanderen van scheurweerstand is dat wel belangrijke fase bij het ontwerp van gewapende betonconstructies uit zowel gewoon als voorgespannen gewapend beton.

Voorbeelden van berekeningen voor constructies van gewapend beton

Laten we bijvoorbeeld eens kijken welke controles moeten worden uitgevoerd bij het ontwerpen van constructies gemaakt van gewoon (niet-gespannen) gewapend beton volgens de normen.

Tabel 1. Groepering van berekeningen op grenstoestanden:
M - buigmoment; Q- schuifkracht; N - longitudinale kracht (druk- of trekkracht); e - excentriciteit van de toepassing longitudinale kracht; T-koppel; F - externe geconcentreerde kracht (belasting); σ - normale spanning; a is de scheuropeningsbreedte; f - doorbuiging van de constructie

Houd er rekening mee dat voor elke groep grenstoestanden een hele reeks controles wordt uitgevoerd en dat het type controle (formule) afhangt van de spannings-rektoestand waarin het structurele element zich bevindt.

We zijn al dicht bij het leren tellen bouwconstructie. Tijdens onze volgende bijeenkomst praten we over belastingen en beginnen we meteen met berekeningen.