Този метод е въведен в практиката на изчисляване на строителни конструкции от 1955 г. Граничното състояние на конструкцията се нарича такова, че по-нататъшната й нормална работа е невъзможна. В съответствие със строителните норми и разпоредби (SNiP) се установяват три гранични състояния: първото гранично състояние, определено от носещата способност (якост или стабилност); второто гранично състояние, което възниква, когато се появят прекомерни деформации или вибрации, които нарушават нормалната работа; • третото гранично състояние, произтичащо от образуването на пукнатини или други локални повреди. Изчислението за първото гранично състояние е една от възможностите за изчисляване на ограничителните (разрушителни) натоварвания, но за разлика от последното се взема предвид и вероятността от настъпване на граничното състояние. При изчисляване на граничните състояния вместо един общ коефициент на безопасност се въвеждат три отделни фактора. Коефициентът на претоварване n1 отчита неточностите при определяне на натоварването. Обикновено натоварването се определя от нормите въз основа на резултатите от дългосрочни наблюдения. Това натоварване се нарича нормативен Rn. Действителното натоварване може да се отклони от стандарта в неблагоприятна посока. За да се отчете такова отклонение, се въвежда коефициентът на претоварване. Умножавайки стандартното натоварване по този коефициент, се получава изчисленото натоварване: P n. Степента на точност при определяне на различни натоварвания не е еднаква, поради което се въвежда различен коефициент на претоварване за всеки вид натоварване. Постоянното натоварване (мъртво тегло на конструкцията) може да се изчисли най-точно, поради което се приема, че коефициентът на претоварване е малък n 1,1. Временното натоварване - теглото на влака, тълпата, натиска върху конструкцията на вятъра, снега - не може да бъде точно изчислено. В тази връзка за такива натоварвания се въвеждат повишени коефициенти на претоварване. Например, за натоварване от сняг n 1.4. Проектното натоварване се получава чрез сумиране на всички видове действащи натоварвания, умножени по съответните фактори на претоварване. Коефициентът на хомогенност на материала k 1, който отчита възможното намаляване на якостта на материала спрямо установените норми и се нарича стандартно съпротивление.Проектното съпротивление на даден материал се получава като се умножи стандартното съпротивление по коефициент на хомогенност. Колкото по-хомогенен е материалът, толкова по-близо до единицата е коефициентът k. Стандартното съпротивление е напрежението, което като минимум трябва да се осигури при тестване на проби от дадена марка материал. За пластмасови материали минималната стойност на точката на провлачване се приема като стандартно съпротивление, а за крехките материали - якостта на опън. Например, за стомана марка St.3, нормативната стойност на точката на провлачване е MPa. В действителност са възможни някои отклонения в една или друга посока, така че коефициентът на хомогенност се приема за k = 0,85 - 0,9, а изчисленото съпротивление се оказва равно на APM. Коефициентът на работни условия m, който отчита всички други много разнообразни обстоятелства, които могат да доведат до намаляване на носещата способност на конструкцията, като: специфични особености на работата на материала, неточности в предположенията за проектиране, неточности в производството, влиянието на влажността, температурата, неравномерното разпределение на напреженията върху участъка и други фактори, които не се вземат предвид при изчислението по директен начин. При неблагоприятни условия вземете, при нормални условия, при особено благоприятни условия, в някои случаи вземете m 1. Основното конструктивно условие на метода на граничното състояние може най-общо да се запише по следния начин: където N е проектната сила, т.е. сила (или огъващ момент) от стандартни натоварвания, умножена по съответните фактори на претоварване; - стандартна устойчивост на материала (якост на опън, граница на провлачване); - коефициенти на хомогенност; S - геометрични характеристики на сечението (площ, момент на съпротивление); едно,. .i - коефициенти на работни условия; f е функция, съответстваща на вида на силата (натиск, опън, усукване, огъване и др.). При изчисляване на конструктивни елементи, работещи при опън или компресия, условието на метода на граничното състояние може да се запише в следния вид: където N е проектната сила; FNT - площ (нет) на опасния участък. При изчисляване на греди условието се записва, както следва: Rm, където M е проектният огъващ момент; W е моментът на съпротивление на участъка; m - коефициент на работни условия, който за останалите греди в повечето случаи се приема за равен на единица. В този случай са възможни два случая. Допустими остатъчни отклонения при работни условия. В този случай носещата способност на гредата се определя от огъващия момент:, където WПЛ е пластичният момент на съпротивление; R - проектно съпротивление. Ако остатъчните деформации са неприемливи, тогава граничното състояние е това, при което напреженията в най-външните влакна достигат проектното съпротивление. Носещата способност се определя от условието W, където W е моментът на съпротивление на секцията по време на работа в еластичния етап. При определяне на носещата способност на I-образни греди и подобни греди с тънки стени и здрави хорди, във всички случаи се препоръчва да се използва предишната формула MR W. Изчисляването на статично неопределени греди се извършва при допускането, че моментите на огъване се изравняват в местата на възможно образуване на пластмасови панти. Методите за изчисление се избират в зависимост от условията на работа на конструкцията и изискванията, които се прилагат към нея. Ако според работните условия е необходимо да се ограничи количеството на конструктивните деформации, се извършва изчисляване на коравина. Разбира се, изчисляването на твърдостта не замества изчисляването на якост, но има случаи, когато размерите на напречните сечения на конструктивните елементи въз основа на твърдостта са по-големи от тези, базирани на якост. В този случай основното, решаващо за този дизайн е изчисляването на твърдостта.

На този етап вече разбираме, че изчисленията на строителните конструкции се извършват в съответствие с някои норми. Което - не е възможно да се каже еднозначно, тъй като в различни странисе използват различни стандарти за проектиране.

Така че в страните от ОНД се използват различни версии на стандартите, базирани на съветски SNiP и GOST; в европейските страни основно преминаха на еврокод (EN), а в САЩ се използват ASCE, ACI и т. н. Очевидно вашият проект ще бъде обвързан с нормите на държавата, от която е поръчан този проект или къде ще бъде изпълнени.

Ако нормите са различни, значи изчисленията са различни?

Този въпрос толкова тревожи начинаещите калкулатори, че го отделих в отделен параграф. Наистина: ако отворите някои чуждестранни стандарти за дизайн и ги сравните, например, със SNiP, може да останете с впечатлението, че чуждата система за проектиране се основава на напълно различни принципи, методи, подходи.

Трябва обаче да се разбере, че стандартите за проектиране не могат да противоречат на основните закони на физиката и трябва да разчитат на тях. Да, те могат да използват различни физически характеристики, коефициенти, дори модели на работа на определени строителни материали, но всички те са обединени от обща научна база, базирана на здравината на материалите, строителната и теоретичната механика.

Ето как изглежда Еврокод тестът за здравина на елемент от метална конструкция, подложен на напрежение:

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

А ето как изглежда подобна проверка според една от най-новите версии на SNiP:

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

Лесно е да се отгатне, че и в първия, и във втория случай силата от външното натоварване (в числителя) не трябва да надвишава усилието, характеризиращо носещата способност на конструкцията (в знаменателя). Това е ясен пример за общ, научно обоснован подход към проектирането на сгради и конструкции от инженери от различни страни.

Концепция за гранично състояние

Един ден (всъщност преди много години) учени и инженери-изследователи забелязаха, че не е напълно правилно да се проектира елемент въз основа на който и да е тест. Дори и за сравнително прости дизайни, може да има много опции за работата на всеки елемент, и Строителни материалив процеса на износване те променят своите характеристики. И ако вземем предвид и аварийните и ремонтни условия на конструкцията, тогава това води до необходимостта от подреждане, сегментиране, класификация на всички възможни състояния на конструкцията.

Така се ражда концепцията за „ограничаващо състояние”. В Еврокода е дадена лаконична интерпретация:

гранично състояние - състояние на конструкция, при което конструкцията не отговаря на съответните критерии за проектиране

Можем да кажем, че граничното състояние възниква, когато работата на конструкцията под натоварване надхвърля проектните решения. Например проектирахме стоманена рамка, но в определен момент от нейната работа една от подпорите загуби своята стабилност и се огъна - има преход към гранично състояние.

Методът за изчисляване на строителните конструкции чрез ограничаващи състояния е доминиращ (той заменя по-малко „гъвкавия“ метод на допустимите напрежения) и днес се използва както в регулаторната рамка на страните от ОНД, така и в Еврокода. Но как може един инженер да използва тази абстрактна концепция в конкретни изчисления?

Ограничете държавните групи

На първо място, трябва да разберете, че всяко ваше изчисление ще се отнася до едно или друго ограничаващо състояние. Калкулаторът симулира работата на структурата не в някакво абстрактно, а в гранично състояние. Тоест всички конструктивни характеристики на конструкцията се избират въз основа на граничното състояние.

В същото време не е нужно постоянно да мислите за теоретичната страна на въпроса - всички необходими проверки вече са поставени в стандартите за проектиране. Чрез извършване на проверки по този начин предотвратявате възникването на гранично състояние за проектираната конструкция. Ако всички проверки са изпълнени, тогава може да се предположи, че граничното състояние няма да настъпи до края на жизнения цикъл на конструкцията.

Тъй като в реалния дизайн инженерът се занимава с поредица от проверки (за напрежения, моменти, сили, деформации), тогава всички тези изчисления са конвенционално групирани и вече говорят за групи от гранични състояния:

• гранични състояния от група I (в Еврокод - по отношение на носимоспособност)
• гранични състояния от II група (в Еврокода - за изправност)

Ако е настъпило първото ограничаващо състояние, тогава:

• разрушена структура
• конструкцията все още не е разрушена, но най-малкото увеличение на натоварването (или промяна в други условия на работа) води до разрушаване

Изводът е очевиден: по-нататъшната експлоатация на сграда или конструкция, която е в първото гранично състояние, е невъзможна. няма начин:

Фигура 1. Разрушаване на жилищна сграда (първо гранично състояние)

Ако структурата е преминала във второ (II) гранично състояние, тогава нейната работа все още е възможна. Това обаче изобщо не означава, че всичко е наред с него - отделни елементи могат да получат значителни деформации:

• отклонения
• ротации на секции
• пукнатини

По правило преходът на конструкция към второто гранично състояние изисква всякакви ограничения в работата, например намаляване на натоварването, намаляване на скоростта на движение и др.:

Фигура 2. Пукнатини в бетона на сградата (второ гранично състояние)

По отношение на здравината на материалите

На „физическо ниво“ възникването на гранично състояние означава, например, че напреженията в конструктивен елемент (или група елементи) надвишават определен допустим праг, наречен проектно съпротивление. Това могат да бъдат и други фактори на напрегнато-деформационното състояние - например огъващи моменти, напречни или надлъжни сили, надвишаващи носещата способност на конструкцията в гранично състояние.

Проверява за първата група гранични състояния

За да предотврати появата на I гранично състояние, инженерът-проектант е длъжен да провери характерните секции на конструкцията:

• за сила
• за устойчивост
• издръжливост

Всички носещи елементи на конструкцията се проверяват за здравина, независимо от материала, от който са направени, както и формата и размера на напречното сечение. Това е най-важната и задължителна проверка, без която калкулаторът няма право на спокоен сън.

Проверката на стабилността се извършва за компресирани (централни, ексцентрични) елементи.

Изпитването на умора трябва да се извършва на елементи, които работят при условия на циклично натоварване и разтоварване, за да се предотвратят ефектите на умора. Това е типично, например, за участъците на железопътните мостове, тъй като по време на движението на влаковете етапите на товарене и разтоварване на работата непрекъснато се редуват.

В този курс ще се запознаем с основните изпитвания на якост на стоманобетонни и метални конструкции.

Проверява за втората група гранични състояния

За да предотврати настъпването на II гранично състояние, инженерът-конструктор е длъжен да провери характерните секции:

• при деформация (изместване)
• устойчивост на пукнатини (за стоманобетонни конструкции)

Деформациите трябва да бъдат свързани не само с линейни премествания на конструкцията (отклонения), но и с ъглите на завъртане на секциите. Осигуряването на устойчивост на пукнатини е важен етап при проектирането на стоманобетонни конструкции както от конвенционален, така и от предварително напрегнат стоманобетон.

Примери за изчисления за стоманобетонни конструкции

Като пример, нека разгледаме какви проверки трябва да се извършат при проектиране на конструкции от обикновен (ненапрегнат) стоманобетон според нормите.

Таблица 1. Групиране на изчисленията по гранични състояния:
M - огъващ момент; Q е страничната сила; N - надлъжна сила (на натиск или на опън); e - ексцентриситет на приложение на надлъжната сила; T е въртящият момент; F - външна концентрирана сила (товар); σ - нормално напрежение; а - ширина на отвора на пукнатината; f - отклонение на конструкцията

Моля, имайте предвид, че за всяка група гранични състояния се извършват цели серии от проверки, като видът на проверката (формулата) зависи от състоянието на напрежение-деформация на конструктивния елемент.

Вече се приближихме до това как да се изчислим строителните конструкции. На следващата среща ще говорим за натоварванията и веднага ще преминем към изчисленията.

Изчисляване на конструктивни елементи на твърдо сечение

В съответствие с нормите, които са в сила в Русия, дървените конструкции трябва да се изчисляват по метода на граничното състояние.

Граничните състояния на конструкциите са тези, при които те престават да отговарят на експлоатационните изисквания. Външната причина, която води до граничното състояние, е силовият ефект (външни натоварвания, реактивни сили). Граничните състояния могат да възникнат под влиянието на работните условия на дървените конструкции, както и от качеството, размера и свойствата на материалите. Има две групи ограничаващи състояния:

• 1 - по отношение на носещата способност (якост, стабилност).
• 2 - от деформации (отклонения, премествания).

Първата група пределни състояния се характеризира със загуба на носеща способност и пълна непригодност за по-нататъшна експлоатация. Той е най-отговорният. В дървените конструкции могат да възникнат следните гранични състояния от първата група: разрушаване, загуба на стабилност, преобръщане, неприемливо пълзене. Тези гранични състояния не се появяват, ако са изпълнени следните условия:

е? Р sc (или Р ср ),

тези. при нормални напрежения ( в) и напрежения на срязване ( е) не надвишавайте някои гранична стойност R,наречено проектно съпротивление.

