Se préparer pour les tests aux états limites. Méthode de calcul de l'état limite Calculs de l'état limite
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Groupes
Les états limites des structures selon le degré de conséquences possibles sont subdivisés comme suit :
Conformément à la méthode de calcul par états limites, au lieu du facteur de sécurité unique précédemment utilisé (selon la méthode des contraintes admissibles), plusieurs coefficients indépendants sont utilisés qui prennent en compte les caractéristiques de fonctionnement de la structure, dont chacun contribue dans une certaine mesure à assurer la fiabilité de l'ouvrage et à garantir l'apparition d'un état limite.
La méthode des états limites, développée en URSS et basée sur des recherches dirigées par le professeur N. S. Streletsky, a été introduite par les codes et réglementations du bâtiment en 1955 et en Fédération de Russie, c'est la principale méthode de calcul des structures des bâtiments.
Cette méthode se caractérise par la complétude de l'évaluation de la capacité portante et de la fiabilité des ouvrages grâce à la prise en compte :
- propriétés probabilistes des charges agissant sur la structure et résistance à ces charges ;
- caractéristiques du fonctionnement de certains types de structures;
- propriétés plastiques des matériaux.
Le calcul de la structure selon la méthode des états limites doit garantir la non occurrence de l'état limite.
Remarques
Littérature
Fondation Wikimédia. 2010 .
Voyez ce qu'est "Limit State" dans d'autres dictionnaires :
état limite- Un état de construction dans lequel il perd la capacité de maintenir une de ses fonctions de lutte contre l'incendie. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] état limite L'état d'un objet dans lequel son fonctionnement ultérieur est inacceptable ou ... Manuel du traducteur technique
En mécanique des structures, état d'une structure (structure) dans lequel elle cesse de répondre aux exigences opérationnelles. La méthode des états limites est la principale en Fédération de Russie dans le calcul des structures de bâtiments ... Grand dictionnaire encyclopédique
état limite- 2.5. État limite L'état d'un objet dans lequel son fonctionnement ultérieur est inacceptable ou irréalisable, ou la restauration de son état de fonctionnement est impossible ou irréalisable Source : GOST 27.002 89 : ... ...
- (en mécanique des structures), l'état d'une structure (structure) dans lequel elle cesse de répondre aux exigences opérationnelles. La méthode des états limites est la principale en Russie lors du calcul des structures des bâtiments. * * * ULTIME… … Dictionnaire encyclopédique
État limite AL- 2.2. L'état limite de l'AL est l'état de l'échelle, dans lequel son fonctionnement ultérieur est inacceptable ou irréalisable, ou la restauration de son état de fonctionnement est impossible ou irréalisable. La source … Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique
état limite- ribinė būsena statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Objekto būsena, kai tolesnis jo naudojimas neleistinas arba netikslingas. atitikmenys : angl. état limite vok. Grenzzustand, m rus. état limite, n pranc. état… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologios terminų žodynas
état limite- ribinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys : angl. état limite vok. Grenzzustand, m rus. état limite, n pranc. état limite, m … Fizikos terminų žodynas
L'état du produit, auquel cas son utilisation ultérieure aux fins prévues est inacceptable ou irréalisable, ou la restauration de son état de service ou de fonctionnement est impossible ou irréalisable ... Grand dictionnaire polytechnique encyclopédique
état limite- - l'état de l'objet, dans lequel son fonctionnement ultérieur est inacceptable ou irréalisable, ou la restauration de son état opérationnel est impossible ou irréalisable. GOST 27.002 89 ... Industrie de l'énergie commerciale. Dictionnaire-référence
état limite- l'état de l'installation, dans lequel son exploitation doit être interrompue en raison d'une violation irrécupérable des exigences de sécurité, ou d'une diminution irrécupérable du niveau d'opérabilité, ou d'une diminution inacceptable de l'efficacité opérationnelle ... Dictionnaire explicatif terminologique polytechnique
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1. L'essence de la méthode
La méthode de calcul des structures par états limites est un développement ultérieur de la méthode de calcul par forces destructrices. Lors du calcul par cette méthode, les états limites des structures sont clairement établis et un système de coefficients de conception est introduit qui garantit la structure contre l'apparition de ces états sous les combinaisons de charges les plus défavorables et aux valeurs les plus basses des caractéristiques de résistance de matériaux.
Les étapes de destruction, mais la sécurité de la structure sous charge est évaluée non pas par un facteur de sécurité synthétisant, mais par un système de coefficients de dimensionnement. Les structures conçues et calculées à l'aide de la méthode des états limites sont un peu plus économiques.
