Wir bereiten uns auf Grenzzustandsprüfungen vor. Berechnungsmethode basierend auf Grenzzuständen Berechnungen basierend auf Grenzzuständen
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Gruppen
Grenzzustände von Bauwerken nach Grad mögliche Konsequenzen wie folgt aufgeteilt:
Gemäß der auf Grenzzuständen basierenden Berechnungsmethode werden anstelle des bisher verwendeten einzelnen Sicherheitsfaktors (nach der Methode der zulässigen Beanspruchung) mehrere unabhängige Beiwerte unter Berücksichtigung der Betriebseigenschaften des Bauwerks verwendet, die jeweils einen bestimmten Wert haben Beitrag zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit des Bauwerks und Garantien gegen das Eintreten eines Grenzzustands.
Methode Grenzzustände, entwickelt in der UdSSR und basierend auf Forschungen unter der Leitung von Professor N. S. Streletsky, eingeführt durch Bauvorschriften und -vorschriften ab 1955 Russische Föderation ist die Hauptmethode zur Berechnung Gebäudestrukturen.
Diese Methode zeichnet sich durch eine vollständige Bewertung der Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit von Bauwerken aus unter Berücksichtigung von:
- Wahrscheinlichkeitseigenschaften von auf Bauwerke einwirkenden Lasten und Widerstand gegen diese Lasten;
- Merkmale des Betriebs bestimmter Arten von Strukturen;
- plastische Eigenschaften von Materialien.
Die Berechnung eines Bauwerks nach der Grenzzustandsmethode muss das Nichteintreten eines Grenzzustands gewährleisten.
Anmerkungen
Literatur
Wikimedia-Stiftung. 2010.
Sehen Sie, was „Grenzzustand“ in anderen Wörterbüchern ist:
Grenzzustand- Der Zustand eines Bauwerks, in dem es die Fähigkeit verliert, eine seiner Brandschutzfunktionen aufrechtzuerhalten. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] Grenzzustand Der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb nicht akzeptabel ist oder ... Leitfaden für technische Übersetzer
In der Strukturmechanik der Zustand einer Struktur (Struktur), in dem sie den betrieblichen Anforderungen nicht mehr genügt. Die Grenzzustandsmethode ist in der Russischen Föderation die wichtigste Methode zur Berechnung von Gebäudestrukturen... Großes enzyklopädisches Wörterbuch
Grenzzustand- 2.5. Grenzzustand Grenzzustand Der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb inakzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung seines Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist. Quelle: GOST 27.002 89:... ...
- (in der Strukturmechanik) der Zustand einer Struktur (Struktur), in dem sie den betrieblichen Anforderungen nicht mehr entspricht. Die Grenzzustandsmethode ist in Russland die wichtigste Methode bei der Berechnung von Gebäudestrukturen. * * * GRENZWERT… … Enzyklopädisches Wörterbuch
Grenzzustand von AL- 2.2. Der Grenzzustand AL ist der Zustand eines Leiterwagens, in dem sein weiterer Betrieb nicht akzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung seines Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist. Quelle … Wörterbuch-Nachschlagewerk mit Begriffen der normativen und technischen Dokumentation
Grenzzustand- ribinė būsena statusas T sritis Standardizacija ir metrologija apibrėžtis Objecto būsena, kai tolesnis jo naudojimas neleistinas arba netikslingas. atitikmenys: engl. Grenzzustand vok. Grenzzustand, m rus. Grenzzustand, n pranc. état… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Grenzzustand- ribinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Grenzzustand vok. Grenzzustand, m rus. Grenzzustand, n pranc. état limite, m … Fizikos terminų žodynas
Der Zustand des Produkts, in dem seine weitere Verwendung für den vorgesehenen Zweck inakzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung seines brauchbaren oder betriebsbereiten Zustands unmöglich oder unpraktisch ist... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch
Grenzzustand- – der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb unzumutbar oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung seines Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist. GOST 27.002 89 ... Kommerzielle Stromerzeugung. Wörterbuch-Nachschlagewerk
Grenzzustand- der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb aufgrund eines irreparablen Verstoßes gegen Sicherheitsanforderungen oder eines irreparablen Leistungsabfalls oder eines unzumutbaren Rückgangs der Betriebseffizienz eingestellt werden muss ... Polytechnisches terminologisches Erklärungswörterbuch
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1. Wesen der Methode
Die Berechnungsmethode für Bauwerke auf Basis von Grenzzuständen ist eine Weiterentwicklung der Berechnungsmethode auf Basis zerstörerischer Kräfte. Bei der Berechnung mit dieser Methode werden die Grenzzustände von Bauwerken klar ermittelt und ein System von Bemessungskoeffizienten eingeführt, die das Bauwerk gegen das Auftreten dieser Zustände bei den ungünstigsten Lastkombinationen und wann garantieren niedrigsten Werte Festigkeitseigenschaften von Materialien.
Zerstörungsstadien, aber die Sicherheit der Struktur unter Last wird nicht durch einen synthetisierenden Sicherheitsfaktor, sondern durch ein System von Bemessungskoeffizienten bewertet. Etwas wirtschaftlicher sind Bauwerke, die nach der Grenzzustandsmethode geplant und berechnet werden.
2. Zwei Gruppen von Grenzzuständen
Als Grenzzustände gelten solche, bei denen Bauwerke den im Betrieb an sie gestellten Anforderungen nicht mehr genügen, d.
Stahlbetonkonstruktionen müssen die Berechnungsanforderungen für zwei Gruppen von Grenzzuständen erfüllen: für die Tragfähigkeit – die erste Gruppe von Grenzzuständen; hinsichtlich der Eignung für den Normalbetrieb – die zweite Gruppe von Grenzzuständen.
Verlust der Stabilität der Form des Bauwerks (Berechnung für die Stabilität dünnwandiger Bauwerke usw.) oder seiner Lage (Berechnung für Umkippen und Verrutschen von Stützmauern, exzentrisch belastete Hochfundamente; Berechnung für den Aufstieg von erdverlegten oder unterirdischen Tanks). , usw.);
Ermüdungsversagen (Berechnung der Lebensdauer von Bauwerken unter dem Einfluss wiederholter beweglicher oder pulsierender Belastungen: Kranträger, Schwellen, Rahmenfundamente und Böden für unausgeglichene Maschinen usw.);
Zerstörung durch gemeinsamen Aufprall Leistungsfaktoren und ungünstige Einflüsse der äußeren Umgebung (periodische oder ständige Einwirkung einer aggressiven Umgebung, abwechselndes Einfrieren und Auftauen usw.).
Berechnungen basierend auf Grenzzuständen der zweiten Gruppe werden durchgeführt, um Folgendes zu verhindern:
Bildung einer übermäßigen oder längeren Öffnung von Rissen (sofern gemäß den Betriebsbedingungen die Bildung oder eine längere Öffnung von Rissen zulässig ist);
übermäßige Bewegungen (Auslenkungen, Drehwinkel, Schrägwinkel und Vibrationsamplituden).
Die Berechnung der Grenzzustände des gesamten Bauwerks sowie seiner einzelnen Elemente oder Teile erfolgt für alle Phasen: Herstellung, Transport, Installation und Betrieb; dabei Gestaltungspläne muss den akzeptierten Anforderungen entsprechen konstruktive Lösungen und jede der aufgeführten Phasen.
3. Berechnungsfaktoren
Bemessungsfaktoren – Belastungen und mechanische Eigenschaften von Beton und Bewehrung (Zugfestigkeit, Streckgrenze) – weisen statistische Variabilität (Wertestreuung) auf. Belastungen und Stöße können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten abweichen, und die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit, dass die Durchschnittswerte sinken, abweichen. Berechnungen für Grenzzustände berücksichtigen die statistische Variabilität von Belastungen und mechanischen Eigenschaften von Materialien, Faktoren nichtstatistischer Natur sowie verschiedene ungünstige oder günstige physikalische, chemische und mechanische Bedingungen für den Betrieb von Beton und Bewehrung, die Herstellung und den Betrieb von Elementen von Gebäuden und Bauwerken. Belastungen, mechanische Eigenschaften von Materialien und Auslegungskoeffizienten werden normalisiert.
Die Werte der Lasten, des Widerstands von Beton und der Bewehrung werden gemäß den Kapiteln von SNiP „Lasten und Stöße“ und „Beton- und Stahlbetonkonstruktionen“ ermittelt.
4. Klassifizierung der Lasten. Standard- und Designlasten
Abhängig von der Einwirkungsdauer werden Belastungen in dauerhafte und vorübergehende Belastungen unterteilt. Temporäre Belastungen wiederum werden in langfristige, kurzfristige und besondere Belastungen unterteilt.
Belastungen aus dem Gewicht tragender und umschließender Strukturen von Gebäuden und Bauwerken, der Masse und dem Druck von Böden sowie den Einwirkungen der Vorspannung von Stahlbetonkonstruktionen sind konstant.
Langfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht stationärer Geräte auf Böden – Maschinen, Apparate, Motoren, Behälter usw.; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, körnigen Körpern in Behältern; lädt ein Lagerhäuser, Kühlschränke, Archive, Bibliotheken und ähnliche Gebäude und Strukturen; der durch die Normen in festgelegte Teil der Verkehrslast Wohngebäude, Büro- und Haushaltsräume; langfristige temperaturtechnologische Auswirkungen von stationären Geräten; Lasten von einem Decken- oder Brückenkran, multipliziert mit den Faktoren: 0,5 für mittelschwere Krane und 0,7 für schwere Krane; Schneelasten für Klimaregionen III-IV mit Koeffizienten von 0,3-0,6. Die angegebenen Werte von Kranlasten, einigen temporären Lasten und Schneelasten gehen in deren Gesamtwert ein und gehen unter Berücksichtigung der Einwirkungsdauer derartiger Lasten auf Verschiebung, Verformung und Rissbildung in die Berechnung ein. Vollständige Werte Diese Belastungen werden als kurzfristig eingestuft.
Kurzfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht von Personen, Teilen, Materialien in Bereichen zur Wartung und Reparatur von Geräten – Durchgängen und anderen Bereichen ohne Geräte; Ein Teil der Belastung auf den Böden von Wohn- und Öffentliche Gebäude; Belastungen, die bei der Herstellung, dem Transport und der Montage von Bauelementen entstehen; Lasten von Decken- und Brückenkränen, die beim Bau oder Betrieb von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden; Schnee- und Windlasten; Temperatur klimatische Einflüsse.
Zu den besonderen Belastungen gehören: seismische und explosive Einwirkungen; Belastungen, die durch Fehlfunktionen oder Ausfälle von Geräten und plötzliche Störungen verursacht werden technologischer Prozess(z. B. bei starkem Temperaturanstieg oder -abfall usw.); die Auswirkungen ungleichmäßiger Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer radikalen Veränderung der Bodenstruktur (z. B. Verformung von Setzböden beim Durchnässen oder Permafrostböden beim Auftauen) usw.
Normlasten werden durch Normen auf der Grundlage einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten oder auf Basis von Nennwerten ermittelt. Standardmäßige Dauerlasten werden auf der Grundlage der Bemessungswerte geometrischer und struktureller Parameter sowie der durchschnittlichen Dichtewerte ermittelt. Standardmäßige temporäre Technologie- und Installationslasten werden gemäß festgelegt höchste Werte für den normalen Gebrauch bestimmt; Schnee und Wind – nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholungen entsprechen.
Bemessungslasten Zur Berechnung der Festigkeit und Stabilität von Strukturen werden diese durch Multiplikation der Standardlast mit dem Lastzuverlässigkeitsfaktor Vf ermittelt, der normalerweise größer als eins ist, beispielsweise g=gnyf. Zuverlässigkeitsfaktor aus dem Gewicht von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen Yf = M; auf das Gewicht von Konstruktionen aus Beton mit leichten Zuschlagstoffen (mit einer durchschnittlichen Dichte von 1800 kg/m3 oder weniger) und verschiedenen Estrichen, Hinterfüllungen und Dämmstoffen, die im Werk hergestellt wurden, Yf = l,2, während der Installation yf = \. 3; aus verschiedenen temporären Belastungen in Abhängigkeit von ihrem Wert yf = it 2. 1.4. Der Überlastkoeffizient aus dem Gewicht von Bauwerken bei der Berechnung der Lagestabilität gegen Aufschwimmen, Kentern und Gleiten sowie in anderen Fällen, in denen eine Gewichtsabnahme die Betriebsbedingungen des Bauwerks verschlechtert, wird mit 7f = 0,9 angenommen. Bei der Berechnung von Bauwerken im Baustadium werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Bemessungslasten zur Berechnung von Bauwerken für Verformungen und Verschiebungen (für die zweite Gruppe von Grenzzuständen) werden gleich Standardwerten mit dem Koeffizienten Yf -1- angenommen
Kombination von Lasten. Bei der Berechnung nach einem inelastischen Schema müssen Bauwerke für verschiedene Lastkombinationen bzw. entsprechende Kräfte ausgelegt werden. Abhängig von der Zusammensetzung der berücksichtigten Lasten werden unterschieden: Hauptkombinationen, bestehend aus konstanten, langzeitigen und kurzzeitigen Lasten oder Kräften aus Niederspannungslasten; besondere Kombinationen, bestehend aus konstanten, langfristigen, eventuell kurzfristigen und einer der besonderen Belastungen oder Anstrengungen daraus.
Berücksichtigt werden alle Gruppen von Grundlastkombinationen. Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der ersten Gruppe werden ständige, langfristige und eine kurzfristige Belastung berücksichtigt; Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der zweiten Gruppe werden ständige, langfristige und zwei (oder mehr) kurzfristige Belastungen berücksichtigt; während die Werte kurzfristig sind
Belastungen oder entsprechende Kräfte müssen mit einem Kombinationskoeffizienten von 0,9 multipliziert werden.
Bei der Berechnung von Bauwerken für besondere Kombinationen müssen die Werte der Kurzzeitlasten bzw. der entsprechenden Kräfte mit einem Kombinationsfaktor von 0,8 multipliziert werden, außer in den Fällen, die in den Bemessungsnormen für Gebäude und Bauwerke in Erdbebengebieten festgelegt sind.
Die Normen ermöglichen auch die Reduzierung temporärer Lasten bei der Berechnung von Balken und Querträgern, abhängig von der Fläche des belasteten Bodens.
5. Grad der Verantwortung von Gebäuden und Bauwerken
Der Grad der Verantwortung von Gebäuden und Bauwerken beim Erreichen von Grenzzuständen wird durch die Höhe des materiellen und sozialen Schadens bestimmt. Bei der Planung von Bauwerken sollte der Zuverlässigkeitskoeffizient für den Zweck des Einheitsunternehmens berücksichtigt werden, dessen Wert von der Verantwortungsklasse von Gebäuden oder Bauwerken abhängt. Der Zuverlässigkeitskoeffizient für den beabsichtigten Zweck sollte durch geteilt werden Grenzwerte Tragfähigkeit, berechnete Widerstandswerte, Grenzwerte für Verformungen, Rissöffnung oder multiplizieren Sie mit diesem Koeffizienten die berechneten Werte von Lasten, Kräften oder anderen Einflüssen.
Experimentelle Studien, die in Fabriken für vorgefertigte Stahlbetonprodukte durchgeführt wurden, zeigten, dass für Schwerbeton und Beton auf porösen Zuschlagstoffen der Variationskoeffizient V
0,135, was in den Normen akzeptiert wird.
IN mathematische Statistik unter Verwendung von pa oder ni wird die Wahrscheinlichkeit der Wiederholung von Werten mit vorübergehendem Widerstand kleiner als B geschätzt. Wenn wir x = 1,64 annehmen, ist eine Wiederholung von Werten wahrscheinlich<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.
Bei der Überwachung der Betonklasse auf axiale Zugfestigkeit wird der Standardwiderstand des Betons gegen axiale Zugfestigkeit Rbtn gleich seiner garantierten Festigkeit (Klasse) angenommen. axiale Spannung.
Die Bemessungswiderstände von Beton für Berechnungen für die erste Gruppe von Grenzzuständen werden ermittelt, indem die Standardwiderstände durch die entsprechenden Zuverlässigkeitskoeffizienten für Beton unter Druck yc = 1,3 prn, Zug ^ = 1,5 und bei Überwachung der Zugfestigkeit yy = \,3 dividiert werden . Bemessungswiderstand von Beton gegen axiale Kompression
Die berechnete Druckfestigkeit von schwerem Beton der Klassen B50, B55, B60 wird mit Koeffizienten multipliziert, die die Besonderheit berücksichtigen mechanische Eigenschaften hochfester Beton (Reduzierung der Kriechverformungen), jeweils gleich 0,95; 0,925 und 0,9.
Die berechneten Betonwiderstandswerte mit Rundung finden Sie im Anhang. ICH.
Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die Bemessungswiderstände von Beton Rb und Rbt reduziert und in einigen Fällen durch Multiplikation mit den entsprechenden Koeffizienten der Betriebsbedingungen des Betons uc unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Betoneigenschaften erhöht: die Dauer von die Belastung und ihre wiederholte Wiederholung; Bedingungen, Art und Betriebsstadium des Bauwerks; die Art seiner Herstellung, Abschnittsabmessungen usw.