Втората група ограничаващи състояния се характеризира с такива особености, при които функционирането на конструкции или конструкции, макар и трудно, не е напълно изключено, т.е. структурата става неизползваема само за нормална употреба. Пригодността на конструкцията за нормална употреба обикновено се определя от деформациите.

е? [за

е/л? ...

Това означава, че огъващите елементи или конструкции са подходящи за нормална работа, когато максималната стойност на съотношението на деформация към участък е по-малка от максимално допустимата относителна деформация. (според SNiP II-25-80). структура участък огъване на дърво

Целта на изчисляването на конструкциите е да се предотврати възникването на някое от възможните гранични състояния, както по време на транспортиране и монтаж, така и по време на експлоатацията на конструкциите. Изчислението за първото гранично състояние се извършва според изчислените стойности на товарите, а за второто - според нормативните. Стандартните стойности на външните натоварвания са дадени в SNiP "Натоварвания и въздействия". Изчислените стойности се получават, като се вземе предвид коефициента на безопасност на натоварването г н... Конструкциите разчитат на неблагоприятна комбинация от натоварвания (мъртво тегло, сняг, вятър), вероятността за което се взема предвид от коефициентите на комбинация (според SNiP „Натоварвания и въздействия“).

Основната характеристика на материалите, по която се оценява способността им да издържат на силови влияния, е нормативната устойчивост Р н... Характеристичната устойчивост на дървесината се изчислява въз основа на резултатите от множество тестове на малки проби от чиста (без включване на дефекти) дървесина от същия вид със съдържание на влага 12%:

Р н =

Къде е средноаритметичната стойност на крайната сила,

V- коефициент на вариация,

те индикатор за надеждност.

Нормативна устойчивост Р не минималната вероятностна крайна якост на чисто дърво, получена от статична обработка на резултатите от краткосрочно изпитване на малки стандартни образци.

Проектна устойчивост Р- това е максималното напрежение, което материалът в конструкцията може да издържи без срутване, като се вземат предвид всички неблагоприятни фактори в условията на работа, които намаляват неговата якост.

При преминаване от нормативна съпротива Р ндо изчислената Рнеобходимо е да се вземе предвид ефектът от натоварвания, дефекти (възли, наклонени слоеве и др.), преходът от малки стандартни проби към елементи от строителни размери върху здравината на дървесината с дълготрайно действие. Комбинираното влияние на всички тези фактори се взема предвид от коефициента на безопасност на материала ( Да се). Проектното съпротивление се получава чрез разделяне Р н за коефициента на безопасност за материала:

R = R н /Да се,

Да се дл= 0,67 - коефициент на продължителност при комбинирано действие на постоянни и временни натоварвания;

Да се един = 0,27h0,67 - коефициент на еднородност, в зависимост от вида на напрегнатото състояние, като се вземе предвид ефектът на дефектите върху здравината на дървото.

Минимална стойност Да се единвзети при разтягане, когато влиянието на дефектите е особено голямо. Проектна устойчивост Да сеса дадени в табл. 3 SNiP II-25-80 (за иглолистна дървесина). Рдървесина от други видове се получава с помощта на преходни фактори, също дадени в SNiP.

Безопасността и здравината на дървото и дървените конструкции зависи от температурните и влажностни условия. Овлажняването насърчава разпадането на дървесината, а повишената температура (над определена граница) намалява нейната здравина. Отчитането на тези фактори изисква въвеждането на коефициенти на работни условия: м v ?1, м т ?1.

В допълнение, SNiP приема, като се вземе предвид коефициентът на слоя за залепени елементи: м sl = 0.95h1.1;

коефициент на лъч за дълги светлини с височина над 50 см: м б ?1;

антисептичен коефициент: м а ?0,9;

коефициент на огъване за огънати залепени елементи: м gn№ 1 и т.н.

Модулът на еластичност на дървесината, независимо от вида, се приема равен на:

Е= 10000 MPa;

Е 90 = 400 MPa.

Проектните характеристики на строителния шперплат също са дадени в SNiP, а при проверка на напреженията в елементите от шперплат, както за дърво, се въвеждат работните условия м... Освен това за конструктивната устойчивост на дърво и шперплат се въвежда коефициент м дл= 0,8, ако общата проектна сила от постоянни и временни товари надвишава 80% от общата проектна сила. Този фактор е в допълнение към намалението, включено в коефициента на безопасност на материала.

Елементи на дървени конструкции се наричат ​​дъски, пръти, греди и трупи от масивно сечение с размери, посочени в асортиментите от нарязани и кръгли материали. Те могат да бъдат независими конструкции, например греди или стълбове, както и пръти от повече сложни структури... Усилията в елементите определят общи методистроителна механика. Проверката на якостта и деформациите на елемент се състои в определяне на напреженията в секциите, които не трябва да надвишават проектното съпротивление на дървото, както и неговите деформации, които не трябва да надвишават граничните, установени от нормитедизайн. Дървени елементиизчислено в съответствие със SNiP II-25-80.

Опънати елементи

Долните корди и индивидуалните скоби на ферми, затягане на арки и други проходни конструкции работят на напрежение. Сила на опън ндейства по оста на елемента и напреженията на опън възникват във всички точки на напречното му сечение в, за които се приема, че са с еднакъв размер с достатъчна точност.

Дървесината на опън работи почти еластично и показва висока якост. Разрушаването става крехко под формата на почти моментално разкъсване. Стандартните проби за изпитвания на опън имат формата на "осем".

Както се вижда от диаграмата на опън на дървесина без дефекти, зависимостта на деформациите от напреженията е близка до линейна, а якостта достига 100 MPa.

Въпреки това, якостта на опън на истинското дърво, като се вземат предвид значителните му колебания, голямото влияние на дефектите и продължителността на натоварване са много по-ниски: за нелепена дървесина от I клас Р Р= 10 MPa, следователно за залепената дървесина влиянието на дефектите намалява Р Р= 12 MPa. Силата на разтегнатите елементи в тези места, където има отслабване, намалява в резултат на концентрацията на напрежения в техните краища, т.е. въвежда се коефициентът на условията на труд м 0 = 0,8. След това се получава изчисленото съпротивление Р Р= 8 MPa. Изчислението за проверка на опънати елементи се извършва по формулата:

Площта на разглежданото напречно сечение и отслабването, разположено в участък с дължина 20 см, се считат за комбинирани в един участък. За да изберете секции, използвайте същата формула, но по отношение на желаната (задължителна) област.

Компресирани елементи

Компресията се поддържа от подпори, подпори, горни корди и отделни пръти на ферми. В секциите на елемента от силата на натиск Н,действайки по оста му, възникват напрежения на натиск с почти същата величина в(правоъгълна диаграма).

Стандартните образци за изпитване на компресия имат формата на правоъгълна призма с размери, показани на фиг. 2.

Дървесината работи надеждно при компресия, но не съвсем издръжливо. До около половината от пределната якост нарастването на деформациите става по закон, близък до линейния, а дървото работи почти еластично. С увеличаване на натоварването увеличаването на деформациите все повече изпреварва увеличаването на напреженията, което показва еластично-пластичния характер на работата на дървото.

Отказът на пробите без дефекти се получава при напрежения, достигащи 44 MPa, пластично, в резултат на загуба на стабилност на редица влакна, което се доказва от характерна гънка. Недостатъците намаляват здравината на дървото по-малко, отколкото при разтягане, поради което изчислената устойчивост на истинската дървесина при компресия е по-висока и е за дървесина от 1 клас Р С = 14h16 MPa, а за степени 2 и 3 тази стойност е малко по-ниска.

Изчисляването на якостта на компресираните елементи се извършва по формулата:

където Р С- конструктивна устойчивост на натиск.

Елементите, смачкани по цялата повърхност, се изчисляват по подобен начин. Компресираните пръти, които имат голяма дължина и не са фиксирани в напречна посока, трябва освен да се изчисли якостта, да бъдат проектирани за изкривяване. Феноменът на изкривяване се състои във факта, че гъвкава централно компресирана права пръчка губи своята праволинейна форма (губи стабилност) и започва да се изпъква при напрежения, които са много по-ниски от крайната якост. Проверката на компресиран елемент, като се вземе предвид неговата стабилност, се извършва по формулата:

където е изчислената площ на напречното сечение,

° С -коефициент на изкривяване.

се приема равно на:

• 1. При липса на отслабване =,
• 2. С отслабване, което не се простира до ръбовете, ако площта на отслабване не надвишава 25%, =,
• 3. Същото, ако площта на затихване надвишава 20%, = 4/3 ,

Със симетрично отслабване, простиращо се до ръбовете =,

При асиметрично отслабване, простиращо се до ръбовете, елементите се изчисляват като ексцентрично компресирани.

Коефициент на изкривяване ° Свинаги по-малко от 1, отчита ефекта на стабилността върху намаляването на носещата способност на компресиран елемент в зависимост от неговата изчислена максимална гъвкавост л.

Гъвкавостта на елемента е равна на съотношението на изчислената дължина л 0 към радиуса на въртене на сечението на елемента:

Изчислена дължина на елемента л 0 трябва да се определи чрез умножаване на свободната му дължина лпо фактор м 0 :

л 0 = l m 0 ,

където коефициентът м 0 се взема в зависимост от вида на закрепване на краищата на елемента:

• - с шарнирни краища м 0 =1;
• - с едната шарнирно фиксирана, а другата прищипана м 0 =0,8;
• - с един захванат, а другият свободно натоварен край м 0 =2,2;
• - в двата края захванати м 0 =0,65.

Гъвкавостта на компресираните елементи е ограничена, така че те да не станат неприемливо гъвкави и недостатъчно надеждни. Отделните конструктивни елементи (отделни стълбове, корди, опорни скоби на ферми и др.) трябва да имат гъвкавост не повече от 120. Други компресирани елементи на основните конструкции - не повече от 150, свързващи елементи - 200.

С гъвкавост над 70 ( л> 70), компресираният елемент губи своята стабилност, когато напреженията на натиск в дървото са все още ниски и работи еластично.

Коефициент на изкривяване (или коефициент на стабилност), равен на съотношението на напрежението в момента на изкривяване в кр якост на натиск Р и т.н, определено по формулата на Ойлер, като се вземе предвид постоянното съотношение на модула на еластичност на дървесината към пределната якост:

А= 3000 - за дърва,

А= 2500 - за шперплат.

С гъвкавост, равна или по-малка от 70 ( л? 70), елементът губи своята стабилност, когато напреженията на натиск достигнат еластопластичния етап и модулът на еластичност на дървото намалява. В този случай коефициентът на изкривяване се определя, като се вземе предвид променливият модул на еластичност съгласно опростената теоретична формула:

Където = 0,8 е коефициентът за дървесина;

1 - коефициент за шперплат.

При избор на секция се използва формулата за изчисляване на стабилността, като предварително се задава стойността ли ° С.

Огъващи елементи

Огъващите моменти възникват в огъващите елементи от натоварвания, действащи напречно на надлъжната ос Ми странични сили Вопределя се по методите на структурната механика. Например в една греда с един участък с участък лот равномерно разпределен товар qвъзникват огъващи моменти и срязващи сили.

Деформациите и напреженията на огъване възникват от огъващия момент в секциите на елемента. в, които се състоят от компресия в едната част на секцията и напрежение в другата, в резултат на което елементът се огъва.

Диаграмата, що се отнася до компресията, има линеен контур, до около половината, след което се огъва, показвайки ускорения растеж на отклоненията.

80 MPa е максималната якост на огъване на чисто дърво по време на краткосрочни тестове. Разрушаването на пробата започва с появата на гънки в крайно компресираните влакна и завършва с разкъсването на крайно разтегнатите. Проектната устойчивост на огъване съгласно SNiP II-25-80 се препоръчва да бъде същата като при компресия, т.е. за 1 клас Р и= 14 MPa - за елементи с правоъгълно напречно сечение с височина до 50 см. Пръти с площ на напречното сечение 11 - 13 см. С височина на напречното сечение 11 - 50 см. Имат по-малко нарязани влакна по време на рязане от дъски, поради което силата им се увеличава до Р и= 15 MPa. Дървените трупи с ширина над 13 см с височина на сечението 13 - 50 см изобщо нямат нарязани влакна, следователно Р и= 16 MPa.

1. Изчисляване на огъващи елементи за якост

Произвежда се по формулата:

y =, където

М- максимален момент на огъване,

У селище- изчисленият момент на съпротивление на напречното сечение.

За най-често срещаната правоъгълна секция

Изборът на секцията от огънати елементи се извършва по същата формула, като се определя, след което се задава един от размерите на секцията ( били з) намерете различен размер.

2. Изчисляване на устойчивостта на плоска форма на деформация на елементи от правоъгълно постоянно сечение

Произвежда се по формулата:

y =, където

М- максималният огъващ момент в разглежданата област л стр ,

У бр- максимален брутен момент на съпротивление в разглеждания участък л стр ,

° С м- коефициент на устойчивост.

Коефициент ° С мза огъващи елементи с правоъгълно постоянно напречно сечение, фиксирани въртеливо от изместване от равнината на огъване, трябва да се определя по формулата:

Където л стр- разстоянието между опорните секции на елемента (разстоянието между точките на закрепване на компресирания ремък),

б- ширина на напречното сечение,

з- максималната височина на напречното сечение на обекта л стр ,

к е- коефициент в зависимост от формата на парцела в обекта л стр(определя се според таблицата SNiP II-25-80).

При изчисляване на елементи с променлива височина на сечението, стойността на коефициента ° С мтрябва да се умножи по коефициент к хм, а при подсилване от равнината на огъване в междинни точки на опънатия ръб - с кое. к следобед .

И двата фактора се определят от SNiP.

При наличие на точки за закрепване на разтегнатите зони н? 4, к хм =1.

Проверката на стабилността на плоска форма на огъване на елементи от постоянен I-лъч или кутия трябва да се извършва в случаите, когато л стр ? 7б, където б- ширината на компресираната лента на напречното сечение. Изчислението трябва да се направи по формулата:

Където ° С- коефициент на надлъжно огъване на компресиран ремък,

Р ° С- конструктивна устойчивост на натиск,

У бр- брутен момент на съпротивление, при стени от шперплат - намален момент на съпротивление в равнината на огъване на елемента.