2. Deux groupes d'états limites
Les états limites sont les états dans lesquels les structures cessent de répondre aux exigences qui leur sont imposées pendant le fonctionnement, c'est-à-dire qu'elles perdent leur capacité à résister aux charges et influences externes ou à recevoir des mouvements inacceptables ou des dommages locaux.
Les structures en béton armé doivent répondre aux exigences du calcul pour deux groupes d'états limites : pour la capacité portante - le premier groupe d'états limites ; selon l'aptitude au fonctionnement normal - le deuxième groupe d'états limites.
perte de stabilité de la forme de la structure (calcul pour la stabilité des structures à parois minces, etc.) ou de sa position (calcul pour le renversement et le glissement des murs de soutènement, des fondations hautes chargées excentriquement ; calcul pour l'ascension des réservoirs enterrés ou souterrains, etc. .);
la rupture par fatigue (calcul à la fatigue des structures sous l'influence d'une charge répétitive mobile ou pulsatoire : poutres de pont roulant, traverses, fondations et plafonds d'ossatures pour machines déséquilibrées, etc.) ;
destruction par l'effet combiné de facteurs de force et d'influences environnementales défavorables (exposition périodique ou constante à un environnement agressif, action d'alternance de gel et de dégel, etc.).
Le calcul des états limites du second groupe est effectué pour éviter :
la formation d'une ouverture excessive ou prolongée de fissures (si la formation ou l'ouverture prolongée de fissures est autorisée dans les conditions de fonctionnement);
mouvements excessifs (déviations, angles de rotation, angles de biais et amplitudes de vibration).
Le calcul des états limites de la structure dans son ensemble, ainsi que de ses éléments ou parties individuels, est effectué à toutes les étapes: fabrication, transport, installation et exploitation; dans le même temps, les schémas de conception doivent respecter les solutions de conception adoptées et chacune des étapes répertoriées.
3. Facteurs estimés
Les facteurs de conception - charges et caractéristiques mécaniques du béton et des armatures (résistance à la traction, limite d'élasticité) - ont une variabilité statistique (dispersion des valeurs). Les charges et les actions peuvent différer de la probabilité donnée de dépasser les valeurs moyennes, et les caractéristiques mécaniques des matériaux peuvent différer de la probabilité donnée de chute des valeurs moyennes. Les calculs à l'état limite tiennent compte de la variabilité statistique des charges et des caractéristiques mécaniques des matériaux, des facteurs non statistiques et de diverses conditions physiques, chimiques et mécaniques défavorables ou favorables à l'exploitation du béton et des armatures, à la fabrication et à l'exploitation d'éléments de bâtiments et d'ouvrages. . Les charges, les caractéristiques mécaniques des matériaux et les coefficients de conception sont normalisés.
Les valeurs des charges, de la résistance du béton et des armatures sont fixées selon les chapitres du SNiP "Charges et effets" et "Structures en béton et en béton armé".
4. Classification des charges. Charges réglementaires et de conception
En fonction de la durée de l'action, la charge est divisée en permanente et temporaire. Les charges temporaires, à leur tour, sont divisées en charges à long terme, à court terme, spéciales.
Les charges provenant du poids des structures portantes et enveloppantes des bâtiments et des structures, de la masse et de la pression des sols et de l'impact de la précontrainte des structures en béton armé sont constantes.
Les charges à long terme proviennent du poids des équipements fixes au sol - machines-outils, appareils, moteurs, réservoirs, etc. ; pression des gaz, des liquides, des solides en vrac dans des conteneurs ; charges dans les entrepôts, réfrigérateurs, archives, bibliothèques et bâtiments et structures similaires ; une partie de la charge temporaire établie par les normes dans les immeubles d'habitation, les locaux de bureaux et d'agrément ; les effets technologiques à long terme de la température des équipements fixes ; charges d'un pont roulant ou d'un pont roulant, multipliées par les coefficients : 0,5 pour les ponts roulants moyens et 0,7 pour les ponts roulants lourds ; charges de neige pour les régions climatiques III-IV avec des coefficients de 0,3-0,6. Les valeurs indiquées de grue, certaines charges temporaires et de neige font partie de leur valeur totale et sont entrées dans le calcul en tenant compte de la durée d'action de ces types de charges sur les déplacements, les déformations et la fissuration. Les valeurs complètes de ces charges sont à court terme.
À court terme sont les charges dues au poids des personnes, des pièces, des matériaux dans les domaines de l'entretien et de la réparation des équipements - passerelles et autres zones exemptes d'équipements ; une partie de la charge sur les sols des bâtiments résidentiels et publics ; charges survenant lors de la fabrication, du transport et de l'installation d'éléments structuraux; les charges des ponts roulants et des ponts roulants utilisés dans la construction ou l'exploitation de bâtiments et de structures ; charges de neige et de vent; effets climatiques de la température.
