Stan graniczny to taki stan, w którym obiekt (konstrukcja) przestaje spełniać wymagania eksploatacyjne, tj. traci zdolność do opierania się zewnętrznym wpływom i obciążeniom, otrzymuje niedopuszczalne przemieszczenia lub szerokości otwarcia pęknięć itp.

W zależności od stopnia zagrożenia normy ustanawiają dwie grupy stanów granicznych: pierwsza grupa - według nośności;

druga grupa - do normalnej pracy.

Do stanów granicznych pierwszej grupy należą: kruche, ciągliwe, zmęczeniowe lub inne pęknięcie, a także utrata stabilności kształtu, utrata stabilności położenia, zniszczenie w wyniku połączonego działania czynników siłowych i niekorzystnych warunków środowiskowych.

Stany graniczne drugiej grupy charakteryzują się powstawaniem i nadmiernym otwieraniem pęknięć, nadmiernymi ugięciami, kątami obrotu, amplitudami drgań.

Obliczenia dla pierwszej grupy stanów granicznych są głównymi i obowiązkowymi we wszystkich przypadkach.

Obliczenia dla drugiej grupy stanów granicznych przeprowadza się dla tych konstrukcji, które tracą swoje właściwości użytkowe w wyniku wystąpienia powyższych przyczyn.

Zadaniem analizy stanów granicznych jest zapewnienie wymaganej gwarancji, że żaden ze stanów granicznych nie wystąpi podczas eksploatacji konstrukcji lub konstrukcji.

Przejście konstrukcji do jednego lub drugiego stanu granicznego zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to:

1. zewnętrzne obciążenia i uderzenia;

2. właściwości mechaniczne betonu i zbrojenia;

3. warunki pracy materiałów i konstrukcji.

Każdy czynnik charakteryzuje się zmiennością w czasie eksploatacji, a zmienność każdego czynnika z osobna nie zależy od pozostałych i jest procesem losowym. Tak więc obciążenia i uderzenia mogą różnić się od podanego prawdopodobieństwa przekroczenia wartości średnich, a właściwości mechaniczne materiałów – od podanego prawdopodobieństwa zmniejszenia wartości średnich.

Obliczenia stanów granicznych uwzględniają statystyczną zmienność obciążeń i charakterystyki wytrzymałościowe materiałów, a także różne niekorzystne lub korzystne warunki eksploatacji.

2.2.3. Masa

Obciążenia dzielą się na stałe i tymczasowe. Tymczasowe, w zależności od czasu trwania akcji, dzielą się na długoterminowe, krótkoterminowe i specjalne.

Obciążenia stałe obejmują ciężar konstrukcji nośnych i otaczających, ciężar i nacisk gruntu oraz siłę wstępnego ściskania.

Długoterminowe obciążenia użytkowe obejmują ciężar urządzeń stacjonarnych na podłogach; ciśnienie gazów, cieczy, materiałów sypkich w pojemnikach; ładunki w magazynach; długotrwałe skutki technologiczne temperatury, część obciążeń użytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, od 30 do 60% masy śniegu, część obciążeń suwnic itp.

Uwzględniane są obciążenia krótkotrwałe lub obciążenia tymczasowe o krótkim czasie trwania: ciężar ludzi, materiałów w obszarach konserwacji i napraw; część ładunku na podłogach budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej; obciążenia powstające podczas produkcji, transportu i instalacji; obciążenia z suwnic i suwnic; obciążenie śniegiem i wiatrem.

Specjalne obciążenia powstają podczas uderzeń sejsmicznych, wybuchowych i awaryjnych.

Istnieją dwie grupy obciążeń - standardowe i projektowe.

Obciążenia regulacyjne to takie obciążenia, których nie można przekroczyć podczas normalnej pracy.

Obciążenia regulacyjne są ustalane na podstawie doświadczenia w projektowaniu, budowie i eksploatacji budynków i budowli.

Przyjmuje się je zgodnie z normami, uwzględniając podane prawdopodobieństwo przekroczenia wartości średnich. Wartości obciążeń stałych są określone przez projektowe wartości parametrów geometrycznych i średnie wartości gęstości materiałów.

Regulacyjne obciążenia tymczasowe są ustalane według najwyższych wartości, na przykład obciążenia wiatrem i śniegiem - zgodnie ze średnią wartości rocznych z niekorzystnego okresu ich działania.

Szacowane obciążenia.

Zmienność obciążeń, w wyniku której istnieje możliwość przekroczenia ich wartości, aw niektórych przypadkach nawet zmniejszenia, w stosunku do normatywnych, szacowana jest poprzez wprowadzenie współczynnika niezawodności.