Der berechnete Druckwiderstand der Bewehrung Rsc, der bei der Berechnung von Bauwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen verwendet wird, wenn die Bewehrung mit Beton verbunden ist, wird gleich dem entsprechenden berechneten Zugwiderstand der Bewehrung Rs angenommen, jedoch nicht mehr als 400 MPa (basierend auf der ultimativen Kompressibilität der Betonwanne). Bei der Berechnung von Bauwerken, für die der Bemessungswiderstand von Beton unter langfristiger Lasteinwirkung angenommen wird, unter Berücksichtigung des Betriebsbedingungenkoeffizienten y&2 Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die Bemessungswiderstände der Bewehrung durch Multiplikation mit den entsprechenden Betriebsbedingungen-Koeffizienten ySi verringert oder in einigen Fällen erhöht, wobei die Möglichkeit einer unvollständigen Nutzung ihrer Festigkeitseigenschaften aufgrund der ungleichmäßigen Spannungsverteilung berücksichtigt wird der Querschnitt, die geringe Festigkeit des Betons, die Verankerungsbedingungen und das Vorhandensein von Biegungen, die Art des Zugdiagramms des Stahls, Änderungen seiner Eigenschaften in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Bauwerks usw. Bei der Berechnung von Elementen unter Querkrafteinwirkung wird der Bemessungswiderstand der Querbewehrung durch Einführung des Betriebsbedingungenkoeffizienten -um^OD verringert, der die ungleichmäßige Spannungsverteilung in der Bewehrung über die Länge des geneigten Abschnitts berücksichtigt. Darüber hinaus wurde für geschweißte Querbewehrungen aus Draht der Klasse BP-I und Stabbewehrung der Klasse A-III der Koeffizient Vs2 = 0,9 eingeführt, unter Berücksichtigung der Möglichkeit eines spröden Versagens der Schweißverbindung der Klammern. Die Werte der berechneten Widerstände der Querbewehrung bei der Berechnung der Querkraft Rsw unter Berücksichtigung der Koeffizienten yst sind in der Tabelle angegeben. 1 und 2 Adj. V. Darüber hinaus sollten die berechneten Widerstände Rs, Rsc und Rsw mit den Betriebsbedingungen-Koeffizienten multipliziert werden: Ys3, 7*4 – bei wiederholter Belastung (siehe Kapitel VIII); ysb^lx/lp oder uz 1x/1ap - im Bereich der Spannungsübertragung und im Bereich der Verankerung nicht vorgespannter Bewehrung ohne Anker; 7^6 - beim Arbeiten mit hochfester Bewehrung bei Spannungen über der Nennstreckgrenze (7o.2. Die berechneten Widerstände der Bewehrung für Berechnungen für die zweite Gruppe von Grenzzuständen werden mit einem Zuverlässigkeitsfaktor für die Bewehrung von 7s = 1 angesetzt, d. h. werden gleich den Standardwerten von Rs,ser=Rsn angenommen und mit dem Koeffizienten der Betriebsbedingungen der Bewehrung in die Berechnung einbezogen Der Risswiderstand einer Stahlbetonkonstruktion ist ihr Widerstand gegen Rissbildung im Stadium I des Spannungs-Dehnungs-Zustands bzw. ihr Widerstand gegen Rissöffnung im Stadium II des Spannungs-Dehnungs-Zustands. Bei der Berechnung werden je nach Art der verwendeten Bewehrung unterschiedliche Anforderungen an den Risswiderstand eines Stahlbetonbauwerks oder seiner Teile gestellt. Diese Anforderungen gelten für normale Risse und zur Längsachse des Elements geneigte Risse und sind in drei Kategorien unterteilt: Das Öffnen von Rissen unter Dauer-, Dauer- und Kurzzeitbelastung gilt als kurzlebig; Als dauerhaft gilt das Öffnen von Rissen unter Einwirkung nur konstanter und langfristiger Belastungen. Die maximale Breite der Rissöffnung (isgs\ - kurzzeitig und asgs2 langfristig), die den normalen Betrieb von Gebäuden, die Korrosionsbeständigkeit der Bewehrung und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks gewährleistet, sollte je nach Kategorie der Anforderungen an die Rissbeständigkeit 0,05- nicht überschreiten. 0,4 mm (Tabelle II.2). Vorgespannte Elemente unter Flüssigkeits- oder Gasdruck (Tanks, Druckrohre usw.), mit einem vollständig gestreckten Abschnitt mit Stab- oder Drahtverstärkung sowie mit einem teilweise komprimierten Abschnitt mit Drahtverstärkung mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger, müssen erfüllt sein die Anforderungen der ersten Kategorien. Andere vorgespannte Elemente müssen je nach baulichen Gegebenheiten und Bewehrungsart den Anforderungen der zweiten oder dritten Kategorie genügen. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung des Risswiderstands hängt von der Kategorie der Anforderungen an den Risswiderstand ab: Für die Anforderungen der ersten Kategorie erfolgt die Berechnung nach Bemessungslasten mit einem Sicherheitsfaktor für die Last yf>l (wie in Festigkeitsberechnungen); für die Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie erfolgt die Berechnung unter Einwirkung von Lasten mit dem Koeffizienten V/=b. Berechnung der Rissbildung zur Feststellung der Notwendigkeit einer Überprüfung auf kurzfristige Rissöffnung; für die Anforderungen der zweiten Kategorie wird die Berechnung für die Einwirkung von Bemessungslasten mit dem Koeffizienten yf>U durchgeführt; die Berechnung für die Rissbildung zur Ermittlung des Bedarfs wird im Rahmen der Einwirkung durchgeführt. Tests zur Rissöffnung unter den Anforderungen der dritten Kategorie werden durchgeführt von Lasten mit einem Koeffizienten von Y/-1. Bei der Berechnung der Rissfestigkeit wird die kombinierte Wirkung aller Lasten außer Sonderlasten berücksichtigt. Bei der Berechnung der Rissbildung werden besondere Belastungen berücksichtigt, wenn Risse zu einer katastrophalen Situation führen. Die Berechnung zum Schließen von Rissen gemäß den Anforderungen der zweiten Kategorie erfolgt unter Einwirkung konstanter und langfristiger Lasten mit einem Koeffizienten y/-1. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten ist in der Tabelle angegeben. P.Z. An den Endabschnitten vorgespannter Elemente innerhalb der Länge der Spannungsübertragungszone von der Bewehrung auf den Beton 1P ist die Bildung von Rissen unter der kombinierten Einwirkung aller in die Berechnung mit dem Koeffizienten Y/ einbezogenen Lasten (außer Sonderlasten) nicht zulässig. =L. Diese Anforderung ist dadurch bedingt, dass eine vorzeitige Rissbildung im Beton an den Endabschnitten der Elemente dazu führen kann, dass die Bewehrung unter Belastung aus dem Beton herausgezogen wird und plötzlich zerstört wird. zunehmende Auslenkungen. Der Einfluss dieser Risse wird in statischen Berechnungen berücksichtigt. Bei Elementen, die unter Bedingungen wiederholter wiederholter Belastung betrieben werden und auf Dauerfestigkeit ausgelegt sind, ist die Bildung solcher Risse nicht zulässig. Grenzzustände der ersten Gruppe. Festigkeitsberechnungen basieren auf der Stufe III des Spannungs-Dehnungs-Zustands. Der Abschnitt der Struktur weist die erforderliche Festigkeit auf, wenn die Kräfte aus den Bemessungslasten unter Berücksichtigung des Betriebsbedingungenkoeffizienten die vom Abschnitt bei der Bemessungsfestigkeit der Materialien wahrgenommenen Kräfte nicht überschreiten. Die Kraft aus Bemessungslasten T (z. B. Biegemoment oder Längskraft) ist eine Funktion von Standardlasten, Zuverlässigkeitsfaktoren und anderen Faktoren C (Bemessungsschema, dynamischer Koeffizient usw.). Grenzzustände der zweiten Gruppe. Die Berechnung der Rissbildung, senkrecht und geneigt zur Längsachse des Elements, wird durchgeführt, um die Rissbeständigkeit von Elementen zu überprüfen, die den Anforderungen der ersten Kategorie unterliegen, sowie um festzustellen, ob Risse in Elementen auftreten, deren Für die Rissfestigkeit gelten die Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie. Es wird davon ausgegangen, dass Risse senkrecht zur Längsachse nicht auftreten, wenn die Kraft T (Biegemoment oder Längskraft) aus der Einwirkung von Lasten die Kraft TSgs, die vom Elementabschnitt aufgenommen werden kann, nicht überschreitet Es wird davon ausgegangen, dass zur Längsachse des Elements geneigte Risse nicht auftreten, wenn die Hauptzugspannungen im Beton die berechneten Werte nicht überschreiten. Die Berechnung der Rissöffnung, normal und geneigt zur Längsachse, besteht aus der Bestimmung der Rissöffnungsbreite auf der Ebene der Zugbewehrung und dem Vergleich mit der maximalen Öffnungsbreite. Angaben zur maximalen Rissöffnungsweite finden Sie in der Tabelle. II.3. Die auf Verschiebungen basierende Berechnung besteht darin, die Durchbiegung eines Elements aufgrund von Lasten zu bestimmen, die Dauer ihrer Einwirkung zu berücksichtigen und sie mit der maximalen Durchbiegung zu vergleichen. Grenzdurchbiegungen werden durch verschiedene Anforderungen festgelegt: technologisch, aufgrund des normalen Betriebs von Kränen, technologischen Anlagen, Maschinen usw.; strukturell, aufgrund des Einflusses benachbarter Elemente, die Verformungen begrenzen, der Notwendigkeit, bestimmten Neigungen standzuhalten usw.; ästhetisch. Die maximalen Durchbiegungen vorgespannter Elemente können um die Höhe der Durchbiegung erhöht werden, wenn dies nicht durch technische oder konstruktive Anforderungen eingeschränkt wird. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung der Durchbiegungen ist wie folgt festgelegt: bei Einschränkung durch technologische oder konstruktive Anforderungen – für die Einwirkung konstanter, langfristiger und kurzfristiger Lasten; wenn sie durch ästhetische Anforderungen eingeschränkt sind - auf die Wirkung konstanter und langfristiger Belastungen. In diesem Fall wird der Lastzuverlässigkeitsfaktor mit Yf angenommen Die in den Normen festgelegten maximalen Durchbiegungen für verschiedene Stahlbetonelemente sind in Tabelle II.4 angegeben. Die maximalen Auslenkungen der Konsolen, bezogen auf den Konsolenüberhang, werden als doppelt so groß angenommen. Darüber hinaus muss für Stahlbetonbodenplatten, Treppenläufe, Podeste usw., die nicht mit angrenzenden Elementen verbunden sind, eine zusätzliche Instabilitätsberechnung durchgeführt werden: Die zusätzliche Durchbiegung aus einer kurzzeitigen Einzellast von 1000 N ist am ungünstigsten Schema für seine Anwendung sollte 0,7 mm nicht überschreiten. Berechnungsmethode für den Grenzzustand Bei der Berechnung nach dieser Methode wird das Tragwerk im Bemessungsgrenzzustand betrachtet. Als Bemessungsgrenzzustand wird der Zustand des Bauwerks angesehen, in dem es die an es gestellten betrieblichen Anforderungen nicht mehr erfüllt, d. h. seine Widerstandsfähigkeit verliert äußere Einflüsse oder unzulässige Verformungen oder lokale Schäden erleiden. Für Stahlgerüst Es wurden zwei Auslegungsgrenzzustände festgelegt: Der erste berechnete Grenzzustand wird durch die Ungleichung ausgedrückt wobei N die Bemessungskraft im Bauwerk aus der Summe der Auswirkungen der Bemessungslasten P in der ungünstigsten Kombination ist; F ist die Tragfähigkeit der Struktur, die von den geometrischen Abmessungen der Struktur, der Bemessungsfestigkeit des Materials R und dem Betriebsbedingungenkoeffizienten m abhängt. Die durch die Normen (SNiP) festgelegten Höchstlasten, die während des normalen Betriebs von Bauwerken zulässig sind, werden als Standardlasten Rn bezeichnet (siehe Anhang I, Lasten und Vorlastfaktoren). Die Bemessungslasten P, für die die Struktur berechnet wird (basierend auf dem Grenzzustand), werden als geringfügig höher als die normativen Lasten angenommen. Die Bemessungslast wird als Produkt der Standardlast mit dem Überlastfaktor n (größer eins) definiert, wobei die Gefahr einer Überschreitung der Last gegenüber ihrem Standardwert aufgrund möglicher Lastschwankungen berücksichtigt wird: Die Werte der Koeffizienten p sind in der Tabelle Standard- und Bemessungslasten, Überlastfaktoren angegeben. Daher werden Bauwerke unter dem Einfluss von Bemessungslasten und nicht unter betrieblichen (Standard-)Lasten betrachtet. Aus dem Einfluss von Bemessungslasten im Bauwerk werden Bemessungskräfte ermittelt (Normalkraft N bzw. Moment M), die ermittelt werden durch Allgemeine Regeln Festigkeit von Werkstoffen und Strukturmechanik. Rechte Seite der Hauptgleichung (1.I)- Tragfähigkeit der Struktur F - hängt von der maximalen Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Krafteinflüsse ab, die durch die mechanischen Eigenschaften des Materials gekennzeichnet ist und als Standardwiderstand R n bezeichnet wird, sowie von den geometrischen Eigenschaften des Abschnitts (Schnitt). Fläche F, Widerstandsmoment W usw.). Für Baustahl wird angenommen, dass der Standardwiderstand gleich der Streckgrenze ist. (für die gängigste Baustahlsorte St. 3 σ t = 2.400 kg/cm 2). Der Bemessungswiderstand von Stahl R wird als Spannung angenommen, die dem Standardwiderstand multipliziert mit dem Gleichmäßigkeitskoeffizienten k (kleiner als eins) entspricht, wobei das Risiko einer Verringerung des Widerstands des Materials im Vergleich zu seinem Standardwert aufgrund von berücksichtigt wird Variabilität der mechanischen Eigenschaften des Materials Für gewöhnliche Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist k = 0,9 und für Stähle verbesserte Qualität(niedrig legiert) k = 0,85. Somit ergibt sich der berechnete Widerstand R- Dies ist eine Spannung, die dem niedrigstmöglichen Wert der Streckgrenze des Materials entspricht, der für die Struktur als Grenzwert akzeptiert wird. Darüber hinaus sind für die Sicherheit des Bauwerks alle möglichen Abweichungen von normale Bedingungen verursacht durch die Betriebsmerkmale der Struktur (z. B. Bedingungen, die eine erhöhte Korrosion begünstigen usw.). Dazu wird der Betriebsbedingungskoeffizient m eingeführt, der für die meisten Bauwerke und Verbindungen gleich eins angenommen wird (siehe Anhang Betriebsbedingungskoeffizienten m). Somit hat die Hauptentwurfsgleichung (1.I) die folgende Form: wobei N und M die berechneten Axialkräfte oder Momente aus den berechneten Lasten sind (unter Berücksichtigung der Überlastfaktoren); F nt – Nettoquerschnittsfläche (abzüglich Löcher); W nt - Widerstandsmoment des Netzabschnitts (abzüglich Löcher); wobei F br und W br - Fläche und Widerstandsmoment des Bruttoquerschnitts (ohne Abzug von Löchern); φ und φ b sind Koeffizienten, die den Bemessungswiderstand auf Werte reduzieren, die ein stabiles Gleichgewicht gewährleisten. Normalerweise wird bei der Berechnung der geplanten Struktur zunächst der Querschnitt des Elements ausgewählt und dann die Belastung aus den Bemessungskräften überprüft, die den Bemessungswiderstand multipliziert mit dem Betriebsbedingungenkoeffizienten nicht überschreiten sollte. Daher werden wir diese Formeln zusammen mit Formeln der Form (4.I) und (5.I) in Arbeitsform in Form berechneter Spannungen schreiben, zum Beispiel: wobei σ die Bemessungsspannung in der Struktur ist (basierend auf den Bemessungslasten). Es ist richtiger, die Koeffizienten φ und φ b in den Formeln (8.I) und (9.I) auf der rechten Seite der Ungleichung als Koeffizienten zu schreiben, die den berechneten Widerstand gegen kritische Spannungen reduzieren. Und nur zur Vereinfachung der Berechnungen und zum Vergleich der Ergebnisse werden sie im Nenner der linken Seite dieser Formeln geschrieben. *
Die Werte der Standardwiderstände und Gleichmäßigkeitskoeffizienten sind in den „Baunormen und -regeln“ (SNiP) sowie in den „Normen und technischen Bedingungen für die Bemessung von Stahlkonstruktionen“ (NiTU 121-55) angegeben. „Entwurf von Stahlkonstruktionen“, Es gibt verschiedene Kategorien von Spannungen: Hauptspannung, lokale Spannung, zusätzliche Spannung und interne Spannung. Grundspannungen sind Spannungen, die im Inneren des Körpers durch den Ausgleich der Auswirkungen äußerer Belastungen entstehen; sie werden bei der Berechnung berücksichtigt. Wenn der Kraftfluss ungleichmäßig über den Querschnitt verteilt ist, beispielsweise verursacht durch eine starke Querschnittsänderung oder das Vorhandensein eines Lochs, kommt es zu einer lokalen Spannungskonzentration. Bei Kunststoffmaterialien, zu denen auch Baustahl gehört,… Bei der Berechnung der zulässigen Spannungen wird das Bauwerk im Betriebszustand unter dem Einfluss von Belastungen berücksichtigt, die im Normalbetrieb des Bauwerks zulässig sind, d. h. Standardlasten. Voraussetzung für die Festigkeit des Bauwerks ist, dass die Belastungen im Bauwerk aus Normlasten die in den Normen festgelegten zulässigen Spannungen nicht überschreiten, die einen bestimmten Teil der für den Bau von Stahl zulässigen Höchstbeanspruchung des Materials darstellen... Grenzzustandsberechnungsmethode - Methodik zur Berechnung von Stahlkonstruktionen - Konstruktionsgrundlagen - Bemessung von Stahlkonstruktionen Als Grenzzustände gelten solche, bei denen Bauwerke den im Betrieb an sie gestellten Anforderungen nicht mehr genügen, d. Stahlbetonkonstruktionen müssen die Berechnungsanforderungen für zwei Gruppen von Grenzzuständen erfüllen: für die Tragfähigkeit – die erste Gruppe von Grenzzuständen; hinsichtlich der Eignung für den Normalbetrieb – die zweite Gruppe von Grenzzuständen. Die Berechnung basiert auf den Grenzzuständen der ersten Gruppe, um Folgendes zu verhindern: Sprödes, viskoses oder anderes Versagen (Festigkeitsberechnung, ggf. unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Struktur vor der Zerstörung); Verlust der Stabilität der Form des Bauwerks (Berechnung für die Stabilität dünnwandiger Bauwerke etc.) oder seiner Lage (Berechnung für Umkippen und Verrutschen von Stützmauern, exzentrisch belastete Hochfundamente; Berechnung für den Aufstieg von erdverlegten oder unterirdischen Tanks). , usw.); Ermüdungsversagen (Berechnung der Lebensdauer von Bauwerken unter dem Einfluss wiederholter beweglicher oder pulsierender Belastungen: Kranträger, Schwellen, Rahmenfundamente und Böden für unausgeglichene Maschinen usw.); Zerstörung durch den kombinierten Einfluss von Kraftfaktoren und ungünstigen Einflüssen der äußeren Umgebung (periodische oder ständige Einwirkung einer aggressiven Umgebung, abwechselndes Einfrieren und Auftauen usw.). Berechnungen basierend auf Grenzzuständen der zweiten Gruppe werden durchgeführt, um Folgendes zu verhindern: Bildung einer übermäßigen oder längeren Öffnung von Rissen (sofern gemäß den Betriebsbedingungen die Bildung oder eine längere Öffnung von Rissen zulässig ist); Übermäßige Bewegungen (Auslenkungen, Drehwinkel, Schrägwinkel und Vibrationsamplituden). Die Berechnung der Grenzzustände des gesamten Bauwerks sowie seiner einzelnen Elemente oder Teile erfolgt für alle Phasen: Herstellung, Transport, Installation und Betrieb; In diesem Fall müssen die Entwurfspläne den angenommenen Entwurfsentscheidungen und jeder der aufgeführten Phasen entsprechen. Bemessungsfaktoren – Belastungen und mechanische Eigenschaften von Beton und Bewehrung (Zugfestigkeit, Streckgrenze) – weisen statistische Variabilität (Wertestreuung) auf. Belastungen und Stöße können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten abweichen, und die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit, dass die Durchschnittswerte sinken, abweichen. Berechnungen für Grenzzustände berücksichtigen die statistische Variabilität von Belastungen und mechanischen Eigenschaften von Materialien, Faktoren nichtstatistischer Natur sowie verschiedene ungünstige oder günstige physikalische, chemische und mechanische Bedingungen für den Betrieb von Beton und Bewehrung, die Herstellung und den Betrieb von Elementen von Gebäuden und Bauwerken. Belastungen, mechanische Eigenschaften von Materialien und Auslegungskoeffizienten werden normalisiert. Die Werte der Lasten, des Widerstands von Beton und der Bewehrung werden gemäß den Kapiteln von SNiP „Lasten und Stöße“ und „Beton- und Stahlbetonkonstruktionen“ ermittelt. Klassifizierung von Lasten. Standard- und Designlasten Abhängig von der Einwirkungsdauer werden Belastungen in dauerhafte und vorübergehende Belastungen unterteilt. Temporäre Belastungen wiederum werden in langfristige, kurzfristige und besondere Belastungen unterteilt. Belastungen aus dem Gewicht tragender und umschließender Strukturen von Gebäuden und Bauwerken, der Masse und dem Druck von Böden sowie den Einwirkungen der Vorspannung von Stahlbetonkonstruktionen sind konstant. Langfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht stationärer Geräte auf Böden – Maschinen, Apparate, Motoren, Behälter usw.; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, körnigen Körpern in Behältern; Ladungen in Lagerhäusern, Kühlschränken, Archiven, Bibliotheken und ähnlichen Gebäuden und Strukturen; Teil der durch die Normen festgelegten temporären Belastung in Wohngebäuden, Büro- und Wohngebäuden; langfristige temperaturtechnologische Auswirkungen von stationären Geräten; Lasten von einem Decken- oder Brückenkran, multipliziert mit den Faktoren: 0,5 für mittelschwere Krane und 0,7 für schwere Krane; Schneelasten für Klimaregionen III-IV mit Koeffizienten von 0,3-0,6. Die angegebenen Werte von Kranlasten, einigen temporären Lasten und Schneelasten gehen in deren Gesamtwert ein und gehen unter Berücksichtigung der Einwirkungsdauer derartiger Lasten auf Verschiebung, Verformung und Rissbildung in die Berechnung ein. Die vollen Werte dieser Belastungen sind kurzfristig. Kurzfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht von Personen, Teilen, Materialien in Bereichen zur Wartung und Reparatur von Geräten – Durchgängen und anderen Bereichen ohne Geräte; Teil der Belastung der Böden von Wohn- und öffentlichen Gebäuden; Belastungen, die bei der Herstellung, dem Transport und der Montage von Bauelementen entstehen; Lasten von Decken- und Brückenkränen, die beim Bau oder Betrieb von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden; Schnee- und Windlasten; Temperatur klimatische Einflüsse. Zu den besonderen Belastungen gehören: seismische und explosive Einwirkungen; Belastungen, die durch eine Fehlfunktion oder einen Ausfall von Geräten und eine plötzliche Störung des technologischen Prozesses (z. B. starker Temperaturanstieg oder -abfall usw.) verursacht werden; die Auswirkungen ungleichmäßiger Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer radikalen Veränderung der Bodenstruktur (z. B. Verformung von Setzböden beim Durchnässen oder Permafrostböden beim Auftauen) usw. Normlasten werden durch Normen auf der Grundlage einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten oder auf Basis von Nennwerten ermittelt. Standardkonstante Belastungen werden auf der Grundlage der Bemessungswerte der geometrischen und konstruktiven Parameter akzeptiert und Durchschnittliche Dichtewerte. Regulatorisch vorübergehend; Technologie- und Installationslasten werden auf die höchsten für den Normalbetrieb vorgesehenen Werte eingestellt; Schnee und Wind – nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholungen entsprechen. Bemessungslasten zur Berechnung von Tragwerken auf Festigkeit und Stabilität werden durch Multiplikation der Normlast mit dem Lastsicherheitsfaktor Yf ermittelt, der in der Regel beispielsweise größer als eins ist G=
Gnyt.