Les charges spéciales comprennent : les effets sismiques et explosifs ; charges causées par un dysfonctionnement ou une panne d'équipement et une violation brutale du processus technologique (par exemple, avec une forte augmentation ou diminution de la température, etc.); l'impact des déformations inégales de la base, accompagnées d'une modification fondamentale de la structure du sol (par exemple, déformations des sols affaissés lors du trempage ou des sols du pergélisol lors du dégel), etc.
Les charges normatives sont fixées par les normes selon une probabilité prédéterminée de dépassement des valeurs moyennes ou selon les valeurs nominales. Les charges constantes réglementaires sont prises en fonction des valeurs de conception des paramètres géométriques et structurels et en fonction des valeurs de densité moyennes. Les charges technologiques et d'installation temporaires réglementaires sont fixées aux valeurs les plus élevées prévues pour le fonctionnement normal ; neige et vent - selon la moyenne des valeurs défavorables annuelles ou selon les valeurs défavorables correspondant à une certaine période moyenne de leur répétition.
Les charges de conception pour la conception des structures en termes de résistance et de stabilité sont déterminées en multipliant la charge standard par le facteur de sécurité de charge Vf, généralement supérieur à un, par exemple g=gnyf. Coefficient de fiabilité du poids des structures en béton et en béton armé Yf = M ; à partir du poids des ouvrages en béton sur granulats légers (de masse volumique moyenne inférieure ou égale à 1800 kg/m3) et diverses chapes, remblais, réchauffeurs, réalisés en usine, Yf = l.2, à la pose yf = \.3 ; de diverses charges temporaires en fonction de leur valeur yf = it 2. 1.4. Le coefficient de surcharge du poids des structures lors du calcul de la stabilité de la position contre l'ascension, le renversement et le glissement, ainsi que dans d'autres cas lorsqu'une diminution de la masse aggrave les conditions de fonctionnement de la structure, est pris 7f = 0,9. Lors du calcul des structures au stade de la construction, les charges à court terme calculées sont multipliées par un facteur de 0,8. Les charges de conception pour le calcul des structures pour les déformations et les déplacements (pour le deuxième groupe d'états limites) sont prises égales aux valeurs standard avec le coefficient Yf -1-
combinaison de charges. Les structures doivent être conçues pour diverses combinaisons de charges ou les forces correspondantes si le calcul est effectué selon un schéma inélastique. Selon la composition des charges prises en compte, on distingue : les principales combinaisons, constituées de charges ou efforts permanents, de longue durée et de courte durée issus de nx ; combinaisons spéciales consistant en permanents, à long terme, éventuellement à court terme et l'une des charges ou efforts spéciaux de ceux-ci.
Cinq groupes de combinaisons de base de charges sont considérés. Lors du calcul des structures pour les principales combinaisons du premier groupe, des charges constantes, à long terme et à court terme sont prises en compte; dans le calcul des structures pour les principales combinaisons du deuxième groupe, des charges constantes, à long terme et deux (ou plus) à court terme sont prises en compte; tandis que les valeurs de court terme
les charges ou les forces correspondantes doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,9.
Lors du calcul de structures pour des combinaisons spéciales, les valeurs des charges à court terme ou des forces correspondantes doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,8, sauf dans les cas spécifiés dans les normes de conception des bâtiments et des structures dans les régions sismiques.
Les normes permettent également de réduire les charges vives lors du calcul des poutres et des barres transversales, en fonction de la surface du sol chargé.
5. Le degré de responsabilité des bâtiments et des structures
Le degré de responsabilité du bâtiment et des ouvrages lorsque les ouvrages atteignent les états limites est déterminé par le montant des dommages matériels et sociaux. Lors de la conception des structures, il convient de prendre en compte le facteur de fiabilité aux fins de l'entreprise unitaire, dont la valeur dépend de la classe de responsabilité des bâtiments ou des structures. Les valeurs limites de la capacité portante, les valeurs calculées des résistances, les valeurs limites des déformations, des ouvertures de fissures ou les valeurs calculées des charges, forces ou autres influences doivent être multipliées par ce coefficient selon le but.
Des études expérimentales menées dans des usines de produits préfabriqués en béton armé ont montré que pour le béton lourd et le béton sur granulats poreux, le coefficient de variation U
0,135, ce qui est accepté dans les normes.
En statistique mathématique, en utilisant pa ou ni l'un ni l'autre, on estime la probabilité de répéter des valeurs de résistance temporaire inférieures à V. Si nous acceptons x = 1,64, alors la répétition des valeurs est probable<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.