Obciążenia projektowe są określane przez pomnożenie obciążenia standardowego przez współczynnik bezpieczeństwa, tj.

(2.38)

Gdzie Q

Podczas obliczania struktur dla pierwszej grupy stanów granicznych przyjmuje się z reguły większą od jedności i tylko w przypadku, gdy spadek obciążenia pogarsza warunki pracy konstrukcji, należy przyjąć < 1 .

Obliczenia konstrukcji dla drugiej grupy stanów granicznych przeprowadza się dla obciążeń obliczeniowych ze współczynnikiem =1, ze względu na mniejsze ryzyko ich wystąpienia.

Kombinacja obciążeń

Na konstrukcję działa jednocześnie kilka obciążeń. Jednoczesne osiągnięcie ich maksymalnych wartości jest mało prawdopodobne. Dlatego obliczenia przeprowadza się dla różnych ich niekorzystnych kombinacji, wprowadzając współczynnik kombinacji.

Istnieją dwa rodzaje kombinacji: kombinacje podstawowe, składające się z obciążeń stałych, długotrwałych i krótkotrwałych; specjalne kombinacje składające się z ładunków stałych, długoterminowych, ewentualnie krótkoterminowych i jednego z ładunków specjalnych.

Jeżeli główna kombinacja obejmuje tylko jedno obciążenie krótkotrwałe, przyjmuje się, że współczynnik kombinacji jest równy jeden, gdy uwzględnione są dwa lub więcej obciążeń krótkotrwałych, te ostatnie mnoży się przez 0,9.

Przy projektowaniu należy wziąć pod uwagę stopień odpowiedzialności i kapitalizacji budynków i budowli.

Rozliczanie odbywa się poprzez wprowadzenie współczynnika niezawodności dla zamierzonego celu , który jest przyjmowany w zależności od klasy obiektów Dla obiektów I klasy (obiekty unikatowe i zabytkowe)
, dla obiektów klasy II (mieszkaniowa wielokondygnacyjna, użyteczności publicznej, przemysłowa)
. Dla budynków klasy III

Stanami granicznymi są stany, w których konstrukcje przestają spełniać stawiane im wymagania podczas eksploatacji, tj.

Konstrukcje żelbetowe muszą spełniać wymagania obliczeń dla dwóch grup stanów granicznych: dla nośności - pierwsza grupa stanów granicznych; według przydatności do normalnej eksploatacji – druga grupa stanów granicznych.

Obliczenia dla stanów granicznych pierwszej grupy są wykonywane w celu zapobieżenia:

Kruche, ciągliwe lub innego rodzaju pęknięcie (obliczenie wytrzymałości, z uwzględnieniem, w razie potrzeby, ugięcia konstrukcji przed zniszczeniem);

Utrata stateczności kształtu konstrukcji (obliczenia stateczności konstrukcji cienkościennych itp.) lub jej położenia (obliczenia przewracania się i przesuwania ścian oporowych, mimośrodowo obciążonych wysokich fundamentów; obliczenia wznoszenia zbiorników podziemnych lub podziemnych itp. .);

Zniszczenie zmęczeniowe (analiza zmęczeniowa konstrukcji pod wpływem powtarzalnego obciążenia ruchomego lub pulsacyjnego: belek podsuwnicowych, podkładów, fundamentów ram i stropów niewyważonych maszyn itp.);

Zniszczenie w wyniku połączonego działania czynników siłowych i niekorzystnych wpływów środowiska (okresowe lub stałe narażenie na agresywne środowisko, działanie naprzemiennego zamrażania i rozmrażania itp.).

Obliczenia dla stanów granicznych drugiej grupy są wykonywane w celu zapobieżenia:

Powstawanie nadmiernego lub przedłużonego otwierania pęknięć (jeżeli powstawanie lub długotrwałe otwieranie pęknięć jest dopuszczalne w warunkach eksploatacji);

Nadmierne ruchy (wychylenia, kąty obrotu, kąty skośne i amplitudy drgań).

Obliczenia stanów granicznych konstrukcji jako całości, a także jej poszczególnych elementów lub części przeprowadza się dla wszystkich etapów: produkcji, transportu, montażu i eksploatacji; jednocześnie schematy projektowe muszą być zgodne z przyjętymi rozwiązaniami projektowymi i każdym z wymienionych etapów.