Zuverlässigkeitsfaktor aus dem Gewicht von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen Yf = M; vom Gewicht von Konstruktionen aus Beton mit leichten Zuschlagstoffen (mit einer durchschnittlichen Dichte von 1800 kg/m3 oder weniger) und verschiedenen Estrichen, Hinterfüllungen und Dämmstoffen, die im Werk hergestellt wurden, Yf = l,2, während der Installation Yf = l> 3; aus verschiedenen temporären Belastungen in Abhängigkeit von ihrem Wert Yf = l. 2. 1.4. Der Überlastkoeffizient aus dem Gewicht von Bauwerken bei der Berechnung der Lagestabilität gegen Aufschwimmen, Kentern und Gleiten sowie in anderen Fällen, in denen eine Gewichtsabnahme die Betriebsbedingungen des Bauwerks verschlechtert, wird mit yf = 0,9 angenommen. Bei der Berechnung von Bauwerken im Baustadium werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Bemessungslasten zur Berechnung von Bauwerken für Verformungen und Verschiebungen (für die zweite Gruppe von Grenzzuständen) werden gleich Standardwerten mit dem Koeffizienten Yf = l- angenommen Kombination von Lasten. Bei der Berechnung nach einem inelastischen Schema müssen Bauwerke für verschiedene Lastkombinationen bzw. entsprechende Kräfte ausgelegt werden. Abhängig von der Zusammensetzung der berücksichtigten Lasten werden unterschieden: Hauptkombinationen, bestehend aus konstanten, langzeitigen und kurzzeitigen Lasten oder Kräften aus Niederspannungslasten; besondere Kombinationen, bestehend aus konstanten, langfristigen, eventuell kurzfristigen und einer der besonderen Belastungen oder Anstrengungen daraus. Es werden zwei Gruppen von Hauptlastkombinationen betrachtet. Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der ersten Gruppe werden ständige, langfristige und eine kurzfristige Belastung berücksichtigt; Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der zweiten Gruppe werden ständige, langfristige und zwei (oder mehr) kurzfristige Belastungen berücksichtigt; In diesem Fall müssen die Werte der Kurzzeitbelastungen bzw. der ihnen entsprechenden Kräfte mit einem Kombinationskoeffizienten von 0,9 multipliziert werden. Bei der Berechnung von Bauwerken für besondere Kombinationen müssen die Werte der Kurzzeitlasten bzw. der entsprechenden Kräfte mit einem Kombinationsfaktor von 0,8 multipliziert werden, außer in den Fällen, die in den Bemessungsnormen für Gebäude und Bauwerke in Erdbebengebieten festgelegt sind. Reduzierte Belastungen. Bei der Berechnung von Stützen, Wänden und Fundamenten mehrstöckiger Gebäude können temporäre Belastungen auf Böden unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit ihrer gleichzeitigen Einwirkung durch Multiplikation mit einem Faktor reduziert werden Wobei a - für Wohngebäude, Bürogebäude, Wohnheime usw. gleich 0,3 und für verschiedene Räume gleich 0,5 angenommen wird: Lesesäle, Besprechungsräume, Einkaufsräume usw.; t ist die Anzahl der belasteten Stockwerke über dem betrachteten Abschnitt. Die Normen ermöglichen auch die Reduzierung temporärer Lasten bei der Berechnung von Balken und Querträgern, abhängig von der Fläche des belasteten Bodens. Fertigbeton und Stahlbeton: Merkmale und Herstellungsverfahren In der UdSSR entwickelten sich seit Mitte des letzten Jahrhunderts Industrietechnologien aktiv, und die Entwicklung der Bauindustrie war erforderlich große Menge Verschiedene Materialien. Die Erfindung des vorgefertigten Stahlbetons wurde zu einer Art technischer Revolution im Leben des Landes, ... Pfahlramme zum Selbermachen Ein Rammgerät oder ein Rammgerät kann mit einem Auto organisiert werden, bei dem der hintere Kotflügel entfernt ist (Hinterradantrieb bei Mechanik), das auf einem Wagenheber angehoben wird und nur die Felge anstelle eines Rads verwendet. Ein Kabel wird um die Felge gewickelt - das ist... REKONSTRUKTION VON INDUSTRIEGEBÄUDEN 1. Aufgaben und Methoden des Wiederaufbaus von Gebäuden Der Wiederaufbau von Gebäuden kann mit der Ausweitung der Produktion und der technologischen Modernisierung verbunden sein. Prozess, Installation neuer Geräte usw. Gleichzeitig ist es notwendig, komplexe technische Probleme zu lösen, die damit verbunden sind ... Walzen (Abflachmaschine) Durchmesser ab 400 mm., elektrischer Lebensmitteltrockner (Flow), Förderer, Förderer, Schnecken. Zwei Gruppen von Grenzzuständen Gemäß den aktuellen Normen in Russland müssen Holzkonstruktionen nach der Grenzzustandsmethode berechnet werden. Grenzzustände von Bauwerken sind solche, bei denen sie den Betriebsanforderungen nicht mehr genügen. Die äußere Ursache, die zum Grenzzustand führt, ist Krafteinwirkung (äußere Belastungen, Reaktionskräfte). Unter dem Einfluss der Betriebsbedingungen können Grenzzustände auftreten Holzkonstruktionen sowie die Qualität, Abmessungen und Eigenschaften der Materialien. Es gibt zwei Gruppen von Grenzzuständen: 1 – in Bezug auf die Belastbarkeit (Festigkeit, Stabilität). 2 – durch Verformungen (Durchbiegungen, Verschiebungen). Erste Gruppe Grenzzustände sind durch Verlust der Tragfähigkeit und völlige Untauglichkeit für den weiteren Betrieb gekennzeichnet. Ist am verantwortungsvollsten. Bei Holzkonstruktionen können folgende Grenzzustände der ersten Gruppe auftreten: Zerstörung, Stabilitätsverlust, Umkippen, unzulässiges Kriechen. Diese Grenzzustände treten nicht ein, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: diese. wenn normale Spannungen ( σ
) und Scherspannung ( τ
) einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten R,
Designwiderstand genannt. Zweite Gruppe Grenzzustände zeichnen sich durch solche Merkmale aus, bei denen der Betrieb von Bauwerken oder Bauwerken zwar schwierig, aber nicht völlig ausgeschlossen ist, d.h. das Design wird nur für ungeeignet normal Betrieb. Die Eignung einer Struktur für den Normalbetrieb wird in der Regel durch Durchbiegungen bestimmt Dies bedeutet, dass Biegeelemente oder Konstruktionen für den Normalbetrieb geeignet sind, wenn der größte Wert des Verhältnisses von Durchbiegung zu Spannweite kleiner ist als die maximal zulässige relative Durchbiegung [
F/
l]
(gemäß SNiP II-25-80). Der Zweck der Tragwerksberechnung besteht darin, das Auftreten möglicher Grenzzustände sowohl beim Transport und Einbau als auch beim Betrieb von Bauwerken zu verhindern. Die Berechnung für den ersten Grenzzustand erfolgt nach den berechneten Belastungswerten, für den zweiten nach den Normwerten. Standardwerte für äußere Belastungen sind im SNiP „Lasten und Stöße“ angegeben. Die berechneten Werte ergeben sich unter Berücksichtigung des Ladungssicherheitsfaktors γ
N. Bauwerke sind so konzipiert, dass sie einer ungünstigen Lastkombination (Eigengewicht, Schnee, Wind) standhalten, deren Wahrscheinlichkeit durch Kombinationskoeffizienten (gemäß SNiP „Lasten und Stöße“) berücksichtigt wird. Das Hauptmerkmal von Materialien, anhand dessen ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Kräften beurteilt wird, ist normativer Widerstand R
N
.
Die Standardbeständigkeit von Holz wird auf der Grundlage der Ergebnisse zahlreicher Tests kleiner Proben sauberen (ohne Mängel) Holzes derselben Art mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % berechnet: R N =
,
Wo – arithmetischer Mittelwert der Zugfestigkeit, V– Variationskoeffizient, T– Indikator für Zuverlässigkeit. Regulatorischer Widerstand R
N
ist die minimale probabilistische Festigkeitsgrenze von reinem Holz, die durch statische Verarbeitung der Testergebnisse von Standard-Kleinproben für kurzfristige Belastungen ermittelt wird. Designwiderstand R
- Das maximale Spannung, die dem Material in der Struktur standhalten kann, ohne zusammenzubrechen, unter Berücksichtigung aller ungünstige Faktoren unter Betriebsbedingungen, die seine Festigkeit verringern. Beim Übergang vom normativen Widerstand R N zum berechneten R Es ist notwendig, den Einfluss von Langzeitbelastungen, Mängeln (Äste, Kreuzschichten usw.) und dem Übergang von kleinen Standardmustern zu Elementen mit Gebäudeabmessungen auf die Festigkeit des Holzes zu berücksichtigen. Der kombinierte Einfluss all dieser Faktoren wird durch den Sicherheitsfaktor für das Material berücksichtigt ( Zu). Durch Division erhält man den berechneten Widerstand R N zum Sicherheitsfaktor für das Material: Zu dl=0,67 – Dauerbeiwert unter der kombinierten Einwirkung ständiger und vorübergehender Lasten; Zu eins =
0,27 ÷ 0,67 – Gleichmäßigkeitskoeffizient, abhängig von der Art des Spannungszustands, unter Berücksichtigung des Einflusses von Fehlern auf die Festigkeit des Holzes. Mindestwert Zu eins beim Dehnen eingenommen, wenn der Einfluss von Defekten besonders groß ist. Berechnete Widerstände Zu sind in der Tabelle angegeben. 3 SNiP II-25-80 (für Holz Nadelholzarten). R Holz anderer Arten wird mithilfe von Übergangskoeffizienten ermittelt, die ebenfalls in SNiP angegeben sind. Die Sicherheit und Festigkeit von Holz und Holzkonstruktionen hängen von den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ab. Durch die Befeuchtung wird das Verrotten des Holzes begünstigt, und erhöhte Temperaturen (über einen bestimmten Grenzwert hinaus) verringern seine Festigkeit. Die Berücksichtigung dieser Faktoren erfordert die Einführung von Arbeitsbedingungskoeffizienten: M V ≤1, M T ≤1. Darüber hinaus erfordert SNiP die Berücksichtigung des Lagenkoeffizienten für geklebte Elemente: M sl =
0,95 ÷ 1,1; Strahlkoeffizient für Fernlicht mit einer Höhe von mehr als 50 cm: M B ≤1; Biegekoeffizient für gebogene, verleimte Elemente: M gn≤1 usw. Es wird davon ausgegangen, dass der Elastizitätsmodul von Holz, unabhängig von der Holzart, gleich ist: Die Konstruktionsmerkmale von Bausperrholz sind auch im SNiP angegeben, und bei der Prüfung der Spannungen in Sperrholzelementen werden, wie bei Holz, Betriebszustandskoeffizienten eingeführt M. Darüber hinaus wird für die Bemessungsfestigkeit von Holz und Sperrholz ein Beiwert eingeführt M dl=0,8, wenn die Gesamtbemessungskraft aus ständigen und temporären Lasten 80 % der Gesamtbemessungskraft übersteigt. Dieser Faktor wird zusätzlich zu der Reduzierung eingeführt, die im Sicherheitsfaktor für das Material enthalten ist. Vorlesung Nr. 2 Grundlagen der Berechnung nach Grenzzuständen Grenzzustände- Dies sind Zustände, in denen das Bauwerk aufgrund äußerer Belastungen nicht mehr genutzt werden kann und innere Spannungen. Bei Konstruktionen aus Holz und Kunststoff können zwei Gruppen von Grenzzuständen auftreten – die erste und die zweite. Die Berechnung der Grenzzustände des gesamten Bauwerks und seiner Elemente muss für alle Phasen durchgeführt werden: Transport, Installation und Betrieb – und alle möglichen Lastkombinationen berücksichtigen. Der Zweck der Berechnung besteht darin, entweder den ersten oder den zweiten Grenzzustand während der Transport-, Montage- und Betriebsprozesse des Bauwerks zu verhindern. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der Norm- und Bemessungsbelastungen und Werkstoffwiderstände. Die Grenzzustandsmethode ist der erste Schritt zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit von Bauwerken. Zuverlässigkeit ist die Fähigkeit eines Objekts, während des Betriebs die dem Design innewohnende Qualität beizubehalten. Die Besonderheit der Theorie der Zuverlässigkeit von Bauwerken besteht in der Notwendigkeit, zufällige Lastwerte auf Systeme mit zufälligen Festigkeitsindikatoren zu berücksichtigen. Charakteristisches Merkmal Die Methode der Grenzzustände besteht darin, dass alle in der Berechnung verwendeten Anfangswerte, die zufälliger Natur sind, in den Normen durch deterministische, wissenschaftlich fundierte, normative Werte dargestellt werden und der Einfluss ihrer Variabilität auf die Zuverlässigkeit von Bauwerken berücksichtigt wird durch die entsprechenden Koeffizienten. Jeder der Zuverlässigkeitskoeffizienten berücksichtigt die Variabilität nur eines Anfangswertes, d.h. ist privater Natur. Daher wird die Grenzzustandsmethode manchmal auch als Partialkoeffizientenmethode bezeichnet. Faktoren, deren Variabilität das Niveau der Zuverlässigkeit von Bauwerken beeinflusst, können in fünf Hauptkategorien eingeteilt werden: Belastungen und Stöße; geometrische Abmessungen von Strukturelementen; Grad der Verantwortung von Bauwerken; mechanische Eigenschaften von Materialien; Betriebsbedingungen der Struktur. Lassen Sie uns überlegen aufgeführten Faktoren. Mögliche Abweichung Standardlasten nach oben oder unten werden durch den Ladungssicherheitsfaktor 2 berücksichtigt, der je nach Art der Ladung einen unterschiedlichen Wert größer oder kleiner eins hat. Diese Koeffizienten werden zusammen mit Standardwerten im Kapitel SNiP 2.01.07-85 Design Standards vorgestellt. „Belastungen und Stöße.“ Die Wahrscheinlichkeit der kombinierten Einwirkung mehrerer Lasten wird durch Multiplikation der Lasten mit dem Kombinationsfaktor berücksichtigt, der im gleichen Kapitel der Normen angegeben ist. Mögliche ungünstige Abweichungen der geometrischen Abmessungen von Bauteilen werden durch den Genauigkeitskoeffizienten berücksichtigt. Dieser Koeffizient ist jedoch reiner Form inakzeptabel. Dieser Faktor wird bei der Berechnung geometrischer Eigenschaften verwendet, wobei die berechneten Parameter von Abschnitten mit einer Minustoleranz berücksichtigt werden. Um die Kosten von Gebäuden und Bauwerken für verschiedene Zwecke angemessen auszugleichen, wird ein Zuverlässigkeitskoeffizient für den vorgesehenen Zweck eingeführt< 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. Der Hauptparameter für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Krafteinflüssen ist der standardmäßig eingestellte Widerstand Regulierungsdokumente entsprechend den Ergebnissen statistische Forschung Variabilität der mechanischen Eigenschaften von Materialien durch Prüfung von Materialproben mit Standardmethoden. Eine mögliche Abweichung von Standardwerten wird durch den Zuverlässigkeitskoeffizienten für das Material ym > 1 berücksichtigt. Er spiegelt die statistische Variabilität der Eigenschaften von Materialien und deren Abweichung von den Eigenschaften getesteter Standardproben wider. Die durch Division des Standardwiderstands durch den Koeffizienten m erhaltene Eigenschaft wird als Bemessungswiderstand R bezeichnet. Diese Haupteigenschaft der Holzfestigkeit ist durch SNiP P-25-80 „Design Standards“ standardisiert. Holzkonstruktionen.“ Der ungünstige Einfluss der Umgebungs- und Betriebsumgebung, wie z. B. Wind- und Installationslasten, Abschnittshöhe, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, wird durch die Einführung von Betriebsbedingungskoeffizienten t berücksichtigt. Der Koeffizient t kann kleiner als eins sein, wenn dieser Faktor oder eine Kombination davon vorliegt Eine Anzahl von Faktoren reduziert die Tragfähigkeit der Struktur, und mehr Einheiten – im umgekehrten Fall. Für Holz sind diese Koeffizienten in SNiP 11-25-80 „Designstandards“ dargestellt. Standardgrenzwerte für Durchbiegungen erfüllen die folgenden Anforderungen: a) technologisch (Gewährleistung der Bedingungen für den normalen Betrieb von Maschinen und Handhabungsgeräten, Instrumenten usw.); b) baulich (Gewährleistung der Integrität benachbarter Bauelemente, ihrer Verbindungen, Vorhandensein einer Lücke zwischen tragenden Strukturen und Trennkonstruktionen, Fachwerk usw., Gewährleistung bestimmter Neigungen); c) ästhetisch und psychologisch (gewinnende Eindrücke vom Erscheinungsbild von Strukturen vermitteln, das Gefühl der Gefahr verhindern). Die Größe der maximalen Durchbiegungen hängt von der Spannweite und der Art der aufgebrachten Lasten ab. Bei Holzkonstruktionen zur Abdeckung von Gebäuden unter ständiger und vorübergehender Langzeitbelastung liegt die maximale Durchbiegung im Bereich von (1/150) - i bis (1/300) (2). Die Festigkeit von Holz wird auch unter dem Einfluss bestimmter chemischer Präparate für biologische Schäden verringert, die unter Druck in Autoklaven bis zu einer beträchtlichen Tiefe eingebracht werden. In diesem Fall beträgt der Betriebszustandskoeffizient Tia = 0,9. Der Einfluss der Spannungskonzentration in den Bemessungsabschnitten von Zuggliedern, die durch Löcher geschwächt sind, sowie bei Biegeelementen aus Rundholz mit Beschnitt im Bemessungsabschnitt wird durch den Betriebszustandsbeiwert t0 = 0,8 widergespiegelt. Die Verformbarkeit von Holz bei der Berechnung von Holzkonstruktionen für die zweite Gruppe von Grenzzuständen wird durch den Grundelastizitätsmodul E berücksichtigt, der bei Kraftrichtung entlang der Holzfasern mit 10.000 MPa und 400 MPa quer angenommen wird die Fasern. Bei der Berechnung der Stabilität wurde ein Elastizitätsmodul von 4500 MPa angenommen. Der Grundschubmodul von Holz (6) in beiden Richtungen beträgt 500 MPa. Es wird davon ausgegangen, dass das Poisson-Verhältnis von Holz über die Fasern bei entlang der Fasern gerichteten Spannungen pdo o = 0,5 und entlang der Fasern mit quer zu den Fasern gerichteten Spannungen n900 = 0,02 beträgt. Da die Dauer und Höhe der Belastung nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Verformungseigenschaften von Holz beeinflusst, wird bei der Berechnung von Bauwerken, in denen Spannungen in Elementen entstehen, die aus dauerhaften Spannungen resultieren, der Wert des Elastizitätsmoduls und des Schubmoduls mit dem Koeffizienten mt = 0,8 multipliziert und vorübergehende Langzeitlasten übersteigen 80 % der Gesamtspannung aller Lasten. Bei der Berechnung von Metall-Holz-Konstruktionen werden die elastischen Eigenschaften und Bemessungswiderstände von Stahl und Verbindungen von Stahlelementen sowie Bewehrung gemäß den Kapiteln von SNiP für die Bemessung von Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen berücksichtigt. Von allen Plattenkonstruktionsmaterialien, die Holzrohstoffe verwenden, wird als Elemente tragender Strukturen nur Sperrholz empfohlen, dessen grundlegende Bemessungswiderstände in Tabelle 10 von SNiP P-25-80 angegeben sind. Unter geeigneten Betriebsbedingungen für Leimsperrholzkonstruktionen sehen Berechnungen auf der Grundlage der ersten Gruppe von Grenzzuständen die Multiplikation der grundlegenden Bemessungswiderstände von Sperrholz mit den Betriebsbedingungskoeffizienten TV, TY, TN und TL vor. Bei der Berechnung nach der zweiten Gruppe von Grenzzuständen werden die elastischen Eigenschaften von Sperrholz in der Plattenebene gemäß Tabelle berücksichtigt. 