3. Проверете за раздробяване при огъване

Извършва се по формулата на Журавски:

Където В- изчислена сила на срязване;

аз бре брутният момент на инерция на разглеждания участък;

С бр- брутният статичен момент на срязващата част на сечението спрямо неутралната ос;

б- ширина на секцията;

Р sc- проектна устойчивост на срязване при огъване (за дървесина от клас I Р sc= 1,8 MPa за незалепени елементи, Р sc= 1,6 MPa - за залепени елементи по дължината на зърното).

В правоъгълни греди при л/ч? 5, не се получава стържене, но може да се появи в елементи с други форми на сечение, например в тънкостенни I-греди.

4. Проверка на огъващите елементи за отклонения

Определя се относителното отклонение, чиято стойност не трябва да надвишава граничната стойност, регулирана от SNiP:

Най-голямо отклонение ешарнирно поддържани и конзолни огъващи елементи с постоянно и променливо напречно сечение трябва да се определят по формулата:

Където е 0 - отклонение на греда с постоянно напречно сечение, без да се вземат предвид деформациите на срязване (например за греда с един участък;

з- най-голямата височина на участъка;

к- коефициент, отчитащ променливостта на височината на сечението за греда с постоянно сечение к=1;

С- коефициент, който отчита деформацията на срязване от силата на срязване.

Стойности на коефициента ки Сса дадени в SNiP.

Залепени извити елементи, огъващ момент Мнамаляването на тяхната кривина трябва да се провери допълнително за радиални опънни напрежения по формулата:

в r =

където в 0 - нормални напрежения в крайното влакно на опънатата зона.

в и- нормални напрежения в междинното влакно на участъка, за който са определени радиални напрежения на опън;

з и- разстояние между крайните и разглежданите влакна;

r и- радиусът на кривината на линията, минаваща през центъра на тежестта на диаграмата на нормалните опънни напрежения, затворена между екстремните и разглежданите влакна.

Наклонен завой

Възниква в елементи, чиито оси на секции са разположени косо спрямо посоката на натоварванията, като например в калдъръмени греди на скатни покриви.

q х = qsinб;

q г = qcosb;

М х = Msinb;

М г = Mcosb.

и огъващи моменти Мпри наклонено огъване под ъгъл бразлага се в нормално ( q г) и насочен ( q х) компоненти.

Силата на наклонено огъване се проверява по формулата:

Изборът на секции от наклонено огънати елементи се извършва по метода на опитите. Изчисляването на отклоненията се извършва, като се вземе предвид геометричната сума на отклоненията спрямо всяка от осите на сечението:

Разтегаеми огъващи се елементи

Те работят едновременно при опън и огъване. Ето как работи, например, опъната долна корда на ферма с натоварване между възли; пръти, в които силите на опън действат с ексцентриситет спрямо оста (такива елементи се наричат ​​ексцентрично опънати). В разрези на опънато-огъваем елемент от надлъжната сила на опън нвъзникват равномерни опънни напрежения и от огъващия момент М- напрежение при огъване. Тези напрежения се добавят, поради което напреженията на опън се увеличават, а натискните намаляват. Изчисляването на опънато-огъваемите елементи се извършва по отношение на якостта, като се вземат предвид всички отслабвания:

Поведение Р стр / Р uви позволява да приведете напреженията на опън и огъване до една стойност, за да ги сравните с изчислената якост на опън.

Елементи, огъващи се при компресия

Те работят едновременно при компресия и огъване. Така например работят горните компресирани корди на ферми, които се натоварват допълнително с междувъзлово напречно натоварване, както и с ексцентрично приложение на натискна сила (ексцентрично компресирани елементи).

Равномерни напрежения на натиск от надлъжни сили се появяват в секциите на компресиран-огъващ елемент ни напрежения на натиск и опън от огъващ момент Мкоито са обобщени.

Огъването на компресиран огъващ елемент от напречно натоварване води до появата на допълнителен огъващ момент с максимална стойност:

М н = N f,

Където е- отклонение на елемента.

Изчисляването на якостта на елементите на компресирано огъване се извършва по формулата:

Където М д- огъващ момент според деформирания модел от действието на напречни и надлъжни натоварвания.

За шарнирно поддържани елементи със симетрични диаграми на моменти на огъване на синусоидални, параболични и подобни очертания:

Където М- огъващ момент в проектния участък без отчитане на допълнителния момент от надлъжната сила;

О- коефициент, вариращ от 1 до 0, като се отчита допълнителният момент от надлъжната сила, дължащ се на отклонението на елемента, определен по формулата:

Където ° С- коефициент на изкривяване (коефициент на стабилност) за компресирани елементи.

В допълнение към изпитването на якост, компресирано огънатите елементи се изпитват за стабилност по формулата:

Където Ф бр- бруто площ с максималните размери на сечението на елемента на обекта л стр ;

У бр- максималният момент на съпротивление в разглежданата област л стр ;

н= 2 - за елементи без фиксиране на опъната зона от равнината на деформация,

н= 1 - за елементи, които имат анкериране в зоната на опън от равнината на деформация;

° С- коефициентът на устойчивост на компресия, определен по формулата:

Където А= 3000 - за дърва,

А= 2500 - за шперплат;

° С м- коефициент на стабилност при огъване, формулата за определяне на този коефициент беше дадена по-рано.

Гранични състояния- това са условия, при които конструкцията вече не може да се използва в резултат на действието на външни натоварвания и вътрешни напрежения. В конструкции, изработени от дърво и пластмаса, могат да възникнат две групи гранични състояния - първата и втората.

Изчислението за пределните състояния на конструкциите като цяло и на нейните елементи трябва да се извършва за всички етапи: транспортиране, монтаж и експлоатация, като трябва да се вземат предвид всички възможни комбинации от товари. Целта на изчислението е да не се предотвратят нито първото, нито второто гранични състояния в процесите на транспортиране, монтаж и експлоатация на конструкцията. Това се прави въз основа на отчитане на стандартните и проектните натоварвания и съпротивления на материалите.

Методът на ограничаващото състояние е първата стъпка за гарантиране на надеждността на строителните конструкции. Надеждността е способността на обекта да поддържа качеството, присъщо на дизайна по време на работа. Спецификата на теорията за надеждност на строителните конструкции е необходимостта да се вземат предвид случайни стойности на натоварванията върху системи със случайни показатели за якост. Характерна особеностметодът на граничните състояния е, че всички първоначални стойности, оперирани при изчислението, са произволни по природа, са представени в нормите чрез детерминирани, научно обосновани, стандартни стойности и се взема предвид влиянието на тяхната променливост върху надеждността на конструкциите със съответните коефициенти. Всеки от коефициентите на безопасност отчита променливостта само на една първоначална стойност, т.е. е частен. Следователно методът на пределните състояния понякога се нарича метод на частичните коефициенти. Факторите, чиято променливост влияе върху нивото на надеждност на конструкцията, могат да бъдат класифицирани в пет основни категории: натоварвания и въздействия; геометрични размери на конструктивните елементи; степента на отговорност на структурите; механични свойства на материалите; условия на работа на конструкцията. Нека разгледаме изброените фактори. Възможното отклонение на стандартните товари нагоре или надолу се отчита от коефициента на безопасност на натоварването 2, който в зависимост от вида на натоварването има различна стойност повече или по-малко от единица. Тези фактори, заедно със стандартните стойности, са представени в глава SNiP 2.01.07-85 Стандарти за проектиране. „Натоварвания и въздействия“. Вероятността за комбинирано действие на няколко товара се взема предвид чрез умножаване на товарите по коефициента на комбиниране, който е представен в същата глава на кода. Възможно неблагоприятно отклонение на геометричните размери на конструктивните елементи се взема предвид от коефициента на точност. Този коефициент обаче не се приема в чист вид. Този фактор се използва при изчисляване на геометричните характеристики, като се вземат проектните параметри на секции с минус толеранс. За да се балансират разумно разходите на сгради и конструкции за различни цели, се въвежда коефициент на безопасност за предвидената цел< 1. Степень капитальности и ответственности зданий и сооружений разбивается на три класса ответственности. Этот коэффициент (равный 0,9; 0,95; 1) вводится в качестве делителя к значению расчетного сопротивления или в качестве множителя к значению расчетных нагрузок и воздействий.

Основният параметър на устойчивостта на материала към силови въздействия е нормативната устойчивост, установена от регулаторните документи въз основа на резултатите от статистически изследвания на променливостта на механичните свойства на материалите чрез изпитване на проби от материали по стандартни методи. Евентуалното отклонение от стандартните стойности се взема предвид от коефициента на надеждност на материала y> 1. Той отразява статистическата променливост на свойствата на материалите и тяхната разлика от свойствата на тестваните стандартни проби. Характеристиката, получена чрез разделяне на стандартното съпротивление на коефициента m, се нарича проектно съпротивление J. Тази основна характеристика на якостта на дървото е стандартизирана от SNiP P-25-80 "Стандарти за проектиране. Дървени конструкции".

Неблагоприятното влияние на заобикалящата и работната среда, като: натоварвания от вятър и монтаж, височина на сечението, температура и условия на влажност, се отчитат чрез въвеждане на коефициенти на работни условия t. Коефициентът t може да бъде по-малък от единица, ако този фактор или a комбинация от фактори намалява носещата способност на конструкцията, а повече единици - в обратния случай. За дърво тези коефициенти са представени в SNiP 11-25-80 „Стандарти за проектиране.

Нормативните пределни стойности на деформациите отговарят на следните изисквания: а) технологични (осигуряване на условията за нормална работа на машини и оборудване за манипулиране на материали, КИП и др.); б) конструктивни (осигуряване на целостта на съседни конструктивни елементи, техните фуги, наличие на празнина между носещите конструкции и конструкциите на прегради, дървени къщи и др., Осигуряващи определените склонове); в) естетически и психологически (осигуряващи благоприятни впечатления от външен видструктури, предотвратяващи усещането за опасност).

Стойността на пределните отклонения зависи от обхвата и вида на приложените натоварвания. За дървени конструкции, покриващи сгради от действието на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, максималното отклонение варира от (1/150) - i до (1/300) (2). Здравината на дървесината се намалява и от действието на някои химически препарати срещу биоразграждане, внесени под налягане в автоклави на значителна дълбочина. В този случай коефициентът на работни условия е tia = 0,9. Влиянието на концентрацията на напрежението в проектните секции на опънатите елементи, отслабени от дупки, както и в огъващите елементи, изработени от кръгъл дървен материал с подрязване в проектния участък, отразява коефициента на експлоатационно състояние m0 = 0,8. Деформируемостта на дървесината при изчисляване на дървени конструкции според втората група от пределни състояния се взема предвид от основния модул на еластичност E, който, когато силата е насочена по протежение на зърното на дървото, се приема за 10000 MPa и напречно зърното е 400 МРа. При изчисляване на стабилността модулът на еластичност се приема за 4500 MPa. Основният модул на срязване на дървесината (6) в двете посоки е 500 MPa. Съотношението на Поасон на дървесината през влакната при напрежения, насочени по протежение на влакната, се приема равно на n до o = 0,5, а по протежение на влакната при напрежения, насочени напречно на влакната, n900 = 0,02. Тъй като продължителността и нивото на натоварване влияят не само на якостта, но и на деформационните свойства на дървесината, стойността на модула на еластичност и модула на срязване се умножава по коефициента m = 0,8 при изчисляване на конструкции, в които напреженията в елементите възникват от постоянни и временни дълготрайни товари, надвишават 80% от общото напрежение от всички товари. При изчисляване на метално-дървесни конструкции, еластичните характеристики и конструктивните съпротивления на стоманата и съединенията на стоманените елементи, както и армировката се вземат съгласно главите на SNiP за проектиране на стоманени и стоманобетонни конструкции.

От всички листови конструкционни материали, използващи дървесни суровини, само шперплат се препоръчва да се използва като елементи на носещи конструкции, чиито основни конструктивни съпротивления са дадени в таблица 10 на SNiP P-25-80. При подходящи работни условия за лепилни конструкции, изчислението според първата група пределни състояния предвижда умножаването на основните проектни съпротивления на шперплата с коефициентите на работните условия на tv, ty, tn и др. При изчисляване според втората група пределни състояния еластичните характеристики на шперплата в равнината на листа се вземат от табл. 11 SNiP P-25-80. Модулът на еластичност и модулът на срязване за конструкции при различни експлоатационни условия, както и изложени на комбинирания ефект на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, трябва да се умножат по съответните коефициенти на работните условия, приети за дървесина

Първа групанай-опасни. Определя се от непригодност за експлоатация, когато конструкцията губи носимоспособността си в резултат на разрушаване или загуба на устойчивост. Това не се случва до максимално нормалното Оили напреженията на срязване в неговите елементи не надвишават изчислените (минимални) съпротивления на материалите, от които са направени. Това условие се записва по формулата

а, т

Ограничителните състояния на първата група включват: разрушаване от всякакъв вид, обща загуба на стабилност на конструкцията или локална загуба на стабилност на конструктивен елемент, нарушаване на свързващите възли, които превръщат конструкцията в променлива система, развитието на постоянни деформации, недопустимо по величина. Изчисляването на носещата способност се извършва според вероятния най-лош случай, а именно: според най-голямото натоварване и най-ниското съпротивление на материала, установено, като се вземат предвид всички фактори, влияещи върху него. В нормите са дадени неблагоприятни комбинации.

Втора групапо-малко опасни. Определя се от непригодността на конструкцията за нормална работа, когато се огъва до неприемлива стойност. Това не се случва, докато максималното му относително отклонение /// не надвишава максимално допустимите стойности. Това условие се записва по формулата

G / 1<. (2.2)

Проектирането на дървени конструкции според второто гранично състояние за деформации се прилага главно за огъващи конструкции и е насочено към ограничаване на величината на деформациите. Изчислението се извършва за стандартни натоварвания, без да се умножават по коефициентите за надеждност, като се приема еластичната работа на дървото. Изчислението за деформации се извършва според средните характеристики на дървесината, а не според намалените, както при проверка на носещата способност. Това се дължи на факта, че увеличаването на деформацията в някои случаи, когато се използва в случай на нискокачествена дървесина, не представлява заплаха за целостта на конструкциите. Това обяснява и факта, че изчисляването на деформациите се извършва за стандартни, а не за проектни натоварвания. Като илюстрация на граничното състояние на втората група може да се даде пример, когато в резултат на неприемливо отклонение на гредите се появяват пукнатини в покрива. Потокът от влага в този случай нарушава нормалната работа на сградата, води до намаляване на издръжливостта на дървесината поради нейната влага, но сградата продължава да се използва. Изчислението за второто гранично състояние, като правило, има подчинена стойност, тъй като основното е да се осигури носещата способност. Ограниченията на отклонението обаче са особено важни за конструкции с гъвкави връзки. Следователно деформациите на дървените конструкции (композитни стелажи, композитни греди, конструкции от дъски и гвоздеи) трябва да се определят, като се вземе предвид влиянието на пластичността на връзките (SNiP P-25-80. Таблица 13).

