ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
Предельные состояния МК.
Предельными называются такие состояния, при превышении которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям или требованиям монтажа.
Две группы предельных состояний:
I – по потере несущей способности: все виды разрушений (вязкое, хрупкое, усталостное); потеря устойчивости положения и формы; резонансные колебания, переход в изменяемую систему (1А) или непригодности к эксплуатации: чрезмерно большие деформации конструкции вследствие текучести материала или сдвигов в соединениях, чрезмерное раскрытие трещин (1Б);
II – по непригодности к нормальной эксплуатации: недопустимые перемещения, углы поворота, деформации, трещины и др., затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций
Рис.2.1. График работы конструкции
Нормальная эксплуатация – эксплуатация без ограничений в соответствии с технологическими условиями, предусмотренными нормами и заданиями на проектирование и учитывающими безопасную работу людей и оборудования.
Условие недопущения ПС
IА: F ≤ R; IБ: Δост ≤ [Δ0], или εост≤[ε0]; (косвенное условие F ≤ Ry)
II: f≤[f]
Нагрузки и воздействия.
Классификация нагрузок
Нормативные и расчетные нагрузки
СНиП 2.01.07-85* устанавливает два значения нагрузок: нормативные и расчетные.
Нормативные (Fn)– нагрузки, соответствующие условиям нормальной эксплуатации.
· От собственного веса конструкций и оборудования – по средним значениям параметров;
· Снеговая нагрузка s0 – средняя из ежегодных максимумов для каждого из 6 снеговых районов РФ
s=s0∙μ, где μ – коэффициент перехода от поверхности земли, зависящий от конфигурации кровли;
· Ветровая нагрузка w=0,61v2, где v – скорость ветра на уровне 10 м над поверхностью земли, превышаемая в среднем один раз в 5 лет.
Обеспеченность ежегодных максимумов ~80%.
· Временные нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий – по нормам; для производственных зданий – по стандартам, каталогам или технической документации на оборудование;
· Нагрузка от грузоподъемных механизмов (мостовых опорных и подвесных кранов) – по их номинальной грузоподъемности;
Обеспеченность нагрузок – 90-95%.
Расчетные (F) - максимальные нагрузки и воздействия за время эксплуатации сооружения. Для большинства расчетных нагрузок обеспеченность превышает 99%.
F=Fn∙γf, (1)
где ∙γf – коэффициент надежности по нагрузке.
∙γf = 1,05 – для нагрузок от собственного веса МК;
∙γf = 1,4 – для ветровой нагрузки;
∙γf = 1,4 – 1,6 – для снеговой нагрузки.
Сочетания нагрузок.
СНиП 2.01.07-85* устанавливает 2 категории расчетных сочетаний нагрузок:
Основные сочетания
Постоянные + длительные + кратковременные
· Постоянная + 1 временная (кратковременная): ψ1 = 1 (ψ2 = 1)
· Постоянная + 2 и более временных: ψ1 = 0,95; ψ2 = 0,9
· Постоянная + 3 и более кратковременных: ψ2-1 = 1,0; ψ2-2 = 0,8; ψ2-3… = 0,6.
Особые сочетания
Постоянная + временная длительная + кратковременная + особая
Ψ1 = 0,95; ψ2 = 0,8 (кроме случаев, оговоренных в соответствующих нормах проектирования). Особая нагрузка принимается без снижения.
Нормативные и расчетные сопротивления.
Нормативное сопротивление – значение контрольной или браковочной характеристики, устанавливаемой Госстандартом и имеющую обеспеченность 0,95 (95%).
Для МК приняты нормативные сопротивления Ryn, устанавливаемые по пределу текучести σy, или Run – по временному сопротивлению σu.
Значения Ryn и Run - табл.51 прил.1 СНиП II-23-81*.
Расчетное сопротивление
(2)
γm – коэффициент надежности по материалу, учитывающий влияние статистической изменчивости прочности менталла, различие в работе стали в образцах и конструкции при сложном НДС и др.
При расчете конструкций с использованием Ru, для учета повышенной опасности такого состояния вводится дополнительный коэффициент надежности γu =1,3.
Система коэффициентов надежности метода предельных состояний.
· ∙γf – коэффициент надежности по нагрузке;
· γm - – коэффициент надежности по материалу;
· γс – коэффициент условий работы. Учитывает особенности действительной работы материалов, элементов конструкций, их соединений, а также зданий и сооружений, имеющие систематический характер, но не отражаемые в расчетах прямым путем, или не имеющие приемлемого математического описания (неблагоприятное влияние температуры, влажности, агрессивной среды, длительности или многократной повторяемости нагрузки, приближенность расчетной схемы и исходных предпосылок).
· γа – коэффициент надежности по геометрии;
· γn – коэффициент надежности по ответственности.