11 SNiP P-25-80. Elastizitätsmodul und Schubmodul für Strukturen, die sich in befinden unterschiedliche Bedingungen Betrieb sowie solche, die dem kombinierten Einfluss konstanter und vorübergehender Langzeitbelastungen ausgesetzt sind, sollten mit den entsprechenden Koeffizienten der für Holz angenommenen Betriebsbedingungen multipliziert werden Erste Gruppe am gefährlichsten. Von der Unbrauchbarkeit spricht man, wenn ein Bauwerk durch Zerstörung oder Stabilitätsverlust seine Tragfähigkeit verliert. Dies passiert nicht, während das Maximum normal ist Ö oder Scherspannungen in seinen Elementen den berechneten (Mindest-)Widerstand der Materialien, aus denen sie bestehen, nicht überschreiten. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben Zu den Grenzzuständen der ersten Gruppe gehören: Zerstörung jeglicher Art, allgemeiner Stabilitätsverlust einer Struktur oder lokaler Stabilitätsverlust eines Strukturelements, Verletzung von Verbindungen, die die Struktur in ein veränderliches System verwandeln, Entwicklung von Restverformungen unzulässiger Größenordnung . Die Berechnung der Tragfähigkeit erfolgt auf der Grundlage des wahrscheinlichen Worst Case, nämlich der höchsten Belastung und des geringsten Widerstands des Materials, ermittelt unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren. Ungünstige Kombinationen sind in den Normen angegeben. Zweite Gruppe weniger gefährlich. Dies wird dadurch bestimmt, dass die Struktur für den normalen Betrieb ungeeignet ist, wenn sie sich in einem unzulässigen Ausmaß verbiegt. Dies geschieht erst dann, wenn die maximale relative Auslenkung seines /// die maximal zulässigen Werte nicht überschreitet. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben Die Berechnung von Holzkonstruktionen nach dem zweiten Grenzzustand der Verformungen gilt hauptsächlich für biegsame Konstruktionen und zielt darauf ab, das Ausmaß der Verformungen zu begrenzen. Die Berechnungen basieren auf Normlasten ohne Multiplikation mit Sicherheitsfaktoren unter Annahme einer elastischen Beanspruchung des Holzes. Die Berechnung der Verformungen erfolgt auf Basis der durchschnittlichen Eigenschaften des Holzes und nicht auf Basis der reduzierten, wie bei der Prüfung der Tragfähigkeit. Dies erklärt sich dadurch, dass eine teilweise Erhöhung der Durchbiegung bei Verwendung von minderwertigem Holz keine Gefahr für die Integrität der Bauwerke darstellt. Dies erklärt auch die Tatsache, dass Verformungsberechnungen für Standardlasten und nicht für Designlasten durchgeführt werden. Um den Grenzzustand der zweiten Gruppe zu veranschaulichen, können wir ein Beispiel anführen, bei dem infolge einer unzulässigen Durchbiegung der Sparren Risse in der Dacheindeckung auftreten. Der Feuchtigkeitsaustritt stört in diesem Fall den normalen Betrieb des Gebäudes, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit des Holzes aufgrund seiner Feuchtigkeit führt, gleichzeitig bleibt das Gebäude jedoch weiterhin genutzt. Die Berechnung auf Basis des zweiten Grenzzustandes hat in der Regel eine untergeordnete Bedeutung, denn Dabei kommt es vor allem auf die Sicherstellung der Tragfähigkeit an. Begrenzungen der Durchbiegungen sind jedoch besonders wichtig für Strukturen mit duktilen Verbindungen. Daher müssen Verformungen von Holzkonstruktionen (Verbundpfosten, Verbundbalken, Brett- und Nagelkonstruktionen) unter Berücksichtigung des Einflusses der Nachgiebigkeit der Verbindungen ermittelt werden (SNiP P-25-80. Tabelle 13). Ladungen, Einwirkungen auf Bauwerke werden durch Bauvorschriften und -vorschriften bestimmt – SNiP 2.01.07-85 „Lasten und Stöße“. Bei der Berechnung von Bauwerken aus Holz und Kunststoff wird hauptsächlich die ständige Belastung durch das Eigengewicht von Bauwerken und anderen Bauteilen berücksichtigt G und kurzfristige Belastungen durch die Schneelast S, Winddruck W. Berücksichtigt werden auch Belastungen aus dem Gewicht von Personen und Geräten. Jede Last hat einen Standard- und Designwert. Es ist zweckmäßig, den Standardwert mit dem Index n zu bezeichnen. Standardlasten sind die Anfangswerte der Belastungen: Temporäre Belastungen werden durch die Verarbeitung von Daten aus Langzeitbeobachtungen und -messungen ermittelt. Konstante Belastungen werden auf Basis des Eigengewichts und Volumens von Bauwerken, anderen Bauelementen und Geräten berechnet. Bei der Berechnung von Bauwerken für die zweite Gruppe von Grenzzuständen – für Durchbiegungen – werden Normlasten berücksichtigt. Bemessungslasten werden auf der Grundlage normativer Werte unter Berücksichtigung ihrer möglichen Variabilität, insbesondere nach oben, bestimmt. Dazu werden die Werte der Normlasten mit dem Ladungssicherheitsfaktor multipliziert ja, deren Werte für unterschiedliche Belastungen unterschiedlich sind, aber alle größer als eins sind. Die Werte der Flächenlast werden in Kilopascal (kPa) angegeben, was Kilonewton pro Quadratmeter (kN/m) entspricht. Die meisten Berechnungen verwenden lineare Belastungswerte (kN/m). Bemessungslasten werden bei der Berechnung von Tragwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen für Festigkeit und Stabilität verwendet.
Kapitel 2. Experimentelle Grundlagen der Widerstandstheorie von Stahlbeton und Methoden zur Berechnung von Stahlbetonkonstruktionen Berechnungsmethode basierend auf Grenzzuständen 1. Essenz der Methode Methode Berechnungsmethode für den Grenzzustand
Bei der Berechnung nach dieser Methode wird das Tragwerk im Bemessungsgrenzzustand betrachtet. Als berechneter Grenzzustand wird folgender Zustand angenommen... Zwei Gruppen von Grenzzuständen
Verstärkter Beton
Als Grenzzustände gelten solche, in denen Bauwerke die im Betrieb an sie gestellten Anforderungen nicht mehr erfüllen, also verlieren Grundlagen grenzzustandsbasierter Berechnungen. Berechnung von Strukturelementen aus massivem Querschnitt.
Vorlesung Nr. 2 Grundlagen der Berechnung auf Basis von Grenzzuständen. Berechnung von Strukturelementen aus massivem Querschnitt. Gemäß den aktuellen Standards in Russland müssen Holzkonstruktionen danach berechnet werden Berechnung auf Basis von Grenzzuständen
Die Standardschneelast s H wird auf der Grundlage des Standardgewichts der Schneedecke so ermittelt, das je nach Schneeregion des Landes in Lastnormen (kN/m 2) der horizontalen Projektion der Decke angegeben wird. Dieser Wert wird mit dem Koeffizienten p multipliziert, der die Neigung und andere Merkmale der Beschichtungsform berücksichtigt. Dann ist die Standardlast s H = s 0 p- Für Satteldächer mit a ^ 25° p = 1, für a > 60° p = 0 und für mittlere Neigungswinkel von 60° >*<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Das. Die Belastung ist gleichmäßig und kann zwei- oder einseitig erfolgen.
Bei Gewölbedeckungen entlang von Segmentbindern oder Bögen wird die gleichmäßige Schneelast unter Berücksichtigung des Koeffizienten p ermittelt, der vom Verhältnis der Spannweite / zur Bogenhöhe / abhängt: p = //(8/).
Wenn das Verhältnis der Höhe des Bogens zur Spannweite f/l= Eine Schneelast von 1/8 kann dreieckig sein, mit einem Maximalwert von s“ an einer Stütze und 0,5 s“ an der anderen und einem Wert von Null am First. Koeffizienten p, die die maximale Schneelast bei den Verhältnissen bestimmen v/l= 1/8, 1/6 und 1/5, jeweils gleich 1,8; 2.0 und 2.2. Die Schneelast auf lanzettenförmigen Abdeckungen kann wie bei Giebelabdeckungen bestimmt werden, wobei die Abdeckung als bedingt giebelförmig entlang von Ebenen betrachtet wird, die durch die Sehnen der Bodenachsen an den Bögen verlaufen. Die Bemessungsschneelast entspricht dem Produkt aus der Standardlast und dem Lastsicherheitsfaktor 7 – für die meisten leichten Holz- und Kunststoffkonstruktionen mit dem Verhältnis von Standardkonstanten und Schneelasten g n /s H < 0,8 коэффициент y = 1.6. Für große Verhältnisse dieser Lasten bei =1,4.
Die Belastung durch das Gewicht einer beladenen Person wird als gleichwertig angenommen - Standard R"= 0,1 kN und Ausführung R = p und y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Windlast. Regulatorisch Windlast w besteht aus Druck w’+ und Sog w n – Wind. Die Ausgangsdaten bei der Bestimmung der Windlast sind die Werte des Winddrucks, der senkrecht auf die Oberflächen von Dächern und Wänden von Gebäuden gerichtet ist Wi(MPa), abhängig von der Windregion des Landes und gemäß den Normen für Belastungen und Stöße akzeptiert. Standard-Windlasten w" werden durch Multiplikation des normalen Winddrucks mit dem Koeffizienten ermittelt k, unter Berücksichtigung der Gebäudehöhe und des aerodynamischen Koeffizienten Mit, unter Berücksichtigung seiner Form. Für die meisten Gebäude aus Holz und Kunststoff, deren Höhe 10 m nicht überschreitet, k = 1.
Aerodynamischer Koeffizient Mit hängt von der Form des Gebäudes, seinen absoluten und relativen Abmessungen, Neigungen, relativen Deckenhöhen und der Windrichtung ab. Auf den meisten Steildächern, deren Neigungswinkel a = 14° nicht überschreitet, wirkt die Windlast in Form von Sog W-. Gleichzeitig erhöht es die Kräfte in Bauwerken aus Dauer- und Schneelasten in der Regel nicht, sondern verringert sie und darf bei der Berechnung nicht im Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden. Bei der Berechnung von Pfeilern und Wänden von Gebäuden sowie bei der Berechnung dreieckiger und lanzettenförmiger Strukturen muss die Windlast berücksichtigt werden.
Die berechnete Windlast entspricht der Standardlast multipliziert mit dem Sicherheitsfaktor y= 1.4. Auf diese Weise, w = = w”y.
Regulatorischer Widerstand Holz RH(MPa) sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von Holz in fehlerfreien Bereichen. Sie werden durch die Ergebnisse zahlreicher Labor-Kurzzeittests an kleinen Standardproben von trockenem Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % auf Zug, Druck, Biegung, Quetschung und Absplitterung ermittelt.
95 % der getesteten Holzproben weisen eine Druckfestigkeit auf, die dem Standardwert entspricht oder darüber liegt.
Die Werte der Standardwiderstände sind im Anhang angegeben. 5 werden praktisch bei der Laborprüfung der Holzfestigkeit bei der Herstellung von Holzkonstruktionen und bei der Bestimmung der Tragfähigkeit von in Betrieb befindlichen tragenden Konstruktionen bei deren Prüfungen eingesetzt.
Berechnete Widerstände Holz R(MPa) sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von Echtholzelementen realer Bauwerke. Dieses Holz weist natürliche Mängel auf und ist seit vielen Jahren Belastungen ausgesetzt. Die berechneten Widerstände werden auf der Grundlage von Standardwiderständen unter Berücksichtigung des Zuverlässigkeitskoeffizienten des Materials ermittelt bei und Belastungsdauerkoeffizient t al nach der Formel
Koeffizient bei deutlich mehr als eins. Es berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Echtholz aufgrund der Heterogenität der Struktur und des Vorhandenseins verschiedener Mängel, die in Laborproben nicht auftreten. Grundsätzlich wird die Festigkeit von Holz durch Äste verringert. Sie verringern die Arbeitsquerschnittsfläche, indem sie die Längsfasern schneiden und spreizen, wodurch eine Exzentrizität der Längskräfte und eine Neigung der Fasern um den Knoten herum entsteht. Durch die Neigung der Fasern dehnt sich Holz quer und in einem Winkel zu den Fasern aus, wobei die Festigkeit in diesen Richtungen viel geringer ist als entlang der Fasern. Holzfehler verringern die Zugfestigkeit des Holzes um fast die Hälfte und bei Druck um etwa das Eineinhalbfache. Am gefährlichsten sind Risse dort, wo Holz gespäht wird. Mit zunehmender Querschnittsgröße der Elemente nehmen die Spannungen bei deren Zerstörung aufgrund der größeren Heterogenität der Spannungsverteilung über die Abschnitte ab, was auch bei der Ermittlung der Bemessungswiderstände berücksichtigt wird.
Belastungsdauerkoeffizient 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 im Widerstand Ich bin fast ^^ halb so kurzfristig /tg.
Die Qualität des Holzes beeinflusst natürlich die Werte seiner berechneten Widerstände. Holz der 1. Klasse – mit den geringsten Mängeln und der höchsten berechneten Widerstandsfähigkeit. Die berechneten Widerstände von Holz der 2. und 3. Klasse sind jeweils geringer. Aus dem Ausdruck ergibt sich beispielsweise die berechnete Druckfestigkeit von Kiefern- und Fichtenholz der 2. Klasse
Die berechneten Widerstände von Kiefern- und Fichtenholz gegen Druck, Zug, Biegung, Abplatzen und Quetschen sind im Anhang angegeben. 6.
Koeffizienten der Arbeitsbedingungen T Die Bemessungsfestigkeit von Holz berücksichtigt die Bedingungen, unter denen Holzkonstruktionen hergestellt und betrieben werden. Rassekoeffizient T" berücksichtigt die unterschiedliche Festigkeit von Holz verschiedener Arten, die sich von der Festigkeit von Kiefern- und Fichtenholz unterscheidet. Der Belastungsfaktor t„ berücksichtigt die kurze Dauer von Wind- und Installationslasten. Beim Zerquetschen tn= 1,4, für andere Spannungsarten t n = 1.2. Der Querschnittshöhenkoeffizient beim Biegen von Holz aus Leimholzbalken mit einer Querschnittshöhe von mehr als 50 cm /72b sinkt von 1 auf 0,8, bei einer Querschnittshöhe von 120 cm sogar noch mehr. Der Dickenkoeffizient von Schichten aus verleimten Holzelementen berücksichtigt die Zunahme ihrer Druck- und Biegefestigkeit mit abnehmender Dicke der verleimten Bretter, wodurch die Homogenität der Struktur von verleimten Holzelementen zunimmt. Seine Werte liegen innerhalb von 0,95. 1.1. Der Biegebeiwert m rH berücksichtigt die zusätzlichen Biegespannungen, die bei der Biegung der Platten bei der Herstellung gebogener Leimholzelemente entstehen. Er hängt vom Verhältnis des Biegeradius zur Dicke der R/B-Platten ab und hat einen Wert von 1,0. 0,8, wenn dieses Verhältnis von 150 auf 250 steigt. Temperaturkoeffizient m t berücksichtigt die Verringerung der Festigkeit von Holz in Konstruktionen, die bei Temperaturen von +35 bis +50 °C betrieben werden. Sie sinkt von 1,0 auf 0,8. Feuchtigkeitskoeffizient Abschleppen berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Holz in Bauwerken, die in einer feuchten Umgebung betrieben werden. Bei einer Raumluftfeuchtigkeit von 75 bis 95 % beträgt tvl = 0,9. Im Freien in trockenen und normalen Bereichen tow = 0,85. Mit ständiger Flüssigkeitszufuhr und im Wasser tow = 0,75. Stresskonzentrationsfaktor t k = 0,8 berücksichtigt den lokalen Festigkeitsverlust des Holzes in Bereichen mit Einschnitten und Löchern bei Zugbelastung. Der Lastdauerbeiwert t dl = 0,8 berücksichtigt die Abnahme der Holzfestigkeit, die sich daraus ergibt, dass Langzeitlasten teilweise mehr als 80 % der Gesamtlasten auf das Bauwerk ausmachen.
Elastizitätsmodul von Holz, ermittelt in kurzfristigen Labortests, E cr= 15-10 3 MPa. Bei Berücksichtigung von Verformungen unter Dauerbelastung, bei Berechnung durch Durchbiegungen £=10 4 MPa (Anhang 7).
Die Standard- und berechneten Widerstandswerte von Bausperrholz wurden mit den gleichen Methoden wie für Holz ermittelt. Dabei wurden seine Blattform und eine ungerade Anzahl von Lagen mit zueinander senkrechten Faserrichtungen berücksichtigt. Daher ist die Festigkeit von Sperrholz in diesen beiden Richtungen unterschiedlich und entlang der Außenfasern etwas höher.