Lors du contrôle de la classe de béton en termes de résistance à la traction axiale, la résistance normative du béton à la traction axiale Rbtn est prise égale à sa résistance garantie (classe) sur. étirement axial.
La résistance de calcul du béton pour le calcul du premier groupe d'états limites est déterminée en divisant les résistances standard par les facteurs de fiabilité correspondants pour le béton en compression ybc = 1,3 prn tension ^ = 1,5, et en contrôle de la résistance à la traction yy = 1,3 . Résistance de calcul du béton à la compression axiale
La résistance à la compression calculée du béton lourd des classes B50, B55, B60 est multipliée par des coefficients qui tiennent compte de la particularité des propriétés mécaniques du béton à haute résistance (réduction des déformations de fluage), respectivement égales à 0,95 ; 0,925 et 0,9.
Les valeurs de la résistance de calcul du béton avec arrondi sont données dans App. JE.
Lors du calcul des éléments structuraux, les résistances de calcul du béton Rb et Rbt sont réduites et, dans certains cas, elles sont augmentées en les multipliant par les coefficients correspondants des conditions de travail du béton uy, en tenant compte des propriétés spécifiques du béton : la durée de la charge et sa répétition répétée ; conditions, nature et stade de fonctionnement de la structure; méthode de fabrication, dimensions de la section transversale, etc.
La résistance de calcul à la compression de l'armature Rsc utilisée dans le calcul des structures pour le premier groupe d'états limites, lorsque l'armature est collée au béton, est prise égale à la résistance de calcul à la traction correspondante de l'armature Rs, mais pas supérieure à 400 MPa (sur la base sur la compressibilité ultime du bac en béton). Lors du calcul des structures pour lesquelles la résistance de calcul du béton est prise pour une charge à long terme, en tenant compte du coefficient des conditions de travail y&2 Lors du calcul des éléments structuraux, les résistances de conception des armatures sont réduites ou, dans certains cas, augmentées en multipliant par les coefficients correspondants des conditions de travail ySi, en tenant compte de la possibilité d'une utilisation incomplète de ses caractéristiques de résistance en raison d'une répartition inégale des contraintes dans la section transversale , la faible résistance du béton, les conditions d'ancrage, la présence de coudes, la nature du diagramme de traction de l'acier, l'évolution de ses propriétés en fonction des conditions d'exploitation de l'ouvrage, etc. Lors du calcul des éléments pour l'action d'une force transversale, les résistances de calcul de l'armature transversale sont réduites en introduisant le coefficient des conditions de travail -um ^ OD, qui prend en compte la répartition inégale des contraintes dans l'armature sur la longueur de la partie inclinée. De plus, pour les armatures transversales soudées en fil de classe Вр-I et les armatures en tige de classe A-III, le coefficient Vs2 = 0,9 est introduit, qui tient compte de la possibilité de rupture fragile du joint soudé des colliers. Table 1 et 2 appli. v. De plus, les résistances de conception Rs, Rsc et Rsw doivent être multipliées par les coefficients des conditions de fonctionnement : Ys3, 7 * 4 - avec application répétée de la charge (voir chapitre VIII) ; ysb^lx/lp ou uz 1x/1ap - dans la zone de transfert de contraintes et dans la zone d'ancrage des armatures non tendues sans ancrages ; 7 ^ 6 - lors du travail d'armatures à haute résistance à des contraintes supérieures à la limite d'élasticité conditionnelle (7o.2. La résistance de calcul des armatures pour le calcul du deuxième groupe d'états limites est fixée à un facteur de fiabilité pour les armatures 7s = 1, c'est-à-dire sont pris égaux aux valeurs standards Rs, ser = Rsn et sont pris en compte avec le coefficient des conditions de fonctionnement du ferraillage La résistance à la fissuration d'une structure en béton armé est sa résistance à la fissuration au stade I de l'état de contrainte-déformation ou la résistance à l'ouverture des fissures au stade II de l'état de contrainte-déformation. Différentes exigences sont imposées à la résistance à la fissuration d'une structure en béton armé ou de ses parties dans le calcul, selon le type d'armature utilisé. Ces exigences s'appliquent aux fissures normales et aux fissures inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'élément et sont divisées en trois catégories : L'ouverture des fissures sous l'action de charges constantes, à long terme et à court terme est considérée comme courte; l'ouverture continue des fissures est considérée sous l'action des seules charges constantes et à long terme. La largeur limite de l'ouverture des fissures (accr - court et accr2 long), à laquelle le fonctionnement normal des bâtiments, la résistance à la corrosion des armatures et la durabilité de la structure sont assurés, en fonction de la catégorie d'exigences en matière de résistance aux fissures, ne doit pas dépasser 0,05-0,4 mm (tableau II .2). Les éléments précontraints