Szacunkowe czynniki

Czynniki projektowe - obciążenia i właściwości mechaniczne betonu i zbrojenia (wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności) - mają statystyczną zmienność (rozrzut wartości). Obciążenia i oddziaływania mogą różnić się od podanego prawdopodobieństwa przekroczenia wartości średnich, a właściwości mechaniczne materiałów mogą różnić się od podanego prawdopodobieństwa przekroczenia wartości średnich. Obliczenia stanów granicznych uwzględniają statystyczną zmienność obciążeń i właściwości mechanicznych materiałów, czynniki niestatystyczne oraz różne niekorzystne lub sprzyjające warunki fizyczne, chemiczne i mechaniczne eksploatacji betonu i zbrojenia, produkcji i eksploatacji elementów budynków i budowli . Obciążenia, właściwości mechaniczne materiałów i współczynniki projektowe są znormalizowane.

Wartości obciążeń, wytrzymałości betonu i zbrojenia ustala się zgodnie z rozdziałami SNiP „Obciążenia i skutki” oraz „Konstrukcje betonowe i żelbetowe”.

Klasyfikacja obciążeń. Obciążenia regulacyjne i projektowe

W zależności od czasu trwania działania obciążenie dzieli się na stałe i tymczasowe. Z kolei obciążenia tymczasowe dzielą się na długoterminowe, krótkoterminowe, specjalne.

Obciążenia od ciężaru nośnych i otaczających konstrukcji budynków i konstrukcji, masy i parcia gruntów oraz wpływu sprężających konstrukcji żelbetowych są stałe.

Obciążenia długotrwałe pochodzą od ciężaru urządzeń stacjonarnych na podłogach - aparatów, silników, zbiorników itp.; ciśnienie gazów, cieczy, materiałów sypkich w pojemnikach; ładunki w magazynach, chłodniach, archiwach, bibliotekach i podobnych budynkach i konstrukcjach; część tymczasowego obciążenia ustanowionego przez normy w budynkach mieszkalnych, pomieszczeniach biurowych i rekreacyjnych; długoterminowe skutki technologiczne temperaturowe urządzeń stacjonarnych; obciążenia z jednej suwnicy lub jednej suwnicy pomnożone przez współczynniki: 0,5 dla suwnic średnich i 0,7 dla suwnic ciężkich; obciążenia śniegiem dla regionów klimatycznych III-IV o współczynnikach 0,3-0,6. Wskazane wartości dźwigu, niektóre obciążenia tymczasowe i śniegowe są częścią ich całkowitej wartości i są wprowadzane do obliczeń z uwzględnieniem czasu działania tego rodzaju obciążeń na przemieszczenia, odkształcenia i pękanie. Pełne wartości tych obciążeń są krótkotrwałe.

Krótkotrwałe są obciążenia od ciężaru ludzi, części, materiałów w obszarach konserwacji i naprawy sprzętu - chodniki i inne obszary wolne od sprzętu; część ładunku na podłogach budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej; obciążenia powstające podczas produkcji, transportu i montażu elementów konstrukcyjnych; obciążenia z suwnic i suwnic stosowanych przy budowie lub eksploatacji budynków i budowli; obciążenie śniegiem i wiatrem; wpływ temperatury na klimat.

Obciążenia specjalne obejmują: efekty sejsmiczne i wybuchowe; obciążenia spowodowane awarią lub awarią sprzętu i ostrym naruszeniem procesu technologicznego (na przykład z gwałtownym wzrostem lub spadkiem temperatury itp.); wpływ nierównomiernych deformacji podłoża, którym towarzyszy zasadnicza zmiana struktury gleby (np.

Obciążenia normatywne są ustalane przez normy zgodnie z ustalonym prawdopodobieństwem przekroczenia wartości średnich lub zgodnie z wartościami nominalnymi. Stałe obciążenia regulacyjne są przyjmowane zgodnie z wartościami projektowymi parametrów geometrycznych i projektowych oraz zgodnie z

Średnie wartości gęstości. Tymczasowe normatywne; obciążenia technologiczne i instalacyjne są ustawione według najwyższych wartości przewidzianych dla normalnej eksploatacji; śnieg i wiatr - według średniej rocznych wartości niekorzystnych lub według wartości niekorzystnych odpowiadających określonemu średniemu okresowi ich powtarzalności.