товари,действащи върху конструкцията се определят от строителните норми и правила - SNiP 2.01.07-85 "Натоварвания и въздействия". При изчисляване на конструкции от дърво и пластмаса се взема предвид основно постоянното натоварване от собственото тегло на конструкциите и други строителни елементи. жи краткотрайни натоварвания от тежестта на снега С,налягане на вятъра У.Отчитат се и натоварванията от теглото на хората и оборудването. Всеки товар има стандартна и проектна стойност. Удобно е нормативната стойност да се обозначи с индекса n.

Стандартни натоварванияса началните стойности на натоварванията: Временните натоварвания се определят в резултат на обработка на данните от дългосрочни наблюдения и измервания. Постоянните натоварвания се изчисляват от стойностите на собственото тегло и обема на конструкциите, други строителни елементи и оборудване. Стандартните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на конструкциите за втората група пределни състояния - за отклонения.

Проектни натоварваниясе определят на базата на нормативни, като се отчита възможната им вариабилност, особено нагоре. За това стойностите на стандартните товари се умножават по коефициента на безопасност за товара y,чиито стойности са различни за различните натоварвания, но всички те са по-големи от едно. Разпределените натоварвания са дадени в килопаскали (kPa), което съответства на килонютони на квадратен метър (kN / m). Повечето изчисления прилагат стойности на линейно натоварване (kN / m). Проектните натоварвания се използват при проектирането на конструкции за първа група пределни състояния, за здравина и стабилност.

g ",Действащият върху конструкция се състои от две части: първата част е натоварването от всички елементи на ограждащите конструкции и материали, поддържани от тази конструкция. Натоварването от всеки елемент се определя чрез умножаване на неговия обем по плътността на материала и по стъпката на поставяне на конструкциите; втората част е собственото тегло на основната носеща конструкция. При предварително изчисление собственото тегло на основната носеща конструкция може да се определи приблизително чрез определяне на реалните размери на секциите и обемите на конструктивните елементи.

е равно на произведението на норматива и коефициента на надеждност за товара вЗа собствено натоварване на конструкции y = 1.1, и за натоварвания от изолация, покриви, пароизолация и други y = 1.3. Постоянно натоварване от конвенционални наклонени повърхности с ъгъл на наклон аудобно е да се отнасяме към тяхната хоризонтална проекция, като я разделим на cos а.

Стандартното натоварване от сняг s H се определя на базата на стандартното тегло на снежната покривка т.н., което е дадено в коефициентите на натоварване (kN / m 2) на хоризонталната проекция на покритието, в зависимост от снежния район на страната . Тази стойност се умножава по коефициента p, който отчита наклона и други характеристики на формата на настилката. Тогава стандартното натоварване s H = s 0 p<х > 25 ° p == (60 ° - a °) / 35 °. Това. натоварването е равномерно и може да бъде двустранно или едностранно.

При сводести покриви върху сегментни ферми или арки, равномерното натоварване от сняг се определя, като се вземе предвид коефициентът p, който зависи от съотношението на дължината на участъка / към височината на арката /: p = // (8 /).

Със съотношението на височината на арката към педя f / l =Натоварването от сняг 1/8 може да бъде триъгълно с максимална стойност на една опора s "и 0,5 s" на другата и нулева стойност в билото. Коефициенти p, които определят стойностите на максималното натоварване от сняг при съотношения f/l= 1/8, 1/6 и 1/5, съответно равно на 1,8; 2.0 и 2.2. Натоварването от сняг върху ланцетни настилки може да се определи като фронтон, като се има предвид условно настилката е фронтон по равнините, преминаващи през хордите на осите на пода в близост до арките. Проектното натоварване от сняг е равно на произведението на стандартното натоварване и коефициента на безопасност за натоварването 7- За повечето леки дървени и пластмасови конструкции със съотношение на стандартни постоянни и сняг натоварвания g n / s H< 0,8 коэффициент y = 1.6. С големи съотношения на тези натоварвания в=1,4.

Натоварването от теглото на човек с товар се приема равно - стандартно R"= 0,1 kN и изчислено Р= p и y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Натоварване от вятър. Стандартно натоварване от вятър wсе състои от налягане w "+ и засмукване w n -вятър. Първоначалните данни за определяне на натоварването от вятъра са стойностите на ветровото налягане, насочено перпендикулярно на повърхностите на покритието и стените на сградите. Wi(MPa), в зависимост от ветровия район на страната и взети според нормите за натоварвания и въздействия. Стандартни натоварвания от вятър w"се определят чрез умножаване на нормалното налягане на вятъра по коефициента k,като се вземат предвид височината на сградите и аеродинамичния коефициент с,като се вземе предвид неговата форма. За повечето сгради от дърво и пластмаса, чиято височина не надвишава 10 m, k = 1.

Аеродинамичен коефициент Сзависи от формата на сградата, нейните абсолютни и относителни размери, наклона, относителните височини на покритията и посоката на вятъра. На повечето наклонени повърхности, чийто ъгъл на наклон не надвишава a = 14 °, натоварването от вятъра действа като засмукване W-.В същото време той основно не се увеличава, а намалява усилията в конструкциите от постоянни и сняг натоварвания и по време на изчислението може да не се вземе предвид в границата на безопасност. Натоварването от вятъра трябва да се вземе предвид при изчисляване на стелажите и стените на сградите, както и при изчисляване на триъгълни и ланцетни конструкции.

Проектното натоварване от вятър е равно на стандартното натоварване, умножено по коефициента на безопасност y = 1.4. По този начин, w = = w "y.

Нормативна устойчивостдърво R H(MPa) са основните характеристики на здравината на дървесината в зони, чисти от дефекти. Те се определят от резултатите от многобройни лабораторни краткотрайни изпитвания на малки стандартни проби от суха дървесина с влажност 12% за опън, натиск, огъване, смачкване и раздробяване.

95% от тестваните дървесни проби ще имат якост на натиск, равна или по-голяма от нейната ориентировъчна стойност.

Стойностите на стандартните съпротивления, дадени в приложението. 5, се използват практически при лабораторен контрол на здравината на дървесината в процеса на производство на дървени конструкции и при определяне на носещата способност на работещи носещи конструкции при техните изследвания.

Проектна устойчивостдърво Р(MPa) са основните характеристики на здравината на истинската дървесина на елементите от реални конструкции. Това дърво е естествено поносимо и работи под напрежение в продължение на много години. Проектните съпротивления се получават на базата на стандартни съпротивления, като се отчита коефициентът на безопасност за материала ви коефициента на продължителност на натоварване t alспоред формулата

R = R H m a Jy.

Коефициент вмного повече от един. Той отчита намаляването на здравината на истинската дървесина в резултат на структурна хетерогенност и наличието на различни дефекти, които не съществуват в лабораторните проби. Като цяло възлите намаляват здравината на дървото. Те намаляват работната площ, като разрязват и избутват надлъжните й влакна, създават ексцентриситет на надлъжните сили и наклона на влакната около възела. Наклонът на влакната кара дървото да се разтяга напречно и под ъгъл спрямо влакната, чиято здравина в тези посоки е много по-ниска, отколкото по протежение на влакната. Дефектите на дървото почти наполовина намаляват здравината на дървото при опън и приблизително един и половина пъти при натиск. Пукнатините са най-опасни в местата, където дървото е нарязано. С увеличаване на размерите на секциите на елементите напреженията при тяхното разрушаване намаляват поради по-голямата нехомогенност на разпределението на напреженията върху секциите, което също се взема предвид при определяне на проектните съпротивления.

Коефициент на продължителност на натоварването t dl<С 1- Он учиты­вает, что древесина без пороков может неограниченно долго выдерживать лишь около половины той нагрузки, которую она выдерживает при кратковременном нагружении в процессе испытаний. Следовательно, ее длительное R всъпротивление I yLпочти U ^половината от краткосрочните / t g.

Качеството на дървото естествено влияе върху стойността на неговата конструктивна устойчивост. Дървесината от 1-ви клас - с най-малки дефекти има най-висока конструктивна устойчивост. Проектните съпротивления на дърво от 2-ри и 3-ти клас съответно са по-ниски. Например, проектната устойчивост на дървесина от бор и смърч от 2-ри клас на компресия се получава от израза

%. = # s n t dl / y = 25-0,66 / 1,25 = 13 MPa.

Проектните устойчивости на борова и смърчова дървесина на натиск, опън, огъване, срязване и смачкване са дадени в Приложение. 6.

Фактори за обслужване тпроектната устойчивост на дървото взема предвид условията, при които се произвеждат и експлоатират дървените конструкции. Коефициент на порода Т"взема предвид различната здравина на дървесината от различните видове, които се различават от здравината на боровата и смърчовата дървесина. Коефициентът на натоварване t „отчита кратката продължителност на действието на вятърни и монтажни натоварвания. Когато се смачка t n= 1,4, за други видове напрежения t n = 1.2. Коефициентът на височината на сечението по време на огъване на дървесина от залепени дървени греди с височина на сечението над 50 cm / 72b намалява от 1 на 0,8, с височина на сечението 120 cm - дори повече. Коефициентът на дебелина на слоевете на елементите от залепена дървесина отчита увеличаването на тяхната якост при натиск и огъване с намаляване на дебелината на залепените плочи, в резултат на което се увеличава хомогенността на структурата на залепената дървесина. Стойностите му са в диапазона от 0,95 ... 1,1. Коефициентът на огъване m rH отчита допълнителните напрежения на огъване, произтичащи от огъването на плоскости в процеса на производство на огънати елементи от лепено дърво. Зависи от съотношението на радиуса на огъване към дебелината на дъските, g / b и има стойности от 1,0 ... 0,8 с увеличение на това съотношение от 150 до 250. Температурен коефициент m tотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи при температури от +35 до +50 ° С. Намалява от 1,0 на 0,8. Коефициент на влага t owотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи във влажна среда. При влажност на въздуха в помещенията от 75 до 95%, t hl = 0,9. На открито в сухи и нормални зони t vl = 0,85. При постоянна влага и във вода t vl = 0,75. Фактор концентрация на стрес t k = 0.8 отчита локалното намаляване на здравината на дървото в зоните с прорези и дупки при напрежение. Коефициентът на продължителност на натоварванията tl = 0,8 отчита намаляването на здравината на дървесината в резултат на факта, че дългосрочните натоварвания понякога представляват повече от 80% от общото количество натоварвания, действащи върху конструкцията.

Модул на еластичност на дървотоопределени чрез краткосрочни лабораторни изследвания, E кр= 15-10 3 MPa. Като се вземат предвид деформациите при продължително натоварване, при изчисляване на деформациите £ = 10 4 MPa (Приложение 7).

Стандартните и проектните съпротивления на строителния шперплат са получени по същите методи, както при дървото. В този случай се взема предвид неговата форма на лист и нечетен брой слоеве с взаимно перпендикулярна посока на влакната. Следователно здравината на шперплата в тези две посоки е различна и по външните влакна е малко по-висока.

В строителството най-широко се използва седемслоен шперплат с марката FSF. Неговото конструктивно съпротивление по протежение на влакната на външните фасети е равно на: опън # f. p = 14 MPa, компресия # f. c = 12 MPa, огъване от равнината /? f. „= 16 MPa, стържене в равнината # f. sc = 0,8 MPa и изрежете /? е. ср - 6 МРа. За влакната на външните фасети тези стойности са съответно равни: I f _ p= 9 MPa, компресия # f. s = 8,5 MPa, огъване # F. и = 6,5 MPa, стържене R $. CK = 0,8 MPa, рязане # f. cf = = 6 MPa. Модулите на еластичност и срязване по протежение на външните влакна са съответно E f = 9-10 3 MPa и b f = 750 MPa и напречно на външните влакна E f = 6-10 3 MPa и G $ = 750 MPa.

1. Същността на метода

Методът за изчисляване на конструкции чрез ограничаващи състояния е по-нататъшно развитие на метода за изчисляване на разрушителните сили. При изчисляване по този метод граничните състояния на конструкциите се установяват ясно и се въвежда система от проектни коефициенти, които гарантират конструкцията срещу настъпването на тези състояния при най-неблагоприятните комбинации от натоварвания и при най-ниските стойности на якостните характеристики на материали.

Етапите на разрушаване, но безопасността на конструкцията при натоварване се оценява не от един синтезиращ фактор на безопасност, а от система от проектни фактори. Конструкциите, проектирани и изчислени по метода на граничното състояние, са малко по-икономични.

2. Две групи гранични състояния

Граничните състояния се считат, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, тоест губят способността си да издържат на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи премествания или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на проектните изисквания за две групи пределни състояния: за носимоспособност - първа група пределни състояния; за годност за нормална експлоатация - втората група пределни състояния.

загуба на стабилност на формата на конструкцията (изчисление за стабилност на тънкостенни конструкции и др.) или нейното положение (изчисление за преобръщане и плъзгане на подпорни стени, ексцентрично натоварени високи основи; изчисление за изкачване на заровени или подземни резервоари и др.);

разрушаване на умора (изчисление за издръжливост на конструкции под въздействието на повтарящо се натоварване от движещи се или пулсиращи: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

разрушаване от комбинирания ефект на силови фактори и неблагоприятни влияния на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, действие на редуващо се замразяване и размразяване и др.).

Изчислението за граничните състояния от втората група се извършва, за да се предотврати:

образуването на прекомерно или продължително отваряне на пукнатини (ако според условията на работа е допустимо образуването или продължително отваряне на пукнатини);

прекомерни движения (отклонения, ъгли на въртене, ъгли на несъответствие и амплитуди на вибрации).