sous pression de liquide ou de gaz (réservoirs, conduites sous pression, etc.), dans une section entièrement tendue avec une armature de tige ou de fil, ainsi que dans une section partiellement comprimée avec une armature de fil d'un diamètre inférieur ou égal à 3 mm, doivent respecter les exigences des premières catégories. Les autres éléments précontraints, selon les conditions de conception et le type d'armature, doivent répondre aux exigences de la deuxième ou de la troisième catégorie. La procédure de prise en compte des charges dans le calcul de la résistance à la fissuration dépend de la catégorie d'exigences de résistance à la fissuration : avec les exigences de la première catégorie, le calcul est effectué en fonction des charges de conception avec un facteur de sécurité pour la charge yf> l (comme dans le calcul de la résistance); selon les exigences des deuxième et troisième catégories, le calcul est effectué pour l'action des charges avec le coefficient V / \u003d b Le calcul de la formation de fissures pour déterminer la nécessité de vérifier l'ouverture à court terme des fissures pour le exigences de la deuxième catégorie, le calcul de la formation de fissures est effectué pour l'action des charges de calcul avec le coefficient yf>U les contrôles de l'ouverture des fissures selon les exigences de la troisième catégorie sont effectués sous l'action des charges avec un coefficient Y / -1. Dans le calcul de la résistance aux fissures, l'action conjointe de toutes les charges, à l'exception des charges spéciales, est prise en compte. Les charges spéciales sont prises en compte dans le calcul de la formation de fissures dans les cas où les fissures conduisent à une situation catastrophique. Le calcul de la fermeture des fissures selon les exigences de la deuxième catégorie est effectué pour l'action de charges constantes et à long terme avec un coefficient y / -1.La procédure de prise en compte des charges est indiquée dans le tableau. P.Z. Aux extrémités des éléments précontraints dans la longueur de la zone de transfert de contrainte de l'armature au béton 1P, la fissuration n'est pas autorisée sous l'action combinée de toutes les charges (sauf les charges spéciales) entrées dans le calcul avec le coefficient Y / = L CETTE exigence est due au fait que la fissuration prématurée du béton aux extrémités des éléments peut entraîner l'arrachement de l'armature du béton sous charge et une rupture soudaine. augmentation de la déflexion. L'effet de ces fissures est pris en compte dans les calculs de structure. Pour les éléments fonctionnant dans des conditions S& d'action de charges répétées et calculées pour l'endurance, la formation de telles fissures n'est pas autorisée. États limites du premier groupe. Les calculs de résistance procèdent de l'étape III de l'état de contrainte-déformation. La section de la structure a la résistance nécessaire si les forces des charges de conception ne dépassent pas les forces perçues par la section aux résistances de conception des matériaux, en tenant compte du coefficient des conditions de travail. La force des charges de conception T (par exemple, le moment de flexion ou la force longitudinale) est une fonction des charges standard, des facteurs de sécurité et d'autres facteurs C (modèle de conception, facteur dynamique, etc.). États limites du deuxième groupe. Le calcul de la formation de fissures, normales et inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'élément, est effectué pour vérifier la résistance à la fissuration des éléments auxquels sont imposées les exigences de la première catégorie, et également pour déterminer si des fissures apparaissent dans les éléments dont la résistance à la fissuration est imposée par les exigences des deuxième et troisième catégories. On pense que les fissures normales à l'axe longitudinal n'apparaissent pas si la force T (moment de flexion ou force longitudinale) due à l'action des charges ne dépasse pas la force TSgf, qui peut être perçue par la section de l'élément On considère que les fissures inclinées sur l'axe longitudinal de l'élément n'apparaissent pas si les principales contraintes de traction dans le béton ne dépassent pas les valeurs de calcul, Le calcul d'ouverture de fissure, normale et inclinée par rapport à l'axe longitudinal, consiste à déterminer la largeur d'ouverture de fissure au niveau des armatures tendues et à la comparer à la largeur d'ouverture maximale. Les données sur la largeur maximale d'ouverture de fissure sont données dans le tableau. II.3. Le calcul du déplacement consiste à déterminer la flèche de l'élément sous les charges, en tenant compte de la durée de leur action et en la comparant à la flèche ultime. Les déviations limites sont fixées par diverses exigences : technologiques, dues au fonctionnement normal des grues, des installations technologiques, des machines, etc. ; constructif, du fait de l'influence des éléments voisins qui limitent les déformations, de la nécessité de résister à des pentes déterminées, etc. ; esthétique. Les flèches limites des éléments précontraints peuvent