Am häufigsten wird in Bauwerken siebenschichtiges Sperrholz der Marke FSF verwendet. Seine berechneten Widerstände entlang der Fasern der Außenfurniere sind gleich: Zug # f. p = 14 MPa, Kompression #f. c = 12 MPa, Biegung aus der Ebene /? f.„ = 16 MPa, Scherung in der Ebene # f. sk = 0,8 MPa und Scherung /? F. Durchschnittlich - 6 MPa. Über die Fasern der Außenfurniere hinweg sind diese Werte jeweils gleich: Zugfestigkeit Ich f_r= 9 MPa, Kompression # f. s = 8,5 MPa, Biegung # F.i = 6,5 MPa, Scherung R$. CK= 0,8 MPa, Schnitt # f. av = = 6 MPa. Die Elastizitäts- und Schubmodule entlang der Außenfasern sind jeweils gleich: Ё f = 9-10 3 MPa und b f = 750 MPa und entlang der Außenfasern £ f = 6-10 3 MPa und G$ = 750 MPa.
Berechnung auf Basis von Grenzzuständen
Berechnung nach Grenzzuständen Grenzzustände sind solche Zustände, in denen das Bauwerk aufgrund äußerer Belastungen und innerer Belastungen nicht mehr genutzt werden kann
GRUNDBLOCK UND FUNDAMENTE
Berechnungen auf Basis von Grenzzuständen
Grundlagen zur Berechnung von Fundamenten anhand der Grenzzustände (I und II).
1 Grenzzustand– Gewährleistung der Bedingungen, die einen Verlust der Tragfähigkeit, Stabilität und Form unmöglich machen.
2 Grenzzustand– Gewährleistung der Eignung für den normalen Betrieb von Gebäuden und Bauwerken unter Vermeidung von Verformungen über die Norm hinaus (es tritt kein Stabilitätsverlust auf).
Berechnungen erfolgen immer nach 1 PS und nach 2 (für Rissfestigkeit) – nur für flexible Fundamente (Streifen, Platte).
Für 1 PS werden Berechnungen durchgeführt, wenn:
1) Eine erhebliche horizontale Last wird auf die Basis übertragen.
2) Das Fundament befindet sich auf oder in der Nähe eines Hangs oder das Fundament besteht aus großen herabfallenden Bodenplatten.
3) Die Basis besteht aus langsam verdichtenden wassergesättigten Schluff-Ton-Böden mit einem Wassersättigungsindex S r ≥ 0,8 und einem Konsolidierungspunkt mit y ≤10 7 cm 2 /Jahr – der Festigkeit des Bodenskeletts bei neutralem Druck.
4) Die Basis besteht aus felsigem Boden.
Auslegungsbedingung für 1 Umspannwerk:
F u – ultimative Widerstandskraft der Basis,
γ с = 0,8..1,0 – Satz von Betriebsbedingungen des Bodenfundaments,
γ n = 1,1..1,2 – Zuverlässigkeitsfaktor, abhängig vom Zweck des Gebäudes.
2 PS - immer durchgeführt.
S ≤ Su– geschätzter Fang (bei P ≤ R), wobei P der Druck unter der Fundamentbasis ist.
R – Bemessungswiderstand des Bodens.
Essenz der Methode
Die Berechnungsmethode für Bauwerke auf Basis von Grenzzuständen ist eine Weiterentwicklung der Berechnungsmethode auf Basis zerstörerischer Kräfte. Bei der Berechnung nach dieser Methode werden die Grenzzustände von Bauwerken klar ermittelt und ein System von Bemessungskoeffizienten eingeführt, die das Bauwerk gegen das Eintreten dieser Zustände bei den ungünstigsten Lastkombinationen und bei den niedrigsten Werten der Festigkeitseigenschaften garantieren von Materialien.
Zerstörungsstadien, aber die Sicherheit der Struktur unter Last wird nicht durch einen synthetisierenden Sicherheitsfaktor, sondern durch ein System von Bemessungskoeffizienten bewertet. Etwas wirtschaftlicher sind Bauwerke, die nach der Grenzzustandsmethode geplant und berechnet werden.
2. Zwei Gruppen von Grenzzuständen
Als Grenzzustände gelten solche, bei denen Bauwerke den im Betrieb an sie gestellten Anforderungen nicht mehr genügen, d.
Stahlbetonkonstruktionen müssen die Berechnungsanforderungen für zwei Gruppen von Grenzzuständen erfüllen: für die Tragfähigkeit – die erste Gruppe von Grenzzuständen; hinsichtlich der Eignung für den Normalbetrieb – die zweite Gruppe von Grenzzuständen.
Die Berechnung basiert auf den Grenzzuständen der ersten Gruppe, um Folgendes zu verhindern:
Sprödes, viskoses oder anderes Versagen (Festigkeitsberechnung, ggf. unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Struktur vor der Zerstörung);
Verlust der Stabilität der Form des Bauwerks (Berechnung für die Stabilität dünnwandiger Bauwerke usw.) oder seiner Lage (Berechnung für Umkippen und Verrutschen von Stützmauern, exzentrisch belastete Hochfundamente; Berechnung für den Aufstieg von erdverlegten oder unterirdischen Tanks). , usw.);
Ermüdungsversagen (Berechnung der Lebensdauer von Bauwerken unter dem Einfluss wiederholter beweglicher oder pulsierender Belastungen: Kranträger, Schwellen, Rahmenfundamente und Böden für unausgeglichene Maschinen usw.);
Zerstörung durch den kombinierten Einfluss von Kraftfaktoren und ungünstigen Einflüssen der äußeren Umgebung (periodische oder ständige Einwirkung einer aggressiven Umgebung, abwechselndes Einfrieren und Auftauen usw.).
Berechnungen basierend auf Grenzzuständen der zweiten Gruppe werden durchgeführt, um Folgendes zu verhindern:
Bildung einer übermäßigen oder längeren Öffnung von Rissen (sofern gemäß den Betriebsbedingungen die Bildung oder eine längere Öffnung von Rissen zulässig ist);
übermäßige Bewegungen (Auslenkungen, Drehwinkel, Schrägwinkel und Vibrationsamplituden).
Die Berechnung der Grenzzustände des gesamten Bauwerks sowie seiner einzelnen Elemente oder Teile erfolgt für alle Phasen: Herstellung, Transport, Installation und Betrieb; In diesem Fall müssen die Entwurfspläne den angenommenen Entwurfsentscheidungen und jeder der aufgeführten Phasen entsprechen.
3. Berechnungsfaktoren
Bemessungsfaktoren – Belastungen und mechanische Eigenschaften von Beton und Bewehrung (Zugfestigkeit, Streckgrenze) – weisen statistische Variabilität (Wertestreuung) auf. Belastungen und Stöße können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten abweichen, und die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit, dass die Durchschnittswerte sinken, abweichen. Berechnungen für Grenzzustände berücksichtigen die statistische Variabilität von Belastungen und mechanischen Eigenschaften von Materialien, Faktoren nichtstatistischer Natur sowie verschiedene ungünstige oder günstige physikalische, chemische und mechanische Bedingungen für den Betrieb von Beton und Bewehrung, die Herstellung und den Betrieb von Elementen von Gebäuden und Bauwerken. Belastungen, mechanische Eigenschaften von Materialien und Auslegungskoeffizienten werden normalisiert.
Die Werte der Lasten, des Widerstands von Beton und der Bewehrung werden gemäß den Kapiteln von SNiP „Lasten und Stöße“ und „Beton- und Stahlbetonkonstruktionen“ ermittelt.
4. Klassifizierung der Lasten. Standard- und Designlasten
Abhängig von der Einwirkungsdauer werden Belastungen in dauerhafte und vorübergehende Belastungen unterteilt. Temporäre Belastungen wiederum werden in langfristige, kurzfristige und besondere Belastungen unterteilt.
Belastungen aus dem Gewicht tragender und umschließender Strukturen von Gebäuden und Bauwerken, der Masse und dem Druck von Böden sowie den Einwirkungen der Vorspannung von Stahlbetonkonstruktionen sind konstant.
Langfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht stationärer Geräte auf Böden – Maschinen, Apparate, Motoren, Behälter usw.; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, körnigen Körpern in Behältern; Ladungen in Lagerhäusern, Kühlschränken, Archiven, Bibliotheken und ähnlichen Gebäuden und Strukturen; Teil der durch die Normen festgelegten temporären Belastung in Wohngebäuden, Büro- und Wohngebäuden; langfristige temperaturtechnologische Auswirkungen von stationären Geräten; Lasten von einem Decken- oder Brückenkran, multipliziert mit den Faktoren: 0,5 für mittelschwere Krane und 0,7 für schwere Krane; Schneelasten für Klimaregionen III-IV mit Koeffizienten von 0,3-0,6. Die angegebenen Werte von Kranlasten, einigen temporären Lasten und Schneelasten gehen in deren Gesamtwert ein und gehen unter Berücksichtigung der Einwirkungsdauer derartiger Lasten auf Verschiebung, Verformung und Rissbildung in die Berechnung ein. Die vollen Werte dieser Belastungen sind kurzfristig.
Kurzfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht von Personen, Teilen, Materialien in Bereichen zur Wartung und Reparatur von Geräten – Durchgängen und anderen Bereichen ohne Geräte; Teil der Belastung der Böden von Wohn- und öffentlichen Gebäuden; Belastungen, die bei der Herstellung, dem Transport und der Montage von Bauelementen entstehen; Lasten von Decken- und Brückenkränen, die beim Bau oder Betrieb von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden; Schnee- und Windlasten; Temperatur klimatische Einflüsse.
Zu den besonderen Belastungen gehören: seismische und explosive Einwirkungen; Belastungen, die durch eine Fehlfunktion oder einen Ausfall von Geräten und eine plötzliche Störung des technologischen Prozesses (z. B. starker Temperaturanstieg oder -abfall usw.) verursacht werden; die Auswirkungen ungleichmäßiger Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer radikalen Veränderung der Bodenstruktur (z. B. Verformung von Setzböden beim Durchnässen oder Permafrostböden beim Auftauen) usw.
Normlasten werden durch Normen auf der Grundlage einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung von Durchschnittswerten oder auf Basis von Nennwerten ermittelt. Standardmäßige Dauerlasten werden auf der Grundlage der Bemessungswerte geometrischer und struktureller Parameter sowie der durchschnittlichen Dichtewerte ermittelt. Standardmäßige temporäre Technologie- und Installationslasten werden auf die höchsten für den Normalbetrieb vorgesehenen Werte eingestellt; Schnee und Wind – nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholungen entsprechen.
Bemessungslasten zur Berechnung von Tragwerken hinsichtlich Festigkeit und Stabilität werden durch Multiplikation der Standardlast mit dem Lastsicherheitsfaktor Vf ermittelt, der normalerweise größer als eins ist, beispielsweise g=gnyf. Zuverlässigkeitsfaktor aus dem Gewicht von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen Yf = M; auf das Gewicht von Konstruktionen aus Beton mit leichten Zuschlagstoffen (mit einer durchschnittlichen Dichte von 1800 kg/m3 oder weniger) und verschiedenen Estrichen, Hinterfüllungen und Dämmstoffen, die im Werk hergestellt wurden, Yf = l,2, während der Installation yf = \. 3; aus verschiedenen temporären Belastungen in Abhängigkeit von ihrem Wert yf = it 2...1,4. Der Überlastkoeffizient aus dem Gewicht von Bauwerken bei der Berechnung der Lagestabilität gegen Aufschwimmen, Kentern und Gleiten sowie in anderen Fällen, in denen eine Gewichtsabnahme die Betriebsbedingungen des Bauwerks verschlechtert, wird mit 7f = 0,9 angenommen. Bei der Berechnung von Bauwerken im Baustadium werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Bemessungslasten zur Berechnung von Bauwerken für Verformungen und Verschiebungen (für die zweite Gruppe von Grenzzuständen) werden gleich Standardwerten mit dem Koeffizienten Yf -1- angenommen
Kombination von Lasten. Bei der Berechnung nach einem inelastischen Schema müssen Bauwerke für verschiedene Lastkombinationen bzw. entsprechende Kräfte ausgelegt werden. Abhängig von der Zusammensetzung der berücksichtigten Lasten werden unterschieden: Hauptkombinationen, bestehend aus konstanten, langzeitigen und kurzzeitigen Lasten oder Kräften aus Niederspannungslasten; besondere Kombinationen, bestehend aus konstanten, langfristigen, eventuell kurzfristigen und einer der besonderen Belastungen oder Anstrengungen daraus.
Berücksichtigt werden alle Gruppen von Grundlastkombinationen. Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der ersten Gruppe werden ständige, langfristige und eine kurzfristige Belastung berücksichtigt; Bei der Berechnung von Tragwerken für die Hauptkombinationen der zweiten Gruppe werden ständige, langfristige und zwei (oder mehr) kurzfristige Belastungen berücksichtigt; während die Werte kurzfristig sind
Belastungen oder entsprechende Kräfte müssen mit einem Kombinationskoeffizienten von 0,9 multipliziert werden.
Bei der Berechnung von Bauwerken für besondere Kombinationen müssen die Werte der Kurzzeitlasten bzw. der entsprechenden Kräfte mit einem Kombinationsfaktor von 0,8 multipliziert werden, außer in den Fällen, die in den Bemessungsnormen für Gebäude und Bauwerke in Erdbebengebieten festgelegt sind.
Die Normen ermöglichen auch die Reduzierung temporärer Lasten bei der Berechnung von Balken und Querträgern, abhängig von der Fläche des belasteten Bodens.
5. Grad der Verantwortung von Gebäuden und Bauwerken
Der Grad der Verantwortung von Gebäuden und Bauwerken beim Erreichen von Grenzzuständen wird durch die Höhe des materiellen und sozialen Schadens bestimmt. Bei der Planung von Bauwerken sollte der Zuverlässigkeitskoeffizient für den Zweck des Einheitsunternehmens berücksichtigt werden, dessen Wert von der Verantwortungsklasse von Gebäuden oder Bauwerken abhängt. Die Höchstwerte der Tragfähigkeit, berechnete Widerstandswerte, Höchstwerte von Verformungen, Rissöffnungen sollten durch den Zuverlässigkeitskoeffizienten für den vorgesehenen Zweck oder die berechneten Werte von Lasten, Kräften oder geteilt werden andere Einflüsse sollten mit diesem Koeffizienten multipliziert werden.
Experimentelle Studien, die in Fabriken für vorgefertigte Stahlbetonprodukte durchgeführt wurden, zeigten, dass der Variationskoeffizient für Schwerbeton und Beton auf porösen Zuschlagstoffen V ~ 0,135 beträgt, was in den Normen akzeptiert wird.
In der mathematischen Statistik wird unter Verwendung von pa oder ni die Wahrscheinlichkeit der Wiederholung von Werten mit vorübergehendem Widerstand kleiner als B geschätzt. Wenn wir x = 1,64 annehmen, ist eine Wiederholung von Werten wahrscheinlich<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.
Bei der Überwachung der Betonklasse auf axiale Zugfestigkeit wird der Standardwiderstand des Betons gegen axiale Zugfestigkeit Rbtn gleich seiner garantierten Festigkeit (Klasse) angenommen. axiale Spannung.
Die Bemessungswiderstände von Beton für Berechnungen für die erste Gruppe von Grenzzuständen werden ermittelt, indem die Standardwiderstände durch die entsprechenden Zuverlässigkeitskoeffizienten für Beton unter Druck yc = 1,3 prn, Zug ^ = 1,5 und bei Überwachung der Zugfestigkeit yy = \,3 dividiert werden . Bemessungswiderstand von Beton gegen axiale Kompression
Die berechnete Druckfestigkeit von schwerem Beton der Klassen B50, B55, B60 wird mit Koeffizienten multipliziert, die die Besonderheit der mechanischen Eigenschaften von hochfestem Beton (Reduzierung von Kriechverformungen) berücksichtigen und jeweils 0,95 betragen; 0,925 und 0,9.
Die berechneten Betonwiderstandswerte mit Rundung finden Sie im Anhang. ICH.
Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die Bemessungswiderstände von Beton Rb und Rbt reduziert und in einigen Fällen durch Multiplikation mit den entsprechenden Koeffizienten der Betriebsbedingungen des Betons uc unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Betoneigenschaften erhöht: die Dauer von die Belastung und ihre wiederholte Wiederholung; Bedingungen, Art und Betriebsstadium des Bauwerks; die Art seiner Herstellung, Abschnittsabmessungen usw.