Изчисляването на пределните състояния на конструкцията като цяло, както и на отделните й елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да отговарят на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

3. Изчислени фактори

Изчислителните фактори - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (крайна якост, напрежение на провлачване) - имат статистическа променливост (диапазон от стойности). Натоварванията и действията могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите могат да се различават от определената вероятност за намаляване на средните стойности. Изчисленията за гранични състояния отчитат статистическата променливост на натоварванията и механичните характеристики на материалите, нестатистическите фактори и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за експлоатация на бетон и армировка, производство и експлоатация на елементи на сгради и структури. Нормализират се натоварвания, механични характеристики на материалите и проектни фактори.

Стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се задават съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетон и стоманобетонни конструкции“.

4. Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действието натоварванията се разделят на постоянни и временни. Временните товари от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни, специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащите конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвата, ефектът от предварително напрягане на стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дългосрочните натоварвания са от тежестта на стационарно оборудване на подовете - машини, апарати, двигатели, резервоари и др.; налягане на газове, течности, насипни твърди вещества в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и конструкции; установената от нормите част от временното натоварване в жилищни сгради, офис и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; натоварвания от сняг за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на крана, някои временни и сняг натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на тези видове натоварвания върху премествания, деформации и напукване. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

Краткотрайните натоварвания са от теглото на хора, части, материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудването - проходи и други свободни от оборудване зони; част от натоварването на подовете на жилищни и обществени сгради; натоварвания, произтичащи от производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи; товари от мостови и мостови кранове, използвани при строителството или експлоатацията на сгради и конструкции; натоварвания от сняг и вятър; температурни климатични влияния.

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни ефекти; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и рязко нарушаване на технологичния процес (например при рязко повишаване или намаляване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на срутващи се почви по време на накисване или вечна замръзване по време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от нормите за предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или за номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат според проектните стойности на геометричните и проектните параметри и според стойностите на средната плътност. Стандартните временни технологични и инсталационни натоварвания се задават на най-високите стойности, предвидени за нормална експлоатация; сняг и вятър - според средната стойност на годишните неблагоприятни стойности или неблагоприятни стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за анализ на якост и стабилност на конструкциите се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност на натоварването Vf, обикновено по-голям от едно, например g = gnyf. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; от теглото на бетонните конструкции върху леки инертни материали (със средна плътност 1800 kg / m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, нагреватели, произведени в завода, Yf = l, 2, при инсталацията yf = \, 3; на различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност yf = it 2. 1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на устойчивостта на позицията срещу изкачване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава състоянието на работата на конструкцията, се приема 7f = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткосрочни натоварвания се умножават с коефициент 0,8. Проектните натоварвания за проектиране на конструкции за деформации и премествания (за втората група пределни състояния) се приемат за равни на стандартните стойности с коефициент Yf -1-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от натоварвания или съответни сили, ако изчислението се извършва по нееластична схема. В зависимост от състава на разглежданите натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания или усилия от nnh; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможни краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждаме ^ пет групи от основни комбинации от товари. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайно натоварване; при изчисляване на конструкциите за основните комбинации от втората група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и две (или повече) краткосрочни натоварвания; докато стойностите на краткосрочните

натоварванията или съответните им усилия трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,9.

При изчисляване на конструкции за специални комбинации стойностите на краткотрайните натоварвания или съответните сили трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични райони.

Нормите също така позволяват да се намалят живите натоварвания при изчисляване на греди и греди, в зависимост от площта на натоварения под.

5. Степен на отговорност на сгради и конструкции

Степента на отговорност на сграда и конструкции при достигане на пределни състояния се определя от размера на материалните и социални щети. При проектирането на конструкции е необходимо да се вземе предвид коефициентът на надеждност за целите на унитарното предприятие, чиято стойност зависи от класа на отговорност на сградите или конструкциите. Крайните стойности на носещата способност, изчислените стойности на съпротивленията, граничните стойности на деформациите, отварянето на пукнатини или умножете изчислените стойности на натоварвания, сили или други ефекти по този фактор, трябва да се раздели на коефициента на безопасност за предвидената цел.

Експериментални проучвания, проведени в заводи за сглобяеми бетони, показват, че за тежки бетони и бетони на базата на порести добавъчни материали коефициентът на вариация Y

0,135, което е прието в нормите.

В математическата статистика, използвайки pa или ni, вероятността за повторение на стойностите на крайното съпротивление е по-малка от B. Ако вземем x = 1,64, тогава е вероятно повторението на стойностите<В не более чем у 5 % (и значения В не менее чем у 95 %) испытанных образцов. При этом достигается нормированная обеспеченность не менее 0,95.

При контрол на класа бетон по отношение на якост на аксиално опън, нормативната устойчивост на бетона на аксиално напрежение Rbtn се приема за равна на неговата гарантирана якост (клас) от. аксиално напрежение.

Проектните съпротивления на бетона за изчисление според първата група от пределни състояния се определят чрез разделяне на стандартните съпротивления на съответните коефициенти на надеждност за бетон при натиск ybc = 1,3 prn опън t = 1,5, а при контролиране на якостта на опън yy = \ , 3. Проектна устойчивост на бетона на аксиално натиск

Проектната якост на натиск на тежък бетон от класове B50, B55, B60 се умножава по коефициенти, които отчитат особеността на механичните свойства на високоякостния бетон (намаляване на деформациите на пълзене), съответно равни на 0,95; 0,925 и 0,9.

Стойностите на изчислените бетонови съпротивления със закръгляване са дадени в Приложение. аз

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на бетона Rb и Rbt се намаляват, а в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия на бетона, като се вземат предвид характеристиките на свойствата на бетона: продължителността на натоварването и неговата многократна повторяемост; условия, характер и етап на строителните работи; начина на изработката му, размерите на секцията и др.

Проектното съпротивление на армировката на натиск Rsc, използвано при проектирането на конструкции съгласно първата група пределни състояния, когато армировката е залепена към бетон, се приема за равна на съответната проектна якост на опън на армировката Rs, но не повече от 400 MPa (на базата на максималната свиваемост на бетонната вана). При изчисляване на конструкции, за които проектната устойчивост на бетона се взема при продължително натоварване, като се вземе предвид коефициентът на работни условия y & 2

При изчисляване на конструктивните елементи проектните съпротивления на армировката намаляват или в някои случаи се увеличават чрез умножаване по съответните коефициенти на работните условия ySi, като се отчита възможността за непълно използване на неговите якостни характеристики поради неравномерното разпределение на напреженията в сечението, ниската якост на бетона, условията на закрепване, наличието на завои, естеството на диаграмата на опън на стоманата, промяната в нейните свойства в зависимост от условията на работа на конструкцията и др.

При изчисляване на елементите за действие на напречната сила проектните съпротивления на напречната армировка се намаляват чрез въвеждане на коефициент на работни условия -um ^ OD, като се отчита неравномерното разпределение на напреженията в армировката по дължината на наклонената армировка. раздел. Освен това, за заварена напречна армировка, изработена от тел от класове Bp-I и армировка от клас A-III, беше въведен коефициентът Vs2 = 0,9, като се отчита възможността за крехко счупване на завареното съединение на скоби. Стойностите на проектните съпротивления на напречната армировка при изчисляване на силата на срязване Rsw, като се вземат предвид коефициентите yst, са дадени в табл. 1 и 2 прил. V.

Освен това проектните съпротивления Rs, Rsc и Rsw трябва да се умножат по коефициентите на работните условия: Ys3, 7 * 4 - с множество приложения на натоварване (виж глава VIII); ysb ^ lx / lp или възел

1x / 1ap - в зоната на пренасяне на напрежението и в зоната на закрепване на ненапрегната армировка без анкери; 7 ^ 6 - при работа с високоякостна армировка при напрежения над условната граница на провлачване (7о, 2.

Проектните съпротивления на армировката за изчисление по втора група пределни състояния се задават с коефициента на безопасност за армировката 7s = 1, т.е. взети равни на стандартните стойности Rs, ser = Rsn и въведени в изчислението с коефициента на работни условия на армировката

Устойчивостта на пукнатини на стоманобетонна конструкция се нарича нейната устойчивост на образуване на пукнатини в етап I на напрегнато-деформирано състояние или устойчивост на отваряне на пукнатини в етап II на напрегнато-деформирано състояние.

За устойчивостта на пукнатини на стоманобетонна конструкция или нейните части при изчислението се налагат различни изисквания в зависимост от вида на използваната армировка. Тези изисквания се отнасят за пукнатини, нормални и наклонени спрямо надлъжната ос на елемента и са разделени на три категории:

Отварянето на пукнатини под действието на постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания се счита за кратко; отварянето на пукнатини се счита за дълготрайно под действието само на постоянни и продължителни натоварвания. Максималната ширина на отвора на пукнатини (dcgc \ - къса и ccg2 дълга), при която нормалната работа на сградите, устойчивостта на корозия на армировката и издръжливостта на конструкцията, в зависимост от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини, не трябва да надвишава 0,05-0,4 mm (Таблица II.2).

Предварително напрегнати елементи под налягане на течности или газове (резервоари, напорни тръби и др.), с напълно удължен участък с армировка от прът или тел, както и с частично компресиран участък с телена армировка с диаметър 3 mm или по-малко отговарят на изискванията на първа категория. Други предварително напрегнати елементи, в зависимост от работните условия на конструкцията и вида на армировката, трябва да отговарят на изискванията от втора или трета категория.

Процедурата за отчитане на натоварванията при изчисляване на устойчивостта на пукнатини зависи от категорията изисквания за устойчивост на пукнатини: за изискванията от първа категория, изчислението се извършва според проектните натоварвания с коефициент на безопасност за натоварване yf> l (както при изчисляването на силата); за изискванията на втора и трета категория, изчислението се основава на действието на натоварвания с коефициент V / = b Изчисление въз основа на образуването на пукнатини, за да се изясни необходимостта от проверка за краткосрочно отваряне на пукнатини с изискванията на втора категория се извършва върху действието на проектните натоварвания с коефициента yf> U изчисление върху образуването на пукнатини, за да се определи необходимостта от проверки за отваряне на пукнатини с изискванията на третата категория извършват действието на товари с коефициент Y / - 1 При изчисляването на устойчивостта на пукнатини се взема предвид комбинираното действие на всички натоварвания, с изключение на специалните. Специалните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на образуването на пукнатини в случаите, когато пукнатини водят до катастрофална ситуация. Изчислението за затваряне на пукнатини с изискванията от втора категория се извършва за действие на постоянни и продължителни натоварвания с коефициент y / -1- Процедурата за отчитане на натоварванията е дадена в табл. П.З. В крайните участъци на предварително напрегнати елементи в рамките на дължината на зоната на пренос на напрежение от армировка към бетон 1P не се допуска напукване при комбинираното действие на всички натоварвания (с изключение на специалните), включени в изчислението с коефициента Y / = L Това изискването се дължи на факта, че преждевременното напукване на бетона в крайните участъци на елементите - може да доведе до издърпване на армировката от бетон под натоварване и внезапно разрушаване.

увеличаване на отклоненията. Влиянието на тези пукнатини се взема предвид при структурните изчисления. За елементи, работещи при S & условия на многократно повтарящи се натоварвания и изчислени за издръжливост, образуването на такива пукнатини не е разрешено.

Гранични състояния от първата група. Изчисленията за якост се основават на етап III на напрегнато-деформирано състояние. Сечението на конструкцията има необходимата якост, ако силите от проектните натоварвания не надвишават силите, възприети от секцията при проектните съпротивления на материалите, като се вземе предвид коефициентът на работни условия. Силата от проектните натоварвания T (например огъващ момент или надлъжна сила) е функция на стандартни натоварвания, коефициенти на безопасност и други фактори C (проектен модел, динамичен фактор и др.).

Гранични състояния от втората група. Изчислението за образуване на пукнатини, нормални и наклонени към надлъжната ос на елемента, се извършва, за да се провери устойчивостта на пукнатини на елементите, към които са наложени изискванията от първа категория, както и да се установи дали се появяват пукнатини в елементи, чиято устойчивост на пукнатини е наложена на изискванията на втора и трета категория. Счита се, че пукнатини, нормални на надлъжната ос, не се появяват, ако силата T (момент на огъване или надлъжна сила) от действието на товарите не надвишава силата TСгс, която може да бъде възприета от сечението на елемента

Счита се, че пукнатини, наклонени към надлъжната ос на елемента, не се появяват, ако основните напрежения на опън в бетона не надвишават изчислените стойности,

Изчислението за отваряне на пукнатини, нормално и наклонено към надлъжната ос, се състои в определяне на ширината на отвора на пукнатини на нивото на напрегнатата армировка и сравняването му с максималната ширина на отвора. Данните за крайната ширина на отваряне на пукнатини са дадени в табл. II.3.

Изчисляването на преместванията се състои в определяне на отклонението на елемент от товари, като се вземе предвид продължителността на тяхното действие и се сравнява с крайното отклонение.

Граничните отклонения се определят от различни изисквания: технологични, поради нормалната работа на кранове, технологични инсталации, машини и др .; конструктивен, поради влиянието на съседни елементи, ограничаващи деформациите, необходимостта от издържане на дадени наклони и др.; естетически.

Крайните деформации на предварително напрегнати елементи могат да бъдат увеличени с височината на деформация, ако това не е ограничено от технологични или проектни изисквания.

Редът за отчитане на натоварванията при изчисляване на деформациите се установява, както следва: когато е ограничено от технологични или проектни изисквания - при действие на постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания; когато са ограничени от естетически изисквания - върху действието на постоянни и продължителни натоварвания. В този случай коефициентът на надеждност за товара се приема като Yf

Граничните отклонения, установени от нормите за различни стоманобетонни елементи, са дадени в таблица II.4. Ограничаващите отклонения на конзолите, отнасящи се до надвеса на конзолата, са взети два пъти по-големи.

Освен това трябва да се извърши допълнително изчисление за нестабилност за стоманобетонни подови плочи, стълбища, платформи и др., които не са свързани със съседни елементи: трябва да се извърши допълнително отклонение от краткотрайно концентрирано натоварване от 1000 N с най-неблагоприятната схема на неговото приложение не повече от 0,7 мм.

Метод за изчисляване на граничното състояние

Глава 2. Експериментални основи на теорията на стоманобетонната устойчивост и методи за изчисляване на стоманобетонни конструкции Метод за изчисляване на пределни състояния 1. Същност на метода Метод

Метод за изчисляване на граничното състояние

При изчисляване по този метод конструкцията се разглежда в своето проектно гранично състояние. За проектно гранично състояние се приема такова състояние на конструкцията, при което тя престава да отговаря на наложените й експлоатационни изисквания, тоест или губи способността си да устои на външни влияния, или получава неприемлива деформация или локални повреди.