être augmentées de la hauteur du coude, si celle-ci n'est pas limitée par des exigences technologiques ou de conception. La procédure de prise en compte des charges lors du calcul des flèches est la suivante: lorsqu'elles sont limitées par des exigences technologiques ou de conception - pour l'action de charges permanentes, à long terme et à court terme; lorsqu'il est limité par des exigences esthétiques - à l'action de charges constantes et à long terme. Dans ce cas, le facteur de sécurité de charge est pris comme Yf Les flèches limites établies par les normes pour divers éléments en béton armé sont données dans le tableau II.4. Les débattements limites des consoles, liés au déport de la console, sont pris deux fois plus importants. De plus, un calcul de balancement supplémentaire doit être effectué pour les dalles de plancher en béton armé, les volées d'escaliers, les paliers, etc. non reliés aux éléments voisins : flèche supplémentaire à partir d'une charge concentrée à court terme de 1 000 N avec le schéma le plus défavorable de son application. ne doit pas dépasser 0,7 mm. Méthode de calcul de l'état limite Lors du calcul par cette méthode, la structure est considérée dans son état limite de conception. Pour l'état limite de conception, un tel état de la structure est pris dans lequel elle cesse de satisfaire aux exigences opérationnelles qui lui sont imposées, c'est-à-dire qu'elle perd sa capacité à résister aux influences externes ou qu'elle subit une déformation inacceptable ou des dommages locaux. Pour les structures en acier, deux états limites de calcul sont établis : Le premier état limite de conception est exprimé par l'inégalité où N est l'effort de calcul dans la structure à partir de la somme des effets des charges de calcul P dans la combinaison la plus défavorable ; Ф - la capacité portante de la structure, qui est fonction des dimensions géométriques de la structure, de la résistance de conception du matériau R et du coefficient des conditions de travail m. Les charges maximales établies par les normes (SNiP) qui sont autorisées lors du fonctionnement normal des structures sont appelées charges standard P n (voir Annexe I, Charges et facteurs de charge). Les charges de conception P, pour lesquelles la structure est calculée (en fonction de l'état limite), sont prises un peu plus élevées que les charges normatives. La charge de conception est définie comme le produit de la charge standard par le facteur de surcharge n (supérieur à un), en tenant compte du risque de dépassement de la charge par rapport à sa valeur standard en raison de la variabilité éventuelle de la charge : Les valeurs des coefficients p sont données dans le tableau Charges réglementaires et de conception, facteurs de surcharge. Ainsi, les structures sont considérées sous l'influence de charges non opérationnelles (normatives), mais de conception. A partir de l'impact des charges de conception dans la structure, les forces de conception (force axiale N ou moment M) sont déterminées, qui se trouvent selon les règles générales de la résistance des matériaux et de la mécanique des structures. Le côté droit de l'équation principale (1.I)- capacité portante de la structure Ф - dépend de la résistance ultime du matériau aux effets de force, caractérisée par les propriétés mécaniques du matériau et appelée résistance normative R n, ainsi que des caractéristiques géométriques de la section (aire de la section F , module W, etc.). Pour l'acier de construction, la résistance normative est supposée égale à la limite d'élasticité, (pour la nuance d'acier de construction la plus courante St. 3 σ t \u003d 2 400 kg / cm 2). La résistance de conception de l'acier R est prise comme une tension égale à la résistance standard multipliée par le coefficient d'uniformité k (inférieur à un), en tenant compte du danger de réduire la résistance du matériau par rapport à sa valeur standard en raison de la variabilité des propriétés mécaniques du matériau Pour les aciers bas carbone ordinaires, k = 0,9, et pour les aciers de haute qualité (faiblement alliés) k = 0,85. Ainsi, la résistance calculée R- c'est la contrainte égale à la plus petite valeur possible de la limite d'élasticité du matériau, qui est prise pour la conception comme limite. De plus, pour la sécurité de la structure, tous les écarts possibles par rapport aux conditions normales causés par les caractéristiques de fonctionnement de la structure (par exemple, les conditions qui contribuent à l'apparition d'une corrosion accrue, etc.) doivent être pris en compte. Pour ce faire, on introduit le coefficient des conditions de travail m, qui pour la plupart des ouvrages et raccordements est supposé égal à un (voir Coefficients des conditions de travail m en annexe). Ainsi, l'équation principale de calcul (1.I) aura la forme suivante : où N et M sont les efforts ou moments normaux de calcul résultant des charges de calcul (en tenant compte des facteurs de surcharge) ; F nt - surface de section nette (moins les trous); W nt - module de section net (moins les trous); où F br et W br - aire et moment de