Obciążenia projektowe do obliczania wytrzymałości i stateczności konstrukcji są określane przez pomnożenie obciążenia standardowego przez współczynnik bezpieczeństwa obciążenia Yf, zwykle większy niż jeden, na przykład G= Gnyt. Współczynnik niezawodności od ciężaru konstrukcji betonowych i żelbetowych Yf = M; na ciężar konstrukcji wykonanych z betonu na kruszywach lekkich (o średniej gęstości 1800 kg/m3 lub mniej) i różnych jastrychach, zasypkach, grzejnikach, wykonanych fabrycznie, Yf = l,2, na montażu Yf = l>3 ; od różnych obciążeń użytkowych w zależności od ich wartości Yf = l. 2...1,4. Współczynnik przeciążenia od ciężaru konstrukcji przy obliczaniu stabilności położenia na wznoszenie, przewracanie i przesuwanie, a także w innych przypadkach, gdy spadek masy pogarsza warunki pracy konstrukcji, przyjmuje się yf = 0,9. Podczas obliczania konstrukcji na etapie budowy obliczone obciążenia krótkotrwałe są mnożone przez współczynnik 0,8. Obciążenia projektowe do obliczeń konstrukcji dla odkształceń i przemieszczeń (dla drugiej grupy stanów granicznych) są równe wartościom standardowym ze współczynnikiem Yf = l-

kombinacja obciążeń. Konstrukcje muszą być zaprojektowane dla różnych kombinacji obciążeń lub odpowiednich sił, jeśli obliczenia są przeprowadzane zgodnie ze schematem niesprężystym. W zależności od składu branych pod uwagę obciążeń wyróżnia się: główne kombinacje, składające się z obciążeń stałych, długotrwałych i krótkotrwałych lub sił z nx; specjalne kombinacje składające się ze stałego, długoterminowego, możliwego krótkoterminowego i jednego ze specjalnych obciążeń lub wysiłków z nich.

Rozważane są dwie grupy podstawowych kombinacji obciążeń. Przy obliczaniu konstrukcji dla głównych kombinacji pierwszej grupy brane są pod uwagę obciążenia stałe, długoterminowe i jedno krótkotrwałe; przy obliczaniu konstrukcji dla głównych kombinacji drugiej grupy brane są pod uwagę stałe, długoterminowe i dwa (lub więcej) obciążenia krótkoterminowe; w takim przypadku wartości obciążeń krótkotrwałych lub odpowiednich wysiłków należy pomnożyć przez współczynnik kombinacji równy 0,9.

Przy obliczaniu konstrukcji dla specjalnych kombinacji wartości obciążeń krótkotrwałych lub odpowiadających im sił należy pomnożyć przez współczynnik kombinacji równy 0,8, z wyjątkiem przypadków określonych w normach projektowych dla budynków i konstrukcji w regionach sejsmicznych.

Redukcja obciążenia. Przy obliczaniu słupów, ścian, fundamentów budynków wielokondygnacyjnych tymczasowe obciążenia podłóg można zmniejszyć, biorąc pod uwagę stopień prawdopodobieństwa ich jednoczesnego działania, mnożąc przez współczynnik

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

Gdzie a - przyjmuje się równe 0,3 dla budynków mieszkalnych, biurowych, akademików itp. i równe 0,5 dla różnych sal: czytelni, sal konferencyjnych, handlowych itp.; m to liczba załadowanych podłóg na rozpatrywanym odcinku.

Normy pozwalają również na zmniejszenie obciążeń użytkowych przy obliczaniu belek i poprzeczek, w zależności od powierzchni obciążonej podłogi.

Grupy

Stany graniczne struktur według stopnia możliwych konsekwencji są podzielone w następujący sposób:

Zgodnie z metodą obliczania stanów granicznych, zamiast stosowanego dotychczas pojedynczego współczynnika bezpieczeństwa (zgodnie z metodą naprężeń dopuszczalnych) stosuje się kilka niezależnych współczynników uwzględniających cechy pracy konstrukcji, z których każdy ma pewien wkład w zapewnienie niezawodności konstrukcji i zabezpieczenie przed wystąpieniem stanu granicznego.

Metoda stanu granicznego, opracowana w ZSRR i oparta na badaniach prowadzonych przez profesora N. S. Streletsky'ego, została wprowadzona przez przepisy budowlane i przepisy w 1955 r., Aw Federacji Rosyjskiej jest główną metodą obliczania konstrukcji budowlanych.

Metoda ta charakteryzuje się kompletnością oceny nośności i niezawodności konstrukcji dzięki uwzględnieniu:

• probabilistyczne właściwości obciążeń działających na konstrukcję i wytrzymałość na te obciążenia;
• cechy działania niektórych typów konstrukcji;
• właściwości plastyczne materiałów.

Obliczenie konstrukcji metodą stanów granicznych musi gwarantować niewystępowanie stanu granicznego.

Notatki

Literatura

Fundacja Wikimedia. 2010 .