За стоманени конструкции са установени две гранични състояния на проект:

1. първото проектно гранично състояние, определено от носещата способност (якина, стабилност или издръжливост); всички стоманени конструкции трябва да отговарят на това гранично състояние;
2. второто проектно гранично състояние, обусловено от развитието на прекомерни деформации (отклонения и премествания); това гранично състояние трябва да се удовлетворява от конструкции, в които големината на деформациите може да ограничи възможността за тяхното функциониране.

Първото изчислено гранично състояние се изразява чрез неравенството

където N е проектната сила в конструкцията от сумата от ефектите на проектните натоварвания P в най-неблагоприятната комбинация;

Ф е носещата способност на конструкцията, която е функция от геометричните размери на конструкцията, проектното съпротивление на материала R и коефициента на работни условия m.

Установените норми (SNiP) най-високите стойности на натоварванията, разрешени по време на нормална експлоатация на конструкциите, се наричат ​​стандартни натоварвания P n (вижте Приложение I, Натоварвания и фактори на претоварване).

Проектните натоварвания P, за които се изчислява конструкцията (според граничното състояние), се приемат малко повече от нормативните. Проектното натоварване се определя като произведение на стандартното натоварване и коефициента на претоварване n (по-голям от едно), като се взема предвид опасността от превишаване на натоварването в сравнение със стандартната му стойност поради възможната променливост на натоварването:

Стойностите на коефициентите n са дадени в таблицата Стандартни и проектни натоварвания, фактори на претоварване.

По този начин конструкциите се разглеждат под влиянието не на експлоатационни (нормативни), а на проектни натоварвания. Проектните сили (аксиална сила N или момент M) се определят от ефекта на проектните натоварвания в конструкцията, които се намират съгласно общите правила за устойчивост на материалите и конструктивната механика.

Дясната страна на основното уравнение (1.I)- носещата способност на конструкцията Ф - зависи от пределната устойчивост на материала на силови въздействия, характеризираща се с механичните свойства на материала и наречена стандартно съпротивление R n, както и от геометричните характеристики на сечението (площ на сечението F, момент на съпротивление W и др.).

За конструктивна стомана се приема, че стандартното съпротивление е равно на границата на провлачване,

(за най-често срещаната строителна стомана марка St. 3 σ t = 2400 kg / cm 2).

За проектното съпротивление на стомана R се взема напрежение, равно на стандартното съпротивление, умножено по коефициента на еднородност k (по-малко от едно), като се взема предвид опасността от намаляване на съпротивлението на материала в сравнение със стандартната му стойност поради променливост на механичните свойства на материала

За обикновени нисковъглеродни стомани k = 0,9, а за висококачествени стомани (нисколегирани) k = 0,85.

По този начин проектното съпротивление Rе напрежението, равно на най-малката възможна стойност на границата на провлачване на материала, която се приема за конструкцията като ограничаваща.

Освен това, за безопасността на конструкцията трябва да се вземат предвид всички възможни отклонения от нормалните условия, причинени от особеностите на експлоатацията на конструкцията (например условия, благоприятстващи поява на повишена корозия и др.). За това се въвежда коефициентът на работни условия m, който за повечето конструкции и връзки се приема, че е равен на единица (вижте приложението Фактори за работни условия m).

По този начин основното уравнение за проектиране (1.I) ще има следния вид:

• при проверка на конструкцията за здравина под действието на аксиални сили или моменти

където N и M - проектни аксиални сили или моменти от проектни натоварвания (като се вземат предвид факторите на претоварване); F nt - нетна площ на напречното сечение (минус дупки); W nt - моментът на съпротивление на участъка на мрежата (минус дупките);

• при проверка на стабилността на конструкцията

където F br и W br - площ и момент на съпротивление на брутното сечение (без приспадане на отворите); φ и φ b са коефициенти, които намаляват проектното съпротивление до стойности, които осигуряват стабилно равновесие.

Обикновено при изчисляване на предвидената конструкция първо се избира напречното сечение на елемента и след това се проверява напрежението от проектните сили, което не трябва да надвишава проектното съпротивление, умножено по коефициента на работни условия.

Следователно, заедно с формули от вида (4.I) и (5.I), ще запишем тези формули в работен вид чрез изчислените напрежения, например:

където σ е проектното напрежение в конструкцията (от проектни натоварвания).

Коефициентите φ и φ b във формули (8.I) и (9.I) са по-правилно записани от дясната страна на неравенството, като коефициенти, които намаляват проектната устойчивост на критични напрежения. И само за удобство при изчисляване и сравняване на резултатите, те се записват в знаменателя на лявата страна на тези формули.

* Стойностите на стандартните съпротивления и коефициентите на еднородност са дадени в „Строителни норми и разпоредби“ (SNiP), както и в „Стандарти и технически условия за проектиране на стоманени конструкции“ (NTU 121-55).

"Проектиране на стоманени конструкции",

Има няколко категории напрежения: основно, местно, допълнително и вътрешно. Основните напрежения са напрежения, които се развиват вътре в тялото в резултат на балансиране на ефектите от външни натоварвания; те се вземат предвид чрез изчисление. При неравномерно разпределение на силовия поток върху секцията, причинено например от рязка промяна в сечението или наличие на отвор, възниква локална концентрация на напрежение. Въпреки това, в пластмасови материали, които включват конструктивна стомана, ...

При изчисляване на допустимите напрежения конструкцията се разглежда в нейното работно състояние под действието на натоварвания, разрешени при нормална експлоатация на конструкцията, т.е. стандартни натоварвания. Условието за здравина на конструкцията е напреженията в конструкцията от стандартните натоварвания да не надвишават допустимите напрежения, установени от нормите, които представляват определена част от пределното напрежение на материала, взет за строителна стомана ...

Метод за анализ на гранично състояние - Метод за изчисляване на стоманени конструкции - Основи на проектиране - Проектиране на стоманени конструкции

При изчисляване по този метод конструкцията се разглежда в своето проектно гранично състояние. Такова състояние се приема като изчислено гранично състояние.

Две групи гранични състояния

Граничните състояния се считат, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, тоест губят способността си да издържат на външни натоварвания и влияния или получават неприемливи премествания или локални повреди.

Стоманобетонните конструкции трябва да отговарят на проектните изисквания за две групи пределни състояния: за носимоспособност - първа група пределни състояния; за годност за нормална експлоатация - втората група пределни състояния.

Изчислението за граничните състояния от първата група се извършва, за да се предотврати:

Крехко, пластично или друго разрушаване (изчисление на якост, като се вземе предвид, ако е необходимо, отклонението на конструкцията преди разрушаване);

Загуба на стабилност на формата на конструкцията (изчисление за стабилност на тънкостенни конструкции и др.) или нейното положение (изчисление за преобръщане и плъзгане на подпорни стени, ексцентрично натоварени високи основи; изчисление за изкачване на заровени или подземни резервоари и др.);

Разрушаване на умора (изчисление за издръжливост на конструкции под въздействието на повтарящо се натоварване от движещи се или пулсиращи: кранови греди, траверси, рамкови основи и подове за небалансирани машини и др.);

Разрушаване от комбинирания ефект на силови фактори и неблагоприятни ефекти на външната среда (периодично или постоянно излагане на агресивна среда, действие на редуващо се замразяване и размразяване и др.).

Изчислението за граничните състояния от втората група се извършва, за да се предотврати:

Образуване на прекомерно или продължително отваряне на пукнатини (ако според условията на работа е допустимо образуването или продължително отваряне на пукнатини);

Прекомерни движения (отклонения, ъгли на въртене, ъгли на несъответствие и амплитуди на вибрациите).

Изчисляването на пределните състояния на конструкцията като цяло, както и на отделните й елементи или части, се извършва за всички етапи: производство, транспорт, монтаж и експлоатация; в този случай проектните схеми трябва да отговарят на приетите проектни решения и всеки от изброените етапи.

Изчислителните фактори - натоварвания и механични характеристики на бетона и армировката (крайна якост, напрежение на провлачване) - имат статистическа променливост (диапазон от стойности). Натоварванията и действията могат да се различават от определената вероятност за превишаване на средните стойности, а механичните свойства на материалите могат да се различават от определената вероятност за намаляване на средните стойности. Изчисленията за гранични състояния отчитат статистическата променливост на натоварванията и механичните характеристики на материалите, нестатистическите фактори и различни неблагоприятни или благоприятни физични, химични и механични условия за експлоатация на бетон и армировка, производство и експлоатация на елементи на сгради и структури. Нормализират се натоварвания, механични характеристики на материалите и проектни фактори.

Стойностите на натоварванията, устойчивостта на бетона и армировката се задават съгласно главите на SNiP „Натоварвания и въздействия“ и „Бетон и стоманобетонни конструкции“.

Класификация на товарите. Стандартни и проектни натоварвания

В зависимост от продължителността на действието натоварванията се разделят на постоянни и временни. Временните товари от своя страна се подразделят на дългосрочни, краткосрочни, специални.

Натоварванията от теглото на носещите и ограждащите конструкции на сгради и конструкции, масата и налягането на почвата, ефектът от предварително напрягане на стоманобетонни конструкции са постоянни.

Дългосрочните натоварвания са от тежестта на стационарно оборудване на подовете - машини, апарати, двигатели, резервоари и др.; налягане на газове, течности, насипни твърди вещества в контейнери; товари в складове, хладилници, архиви, библиотеки и подобни сгради и конструкции; установената от нормите част от временното натоварване в жилищни сгради, офис и битови помещения; дългосрочни температурни технологични ефекти от стационарно оборудване; товари от един мостов или един мостов кран, умножени по коефициенти: 0,5 за среднотоварни кранове и 0,7 за тежкотоварни кранове; натоварвания от сняг за III-IV климатични райони с коефициенти 0,3-0,6. Посочените стойности на крана, някои временни и сняг натоварвания са част от пълната им стойност и се въвеждат в изчислението, като се вземе предвид продължителността на действието на тези видове натоварвания върху премествания, деформации и напукване. Пълните стойности на тези натоварвания са краткосрочни.

Краткотрайните натоварвания са от теглото на хора, части, материали в зоните за поддръжка и ремонт на оборудването - проходи и други свободни от оборудване зони; част от натоварването на подовете на жилищни и обществени сгради; натоварвания, произтичащи от производството, транспортирането и монтажа на конструктивни елементи; товари от мостови и мостови кранове, използвани при строителството или експлоатацията на сгради и конструкции; натоварвания от сняг и вятър; температурни климатични влияния.

Специалните натоварвания включват: сеизмични и експлозивни ефекти; натоварвания, причинени от неизправност или повреда на оборудването и рязко нарушаване на технологичния процес (например при рязко повишаване или намаляване на температурата и др.); ефектите от неравномерни деформации на основата, придружени от радикална промяна в структурата на почвата (например деформация на срутващи се почви по време на накисване или вечна замръзване по време на размразяване) и др.

Стандартните натоварвания се установяват от нормите за предварително определена вероятност за превишаване на средните стойности или за номинални стойности. Стандартните постоянни натоварвания се вземат според проектните стойности на геометричните и проектните параметри и съгл

Средни стойности на плътността. Регулаторно временно; технологичните и инсталационните натоварвания се задават според »най-високите стойности, предвидени за нормална експлоатация; сняг и вятър - според средната стойност на годишните неблагоприятни стойности или неблагоприятни стойности, съответстващи на определен среден период на тяхното повторение.

Проектните натоварвания за анализ на якост и стабилност на конструкциите се определят чрез умножаване на стандартното натоварване по коефициента на безопасност на натоварването Yf, обикновено по-голям от едно, напр. г= Гнит. Коефициент на надеждност от теглото на бетонни и стоманобетонни конструкции Yf = M; върху теглото на бетонните конструкции върху леки инертни материали (със средна плътност 1800 kg / m3 или по-малко) и различни замазки, засипки, изолация, направени в завода, Yf = l, 2, при инсталацията Yf = l> 3; от различни временни натоварвания в зависимост от тяхната стойност Yf = l. 2.1.4. Коефициентът на претоварване от теглото на конструкциите при изчисляване на устойчивостта на позицията срещу изкачване, преобръщане и плъзгане, както и в други случаи, когато намаляването на масата влошава работните условия на конструкцията, се приема за yf = 0,9. При изчисляване на конструкциите на етапа на строителство изчислените краткосрочни натоварвания се умножават с коефициент 0,8. Проектните натоварвания за изчисляване на конструкции за деформации и премествания (за втората група гранични състояния) се приемат равни на стандартните стойности с коефициент Yf = l-

Комбинация от товари. Конструкциите трябва да бъдат проектирани за различни комбинации от натоварвания или съответни сили, ако изчислението се извършва по нееластична схема. В зависимост от състава на разглежданите натоварвания се разграничават: основни комбинации, състоящи се от постоянни, дълготрайни и краткотрайни натоварвания или усилия от nnh; специални комбинации, състоящи се от постоянни, дългосрочни, възможни краткотрайни и едно от специалните натоварвания или усилия от тях.

Разглеждат се две групи основни комбинации на натоварване. При изчисляване на конструкциите за основните комбинации от първата група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и едно краткотрайно натоварване; при изчисляване на конструкциите за основните комбинации от втората група се вземат предвид постоянни, дългосрочни и две (или повече) краткосрочни натоварвания; в този случай стойностите на краткотрайните натоварвания или съответните усилия трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,9.

При изчисляване на конструкции за специални комбинации стойностите на краткотрайните натоварвания или съответните сили трябва да се умножат по комбиниран коефициент, равен на 0,8, с изключение на случаите, посочени в стандартите за проектиране на сгради и конструкции в сеизмични райони.

Намален стрес. При изчисляване на колони, стени, основи на многоетажни сгради, временните натоварвания върху подовете могат да бъдат намалени, като се вземе предвид степента на вероятността за тяхното едновременно действие, чрез умножаване по коефициент

Където а - се приема равно на 0,3 за жилищни сгради, офис сгради, общежития и др. и равно на 0,5 за различни помещения: читални, заседателни, търговски и др.; t е броят на натоварените плочи над разглеждания участък.