résistance de la section brute (hors trous); φ et φ b - coefficients qui réduisent la résistance de conception à des valeurs qui fournissent un équilibre stable. Habituellement, lors du calcul de la conception prévue, la section de l'élément est d'abord sélectionnée, puis la contrainte des forces de conception est vérifiée, qui ne doit pas dépasser la résistance de conception multipliée par le coefficient des conditions de fonctionnement. Par conséquent, avec les formules de la forme (4.I) et (5.I), nous écrirons ces formules sous forme de travail à travers les contraintes calculées, par exemple : où σ est la contrainte de calcul dans la structure (à partir des charges de calcul). Les coefficients φ et φ b dans les formules (8.I) et (9.I) s'écrivent plus correctement du côté droit de l'inégalité en tant que coefficients qui réduisent les résistances calculées aux contraintes critiques. Et seulement pour la commodité d'effectuer le calcul et de comparer les résultats, ils sont écrits au dénominateur du côté gauche de ces formules. *
Les valeurs des résistances standard et des coefficients d'uniformité sont données dans les "Normes et règles de construction" (SNiP), ainsi que dans les "Normes et spécifications pour la conception des structures en acier" (NiTU 121-55). "Conception de structures en acier", Il existe plusieurs catégories de tensions : de base, locales, additionnelles et internes. Les contraintes de base sont des contraintes qui se développent à l'intérieur du corps à la suite de l'équilibrage des effets des charges externes ; ils comptent. Avec une répartition inégale du flux de puissance sur la section transversale, causée, par exemple, par un changement brusque de la section transversale ou la présence d'un trou, une concentration locale de contraintes se produit. Cependant, dans les matières plastiques, qui comprennent l'acier de construction, ... Lors du calcul des contraintes admissibles, la structure est considérée dans son état de fonctionnement sous l'action des charges autorisées lors du fonctionnement normal de la structure, c'est-à-dire des charges standard. La condition de résistance structurelle est que les contraintes dans la structure dues aux charges standard ne dépassent pas les contraintes admissibles établies par les normes, qui font partie de la contrainte ultime du matériau accepté pour l'acier de construction ... Méthode d'analyse de l'état limite - Méthode d'analyse de la structure en acier - Principes de base de la conception - Conception de la structure en acier Les états limites sont les états dans lesquels les structures cessent de répondre aux exigences qui leur sont imposées pendant le fonctionnement, c'est-à-dire qu'elles perdent leur capacité à résister aux charges et influences externes ou à recevoir des mouvements inacceptables ou des dommages locaux. Les structures en béton armé doivent répondre aux exigences du calcul pour deux groupes d'états limites : pour la capacité portante - le premier groupe d'états limites ; selon l'aptitude au fonctionnement normal - le deuxième groupe d'états limites. Le calcul des états limites du premier groupe est effectué pour éviter : Rupture cassante, ductile ou autre (calcul de résistance prenant en compte, si nécessaire, la flèche de la structure avant destruction) ; Perte de stabilité de la forme de la structure (calcul pour la stabilité des structures à parois minces, etc.) ou de sa position (calcul pour le renversement et le glissement des murs de soutènement, des fondations hautes chargées excentriquement ; calcul pour l'ascension des réservoirs enterrés ou souterrains, etc. .); Rupture par fatigue (analyse à la fatigue des structures sous l'influence d'une charge répétitive mobile ou pulsatoire : poutres de grue, traverses, fondations et plafonds d'ossatures pour machines déséquilibrées, etc.) ; Destruction par l'effet combiné des facteurs de force et des influences environnementales défavorables (exposition périodique ou constante à un environnement agressif, action d'alternance de gel et de dégel, etc.). Le calcul des états limites du second groupe est effectué pour éviter : Formation d'ouverture de fissure excessive ou prolongée (si la formation ou l'ouverture prolongée de fissure est autorisée dans les conditions de fonctionnement); Mouvements excessifs (déviations, angles de rotation, angles d'inclinaison et amplitudes de vibration). Le calcul des états limites de la structure dans son ensemble, ainsi que de ses éléments ou parties individuels, est effectué à toutes les étapes: fabrication, transport, installation et exploitation; dans le même temps, les schémas de conception doivent respecter les solutions de conception adoptées et chacune des étapes répertoriées. Les facteurs de conception - charges et caractéristiques mécaniques du béton et des armatures (résistance à la traction, limite d'élasticité) - ont une variabilité statistique (dispersion des valeurs). Les charges et les actions peuvent différer de la probabilité donnée de dépasser les valeurs moyennes, et les caractéristiques mécaniques des matériaux peuvent