Zobacz, czym jest „Stan graniczny” w innych słownikach:

stan graniczny- Stan konstrukcji, w którym traci zdolność do utrzymania jednej ze swoich funkcji przeciwpożarowych. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] stan graniczny Stan obiektu, w którym jego dalsza eksploatacja jest niedopuszczalna lub ... Podręcznik tłumacza technicznego

W mechanice budowli stan konstrukcji (konstrukcji), w którym przestaje ona spełniać wymagania eksploatacyjne. Metoda stanu granicznego jest główną w Federacji Rosyjskiej w obliczaniu konstrukcji budowlanych ... Wielki słownik encyklopedyczny

stan graniczny- 2,5. Stan graniczny Stan obiektu, w którym jego dalsza eksploatacja jest niedopuszczalna lub niepraktyczna albo przywrócenie stanu użytkowego jest niemożliwe lub niepraktyczne Źródło: GOST 27.002 89: ... ...

- (w mechanice budowli) stan konstrukcji (konstrukcji), w którym przestaje ona spełniać wymagania eksploatacyjne. Metoda stanu granicznego jest główną metodą w Rosji przy obliczaniu konstrukcji budowlanych. * * * OSTATECZNY… … słownik encyklopedyczny

Stan graniczny AL- 2.2. Stanem granicznym IZ jest stan drabiny, w którym jej dalsza eksploatacja jest niedopuszczalna lub niepraktyczna albo przywrócenie jej stanu roboczego jest niemożliwe lub niepraktyczne. Źródło … Słowniczek-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

stan graniczny- ribinė būsena statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Objekto būsena, kai tolesnis jo naudojimas neleistinas arba netikslingas. atitikmenys: ang. stan graniczny vok. Grenzzustand, m rus. stan graniczny, n pranc. etat… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

stan graniczny- ribinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stan graniczny vok. Grenzzustand, m rus. stan graniczny, n pranc. état limite, m … Fizikos terminų žodynas

Stan produktu, w którym to przypadku jego dalsze użytkowanie zgodnie z jego przeznaczeniem jest niedopuszczalne lub niepraktyczne, albo przywrócenie jego stanu zdatnego do użytku jest niemożliwe lub niepraktyczne... Duży encyklopedyczny słownik politechniczny

stan graniczny- - stan przedmiotu, w którym jego dalsza eksploatacja jest niedopuszczalna lub niepraktyczna albo przywrócenie stanu zdatności jest niemożliwe lub niepraktyczne. GOST 27.002 89 ... Energetyka komercyjna. Odniesienie do słownika

stan graniczny- stan obiektu, w którym jego dalsza eksploatacja musi zostać zakończona z powodu nieodwracalnego naruszenia wymagań bezpieczeństwa lub nieodwracalnego obniżenia poziomu zdatności lub niedopuszczalnego obniżenia sprawności eksploatacyjnej... Politechniczny słownik objaśniający terminologię

Książki

• Mądrość władcy na ścieżce długowieczności. Teoria i praktyka osiągania nieśmiertelności (książka + etui), Vinogrodsky B.B. W tradycyjnych Chinach osiągnięcie zdrowej długowieczności jest najwyższą wartością ludzkiego życia. Jednocześnie zdrowie rozumiane jest jako zrównoważony stan wewnętrzny osoby, który przejawia się w ...

Fizyczne znaczenie stanów granicznych.

I pracuj nad stanami granicznymi

Temat 4.2.1. Pojęcie stanów granicznych konstrukcji budowlanych

1. ograniczające zwany stany budynki, budowle, fundamenty lub budowle, w których:

A) przestają spełniać wymagania operacyjne

B) oraz wymagania określone podczas ich budowy.

2. Grupy stanów granicznych konstrukcji (budynków):
A) pierwsza grupa - utrata nośności lub nieprzydatność do eksploatacji. Stany z tej grupy są uważane za ograniczające, jeśli w K wystąpił niebezpieczny stan naprężenie-odkształcenie lub doszło do jego załamania;

B) druga grupa - z powodu nieprzydatności do normalnej eksploatacji. Normalna- jest to eksploatacja budynku (K) zgodnie z normami: warunkami technicznymi lub bytowymi.

Przykład. Konstrukcja nie utraciła nośności tj. spełnia wymagania pierwszej grupy PS, jednak jego odkształcenia (ugięcia lub pęknięcia) naruszają proces technologiczny lub normalne warunki przebywania ludzi w pomieszczeniu.

Przykłady stanów granicznych I i II grupy.