Нормите също така позволяват да се намалят живите натоварвания при изчисляване на греди и греди, в зависимост от площта на натоварения под.

Железобетон

Сглобяем бетон и стоманобетон: характеристики и методи на производство

Индустриалните технологии се развиват активно в СССР от средата на миналия век, а развитието на строителната индустрия изисква голям брой различни материали. Изобретението на сглобяемия бетон се превърна в вид техническа революция в живота на страната, ...

Направи си сам пилот

Пилобивач или пилотьор може да се организира с помощта на автомобил със свален заден калник (задно задвижване на механиката), повдигнат на крик и използвайки само джанта вместо колело. Въже ще бъде навито около ръба - това е ...

РЕКОНСТРУКЦИЯ НА ИНДУСТРИАЛНИ СГРАДИ

1. Задачи и методи за реконструкция на сгради Реконструкцията на сгради може да бъде свързана с разширяване на производството, технологична модернизация. процес, инсталиране на ново оборудване и др. В същото време е необходимо решаване на сложни инженерни проблеми, свързани с ...

ролки (машина за сплескване) диаметър от 400 мм.,

електрическа сушилня за храна (проточна),

конвейери, конвейери, шнеки.

Две групи гранични състояния

Пределни състояния се считат за такива, когато конструкциите престанат да отговарят на изискванията, наложени им по време на експлоатация, т.е. губят

Основи на изчисляването на граничното състояние. Изчисляване на конструктивни елементи на твърдо сечение.

В съответствие с нормите, които са в сила в Русия, дървените конструкции трябва да се изчисляват по метода на граничното състояние.

Граничните състояния на конструкциите са тези, при които те престават да отговарят на експлоатационните изисквания. Външната причина, която води до граничното състояние, е силовият ефект (външни натоварвания, реактивни сили). Граничните състояния могат да възникнат под влиянието на работните условия на дървените конструкции, както и от качеството, размера и свойствата на материалите. Има две групи ограничаващи състояния:

1 - по отношение на носещата способност (якост, стабилност).

2 - от деформации (отклонения, премествания).

Първа групаграничните състояния се характеризират със загуба на носеща способност и пълна непригодност за по-нататъшна експлоатация. Той е най-отговорният. В дървените конструкции могат да възникнат следните гранични състояния от първата група: разрушаване, загуба на стабилност, преобръщане, неприемливо пълзене. Тези гранични състояния не се появяват, ако са изпълнени следните условия:

тези. при нормални напрежения ( σ ) и напрежения на срязване ( τ ) не надвишават определена гранична стойност Р, наречено проектно съпротивление.

Втора групаграничните състояния се характеризират с такива признаци, при които работата на конструкции или конструкции, макар и затруднена, не е напълно изключена, т.е. дизайнът става неизползваем само за нормалноексплоатация. Пригодността на конструкцията за нормална употреба обикновено се определя от деформациите.

Това означава, че огъващите елементи или конструкции са подходящи за нормална работа, когато максималната стойност на съотношението на деформация към участък е по-малка от максимално допустимата относителна деформация. [ е/ л] (според SNiP II-25-80).

Целта на изчисляването на конструкциите е да се предотврати възникването на някое от възможните гранични състояния, както по време на транспортиране и монтаж, така и по време на експлоатацията на конструкциите. Изчислението за първото гранично състояние се извършва според изчислените стойности на товарите, а за второто - според нормативните. Стандартните стойности на външните натоварвания са дадени в SNiP "Натоварвания и въздействия". Изчислените стойности се получават, като се вземе предвид коефициента на безопасност на натоварването γ н... Конструкциите разчитат на неблагоприятна комбинация от натоварвания (мъртво тегло, сняг, вятър), вероятността за което се взема предвид от коефициентите на комбинация (според SNiP „Натоварвания и въздействия“).

Основната характеристика на материалите, по която се оценява способността им да издържат на сила, е нормативна съпротива Р н . Характеристичната устойчивост на дървесината се изчислява въз основа на резултатите от множество тестове на малки проби от чиста (без включване на дефекти) дървесина от същия вид със съдържание на влага 12%:

Р н = , където

- средноаритметичната стойност на крайната якост,

V- коефициент на вариация,

тТова е индикатор за надеждност.

Нормативна устойчивост Р н е минималната вероятностна крайна якост на чисто дърво, получена от статична обработка на резултатите от краткосрочно изпитване на малки стандартни образци.

Проектна устойчивост Р - това е максималното напрежение, което материалът в конструкцията може да издържи без срутване, като се вземат предвид всички неблагоприятни фактори в условията на работа, които намаляват неговата якост.

При преминаване от нормативна съпротива Р ндо изчислената Рнеобходимо е да се вземе предвид ефектът от натоварвания, дефекти (възли, наклонени слоеве и др.), преходът от малки стандартни проби към елементи от строителни размери върху здравината на дървесината с дълготрайно действие. Комбинираното влияние на всички тези фактори се взема предвид от коефициента на безопасност на материала ( Да се). Проектното съпротивление се получава чрез разделяне Р нза коефициента на безопасност за материала:

Да се дл= 0,67 - коефициент на продължителност при комбинирано действие на постоянни и временни натоварвания;

Да се един = 0,27 ÷ 0,67 - коефициент на еднородност, в зависимост от вида на напрегнатото състояние, като се вземе предвид ефектът на дефектите върху здравината на дървото.

Минимална стойност Да се единвзети при разтягане, когато влиянието на дефектите е особено голямо. Проектна устойчивост Да сеса дадени в табл. 3 SNiP II-25-80 (за иглолистна дървесина). Рдървесина от други видове се получава с помощта на преходни фактори, също дадени в SNiP.

Безопасността и здравината на дървото и дървените конструкции зависи от температурните и влажностни условия. Овлажняването насърчава разпадането на дървесината, а повишената температура (над определена граница) намалява нейната здравина. Отчитането на тези фактори изисква въвеждането на коефициенти на работни условия: м v ≤1, м т ≤1.

В допълнение, SNiP приема, като се вземе предвид коефициентът на слоя за залепени елементи: м sl = 0,95 ÷ 1,1;

коефициент на лъч за дълги светлини с височина над 50 см: м б ≤1;

коефициент на огъване за огънати залепени елементи: м gn≤1 и др.

Модулът на еластичност на дървесината, независимо от вида, се приема равен на:

Проектните характеристики на строителния шперплат също са дадени в SNiP, а при проверка на напреженията в елементите от шперплат, както за дърво, се въвеждат работните условия м... Освен това за конструктивната устойчивост на дърво и шперплат се въвежда коефициент м дл= 0,8, ако общата проектна сила от постоянни и временни товари надвишава 80% от общата проектна сила. Този фактор е в допълнение към намалението, включено в коефициента на безопасност на материала.

Лекция № 2 Основи на изчисляване на гранични състояния

Лекция номер 2 Основи на изчисляване на пределни състояния. Изчисляване на конструктивни елементи на твърдо сечение. В съответствие с нормите, които са в сила в Русия, дървените конструкции трябва да се изчисляват според

Анализ на граничното състояние

Гранични състояния- това са условия, при които конструкцията вече не може да се използва в резултат на действието на външни натоварвания и вътрешни напрежения. В конструкции, изработени от дърво и пластмаса, могат да възникнат две групи гранични състояния - първата и втората.

Проектирането на пределните състояния на конструкциите като цяло и на нейните елементи трябва да се извършва за всички етапи: транспортиране, монтаж и експлоатация, като трябва да се вземат предвид всички възможни комбинации от товари. Целта на изчислението е да не се предотвратят нито първото, нито второто гранични състояния в процесите на транспортиране, монтаж и експлоатация на конструкцията. Това се прави въз основа на отчитане на стандартните и проектните натоварвания и съпротивления на материалите.

Методът на ограничаващото състояние е първата стъпка за гарантиране на надеждността на строителните конструкции. Надеждността е способността на обекта да поддържа качеството, присъщо на дизайна по време на работа. Спецификата на теорията за надеждност на строителните конструкции е необходимостта да се вземат предвид случайни стойности на натоварванията върху системи със случайни показатели за якост. Характерна особеност на метода на ограничаващите състояния е, че всички първоначални стойности, оперирани при изчислението, са произволни по природа, представени в нормите от детерминирани, научно обосновани, нормативни стойности и ефектът от тяхната променливост върху надеждността на конструкциите се взема предвид от съответните коефициенти. Всеки от коефициентите на безопасност отчита променливостта само на една първоначална стойност, т.е. е частен. Следователно методът на пределните състояния понякога се нарича метод на частичните коефициенти. Факторите, чиято променливост влияе върху нивото на надеждност на конструкцията, могат да бъдат класифицирани в пет основни категории: натоварвания и въздействия; геометрични размери на конструктивните елементи; степента на отговорност на структурите; механични свойства на материалите; условия на работа на конструкцията. Нека разгледаме изброените фактори. Възможното отклонение на стандартните товари нагоре или надолу се отчита от коефициента на безопасност на натоварването 2, който в зависимост от вида на натоварването има различна стойност повече или по-малко от единица. Тези фактори, заедно със стандартните стойности, са представени в глава SNiP 2.01.07-85 Стандарти за проектиране. „Натоварвания и въздействия“. Вероятността за комбинирано действие на няколко товара се взема предвид чрез умножаване на товарите по коефициента на комбиниране, който е представен в същата глава на кода. Възможно неблагоприятно отклонение на геометричните размери на конструктивните елементи се взема предвид от коефициента на точност. Този коефициент обаче не се приема в чист вид. Този фактор се използва при изчисляване на геометричните характеристики, като се вземат проектните параметри на секции с минус толеранс. За да се балансират разумно разходите на сгради и конструкции за различни цели, се въвежда коефициент на безопасност за предвидената цел< 1. Степень капитальности и ответственности зданий и сооружений разбивается на три класса ответственности. Этот коэффициент (равный 0,9; 0,95; 1) вводится в качестве делителя к значению расчетного сопротивления или в качестве множителя к значению расчетных нагрузок и воздействий.

Основният параметър на устойчивостта на материала към силови въздействия е нормативната устойчивост, установена от регулаторните документи въз основа на резултатите от статистически изследвания на променливостта на механичните свойства на материалите чрез изпитване на проби от материали по стандартни методи. Евентуалното отклонение от стандартните стойности се взема предвид от коефициента на надеждност на материала y> 1. Той отразява статистическата променливост на свойствата на материалите и тяхната разлика от свойствата на тестваните стандартни проби. Характеристиката, получена чрез разделяне на стандартното съпротивление на коефициента m, се нарича проектно съпротивление J. Тази основна характеристика на якостта на дървото е стандартизирана от SNiP P-25-80 „Стандарти за проектиране. Дървени конструкции”.

Неблагоприятното влияние на заобикалящата и работната среда, като: натоварвания от вятър и монтаж, височина на сечението, температура и условия на влажност, се отчитат чрез въвеждане на коефициенти на работни условия t. Коефициентът t може да бъде по-малък от единица, ако този фактор или a комбинация от фактори намалява носещата способност на конструкцията, а повече единици - в обратния случай. За дърво тези коефициенти са представени в SNiP 11-25-80 „Стандарти за проектиране.

Нормативните пределни стойности на деформациите отговарят на следните изисквания: а) технологични (осигуряване на условията за нормална работа на машини и оборудване за манипулиране на материали, КИП и др.); б) конструктивни (осигуряване на целостта на съседни конструктивни елементи, техните фуги, наличие на празнина между носещите конструкции и конструкциите на прегради, дървени къщи и др., Осигуряващи определените склонове); в) естетически и психологически (предоставяне на благоприятни впечатления от външния вид на конструкциите, предотвратяване на усещането за опасност).

Стойността на пределните отклонения зависи от обхвата и вида на приложените натоварвания. За дървени конструкции, покриващи сгради от действието на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, максималното отклонение варира от (1/150) - i до (1/300) (2). Здравината на дървесината се намалява и от действието на някои химически препарати срещу биоразграждане, внесени под налягане в автоклави на значителна дълбочина. В този случай коефициентът на работни условия е tia = 0,9. Влиянието на концентрацията на напрежението в проектните секции на опънатите елементи, отслабени от дупки, както и в огъващите елементи, изработени от кръгъл дървен материал с подрязване в проектния участък, отразява коефициента на експлоатационно състояние m0 = 0,8. Деформируемостта на дървесината при изчисляване на дървени конструкции според втората група от пределни състояния се взема предвид от основния модул на еластичност E, който, когато силата е насочена по протежение на зърното на дървото, се приема за 10000 MPa и напречно зърното е 400 МРа. При изчисляване на стабилността модулът на еластичност се приема за 4500 MPa. Основният модул на срязване на дървесината (6) в двете посоки е 500 MPa. Съотношението на Поасон на дървесината през влакната при напрежения, насочени по протежение на влакната, се приема равно на n до o = 0,5, а по протежение на влакната при напрежения, насочени напречно на влакната, n900 = 0,02. Тъй като продължителността и нивото на натоварване влияят не само на якостта, но и на деформационните свойства на дървесината, стойността на модула на еластичност и модула на срязване се умножава по коефициента m = 0,8 при изчисляване на конструкции, в които напреженията в елементите възникват от постоянни и временни дълготрайни товари, надвишават 80% от общото напрежение от всички товари. При изчисляване на метално-дървесни конструкции, еластичните характеристики и конструктивните съпротивления на стоманата и съединенията на стоманените елементи, както и армировката се вземат съгласно главите на SNiP за проектиране на стоманени и стоманобетонни конструкции.

От всички листови конструкционни материали, използващи дървесни суровини, само шперплат се препоръчва да се използва като елементи на носещи конструкции, чиито основни конструктивни съпротивления са дадени в таблица 10 на SNiP P-25-80. При подходящи работни условия за лепилни конструкции, изчислението според първата група пределни състояния предвижда умножаването на основните проектни съпротивления на шперплата с коефициентите на работните условия на tv, ty, tn и др. При изчисляване според втората група пределни състояния еластичните характеристики на шперплата в равнината на листа се вземат от табл. 11 SNiP P-25-80. Модулът на еластичност и модулът на срязване за конструкции при различни експлоатационни условия, както и изложени на комбинирания ефект на постоянни и временни дълготрайни натоварвания, трябва да се умножат по съответните коефициенти на работните условия, приети за дървесина

Първа групанай-опасни. Определя се от непригодност за експлоатация, когато конструкцията губи носимоспособността си в резултат на разрушаване или загуба на устойчивост. Това не се случва до максимално нормалното Оили напреженията на срязване в неговите елементи не надвишават изчислените (минимални) съпротивления на материалите, от които са направени. Това условие се записва по формулата

Ограничителните състояния на първата група включват: разрушаване от всякакъв вид, обща загуба на стабилност на конструкцията или локална загуба на стабилност на конструктивен елемент, нарушаване на свързващите възли, които превръщат конструкцията в променлива система, развитието на постоянни деформации, недопустимо по величина. Изчисляването на носещата способност се извършва според вероятния най-лош случай, а именно: според най-голямото натоварване и най-ниското съпротивление на материала, установено, като се вземат предвид всички фактори, влияещи върху него. В нормите са дадени неблагоприятни комбинации.