Der berechnete Druckwiderstand der Bewehrung Rsc, der bei der Berechnung von Bauwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen verwendet wird, wenn die Bewehrung mit Beton verbunden ist, wird gleich dem entsprechenden berechneten Zugwiderstand der Bewehrung Rs angenommen, jedoch nicht mehr als 400 MPa (basierend auf der ultimativen Kompressibilität der Betonwanne). Bei der Berechnung von Bauwerken, für die der Bemessungswiderstand von Beton unter langfristiger Lasteinwirkung angenommen wird, unter Berücksichtigung des Betriebsbedingungenkoeffizienten y&2 Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die Bemessungswiderstände der Bewehrung durch Multiplikation mit den entsprechenden Betriebsbedingungen-Koeffizienten ySi verringert oder in einigen Fällen erhöht, wobei die Möglichkeit einer unvollständigen Nutzung ihrer Festigkeitseigenschaften aufgrund der ungleichmäßigen Spannungsverteilung berücksichtigt wird der Querschnitt, die geringe Festigkeit des Betons, die Verankerungsbedingungen und das Vorhandensein von Biegungen, die Art des Zugdiagramms des Stahls, Änderungen seiner Eigenschaften in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Bauwerks usw. Bei der Berechnung von Elementen unter Querkrafteinwirkung wird der Bemessungswiderstand der Querbewehrung durch Einführung des Betriebsbedingungenkoeffizienten -um^OD verringert, der die ungleichmäßige Spannungsverteilung in der Bewehrung über die Länge des geneigten Abschnitts berücksichtigt. Darüber hinaus wurde für geschweißte Querbewehrungen aus Draht der Klasse BP-I und Stabbewehrung der Klasse A-III der Koeffizient Vs2 = 0,9 eingeführt, unter Berücksichtigung der Möglichkeit eines spröden Versagens der Schweißverbindung der Klammern. Die Werte der berechneten Widerstände der Querbewehrung bei der Berechnung der Querkraft Rsw unter Berücksichtigung der Koeffizienten yst sind in der Tabelle angegeben. 1 und 2 Adj. V. Darüber hinaus sollten die berechneten Widerstände Rs, Rsc und Rsw mit den Betriebsbedingungen-Koeffizienten multipliziert werden: Ys3, 7*4 – bei wiederholter Belastung (siehe Kapitel VIII); ysb^lx/lp oder зъ~1х/1ap – in der Spannungsübertragungszone und in der Verankerungszone der nicht vorgespannten Bewehrung ohne Anker; 7^6 - während des Betriebs hochfester Bewehrung bei Spannungen über der Nennstreckgrenze (7o.2. Die berechneten Widerstände der Bewehrung für Berechnungen für die zweite Gruppe von Grenzzuständen werden mit einem Zuverlässigkeitsfaktor für die Bewehrung von 7s = 1 angesetzt, d. h. werden gleich den Standardwerten von Rs,ser=Rsn angenommen und mit dem Koeffizienten der Betriebsbedingungen der Bewehrung in die Berechnung einbezogen Der Risswiderstand einer Stahlbetonkonstruktion ist ihr Widerstand gegen Rissbildung im Stadium I des Spannungs-Dehnungs-Zustands bzw. ihr Widerstand gegen Rissöffnung im Stadium II des Spannungs-Dehnungs-Zustands. Bei der Berechnung werden je nach Art der verwendeten Bewehrung unterschiedliche Anforderungen an den Risswiderstand eines Stahlbetonbauwerks oder seiner Teile gestellt. Diese Anforderungen gelten für normale Risse und zur Längsachse des Elements geneigte Risse und sind in drei Kategorien unterteilt: Das Öffnen von Rissen unter Dauer-, Dauer- und Kurzzeitbelastung gilt als kurzlebig; Als dauerhaft gilt das Öffnen von Rissen unter Einwirkung nur konstanter und langfristiger Belastungen. Die maximale Breite der Rissöffnung (isgs\ - kurzzeitig und asgs2 langfristig), die den normalen Betrieb von Gebäuden, die Korrosionsbeständigkeit der Bewehrung und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks gewährleistet, sollte je nach Kategorie der Anforderungen an die Rissbeständigkeit 0,05- nicht überschreiten. 0,4 mm (Tabelle II.2). Vorgespannte Elemente unter Flüssigkeits- oder Gasdruck (Tanks, Druckrohre usw.), mit einem vollständig gestreckten Abschnitt mit Stab- oder Drahtverstärkung sowie mit einem teilweise komprimierten Abschnitt mit Drahtverstärkung mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger, müssen erfüllt sein die Anforderungen der ersten Kategorien. Andere vorgespannte Elemente müssen je nach baulichen Gegebenheiten und Bewehrungsart den Anforderungen der zweiten oder dritten Kategorie genügen. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung des Risswiderstands hängt von der Kategorie der Anforderungen an den Risswiderstand ab: Für die Anforderungen der ersten Kategorie erfolgt die Berechnung nach Bemessungslasten mit einem Sicherheitsfaktor für die Last yf>l (wie in Festigkeitsberechnungen); für die Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie erfolgt die Berechnung unter Einwirkung von Lasten mit dem Koeffizienten V/=b. Berechnung der Rissbildung zur Feststellung der Notwendigkeit einer Überprüfung auf kurzfristige Rissöffnung; für die Anforderungen der zweiten Kategorie wird die Berechnung für die Einwirkung von Bemessungslasten mit dem Koeffizienten yf>U durchgeführt; die Berechnung für die Rissbildung zur Ermittlung des Bedarfs wird im Rahmen der Einwirkung durchgeführt. Tests zur Rissöffnung unter den Anforderungen der dritten Kategorie werden durchgeführt von Lasten mit einem Koeffizienten von Y/-1. Bei der Berechnung der Rissfestigkeit wird die kombinierte Wirkung aller Lasten außer Sonderlasten berücksichtigt. Bei der Berechnung der Rissbildung werden besondere Belastungen berücksichtigt, wenn Risse zu einer katastrophalen Situation führen. Die Berechnung zum Schließen von Rissen gemäß den Anforderungen der zweiten Kategorie erfolgt unter Einwirkung konstanter und langfristiger Lasten mit einem Koeffizienten y/-1. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten ist in der Tabelle angegeben. P.Z. An den Endabschnitten vorgespannter Elemente innerhalb der Länge der Spannungsübertragungszone von der Bewehrung auf den Beton 1P ist die Bildung von Rissen unter der kombinierten Einwirkung aller in die Berechnung mit dem Koeffizienten Y/ einbezogenen Lasten (außer Sonderlasten) nicht zulässig. =L. Diese Anforderung ist dadurch bedingt, dass eine vorzeitige Rissbildung im Beton an den Endabschnitten der Elemente dazu führen kann, dass die Bewehrung unter Belastung aus dem Beton herausgezogen wird und plötzlich zerstört wird. zunehmende Auslenkungen. Der Einfluss dieser Risse wird in statischen Berechnungen berücksichtigt. Bei Elementen, die unter Bedingungen wiederholter wiederholter Belastung betrieben werden und auf Dauerfestigkeit ausgelegt sind, ist die Bildung solcher Risse nicht zulässig. Grenzzustände der ersten Gruppe. Festigkeitsberechnungen basieren auf der Stufe III des Spannungs-Dehnungs-Zustands. Der Abschnitt der Struktur weist die erforderliche Festigkeit auf, wenn die Kräfte aus den Bemessungslasten unter Berücksichtigung des Betriebsbedingungenkoeffizienten die vom Abschnitt bei der Bemessungsfestigkeit der Materialien wahrgenommenen Kräfte nicht überschreiten. Die Kraft aus Bemessungslasten T (z. B. Biegemoment oder Längskraft) ist eine Funktion von Standardlasten, Zuverlässigkeitsfaktoren und anderen Faktoren C (Bemessungsschema, dynamischer Koeffizient usw.). Grenzzustände der zweiten Gruppe. Die Berechnung der Rissbildung, senkrecht und geneigt zur Längsachse des Elements, wird durchgeführt, um die Rissbeständigkeit von Elementen zu überprüfen, die den Anforderungen der ersten Kategorie unterliegen, sowie um festzustellen, ob Risse in Elementen auftreten, deren Für die Rissfestigkeit gelten die Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie. Es wird davon ausgegangen, dass Risse senkrecht zur Längsachse nicht auftreten, wenn die Kraft T (Biegemoment oder Längskraft) aus der Einwirkung von Lasten die Kraft TSgs, die vom Elementabschnitt aufgenommen werden kann, nicht überschreitet Es wird davon ausgegangen, dass zur Längsachse des Elements geneigte Risse nicht auftreten, wenn die Hauptzugspannungen im Beton die berechneten Werte nicht überschreiten. Die Berechnung der Rissöffnung, normal und geneigt zur Längsachse, besteht aus der Bestimmung der Rissöffnungsbreite auf der Ebene der Zugbewehrung und dem Vergleich mit der maximalen Öffnungsbreite. Angaben zur maximalen Rissöffnungsweite finden Sie in der Tabelle. II.3. Die auf Verschiebungen basierende Berechnung besteht darin, die Durchbiegung eines Elements aufgrund von Lasten zu bestimmen, die Dauer ihrer Einwirkung zu berücksichtigen und sie mit der maximalen Durchbiegung zu vergleichen. Grenzdurchbiegungen werden durch verschiedene Anforderungen festgelegt: technologisch, aufgrund des normalen Betriebs von Kränen, technologischen Anlagen, Maschinen usw.; strukturell, aufgrund des Einflusses benachbarter Elemente, die Verformungen begrenzen, der Notwendigkeit, bestimmten Neigungen standzuhalten usw.; ästhetisch. Die maximalen Durchbiegungen vorgespannter Elemente können um die Höhe der Durchbiegung erhöht werden, wenn dies nicht durch technische oder konstruktive Anforderungen eingeschränkt wird. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung der Durchbiegungen ist wie folgt festgelegt: bei Einschränkung durch technologische oder konstruktive Anforderungen – für die Einwirkung konstanter, langfristiger und kurzfristiger Lasten; wenn sie durch ästhetische Anforderungen eingeschränkt sind - auf die Wirkung konstanter und langfristiger Belastungen. In diesem Fall wird der Lastzuverlässigkeitsfaktor mit Yf angenommen Die in den Normen festgelegten maximalen Durchbiegungen für verschiedene Stahlbetonelemente sind in Tabelle II.4 angegeben. Die maximalen Auslenkungen der Konsolen, bezogen auf den Konsolenüberhang, werden als doppelt so groß angenommen. Darüber hinaus muss für Stahlbetonbodenplatten, Treppenläufe, Podeste usw., die nicht mit angrenzenden Elementen verbunden sind, eine zusätzliche Instabilitätsberechnung durchgeführt werden: Die zusätzliche Durchbiegung aus einer kurzzeitigen Einzellast von 1000 N ist am ungünstigsten Schema für seine Anwendung sollte 0,7 mm nicht überschreiten. Berechnung von Strukturelementen aus massivem Querschnitt Gemäß den aktuellen Normen in Russland müssen Holzkonstruktionen nach der Grenzzustandsmethode berechnet werden. Grenzzustände von Bauwerken sind solche, bei denen sie den Betriebsanforderungen nicht mehr genügen. Die äußere Ursache, die zum Grenzzustand führt, ist Krafteinwirkung (äußere Belastungen, Reaktionskräfte). Unter dem Einfluss der Betriebsbedingungen von Holzkonstruktionen sowie der Qualität, Abmessungen und Eigenschaften von Materialien können Grenzzustände auftreten. Es gibt zwei Gruppen von Grenzzuständen: Die erste Gruppe von Grenzzuständen ist durch Verlust der Tragfähigkeit und völlige Untauglichkeit für den weiteren Betrieb gekennzeichnet. Ist am verantwortungsvollsten. Bei Holzkonstruktionen können folgende Grenzzustände der ersten Gruppe auftreten: Zerstörung, Stabilitätsverlust, Umkippen, unzulässiges Kriechen. Diese Grenzzustände treten nicht ein, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: F? R sk (oder R Heiraten ),
diese. wenn normale Spannungen ( bei) und Scherspannung ( F) einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten R, Designwiderstand genannt. Die zweite Gruppe von Grenzzuständen zeichnet sich durch solche Merkmale aus, bei denen der Betrieb von Bauwerken oder Bauwerken zwar schwierig, aber nicht völlig ausgeschlossen ist, d.h. das Design wird nur für den normalen Betrieb ungeeignet. Die Eignung einer Struktur für den Normalbetrieb wird in der Regel durch Durchbiegungen bestimmt F? [für f/l? . Dies bedeutet, dass Biegeelemente oder Konstruktionen für den Normalbetrieb geeignet sind, wenn der größte Wert des Verhältnisses von Durchbiegung zu Spannweite kleiner ist als die maximal zulässige relative Durchbiegung
(gemäß SNiP II-25-80). Designabschnitt Holzbiegung Der Zweck der Tragwerksberechnung besteht darin, das Auftreten möglicher Grenzzustände sowohl beim Transport und Einbau als auch beim Betrieb von Bauwerken zu verhindern. Die Berechnung für den ersten Grenzzustand erfolgt nach den berechneten Belastungswerten, für den zweiten nach den Normwerten. Standardwerte für äußere Belastungen sind im SNiP „Lasten und Stöße“ angegeben. Die berechneten Werte ergeben sich unter Berücksichtigung des Ladungssicherheitsfaktors G N. Bauwerke sind so konzipiert, dass sie einer ungünstigen Lastkombination (Eigengewicht, Schnee, Wind) standhalten, deren Wahrscheinlichkeit durch Kombinationskoeffizienten (gemäß SNiP „Lasten und Stöße“) berücksichtigt wird. Das Hauptmerkmal von Materialien, anhand dessen ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Kräften beurteilt wird, ist der Standardwiderstand R N. Die Standardbeständigkeit von Holz wird auf der Grundlage der Ergebnisse zahlreicher Tests kleiner Proben sauberen (ohne Mängel) Holzes derselben Art mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % berechnet: R N =
Wo ist der arithmetische Mittelwert der Zugfestigkeit, V- Variationskoeffizient, T- Zuverlässigkeitsindikator. Regulatorischer Widerstand R N ist die minimale probabilistische Festigkeitsgrenze von reinem Holz, die durch statische Verarbeitung der Testergebnisse von Standard-Kleinproben für kurzfristige Belastungen ermittelt wird. Designwiderstand R- Dies ist die maximale Belastung, der ein Material in einer Struktur standhalten kann, ohne zusammenzubrechen, unter Berücksichtigung aller ungünstigen Faktoren unter Betriebsbedingungen, die seine Festigkeit verringern. Beim Übergang vom normativen Widerstand R N zum berechneten R Es ist notwendig, den Einfluss von Langzeitbelastungen, Mängeln (Äste, Kreuzschichten usw.) und dem Übergang von kleinen Standardmustern zu Elementen mit Gebäudeabmessungen auf die Festigkeit des Holzes zu berücksichtigen. Der kombinierte Einfluss all dieser Faktoren wird durch den Sicherheitsfaktor für das Material berücksichtigt ( Zu). Durch Division erhält man den berechneten Widerstand R N
zum Sicherheitsfaktor für das Material: R= R N /Zu, Zu dl=0,67 - Dauerbeiwert unter der kombinierten Einwirkung ständiger und vorübergehender Lasten; Zu eins =
0,27h0,67 - Gleichmäßigkeitskoeffizient, abhängig von der Art des Spannungszustands, unter Berücksichtigung des Einflusses von Fehlern auf die Festigkeit des Holzes. Mindestwert Zu eins beim Dehnen eingenommen, wenn der Einfluss von Defekten besonders groß ist. Berechnete Widerstände Zu sind in der Tabelle angegeben. 3 SNiP II-25-80 (für Nadelholz). R Holz anderer Arten wird mithilfe von Übergangskoeffizienten ermittelt, die ebenfalls in SNiP angegeben sind. Die Sicherheit und Festigkeit von Holz und Holzkonstruktionen hängen von den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ab. Durch die Befeuchtung wird das Verrotten des Holzes begünstigt, und erhöhte Temperaturen (über einen bestimmten Grenzwert hinaus) verringern seine Festigkeit. Die Berücksichtigung dieser Faktoren erfordert die Einführung von Arbeitsbedingungskoeffizienten: M V ?1, M T ?1. Darüber hinaus erfordert SNiP die Berücksichtigung des Lagenkoeffizienten für geklebte Elemente: M sl =
0,95h1,1; Strahlkoeffizient für Fernlicht mit einer Höhe von mehr als 50 cm: M B ?1; antiseptischer Koeffizient: M A ?0,9; Biegekoeffizient für gebogene, verleimte Elemente: M gn?1 usw. Es wird davon ausgegangen, dass der Elastizitätsmodul von Holz, unabhängig von der Holzart, gleich ist: E=10000 MPa; E 90
=400 MPa. Die Konstruktionsmerkmale von Bausperrholz sind auch im SNiP angegeben, und bei der Prüfung der Spannungen in Sperrholzelementen werden, wie bei Holz, Betriebszustandskoeffizienten eingeführt M. Darüber hinaus wird für die Bemessungsfestigkeit von Holz und Sperrholz ein Beiwert eingeführt M dl=0,8, wenn die Gesamtbemessungskraft aus ständigen und temporären Lasten 80 % der Gesamtbemessungskraft übersteigt. Dieser Faktor wird zusätzlich zu der Reduzierung eingeführt, die im Sicherheitsfaktor für das Material enthalten ist. Elemente von Holzkonstruktionen sind Bretter, Balken, Hölzer und Rundhölzer mit Vollquerschnitt und den in den Schnitt- und Rundmaterialsortimenten angegebenen Abmessungen. Dabei kann es sich um eigenständige Strukturen, beispielsweise Balken oder Gestelle, aber auch um Stäbe komplexerer Strukturen handeln. Die Kräfte in den Elementen werden mit allgemeinen Methoden der Strukturmechanik bestimmt. Die Überprüfung der Festigkeit und Durchbiegungen eines Elements besteht in der Bestimmung der abschnittsweisen Spannungen, die den Bemessungswiderstand des Holzes nicht überschreiten dürfen, sowie seiner Durchbiegungen, die die in den Bemessungsnormen festgelegten Grenzen nicht überschreiten dürfen. Holzelemente werden gemäß SNiP II-25-80 berechnet. Gestreckte Elemente Die Untergurte und einzelnen Streben von Fachwerken, Spannbögen und anderen durchgehenden Strukturen arbeiten unter Spannung. Zugkraft N wirkt entlang der Achse des Elements und an allen Stellen seines Querschnitts entstehen Zugspannungen bei, die mit hinreichender Genauigkeit als wertgleich angesehen werden. Holz ist nahezu spannungselastisch und weist eine hohe Festigkeit auf. Die Zerstörung erfolgt spröde in Form eines nahezu augenblicklichen Bruchs. Standardproben im Zugversuch haben die Form einer Acht. Wie aus dem Zugdiagramm von Holz ohne Mängel ersichtlich ist, ist die Abhängigkeit der Verformung von der Spannung nahezu linear und die Festigkeit erreicht 100 MPa. Allerdings ist die Zugfestigkeit von Echtholz unter Berücksichtigung seiner starken Schwankungen, des großen Fehlereinflusses und der Belastungsdauer deutlich geringer: bei unlaminiertem Holz der Güteklasse I R R=10 MPa, bei Schichtholz ist daher der Fehlereinfluss geringer R R=12 MPa. Die Festigkeit von Zuggliedern an den Schwachstellen nimmt aufgrund der Spannungskonzentration an deren Rändern ab, d.h. der Betriebszustandskoeffizient wird eingeführt M 0
=0,8. Dann erhält man den berechneten Widerstand R R=8 MPa. Die Nachweisberechnung von Zuggliedern erfolgt nach der Formel: Die Fläche des betrachteten Querschnitts und die in einem 20 cm langen Abschnitt befindliche Schwächung werden als in einem Abschnitt zusammengefasst betrachtet. Um Abschnitte auszuwählen, verwenden Sie dieselbe Formel, jedoch relativ zur gewünschten (erforderlichen) Fläche. Komprimierte Elemente Die Kompression erfolgt durch Gestelle, Streben, Obergurte und einzelne Fachwerkstäbe. In den Abschnitten des Elements wirkt die Druckkraft N, Entlang seiner Achse wirken nahezu gleich große Druckspannungen bei(Rechteckdiagramm). Bei der Druckprüfung haben Standardproben die Form eines rechteckigen Prismas mit den in Abb. gezeigten Abmessungen. 2. Holz verhält sich unter Druck zuverlässig, ist aber nicht ganz elastisch. Bis etwa zur Hälfte der Zugfestigkeit erfolgt das Wachstum der Verformungen nach einem nahezu linearen Gesetz und das Holz verhält sich nahezu elastisch. Mit zunehmender Belastung übersteigt die Zunahme der Verformungen zunehmend die Zunahme der Spannungen, was auf die elastisch-plastische Natur der Holzarbeit hinweist. Die Zerstörung fehlerfreier Proben erfolgt bei Spannungen von bis zu 44 MPa, plastisch, als Folge des Stabilitätsverlustes einer Reihe von Fasern, was sich in einer charakteristischen Falte zeigt. Defekte reduzieren die Festigkeit des Holzes weniger als bei Zug, daher ist der berechnete Widerstand von echtem Holz unter Druck höher und gilt für Holz der Klasse 1 R Mit =
14h16 MPa, und für die Klassen 2 und 3 ist dieser Wert etwas niedriger. Die Festigkeit komprimierter Elemente wird nach folgender Formel berechnet: Wo R Mit- Druckfestigkeit auslegen. Ganzflächig zerkleinerte Elemente werden auf ähnliche Weise berechnet. Lange und in Querrichtung nicht gesicherte Druckstäbe müssen zusätzlich zu Festigkeitsberechnungen auch auf Längsbiegung ausgelegt sein. Das Phänomen der Längsbiegung besteht darin, dass ein flexibler, zentral zusammengedrückter gerader Stab seine gerade Form verliert (an Stabilität verliert) und sich bei Spannungen, die deutlich unter seiner Zugfestigkeit liegen, auszubeulen beginnt. Das komprimierte Element wird unter Berücksichtigung seiner Stabilität nach der Formel überprüft: wo ist die berechnete Querschnittsfläche, ts - Knickkoeffizient. wird gleich angenommen: Mit symmetrischer Schwächung bis zu den Rändern =, Bei asymmetrischer Schwächung bis zu den Rändern werden die Elemente als exzentrisch gestaucht berechnet. Knickkoeffizient ts immer kleiner als 1, berücksichtigt den Einfluss der Stabilität auf die Verringerung der Tragfähigkeit eines komprimierten Elements in Abhängigkeit von seiner berechneten maximalen Flexibilität l. Die Flexibilität des Elements entspricht dem Verhältnis der wirksamen Länge l 0
zum Trägheitsradius des Elementabschnitts: Berechnete Elementlänge l 0
sollte durch Multiplikation seiner freien Länge bestimmt werden l durch den Koeffizienten M 0
:
l 0
=l m 0
,
Wo ist der Koeffizient? M 0
wird je nach Art der Befestigung der Elementenden akzeptiert: Die Flexibilität der komprimierten Elemente ist begrenzt, so dass diese nicht unzulässig flexibel und nicht ausreichend zuverlässig werden. Einzelne Strukturelemente (einzelne Gestelle, Gurte, Fachwerkträger usw.) dürfen eine Flexibilität von nicht mehr als 120 haben. Andere komprimierte Elemente der Hauptstrukturen - nicht mehr als 150, Aussteifungselemente - 200. Mit einer Flexibilität von über 70 ( l>70) Das verdichtete Element verliert bei noch geringen Druckspannungen im Holz an Stabilität und arbeitet elastisch. Knickkoeffizient (oder Knickkoeffizient), gleich dem Spannungsverhältnis zum Zeitpunkt des Knickens bei cr
zur Druckfestigkeit R usw, werden durch die Eulersche Formel unter Berücksichtigung des konstanten Verhältnisses des Elastizitätsmoduls von Holz zur Zugfestigkeit bestimmt: A=3000 - für Holz, A=2500 - für Sperrholz. Mit einer Flexibilität von höchstens 70 ( l?70) Das Element verliert an Stabilität, wenn Druckspannungen das elastoplastische Stadium erreichen und der Elastizitätsmodul von Holz abnimmt. Der Knickkoeffizient wird unter Berücksichtigung des variablen Elastizitätsmoduls anhand einer vereinfachten theoretischen Formel ermittelt: Wobei =0,8 der Koeffizient für Holz ist; 1 - Koeffizient für Sperrholz. Verwenden Sie bei der Auswahl eines Abschnitts die Formel zur Berechnung der Stabilität und geben Sie den Wert vorab an l Und ts. Biegbare Elemente Bei Biegeelementen entstehen Biegemomente durch quer zur Längsachse wirkende Belastungen M und Scherkräfte Q, bestimmt mit Methoden der Strukturmechanik. Zum Beispiel bei einem Einfeldträger mit einer Spannweite l aus einer gleichmäßig verteilten Last Q Es entstehen Biegemomente und Querkräfte. Das Biegemoment verursacht Verformungen und Biegespannungen in den Abschnitten des Elements. bei, die aus Druck in einem Teil des Abschnitts und Spannung im anderen Teil bestehen, wodurch sich das Element verbiegt. Das Diagramm weist wie bei der Kompression bis etwa zur Hälfte einen linearen Umriss auf, biegt dann ab und zeigt einen beschleunigten Anstieg der Auslenkungen. 80 MPa beträgt die Biegefestigkeit von reinem Holz bei Kurzzeittests. Die Zerstörung der Probe beginnt mit dem Auftreten von Falten in den äußersten komprimierten Fasern und endet mit dem Bruch der äußersten gedehnten Fasern. Es wird empfohlen, den berechneten Biegewiderstand gemäß SNiP II-25-80 mit dem für Druck zu vergleichen, d. h. für die 1. Klasse R Und= 14 MPa - für Elemente mit rechteckigem Querschnitt bis zu einer Höhe von 50 cm. Stäbe mit Querschnittsabmessungen von 11 - 13 cm und einer Querschnittshöhe von 11 - 50 cm haben beim Sägen weniger geschnittene Fasern als Bretter, sodass ihre Festigkeit zunimmt R Und=15 MPa. Holzstämme mit einer Breite von über 13 cm und einer Abschnittshöhe von 13 - 50 cm weisen daher keinerlei Schnittfasern auf R Und=16 MPa. 1. Berechnung der Biegeelemente auf Festigkeit Hergestellt nach der Formel: y=, Wo M- maximales Biegemoment, W Berechnung- Bemessungswiderstandsmoment des Querschnitts. Für den gängigsten rechteckigen Abschnitt Die Auswahl des Querschnitts der Biegeelemente erfolgt nach der gleichen Formel, wobei dann eine der Querschnittsabmessungen festgelegt wird ( B oder H), finden Sie eine andere Größe. 2. Berechnung der Stabilität der ebenen Verformungsform von Elementen mit rechteckigem konstantem Querschnitt Hergestellt nach der Formel: y=, Wo M- maximales Biegemoment im betrachteten Bereich l P , W br- maximales Bruttowiderstandsmoment im betrachteten Bereich l P , ts M- Stabilitätskoeffizient. Koeffizient ts M für biegsame Elemente mit rechteckigem konstantem Querschnitt, die gegen Verschiebung aus der Biegeebene gelenkig sind, sollte nach der Formel bestimmt werden: Wo l P- der Abstand zwischen den Stützabschnitten des Elements (der Abstand zwischen den Befestigungspunkten des komprimierten Riemens), B- Querschnittsbreite, H- maximale Querschnittshöhe auf der Baustelle l P , k F- Koeffizient abhängig von der Form des Diagramms im Bereich l P(ermittelt gemäß Tabelle SNiP II-25-80). Bei der Berechnung von Elementen mit variabler Querschnittshöhe wird der Wert des Koeffizienten berücksichtigt ts M sollte mit dem Koeffizienten multipliziert werden k klicken und bei Verstärkung aus der Biegeebene an Zwischenpunkten der gestreckten Kante – um einen Faktor k Uhr .