1. Do stanów granicznych pierwszej grupy należą:
a) ogólna utrata stateczności kształtu (ryc. 2.1, a, b - s. 26);
b) utrata stabilności pozycji (rys. 2.1, c, d);
c) pęknięcie kruche, ciągliwe lub innego rodzaju (ryc. 2.1, e);
d) zniszczenie pod połączonym wpływem czynników siłowych i środowiska zewnętrznego itp.

2. Do stanów granicznych drugiej grupy należą stany, które utrudniają normalną pracę K (Z) lub zmniejszają ich trwałość na skutek niedopuszczalnych ruchów (ugięcia, osiadanie, kąty obrotu), drgań i pęknięć.

Przykład 1. Mocna, niezawodna belka dźwigu wygięła się bardziej niż standardowo. Suwnica z ładunkiem „opuszcza dół” z powodu ugięcia belki, co powoduje niepotrzebne obciążenia węzłów i pogarsza warunki normalnej pracy.

Przykład 2. Gdy drewniany, otynkowany strop ugina się > niż 1/300 rozpiętości, tynk odpada. Siła wiązki nie jest wyczerpana, ale warunki życia są naruszone i istnieje zagrożenie dla zdrowia ludzi.

Przykład 3. Nadmierne rozwarcie pęknięć, które jest dozwolone w żelbetonie i żelbetonie, ale jest ograniczone normami.

1. Cel metody obliczenie SC według stanów granicznych: unikaj stanów granicznych w K (Z) podczas ich eksploatacji w okresie użytkowania i podczas budowy.

2. Istota kalkulacji dla stanów granicznych - wielkość sił, naprężeń, odkształceń, pęknięć lub innych oddziaływań nie powinna przekraczać wartości granicznych według norm projektowych.

I tych. stan graniczny nie wystąpi, jeśli wymienione czynniki nie przekroczą wartości ustalonych przez normy.

B) złożoność obliczeń przy określaniu naprężeń, odkształceń itp. W konstrukcjach z obciążeń. Nietrudno porównać je z limitem.

przez stany graniczne 1. grupy

1. Obliczenia według stanów granicznych pierwszej grupy - obliczenie według nośności (nieprzydatność do pracy).

2. Cel obliczeń - zapobiegać wystąpieniu dowolnego stanu granicznego pierwszej grupy, tj. aby zapewnić nośność zarówno K, jak i wszystkich Z jako całości.

3. Nośność konstrukcji jest zapewniona , Jeśli

N ≤ F (2.1)

N- obliczone, tj. największe możliwe siły, jakie mogą wystąpić w przekroju elementu (dla elementów ściskanych i rozciąganych jest to siła wzdłużna, dla elementów zginających moment zginający itp.).

F- najmniejsza możliwa nośność przekroju elementu poddanego ściskaniu, rozciąganiu lub zginaniu zależy od wytrzymałości materiału K, geometrii (kształtu i wymiarów) przekroju i wyraża się:

fa \u003d (R; A) (2.2)

R- projektowa wytrzymałość materiału - jedna z głównych cech wytrzymałościowych materiału

A- współczynnik geometryczny (powierzchnia przekroju - przy rozciąganiu i ściskaniu, moment oporu - przy zginaniu itp.).

4. W przypadku niektórych konstrukcji nośność jest zapewniona, jeśli

σ ≤ R(2.3)

Gdzie σ - naprężenia normalne w przekroju K (czasami styczne, główne itp.).

Struktura i treść głównych wzorów obliczeniowych w obliczeniach

przez stany graniczne drugiej grupy ( p.s)

1. Cel obliczeń - zapobiegać stanom granicznym drugiej grupy, tj. zapewnić normalne działanie SC lub budynku. PS druga grupa nie trafi pod warunkiem:

f - deformacja konstrukcji (przemieszczenie, kąt obrotu przekroju itp.).

Notatka. Odkształcenia: przy zginaniu – ugięcie SC, pręty – skrócenie lub wydłużenie, podstawy – wielkość osiadania

2. Do ps. Grupa 2 - powstawanie nadmiernych pęknięć. Obowiązują dla ZhBK i KK. Szerokość ich ujawnienia, a także ugięcia są ograniczone normami.

Na tym etapie już rozumiemy, że obliczenia konstrukcji budowlanych są przeprowadzane zgodnie z niektórymi normami. Które - nie można jednoznacznie powiedzieć, ponieważ w różnych krajach stosowane są różne standardy projektowania.

Tak więc w krajach WNP stosowane są różne wersje standardów, oparte na sowieckich SNiP i GOST; w Europie przeszli głównie na Eurokod (Eurokod, EN), aw USA stosuje się ASCE, ACI itp. Oczywiście Twój projekt będzie powiązany ze standardami kraju, z którego ten projekt został zamówiony lub gdzie będzie uprawomocnić się.