Втора групапо-малко опасни. Определя се от непригодността на конструкцията за нормална работа, когато се огъва до неприемлива стойност. Това не се случва, докато максималното му относително отклонение /// не надвишава максимално допустимите стойности. Това условие се записва по формулата

Проектирането на дървени конструкции според второто гранично състояние за деформации се прилага главно за огъващи конструкции и е насочено към ограничаване на величината на деформациите. Изчислението се извършва за стандартни натоварвания, без да се умножават по коефициентите за надеждност, като се приема еластичната работа на дървото. Изчислението за деформации се извършва според средните характеристики на дървесината, а не според намалените, както при проверка на носещата способност. Това се дължи на факта, че увеличаването на деформацията в някои случаи, когато се използва в случай на нискокачествена дървесина, не представлява заплаха за целостта на конструкциите. Това обяснява и факта, че изчисляването на деформациите се извършва за стандартни, а не за проектни натоварвания. Като илюстрация на граничното състояние на втората група може да се даде пример, когато в резултат на неприемливо отклонение на гредите се появяват пукнатини в покрива. Потокът от влага в този случай нарушава нормалната работа на сградата, води до намаляване на издръжливостта на дървесината поради нейната влага, но сградата продължава да се използва. Изчислението за второто гранично състояние, като правило, има подчинена стойност, тъй като основното е да се осигури носещата способност. Ограниченията на отклонението обаче са особено важни за конструкции с гъвкави връзки. Следователно деформациите на дървените конструкции (композитни стелажи, композитни греди, конструкции от дъски и гвоздеи) трябва да се определят, като се вземе предвид влиянието на пластичността на връзките (SNiP P-25-80. Таблица 13).

товари,действащи върху конструкцията се определят от строителните норми и правила - SNiP 2.01.07-85 "Натоварвания и въздействия". При изчисляване на конструкции от дърво и пластмаса се взема предвид основно постоянното натоварване от собственото тегло на конструкциите и други строителни елементи. жи краткотрайни натоварвания от тежестта на снега С,налягане на вятъра У.Отчитат се и натоварванията от теглото на хората и оборудването. Всеки товар има стандартна и проектна стойност. Удобно е нормативната стойност да се обозначи с индекса n.

Стандартни натоварванияса началните стойности на натоварванията: Временните натоварвания се определят в резултат на обработка на данните от дългосрочни наблюдения и измервания. Постоянните натоварвания се изчисляват от стойностите на собственото тегло и обема на конструкциите, други строителни елементи и оборудване. Стандартните натоварвания се вземат предвид при изчисляване на конструкциите за втората група пределни състояния - за отклонения.

Проектни натоварваниясе определят на базата на нормативни, като се отчита възможната им вариабилност, особено нагоре. За това стойностите на стандартните товари се умножават по коефициента на безопасност за товара y,чиито стойности са различни за различните натоварвания, но всички те са по-големи от едно. Разпределените натоварвания са дадени в килопаскали (kPa), което съответства на килонютони на квадратен метър (kN / m). Повечето изчисления прилагат стойности на линейно натоварване (kN / m). Проектните натоварвания се използват при проектирането на конструкции за първа група пределни състояния, за здравина и стабилност.

g "Действащият върху конструкция се състои от две части: първата част е натоварването от всички елементи на ограждащите конструкции и материали, поддържани от тази конструкция. Натоварването от всеки елемент се определя чрез умножаване на неговия обем по плътността на материала и по стъпката на поставяне на конструкциите; втората част е собственото тегло на основната носеща конструкция. При предварително изчисление собственото тегло на основната носеща конструкция може да се определи приблизително чрез определяне на реалните размери на секциите и обемите на конструктивните елементи.

е равно на произведението на норматива и коефициента на надеждност за товара вЗа собствено натоварване на конструкции y = 1.1, и за натоварвания от изолация, покриви, пароизолация и други y = 1.3. Постоянно натоварване от конвенционални наклонени повърхности с ъгъл на наклон аудобно е да се отнасяме към тяхната хоризонтална проекция, като я разделим на cos а.

Стандартното натоварване от сняг s H се определя на базата на стандартното тегло на снежната покривка т.н., което е дадено в коефициентите на натоварване (kN / m 2) на хоризонталната проекция на покритието, в зависимост от снежния район на страната . Тази стойност се умножава по коефициента p, който отчита наклона и други характеристики на формата на настилката. Тогава стандартното натоварване s H = s 0 p<х > 25 ° p == (60 ° - a °) / 35 °. Това. натоварването е равномерно и може да бъде двустранно или едностранно.

При сводести покриви върху сегментни ферми или арки, равномерното натоварване от сняг се определя, като се вземе предвид коефициентът p, който зависи от съотношението на дължината на участъка / към височината на арката /: p = // (8 /).

Със съотношението на височината на арката към педя f / l =Натоварването от сняг 1/8 може да бъде триъгълно с максимална стойност на една опора s "и 0,5 s" на другата и нулева стойност в билото. Коефициенти p, които определят стойностите на максималното натоварване от сняг при съотношения f/l= 1/8, 1/6 и 1/5, съответно равно на 1,8; 2.0 и 2.2. Натоварването от сняг върху ланцетни настилки може да се определи като фронтон, като се има предвид условно настилката е фронтон по равнините, преминаващи през хордите на осите на пода в близост до арките. Проектното натоварване от сняг е равно на произведението на стандартното натоварване и коефициента на безопасност за натоварването 7- За повечето леки дървени и пластмасови конструкции със съотношение на стандартни постоянни и сняг натоварвания g n / s H < 0,8 коэффициент y = 1.6. С големи съотношения на тези натоварвания в =1,4.

Натоварването от теглото на човек с товар се приема равно - стандартно R"= 0,1 kN и изчислено Р = p и y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Натоварване от вятър. Стандартно натоварване от вятър wсе състои от налягане w '+ и засмукване w n -вятър. Първоначалните данни за определяне на натоварването от вятъра са стойностите на ветровото налягане, насочено перпендикулярно на повърхностите на покритието и стените на сградите. Wi(MPa), в зависимост от ветровия район на страната и взети според нормите за натоварвания и въздействия. Стандартни натоварвания от вятър w"се определят чрез умножаване на нормалното налягане на вятъра по коефициента k,като се вземат предвид височината на сградите и аеродинамичния коефициент с,като се вземе предвид неговата форма. За повечето сгради от дърво и пластмаса, чиято височина не надвишава 10 m, k = 1.

Аеродинамичен коефициент Сзависи от формата на сградата, нейните абсолютни и относителни размери, наклона, относителните височини на покритията и посоката на вятъра. На повечето наклонени повърхности, чийто ъгъл на наклон не надвишава a = 14 °, натоварването от вятъра действа като засмукване W-.В същото време той основно не се увеличава, а намалява усилията в конструкциите от постоянни и сняг натоварвания и по време на изчислението може да не се вземе предвид в границата на безопасност. Натоварването от вятъра трябва да се вземе предвид при изчисляване на стелажите и стените на сградите, както и при изчисляване на триъгълни и ланцетни конструкции.

Проектното натоварване от вятър е равно на стандартното натоварване, умножено по коефициента на безопасност y = 1.4. По този начин, w = = w ”y.

Нормативна устойчивостдърво R H(MPa) са основните характеристики на здравината на дървесината в зони, чисти от дефекти. Те се определят от резултатите от многобройни лабораторни краткотрайни изпитвания на малки стандартни проби от суха дървесина с влажност 12% за опън, натиск, огъване, смачкване и раздробяване.

95% от тестваните дървесни проби ще имат якост на натиск, равна или по-голяма от нейната ориентировъчна стойност.

Стойностите на стандартните съпротивления, дадени в приложението. 5, се използват практически при лабораторен контрол на здравината на дървесината в процеса на производство на дървени конструкции и при определяне на носещата способност на работещи носещи конструкции при техните изследвания.

Проектна устойчивостдърво Р(MPa) са основните характеристики на здравината на истинската дървесина на елементите от реални конструкции. Това дърво е естествено поносимо и работи под напрежение в продължение на много години. Проектните съпротивления се получават на базата на стандартни съпротивления, като се отчита коефициентът на безопасност за материала ви коефициента на продължителност на натоварване t alспоред формулата

Коефициент вмного повече от един. Той отчита намаляването на здравината на истинската дървесина в резултат на структурна хетерогенност и наличието на различни дефекти, които не съществуват в лабораторните проби. Като цяло възлите намаляват здравината на дървото. Те намаляват работната площ, като разрязват и избутват надлъжните й влакна, създават ексцентриситет на надлъжните сили и наклона на влакната около възела. Наклонът на влакната кара дървото да се разтяга напречно и под ъгъл спрямо влакната, чиято здравина в тези посоки е много по-ниска, отколкото по протежение на влакната. Дефектите на дървото почти наполовина намаляват здравината на дървото при опън и приблизително един и половина пъти при натиск. Пукнатините са най-опасни в местата, където дървото е нарязано. С увеличаване на размерите на секциите на елементите напреженията при тяхното разрушаване намаляват поради по-голямата нехомогенност на разпределението на напреженията върху секциите, което също се взема предвид при определяне на проектните съпротивления.

Коефициент на продължителност на натоварването t dl<С 1- Он учиты­вает, что древесина без пороков может неограниченно долго выдерживать лишь около половины той нагрузки, которую она выдерживает при кратковременном нагружении в процессе испытаний. Следовательно, ее длительное R всъпротивление I yLпочти U ^половината от краткосрочните / t g.

Качеството на дървото естествено влияе върху стойността на неговата конструктивна устойчивост. Дървесината от 1-ви клас - с най-малки дефекти има най-висока конструктивна устойчивост. Проектните съпротивления на дърво от 2-ри и 3-ти клас съответно са по-ниски. Например, проектната устойчивост на дървесина от бор и смърч от 2-ри клас на компресия се получава от израза

Проектните устойчивости на борова и смърчова дървесина на натиск, опън, огъване, срязване и смачкване са дадени в Приложение. 6.

Фактори за обслужване тпроектната устойчивост на дървото взема предвид условията, при които се произвеждат и експлоатират дървените конструкции. Коефициент на порода Т"взема предвид различната здравина на дървесината от различните видове, които се различават от здравината на боровата и смърчовата дървесина. Коефициентът на натоварване t „отчита кратката продължителност на действието на вятърни и монтажни натоварвания. Когато се смачка t n= 1,4, за други видове напрежения t n = 1.2. Коефициентът на височината на сечението по време на огъване на дървесина от залепени дървени греди с височина на сечението над 50 cm / 72b намалява от 1 на 0,8, с височина на сечението 120 cm - дори повече. Коефициентът на дебелина на слоевете на елементите от залепена дървесина отчита увеличаването на тяхната якост при натиск и огъване с намаляване на дебелината на залепените плочи, в резултат на което се увеличава хомогенността на структурата на залепената дървесина. Стойностите му са в рамките на 0,95. 1.1. Коефициентът на огъване m rH отчита допълнителните напрежения на огъване, произтичащи от огъването на плоскости в процеса на производство на огънати елементи от лепено дърво. Зависи от съотношението на радиуса на кривината към дебелината на дъските в g / w и има стойност 1,0. 0,8 с увеличение на това съотношение от 150 на 250. Температурен коефициент m tотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи при температури от +35 до +50 ° С. Намалява от 1,0 на 0,8. Коефициент на влага t owотчита намаляването на здравината на дървените конструкции, работещи във влажна среда. При влажност на въздуха в помещенията от 75 до 95%, t hl = 0,9. На открито в сухи и нормални зони t vl = 0,85. При постоянна влага и във вода t vl = 0,75. Фактор концентрация на стрес t k = 0.8 отчита локалното намаляване на здравината на дървото в зоните с прорези и дупки при напрежение. Коефициентът на продължителност на натоварванията tl = 0,8 отчита намаляването на здравината на дървесината в резултат на факта, че дългосрочните натоварвания понякога представляват повече от 80% от общото количество натоварвания, действащи върху конструкцията.

Модул на еластичност на дървотоопределени чрез краткосрочни лабораторни изследвания, E кр= 15-10 3 MPa. Като се вземат предвид деформациите при продължително натоварване, при изчисляване на деформациите £ = 10 4 MPa (Приложение 7).

Стандартните и проектните съпротивления на строителния шперплат са получени по същите методи, както при дървото. В този случай се взема предвид неговата форма на лист и нечетен брой слоеве с взаимно перпендикулярна посока на влакната. Следователно здравината на шперплата в тези две посоки е различна и по външните влакна е малко по-висока.

В строителството най-широко се използва седемслоен шперплат с марката FSF. Неговото конструктивно съпротивление по протежение на влакната на външните фасети е равно на: опън # f. p = 14 MPa, компресия # f. c = 12 MPa, огъване от равнината /? f. „= 16 MPa, стържене в равнината # f. sc = 0,8 MPa и изрежете /? е. ср - 6 МРа. За влакната на външните фасети тези стойности са съответно равни: I f _ p= 9 MPa, компресия # f. s = 8,5 MPa, огъване # F. и = 6,5 MPa, стържене R $. CK = 0,8 MPa, рязане # f. cf = = 6 MPa. Модулите на еластичност и срязване по протежение на външните влакна са съответно E f = 9-10 3 MPa и b f = 750 MPa и напречно на външните влакна E f = 6-10 3 MPa и G $ = 750 MPa.

Анализ на граничното състояние

Проектиране на гранично състояние Граничните състояния са състояния, при които конструкцията вече не може да се използва в резултат на външни и вътрешни натоварвания