Beide Koeffizienten werden gemäß SNiP bestimmt. Wenn es Punkte zum Fixieren von gestreckten Zonen gibt N? 4, k klicken =1. Die Überprüfung der Stabilität der flachen Biegeform von Elementen eines konstanten I-Trägers oder eines Kastenprofils sollte in Fällen durchgeführt werden, in denen l P ?
7B, Wo B- Breite des komprimierten Querschnittsgürtels. Die Berechnung sollte nach folgender Formel erfolgen: Wo ts- Längsbiegekoeffizient des komprimierten Riemens, R C- Druckfestigkeit auslegen, W br- Bruttowiderstandsmoment bei Sperrholzwänden - reduziertes Widerstandsmoment in der Biegeebene des Elements. 3. Beim Biegen auf Absplitterungen prüfen Durchgeführt nach der Zhuravsky-Formel: Wo Q- Bemessungsquerkraft; ICH br- Bruttoträgheitsmoment des betrachteten Abschnitts; S br- Bruttostatisches Moment des verschobenen Teils des Abschnitts relativ zur neutralen Achse; B- Abschnittsbreite; R sk- berechneter Widerstand gegen Abplatzen beim Biegen (für Holz der Klasse I). R sk=1,8 MPa für nicht verklebte Elemente, R sk=1,6 MPa – für geklebte Elemente entlang der Fasern). In rechteckigen Balken mit l/h? In Abb. 5 treten keine Abplatzungen auf, können aber bei Elementen mit anderen Querschnittsformen auftreten, beispielsweise bei I-Trägern mit dünner Wand. 4. Biegeelemente durch Durchbiegung prüfen Es wird die relative Durchbiegung ermittelt, deren Wert den von SNiP geregelten Grenzwert nicht überschreiten sollte: Maximale Durchbiegung F gelenkig gelagerte und auskragende Biegeelemente mit konstantem und variablem Querschnitt sind nach folgender Formel zu ermitteln: Wo F 0
- Durchbiegung eines Balkens mit konstantem Querschnitt ohne Berücksichtigung von Schubverformungen (z. B. für einen Einfeldbalken; H- maximale Abschnittshöhe; k- Koeffizient, der die Variabilität der Abschnittshöhe für einen Träger mit konstantem Querschnitt berücksichtigt k=1; Mit- Koeffizient unter Berücksichtigung der Scherverformung durch Querkraft. Koeffizientenwerte k Und Mit sind in SNiP angegeben. Geklebte Biegemoment-Biegeelemente M, wodurch ihre Krümmung verringert wird, sind zusätzlich auf radiale Zugspannungen nach folgender Formel zu prüfen: bei R =
Wo bei 0
- Normalspannungen in der äußersten Faser der gestreckten Zone. bei ich- Normalspannungen in der Zwischenfaser des Abschnitts, für den radiale Zugspannungen bestimmt werden; H ich- der Abstand zwischen den äußersten und betrachteten Fasern; R ich- Krümmungsradius der Linie, die durch den Schwerpunkt des Diagramms der normalen Zugspannungen verläuft und zwischen den äußersten und betrachteten Fasern eingeschlossen ist. Schräge Biegung Tritt bei Elementen auf, deren Querschnittsachsen schräg zur Lastrichtung liegen, wie zum Beispiel bei Kopfsteinpflasterpfetten von Steildächern. Q X =qsinb; Q j =qcosb; M X =Msinb; M j =Mcosb.
Die Festigkeitsprüfung beim Schrägbiegen erfolgt nach der Formel:
Die Auswahl der Querschnitte schräg gebogener Elemente erfolgt nach der Versuchsmethode. Die Berechnung der Durchbiegungen erfolgt unter Berücksichtigung der geometrischen Summe der Durchbiegungen relativ zu jeder der Abschnittsachsen:
Zugbiegeelemente
Sie wirken gleichzeitig auf Zug und Biegung. So funktioniert beispielsweise der gestreckte Untergurt eines Fachwerks mit Knotenlast; Stäbe, bei denen Zugkräfte exzentrisch zur Achse wirken (solche Elemente werden als exzentrisch gestreckt bezeichnet). In Abschnitten eines Zug-Biegeelements entsteht die Längszugkraft N Es entstehen gleichmäßige Zugspannungen und aus dem Biegemoment M- Biegespannung. Diese Spannungen addieren sich, wodurch die Zugspannungen ansteigen und die Druckspannungen abnehmen. Die Berechnung der Zug-Biege-Elemente erfolgt festigkeitsbezogen unter Berücksichtigung aller Schwächungen:
Attitüde R P /R u ermöglicht es Ihnen, Zug- und Biegespannungen auf einen einzigen Wert zu bringen, um sie mit der berechneten Zugfestigkeit zu vergleichen.
Druckbiegeelemente
Sie wirken gleichzeitig auf Kompression und Biegung. So funktionieren beispielsweise die oberen Druckgurte von Fachwerken, die zusätzlich mit einer internodalen Querlast belastet werden, sowie mit einer exzentrischen Druckkrafteinleitung (exzentrisch komprimierte Elemente).
In Abschnitten eines Druckbiegeelements entstehen durch Längskräfte gleichmäßige Druckspannungen N und Druck- und Zugspannung aus Biegemoment M, die zusammengefasst werden.
Die Krümmung eines komprimierten Biegeelements durch eine Querlast führt zum Auftreten eines zusätzlichen Biegemoments c mit einem Maximalwert:
M N =N f,
Wo F- Elementdurchbiegung.
Die Berechnung der Festigkeit von Druckbiegeelementen erfolgt nach folgender Formel:
Wo M D- Biegemoment entsprechend dem verformten Muster aufgrund der Einwirkung von Quer- und Längslasten.
Für gelenkig gelagerte Elemente mit symmetrischen Diagrammen der Biegemomente sinusförmiger, parabolischer und ähnlicher Formen:
Wo M- Biegemoment im Bemessungsquerschnitt ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Moments aus der Längskraft;
Ö- Koeffizient zwischen 1 und 0 unter Berücksichtigung des zusätzlichen Moments der Längskraft aufgrund der Durchbiegung des Elements, bestimmt durch die Formel:
Wo ts- Knickkoeffizient (Stabilitätskoeffizient) für komprimierte Elemente.
Zusätzlich zur Festigkeitsprüfung wird die Stabilität komprimiert gebogener Elemente nach der Formel überprüft:
Wo F br- Bruttofläche mit maximalen Querschnittsabmessungen des Elements auf der Baustelle l P ;
W br- maximales Widerstandsmoment im betrachteten Bereich l P ;
N=2 - für Elemente ohne Befestigung der gestreckten Zone von der Verformungsebene,
N=1 – für Elemente, die Befestigungen in der Zugzone von der Verformungsebene haben;
ts- Stabilitätskoeffizient für Kompression, bestimmt durch die Formel:
Wo A=3000 - für Holz,
A=2500 - für Sperrholz;
ts M- Stabilitätskoeffizient für Biegung, die Formel zur Bestimmung dieses Koeffizienten wurde zuvor angegeben.
Grenzzustände- Hierbei handelt es sich um Zustände, in denen das Bauwerk aufgrund äußerer Belastungen und innerer Spannungen nicht mehr genutzt werden kann. Bei Konstruktionen aus Holz und Kunststoff können zwei Gruppen von Grenzzuständen auftreten – die erste und die zweite.
Die Berechnung der Grenzzustände des gesamten Bauwerks und seiner Elemente muss für alle Phasen durchgeführt werden: Transport, Installation und Betrieb – und alle möglichen Lastkombinationen berücksichtigen. Der Zweck der Berechnung besteht darin, entweder den ersten oder den zweiten Grenzzustand während der Transport-, Montage- und Betriebsprozesse des Bauwerks zu verhindern. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der Norm- und Bemessungsbelastungen und Werkstoffwiderstände.
Die Grenzzustandsmethode ist der erste Schritt zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit von Bauwerken. Zuverlässigkeit ist die Fähigkeit eines Objekts, während des Betriebs die dem Design innewohnende Qualität beizubehalten. Die Besonderheit der Theorie der Zuverlässigkeit von Bauwerken besteht in der Notwendigkeit, zufällige Lastwerte auf Systeme mit zufälligen Festigkeitsindikatoren zu berücksichtigen. Ein charakteristisches Merkmal der Grenzzustandsmethode besteht darin, dass alle in die Berechnung einbezogenen Anfangsgrößen, die zufälliger Natur sind, in den Normen durch deterministische, wissenschaftlich fundierte, normative Werte dargestellt werden und der Einfluss ihrer Variabilität auf die Zuverlässigkeit von Bauwerken berücksichtigt wird Berücksichtigung durch die entsprechenden Koeffizienten. Jeder der Zuverlässigkeitskoeffizienten berücksichtigt die Variabilität nur eines Anfangswertes, d.h. ist privater Natur. Daher wird die Grenzzustandsmethode manchmal auch als Partialkoeffizientenmethode bezeichnet. Faktoren, deren Variabilität das Niveau der Zuverlässigkeit von Bauwerken beeinflusst, können in fünf Hauptkategorien eingeteilt werden: Belastungen und Stöße; geometrische Abmessungen von Strukturelementen; Grad der Verantwortung von Bauwerken; mechanische Eigenschaften von Materialien; Betriebsbedingungen der Struktur. Betrachten wir die aufgeführten Faktoren. Eine mögliche Abweichung der Normlasten nach oben oder unten wird durch den Ladungssicherheitsfaktor 2 berücksichtigt, der je nach Art der Ladung einen unterschiedlichen Wert größer oder kleiner eins hat. Diese Koeffizienten werden zusammen mit Standardwerten im Kapitel SNiP 2.01.07-85 Design Standards vorgestellt. „Belastungen und Stöße“. Die Wahrscheinlichkeit der kombinierten Einwirkung mehrerer Lasten wird durch Multiplikation der Lasten mit dem Kombinationsfaktor berücksichtigt, der im gleichen Kapitel der Normen angegeben ist. Mögliche ungünstige Abweichungen der geometrischen Abmessungen von Bauteilen werden durch den Genauigkeitskoeffizienten berücksichtigt. Dieser Koeffizient wird jedoch nicht in seiner reinen Form akzeptiert. Dieser Faktor wird bei der Berechnung geometrischer Eigenschaften verwendet, wobei die berechneten Parameter von Abschnitten mit einer Minustoleranz berücksichtigt werden. Um die Kosten von Gebäuden und Bauwerken für verschiedene Zwecke angemessen auszugleichen, wird ein Zuverlässigkeitskoeffizient für den vorgesehenen Zweck eingeführt< 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.
Der Hauptparameter der Beständigkeit eines Materials gegenüber Krafteinflüssen ist die Standardbeständigkeit, die durch Regulierungsdokumente auf der Grundlage der Ergebnisse statistischer Studien zur Variabilität der mechanischen Eigenschaften von Materialien durch Prüfung von Materialproben mit Standardmethoden festgelegt wird. Eine mögliche Abweichung von Standardwerten wird durch den Zuverlässigkeitskoeffizienten für das Material ym > 1 berücksichtigt. Er spiegelt die statistische Variabilität der Eigenschaften von Materialien und deren Abweichung von den Eigenschaften getesteter Standardproben wider. Die durch Division des Standardwiderstands durch den Koeffizienten m erhaltene Eigenschaft wird als Bemessungswiderstand R bezeichnet. Diese Haupteigenschaft der Holzfestigkeit ist durch SNiP P-25-80 „Designstandards. Holzkonstruktionen“ standardisiert.
Der ungünstige Einfluss der Umgebungs- und Betriebsumgebung, wie z. B. Wind- und Installationslasten, Abschnittshöhe, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, wird durch die Einführung von Betriebsbedingungskoeffizienten t berücksichtigt. Der Koeffizient t kann kleiner als eins sein, wenn dieser Faktor oder eine Kombination davon vorliegt Eine Anzahl von Faktoren reduziert die Tragfähigkeit der Struktur, und mehr Einheiten – im umgekehrten Fall. Für Holz sind diese Koeffizienten in SNiP 11-25-80 „Designstandards“ dargestellt.
Standardgrenzwerte für Durchbiegungen erfüllen die folgenden Anforderungen: a) technologisch (Gewährleistung der Bedingungen für den normalen Betrieb von Maschinen und Handhabungsgeräten, Instrumenten usw.); b) baulich (Gewährleistung der Integrität benachbarter Bauelemente, ihrer Verbindungen, Vorhandensein einer Lücke zwischen tragenden Strukturen und Trennkonstruktionen, Fachwerk usw., Gewährleistung bestimmter Neigungen); c) ästhetisch und psychologisch (gewinnende Eindrücke vom Erscheinungsbild von Strukturen vermitteln, das Gefühl der Gefahr verhindern).
Die Größe der maximalen Durchbiegungen hängt von der Spannweite und der Art der aufgebrachten Lasten ab. Bei Holzkonstruktionen zur Abdeckung von Gebäuden unter ständiger und vorübergehender Langzeitbelastung liegt die maximale Durchbiegung im Bereich von (1/150) - i bis (1/300) (2). Die Festigkeit von Holz wird auch unter dem Einfluss bestimmter chemischer Präparate für biologische Schäden verringert, die unter Druck in Autoklaven bis zu einer beträchtlichen Tiefe eingebracht werden. In diesem Fall beträgt der Betriebszustandskoeffizient Tia = 0,9. Der Einfluss der Spannungskonzentration in den Bemessungsabschnitten von Zuggliedern, die durch Löcher geschwächt sind, sowie bei Biegeelementen aus Rundholz mit Beschnitt im Bemessungsabschnitt wird durch den Betriebszustandsbeiwert t0 = 0,8 widergespiegelt. Die Verformbarkeit von Holz bei der Berechnung von Holzkonstruktionen für die zweite Gruppe von Grenzzuständen wird durch den Grundelastizitätsmodul E berücksichtigt, der bei Kraftrichtung entlang der Holzfasern mit 10.000 MPa und 400 MPa quer angenommen wird die Fasern. Bei der Berechnung der Stabilität wurde ein Elastizitätsmodul von 4500 MPa angenommen. Der Grundschubmodul von Holz (6) in beiden Richtungen beträgt 500 MPa. Es wird davon ausgegangen, dass das Poisson-Verhältnis von Holz über die Fasern bei entlang der Fasern gerichteten Spannungen pdo o = 0,5 und entlang der Fasern mit quer zu den Fasern gerichteten Spannungen n900 = 0,02 beträgt. Da die Dauer und Höhe der Belastung nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Verformungseigenschaften von Holz beeinflusst, wird bei der Berechnung von Bauwerken, in denen Spannungen in Elementen entstehen, die aus dauerhaften Spannungen resultieren, der Wert des Elastizitätsmoduls und des Schubmoduls mit dem Koeffizienten mt = 0,8 multipliziert und vorübergehende Langzeitlasten übersteigen 80 % der Gesamtspannung aller Lasten. Bei der Berechnung von Metall-Holz-Konstruktionen werden die elastischen Eigenschaften und Bemessungswiderstände von Stahl und Verbindungen von Stahlelementen sowie Bewehrung gemäß den Kapiteln von SNiP für die Bemessung von Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen berücksichtigt.