Jeśli normy są różne, to obliczenia są inne?

To pytanie tak bardzo martwi początkujących kalkulatorów, że podzieliłem je na osobny akapit. Rzeczywiście: jeśli otworzysz niektóre zagraniczne standardy projektowania i porównasz je, na przykład z SNiP, możesz odnieść wrażenie, że zagraniczny system projektowania opiera się na zupełnie innych zasadach, metodach i podejściach.

Należy jednak rozumieć, że normy projektowe nie mogą być sprzeczne z podstawowymi prawami fizyki i muszą się na nich opierać. Owszem, mogą wykorzystywać różne właściwości fizyczne, współczynniki, a nawet modele pracy niektórych materiałów budowlanych, ale wszystkie łączy wspólna baza naukowa oparta na wytrzymałości materiałów, mechanice strukturalnej i teoretycznej.

Tak wygląda badanie wytrzymałości rozciąganego elementu konstrukcji metalowej według Eurokodu:

\[\frac(((N_(Ed))))(((N_(t,Rd)))) \le 1,0.\quad (1)\]

A oto jak wygląda podobna kontrola według jednej z najnowszych wersji SNiP:

\[\frac(N)(((A_n)(R_y)(\gamma _c))) \le 1,0.\quad (2)\]

Łatwo się domyślić, że zarówno w pierwszym, jak i drugim przypadku siła od obciążenia zewnętrznego (w liczniku) nie powinna przekraczać siły charakteryzującej nośność konstrukcji (w mianowniku). Jest to wyraźny przykład wspólnego, opartego na nauce podejścia do projektowania budynków i konstrukcji przez inżynierów z różnych krajów.

Koncepcja stanu granicznego

Pewnego dnia (właściwie wiele lat temu) naukowcy i inżynierowie zauważyli, że projektowanie elementu na podstawie jednego testu nie jest do końca poprawne. Nawet w przypadku stosunkowo prostych konstrukcji każdy element może mieć wiele opcji, a materiały budowlane zmieniają swoje właściwości podczas zużycia. A jeśli weźmiemy pod uwagę stany awaryjne i naprawcze konstrukcji, to prowadzi to do konieczności usprawnienia, segmentacji, sklasyfikowania wszystkich możliwych stanów konstrukcji.

Tak narodziła się koncepcja „stanu granicznego”. Lakoniczna interpretacja jest podana w Eurokodzie:

stan graniczny – taki stan konstrukcji, w którym konstrukcja nie spełnia odpowiednich kryteriów projektowych

Można powiedzieć, że stan graniczny występuje wtedy, gdy praca konstrukcji pod obciążeniem wykracza poza zakres decyzji projektowych. Na przykład zaprojektowaliśmy ramę stalową, ale w pewnym momencie jej działania jeden z regałów stracił stabilność i wygiął się – następuje przejście do stanu granicznego.

Metoda obliczania konstrukcji budowlanych według stanów granicznych jest dominująca (zastąpiła mniej „elastyczną” metodę naprężeń dopuszczalnych) i jest obecnie stosowana zarówno w ramach regulacyjnych krajów WNP, jak iw Eurokodzie. Ale w jaki sposób inżynier może wykorzystać tę abstrakcyjną koncepcję w konkretnych obliczeniach?

Grupy stanów granicznych

Przede wszystkim musisz zrozumieć, że każde z twoich obliczeń będzie odnosić się do jednego lub drugiego stanu granicznego. Kalkulator symuluje pracę konstrukcji nie w jakimś abstrakcyjnym stanie, ale w stanie granicznym. Oznacza to, że wszystkie charakterystyki projektowe konstrukcji są wybierane na podstawie stanu granicznego.

Jednocześnie nie musisz ciągle zastanawiać się nad teoretyczną stroną zagadnienia - wszystkie niezbędne kontrole są już umieszczone w normach projektowych. Wykonując sprawdzenia zapobiegasz tym samym wystąpieniu stanu granicznego projektowanej konstrukcji. Jeżeli wszystkie sprawdzenia są spełnione, to możemy założyć, że stan graniczny nie wystąpi do końca cyklu życia konstrukcji.

Ponieważ w rzeczywistym projekcie inżynier zajmuje się szeregiem sprawdzeń (naprężeń, momentów, sił, odkształceń), wszystkie te obliczenia są grupowane warunkowo i mówią już o grupach stanów granicznych:

• stany graniczne grupy I (w Eurokodzie - wg nośności)
• stany graniczne grupy II (w Eurokodzie - wg użytkowalności)

Jeśli wystąpi pierwszy stan graniczny, to:

• konstrukcja zniszczona
• konstrukcja nie została jeszcze zniszczona, ale najmniejszy wzrost obciążenia (lub zmiana innych warunków pracy) prowadzi do zniszczenia

Wniosek jest oczywisty: dalsza eksploatacja budynku lub budowli znajdującej się w pierwszym stanie granicznym jest niemożliwa. nie ma mowy:

Rysunek 1. Zniszczenie budynku mieszkalnego (pierwszy stan graniczny)

Jeżeli konstrukcja przeszła w drugi (II) stan graniczny, to jej działanie jest nadal możliwe. Nie oznacza to jednak wcale, że wszystko jest z nią w porządku – poszczególne elementy mogą ulec znacznym deformacjom:

• ugięcia
• obroty sekcji
• pęknięcia

Z reguły przejście konstrukcji do drugiego stanu granicznego wymaga wprowadzenia jakichkolwiek ograniczeń eksploatacyjnych, np. zmniejszenia obciążenia, zmniejszenia prędkości ruchu itp.:

Rysunek 2. Pęknięcia w betonie budynku (drugi stan graniczny)

Pod względem wytrzymałości materiałów

Na „poziomie fizycznym” początek stanu granicznego oznacza np. przekroczenie naprężeń w elemencie konstrukcyjnym (lub grupie elementów) pewnego dopuszczalnego progu, zwanego wytrzymałością obliczeniową. Mogą to być inne czynniki stanu naprężenie-odkształcenie – na przykład momenty zginające, siły poprzeczne lub wzdłużne przekraczające nośność konstrukcji w stanie granicznym.

Sprawdza pierwszą grupę stanów granicznych

Aby zapobiec wystąpieniu stanu granicznego I, projektant musi sprawdzić charakterystyczne przekroje konstrukcji:

• wytrzymałość
• dla stabilności
• wytrzymałość

Wszystkie nośne elementy konstrukcyjne, bez wyjątku, są sprawdzane pod kątem wytrzymałości, niezależnie od materiału, z którego są wykonane, a także kształtu i wielkości przekroju. To najważniejsza i obowiązkowa kontrola, bez której kalkulator nie ma prawa do spokojnego snu.

Kontrolę stateczności przeprowadza się dla elementów ściskanych (centralnie, mimośrodowo).

Próby zmęczeniowe należy przeprowadzać na elementach, które działają w cyklicznych warunkach obciążenia i odciążenia, aby zapobiec skutkom zmęczenia. Jest to typowe np. dla przęseł mostów kolejowych, ponieważ podczas ruchu pociągów etapy pracy załadunku i rozładunku stale się zmieniają.

W ramach tego kursu zapoznamy się z podstawowymi badaniami wytrzymałościowymi konstrukcji żelbetowych i metalowych.

Sprawdza drugą grupę stanów granicznych

Aby zapobiec wystąpieniu stanu granicznego II, projektant zobowiązany jest do sprawdzenia charakterystycznych odcinków:

• na odkształceniach (przemieszczeniach)
• na odporność na pękanie (dla konstrukcji żelbetowych)

Deformacje należy wiązać nie tylko z przemieszczeniami liniowymi konstrukcji (ugięciami), ale również z kątami obrotu przekrojów. Zapewnienie odporności na pękanie jest ważnym krokiem w projektowaniu konstrukcji żelbetowych zarówno z konwencjonalnego, jak i sprężonego betonu zbrojonego.

Przykłady obliczeń dla konstrukcji żelbetowych

Jako przykład rozważmy, jakie kontrole należy przeprowadzić przy projektowaniu konstrukcji ze zwykłego (niesprężonego) betonu zbrojonego zgodnie z normami.

Tabela 1. Grupowanie obliczeń według stanów granicznych:
M - moment zginający; Q - siła poprzeczna; N - siła wzdłużna (ściskająca lub rozciągająca); e jest ekscentrycznością przyłożenia siły wzdłużnej; T to moment obrotowy; F - zewnętrzna siła skupiona (obciążenie); σ - naprężenie normalne; a - szerokość otwarcia pęknięcia; f - ugięcie konstrukcji

Należy pamiętać, że dla każdej grupy stanów granicznych przeprowadza się cały szereg sprawdzeń, a rodzaj sprawdzenia (wzór) zależy od stanu naprężenie-odkształcenie elementu konstrukcyjnego.

Jesteśmy już blisko nauczenia się obliczania konstrukcji budowlanych. Na następnym spotkaniu porozmawiamy o obciążeniach i od razu przejdziemy do obliczeń.