Von allen Plattenkonstruktionsmaterialien, die Holzrohstoffe verwenden, wird als Elemente tragender Strukturen nur Sperrholz empfohlen, dessen grundlegende Bemessungswiderstände in Tabelle 10 von SNiP P-25-80 angegeben sind. Unter geeigneten Betriebsbedingungen für Leimsperrholzkonstruktionen sehen Berechnungen auf der Grundlage der ersten Gruppe von Grenzzuständen die Multiplikation der grundlegenden Bemessungswiderstände von Sperrholz mit den Betriebsbedingungskoeffizienten TV, TY, TN und TL vor. Bei der Berechnung nach der zweiten Gruppe von Grenzzuständen werden die elastischen Eigenschaften von Sperrholz in der Plattenebene gemäß Tabelle berücksichtigt. 11 SNiP P-25-80. Der Elastizitätsmodul und der Schubmodul für Bauwerke, die unterschiedlichen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, sowie solche, die dem kombinierten Einfluss dauerhafter und vorübergehender Langzeitlasten ausgesetzt sind, sollten mit den entsprechenden Betriebskoeffizienten für Holz multipliziert werden
Erste Gruppe am gefährlichsten. Von der Unbrauchbarkeit spricht man, wenn ein Bauwerk durch Zerstörung oder Stabilitätsverlust seine Tragfähigkeit verliert. Dies passiert nicht, während das Maximum normal ist Ö oder Scherspannungen in seinen Elementen den berechneten (Mindest-)Widerstand der Materialien, aus denen sie bestehen, nicht überschreiten. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben
bei
Zu den Grenzzuständen der ersten Gruppe gehören: Zerstörung jeglicher Art, allgemeiner Stabilitätsverlust einer Struktur oder lokaler Stabilitätsverlust eines Strukturelements, Verletzung von Verbindungen, die die Struktur in ein veränderliches System verwandeln, Entwicklung von Restverformungen unzulässiger Größenordnung . Die Berechnung der Tragfähigkeit erfolgt auf der Grundlage des wahrscheinlichen Worst Case, nämlich der höchsten Belastung und des geringsten Widerstands des Materials, ermittelt unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren. Ungünstige Kombinationen sind in den Normen angegeben.
Zweite Gruppe weniger gefährlich. Dies wird dadurch bestimmt, dass die Struktur für den normalen Betrieb ungeeignet ist, wenn sie sich in einem unzulässigen Ausmaß verbiegt. Dies geschieht erst dann, wenn die maximale relative Auslenkung seines /// die maximal zulässigen Werte nicht überschreitet. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben
G/1<. (2.2)
Die Berechnung von Holzkonstruktionen nach dem zweiten Grenzzustand der Verformungen gilt hauptsächlich für biegsame Konstruktionen und zielt darauf ab, das Ausmaß der Verformungen zu begrenzen. Die Berechnungen basieren auf Normlasten ohne Multiplikation mit Sicherheitsfaktoren unter Annahme einer elastischen Beanspruchung des Holzes. Die Berechnung der Verformungen erfolgt auf Basis der durchschnittlichen Eigenschaften des Holzes und nicht auf Basis der reduzierten, wie bei der Prüfung der Tragfähigkeit. Dies erklärt sich dadurch, dass eine teilweise Erhöhung der Durchbiegung bei Verwendung von minderwertigem Holz keine Gefahr für die Integrität der Bauwerke darstellt. Dies erklärt auch die Tatsache, dass Verformungsberechnungen für Standardlasten und nicht für Designlasten durchgeführt werden. Um den Grenzzustand der zweiten Gruppe zu veranschaulichen, können wir ein Beispiel anführen, bei dem infolge einer unzulässigen Durchbiegung der Sparren Risse in der Dacheindeckung auftreten. Der Feuchtigkeitsaustritt stört in diesem Fall den normalen Betrieb des Gebäudes, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit des Holzes aufgrund seiner Feuchtigkeit führt, gleichzeitig bleibt das Gebäude jedoch weiterhin genutzt. Die Berechnung auf Basis des zweiten Grenzzustandes hat in der Regel eine untergeordnete Bedeutung, denn Dabei kommt es vor allem auf die Sicherstellung der Tragfähigkeit an. Begrenzungen der Durchbiegungen sind jedoch besonders wichtig für Strukturen mit duktilen Verbindungen. Daher müssen Verformungen von Holzkonstruktionen (Verbundpfosten, Verbundbalken, Brett- und Nagelkonstruktionen) unter Berücksichtigung des Einflusses der Nachgiebigkeit der Verbindungen ermittelt werden (SNiP P-25-80. Tabelle 13).
Ladungen, Einwirkungen auf Bauwerke werden durch Bauvorschriften und -vorschriften bestimmt – SNiP 2.01.07-85 „Lasten und Stöße“. Bei der Berechnung von Bauwerken aus Holz und Kunststoff wird hauptsächlich die ständige Belastung durch das Eigengewicht von Bauwerken und anderen Bauteilen berücksichtigt G und kurzfristige Belastungen durch die Schneelast S, Winddruck W. Berücksichtigt werden auch Belastungen aus dem Gewicht von Personen und Geräten. Jede Last hat einen Standard- und Designwert. Es ist zweckmäßig, den Standardwert mit dem Index n zu bezeichnen.
Standardlasten sind die Anfangswerte der Belastungen: Temporäre Belastungen werden durch die Verarbeitung von Daten aus Langzeitbeobachtungen und -messungen ermittelt. Konstante Belastungen werden auf Basis des Eigengewichts und Volumens von Bauwerken, anderen Bauelementen und Geräten berechnet. Bei der Berechnung von Bauwerken für die zweite Gruppe von Grenzzuständen – für Durchbiegungen – werden Normlasten berücksichtigt.
Bemessungslasten werden auf der Grundlage normativer Werte unter Berücksichtigung ihrer möglichen Variabilität, insbesondere nach oben, bestimmt. Dazu werden die Werte der Normlasten mit dem Ladungssicherheitsfaktor multipliziert ja, deren Werte für unterschiedliche Belastungen unterschiedlich sind, aber alle größer als eins sind. Die Werte der Flächenlast werden in Kilopascal (kPa) angegeben, was Kilonewton pro Quadratmeter (kN/m) entspricht. Die meisten Berechnungen verwenden lineare Belastungswerte (kN/m). Bemessungslasten werden bei der Berechnung von Tragwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen für Festigkeit und Stabilität verwendet.
G", Die auf die Struktur einwirkende Kraft besteht aus zwei Teilen: Der erste Teil ist die Last aller Elemente der umschließenden Strukturen und der von dieser Struktur getragenen Materialien. Die Belastung jedes Elements wird durch Multiplikation seines Volumens mit der Dichte des Materials und dem Abstand der Strukturen bestimmt; Der zweite Teil ist die Belastung durch das Eigengewicht der Haupttragkonstruktion. In einer vorläufigen Berechnung kann die Belastung aus dem Eigengewicht der Haupttragkonstruktion unter Berücksichtigung der tatsächlichen Abmessungen der Abschnitte und der Volumina der Strukturelemente näherungsweise ermittelt werden. gleich dem Produkt der Norm multipliziert mit dem Lastzuverlässigkeitsfaktor u. Zur Belastung aus dem Eigengewicht von Bauwerken y= 1.1 und für Belastungen aus Isolierung, Dacheindeckung, Dampfsperre und anderen y = 1.3. Konstante Belastung durch herkömmliche geneigte Flächen mit Neigungswinkel A Es ist praktisch, sich auf ihre horizontale Projektion zu beziehen, indem man sie durch cos dividiert A.Die Standardschneelast s H wird auf der Grundlage des Standardgewichts der Schneedecke so ermittelt, das je nach Schneeregion des Landes in Lastnormen (kN/m 2) der horizontalen Projektion der Decke angegeben wird. Dieser Wert wird mit dem Koeffizienten p multipliziert, der die Neigung und andere Merkmale der Beschichtungsform berücksichtigt. Dann ist die Standardlast s H = s 0 p- Für Satteldächer mit a ^ 25° p = 1, für a > 60° p = 0 und für mittlere Neigungswinkel von 60° >*<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Das. Die Belastung ist gleichmäßig und kann zwei- oder einseitig erfolgen.
Bei Gewölbedeckungen entlang von Segmentbindern oder Bögen wird die gleichmäßige Schneelast unter Berücksichtigung des Koeffizienten p ermittelt, der vom Verhältnis der Spannweite / zur Bogenhöhe / abhängt: p = //(8/).
Wenn das Verhältnis der Höhe des Bogens zur Spannweite f/l= Eine Schneelast von 1/8 kann dreieckig sein, mit einem Maximalwert an einer Stütze und 0,5 s an der anderen und einem Nullwert am First. Koeffizienten p, die die maximale Schneelast bei den Verhältnissen bestimmen v/l= 1/8, 1/6 und 1/5, jeweils gleich 1,8; 2.0 und 2.2. Die Schneelast auf lanzettenförmigen Abdeckungen kann wie bei Giebelabdeckungen bestimmt werden, wobei die Abdeckung als bedingt giebelförmig entlang von Ebenen betrachtet wird, die durch die Sehnen der Bodenachsen an den Bögen verlaufen. Die Bemessungsschneelast entspricht dem Produkt aus der Standardlast und dem Lastsicherheitsfaktor 7 – für die meisten leichten Holz- und Kunststoffkonstruktionen mit dem Verhältnis von Standardkonstanten und Schneelasten g n /s H< 0,8 коэффициент y = 1.6. Für große Verhältnisse dieser Lasten bei=1,4.
Die Belastung durch das Gewicht einer beladenen Person wird als gleichwertig angenommen - Standard R"= 0,1 kN und Ausführung R= p und y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Windlast. Standard-Windlast w besteht aus Druck w"+ und Sog w n - Wind. Die Ausgangsdaten bei der Bestimmung der Windlast sind die Werte des Winddrucks, der senkrecht auf die Oberflächen von Dächern und Wänden von Gebäuden gerichtet ist Wi(MPa), abhängig von der Windregion des Landes und gemäß den Normen für Belastungen und Stöße akzeptiert. Standard-Windlasten w" werden durch Multiplikation des normalen Winddrucks mit dem Koeffizienten ermittelt k, unter Berücksichtigung der Gebäudehöhe und des aerodynamischen Koeffizienten Mit, unter Berücksichtigung seiner Form. Für die meisten Gebäude aus Holz und Kunststoff, deren Höhe 10 m nicht überschreitet, k = 1.
Aerodynamischer Koeffizient Mit hängt von der Form des Gebäudes, seinen absoluten und relativen Abmessungen, Neigungen, relativen Deckenhöhen und der Windrichtung ab. Auf den meisten Steildächern, deren Neigungswinkel a = 14° nicht überschreitet, wirkt die Windlast in Form von Sog W-. Gleichzeitig erhöht es die Kräfte in Bauwerken aus Dauer- und Schneelasten in der Regel nicht, sondern verringert sie und darf bei der Berechnung nicht im Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden. Bei der Berechnung von Pfeilern und Wänden von Gebäuden sowie bei der Berechnung dreieckiger und lanzettenförmiger Strukturen muss die Windlast berücksichtigt werden.
Die berechnete Windlast entspricht der Standardlast multipliziert mit dem Sicherheitsfaktor y= 1.4. Auf diese Weise, w = = w"y.
Regulatorischer Widerstand Holz RH(MPa) sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von Holz in fehlerfreien Bereichen. Sie werden durch die Ergebnisse zahlreicher Labor-Kurzzeittests an kleinen Standardproben von trockenem Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % auf Zug, Druck, Biegung, Quetschung und Absplitterung ermittelt.
95 % der getesteten Holzproben weisen eine Druckfestigkeit auf, die dem Standardwert entspricht oder darüber liegt.
Die Werte der Standardwiderstände sind im Anhang angegeben. 5 werden praktisch bei der Laborprüfung der Holzfestigkeit bei der Herstellung von Holzkonstruktionen und bei der Bestimmung der Tragfähigkeit von in Betrieb befindlichen tragenden Konstruktionen bei deren Prüfungen eingesetzt.
Berechnete Widerstände Holz R(MPa) sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von Echtholzelementen realer Bauwerke. Dieses Holz weist natürliche Mängel auf und ist seit vielen Jahren Belastungen ausgesetzt. Die berechneten Widerstände werden auf der Grundlage von Standardwiderständen unter Berücksichtigung des Zuverlässigkeitskoeffizienten des Materials ermittelt bei und Belastungsdauerkoeffizient t al nach der Formel
R= R H m ein Jy.
Koeffizient bei deutlich mehr als eins. Es berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Echtholz aufgrund der Heterogenität der Struktur und des Vorhandenseins verschiedener Mängel, die in Laborproben nicht auftreten. Grundsätzlich wird die Festigkeit von Holz durch Äste verringert. Sie verringern die Arbeitsquerschnittsfläche, indem sie die Längsfasern schneiden und spreizen, wodurch eine Exzentrizität der Längskräfte und eine Neigung der Fasern um den Knoten herum entsteht. Durch die Neigung der Fasern dehnt sich Holz quer und in einem Winkel zu den Fasern aus, wobei die Festigkeit in diesen Richtungen viel geringer ist als entlang der Fasern. Holzfehler verringern die Zugfestigkeit des Holzes um fast die Hälfte und bei Druck um etwa das Eineinhalbfache. Am gefährlichsten sind Risse dort, wo Holz gespäht wird. Mit zunehmender Querschnittsgröße der Elemente nehmen die Spannungen bei deren Zerstörung aufgrund der größeren Heterogenität der Spannungsverteilung über die Abschnitte ab, was auch bei der Ermittlung der Bemessungswiderstände berücksichtigt wird.
Belastungsdauerkoeffizient 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 im Widerstand Ich bin fast ^^ halb so kurzfristig /tg.
Die Qualität des Holzes beeinflusst natürlich die Werte seiner berechneten Widerstände. Holz der 1. Klasse – mit den geringsten Mängeln und der höchsten berechneten Widerstandsfähigkeit. Die berechneten Widerstände von Holz der 2. und 3. Klasse sind jeweils geringer. Aus dem Ausdruck ergibt sich beispielsweise die berechnete Druckfestigkeit von Kiefern- und Fichtenholz der 2. Klasse
%. = # s n t dl /y = 25-0,66/1,25 = 13 MPa.
Die berechneten Widerstände von Kiefern- und Fichtenholz gegen Druck, Zug, Biegung, Abplatzen und Quetschen sind im Anhang angegeben. 6.
Koeffizienten der Arbeitsbedingungen T Die Bemessungsfestigkeit von Holz berücksichtigt die Bedingungen, unter denen Holzkonstruktionen hergestellt und betrieben werden. Rassekoeffizient T" berücksichtigt die unterschiedliche Festigkeit von Holz verschiedener Arten, die sich von der Festigkeit von Kiefern- und Fichtenholz unterscheidet. Der Belastungsfaktor t„ berücksichtigt die kurze Dauer von Wind- und Installationslasten. Beim Zerquetschen tn= 1,4, für andere Spannungsarten t n = 1.2. Der Querschnittshöhenkoeffizient beim Biegen von Holz aus Leimholzbalken mit einer Querschnittshöhe von mehr als 50 cm /72b sinkt von 1 auf 0,8, bei einer Querschnittshöhe von 120 cm sogar noch mehr. Der Dickenkoeffizient von Schichten aus verleimten Holzelementen berücksichtigt die Zunahme ihrer Druck- und Biegefestigkeit mit abnehmender Dicke der verleimten Bretter, wodurch die Homogenität der Struktur von verleimten Holzelementen zunimmt. Seine Werte liegen im Bereich von 0,95...1,1. Der Biegebeiwert m rH berücksichtigt die zusätzlichen Biegespannungen, die bei der Biegung der Platten bei der Herstellung gebogener Leimholzelemente entstehen. Er hängt vom Verhältnis des Biegeradius zur Dicke der R/B-Platten ab und hat Werte von 1,0...0,8, wenn dieses Verhältnis von 150 auf 250 ansteigt. Temperaturkoeffizient m t berücksichtigt die Verringerung der Festigkeit von Holz in Konstruktionen, die bei Temperaturen von +35 bis +50 °C betrieben werden. Sie sinkt von 1,0 auf 0,8. Feuchtigkeitskoeffizient Abschleppen berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Holz in Bauwerken, die in einer feuchten Umgebung betrieben werden. Bei einer Raumluftfeuchtigkeit von 75 bis 95 % beträgt tvl = 0,9. Im Freien in trockenen und normalen Bereichen tow = 0,85. Mit ständiger Flüssigkeitszufuhr und im Wasser tow = 0,75. Stresskonzentrationsfaktor t k = 0,8 berücksichtigt den lokalen Festigkeitsverlust des Holzes in Bereichen mit Einschnitten und Löchern bei Zugbelastung. Der Lastdauerbeiwert t dl = 0,8 berücksichtigt die Abnahme der Holzfestigkeit, die sich daraus ergibt, dass Langzeitlasten teilweise mehr als 80 % der Gesamtlasten auf das Bauwerk ausmachen.
Elastizitätsmodul von Holz, ermittelt in kurzfristigen Labortests, E cr= 15-10 3 MPa. Bei Berücksichtigung von Verformungen unter Dauerbelastung, bei Berechnung durch Durchbiegungen £=10 4 MPa (Anhang 7).
Die Standard- und berechneten Widerstandswerte von Bausperrholz wurden mit den gleichen Methoden wie für Holz ermittelt. Dabei wurden seine Blattform und eine ungerade Anzahl von Lagen mit zueinander senkrechten Faserrichtungen berücksichtigt. Daher ist die Festigkeit von Sperrholz in diesen beiden Richtungen unterschiedlich und entlang der Außenfasern etwas höher.
Am häufigsten wird in Bauwerken siebenschichtiges Sperrholz der Marke FSF verwendet. Seine berechneten Widerstände entlang der Fasern der Außenfurniere sind gleich: Zug # f. p = 14 MPa, Kompression #f. c = 12 MPa, Biegung aus der Ebene /? f.„ = 16 MPa, Scherung in der Ebene # f. sk = 0,8 MPa und Scherung /? F. Durchschnittlich - 6 MPa. Über die Fasern der Außenfurniere hinweg sind diese Werte jeweils gleich: Zugfestigkeit Ich f_r= 9 MPa, Kompression # f. s = 8,5 MPa, Biegung # F.i = 6,5 MPa, Scherung R$. CK= 0,8 MPa, Schnitt # f. av = = 6 MPa. Die Elastizitäts- und Schubmodule entlang der Außenfasern sind jeweils gleich: Ё f = 9-10 3 MPa und b f = 750 MPa und entlang der Außenfasern £ f = 6-10 3 MPa und G$ = 750 MPa.