différer de la probabilité donnée de chute des valeurs moyennes. Les calculs à l'état limite tiennent compte de la variabilité statistique des charges et des caractéristiques mécaniques des matériaux, des facteurs non statistiques et de diverses conditions physiques, chimiques et mécaniques défavorables ou favorables à l'exploitation du béton et des armatures, à la fabrication et à l'exploitation d'éléments de bâtiments et d'ouvrages. . Les charges, les caractéristiques mécaniques des matériaux et les coefficients de conception sont normalisés. Les valeurs des charges, de la résistance du béton et des armatures sont fixées selon les chapitres du SNiP "Charges et effets" et "Structures en béton et en béton armé". Classement des charges. Charges réglementaires et de conception En fonction de la durée de l'action, la charge est divisée en permanente et temporaire. Les charges temporaires, à leur tour, sont divisées en charges à long terme, à court terme, spéciales. Les charges provenant du poids des structures portantes et enveloppantes des bâtiments et des structures, de la masse et de la pression des sols et de l'impact de la précontrainte des structures en béton armé sont constantes. Les charges à long terme proviennent du poids des équipements fixes au sol - machines-outils, appareils, moteurs, réservoirs, etc. ; pression des gaz, des liquides, des solides en vrac dans des conteneurs ; charges dans les entrepôts, réfrigérateurs, archives, bibliothèques et bâtiments et structures similaires ; une partie de la charge temporaire établie par les normes dans les immeubles d'habitation, les locaux de bureaux et d'agrément ; les effets technologiques à long terme de la température des équipements fixes ; charges d'un pont roulant ou d'un pont roulant, multipliées par les coefficients : 0,5 pour les ponts roulants moyens et 0,7 pour les ponts roulants lourds ; charges de neige pour les régions climatiques III-IV avec des coefficients de 0,3-0,6. Les valeurs indiquées de grue, certaines charges temporaires et de neige font partie de leur valeur totale et sont entrées dans le calcul en tenant compte de la durée d'action de ces types de charges sur les déplacements, les déformations et la fissuration. Les valeurs complètes de ces charges sont à court terme. À court terme sont les charges dues au poids des personnes, des pièces, des matériaux dans les domaines de l'entretien et de la réparation des équipements - passerelles et autres zones exemptes d'équipements ; une partie de la charge sur les sols des bâtiments résidentiels et publics ; charges survenant lors de la fabrication, du transport et de l'installation d'éléments structuraux; les charges des ponts roulants et des ponts roulants utilisés dans la construction ou l'exploitation de bâtiments et de structures ; charges de neige et de vent; effets climatiques de la température. Les charges spéciales comprennent : les effets sismiques et explosifs ; charges causées par un dysfonctionnement ou une panne d'équipement et une violation brutale du processus technologique (par exemple, avec une forte augmentation ou diminution de la température, etc.); l'impact des déformations inégales de la base, accompagnées d'une modification fondamentale de la structure du sol (par exemple, déformations des sols affaissés lors du trempage ou des sols du pergélisol lors du dégel), etc. Les charges normatives sont fixées par les normes selon une probabilité prédéterminée de dépassement des valeurs moyennes ou selon les valeurs nominales. Les charges constantes réglementaires sont prises en fonction des valeurs de conception des paramètres géométriques et de conception et en fonction de Valeurs de densité moyennes. Temporaire normatif ; les charges technologiques et d'installation sont définies en fonction des valeurs les plus élevées prévues pour un fonctionnement normal ; neige et vent - selon la moyenne des valeurs défavorables annuelles ou selon les valeurs défavorables correspondant à une certaine période moyenne de leur répétition. Les charges de conception pour le calcul de la résistance et de la stabilité des structures sont déterminées en multipliant la charge standard par le facteur de sécurité de charge Yf, généralement supérieur à un, par exemple g=
Gnyt.
Coefficient de fiabilité du poids des structures en béton et en béton armé Yf = M ; sur le poids des ouvrages en béton sur granulats légers (de masse volumique moyenne inférieure ou égale à 1800 kg/m3) et diverses chapes, remblais, réchauffeurs, réalisés en usine, Yf = l,2, à la pose Yf = l>3 ; de différentes charges utiles en fonction de leur valeur Yf = l. 2. 1.4. Le coefficient de surcharge du poids des structures lors du calcul de la stabilité de la position contre l'ascension, le renversement et le glissement, ainsi que dans d'autres cas lorsqu'une diminution de la masse aggrave les conditions de travail de la structure, est pris yf = 0,9. Lors du calcul des structures au stade de la construction, les charges à court terme calculées sont multipliées par un facteur de 0,8. Les charges de conception pour le calcul des structures pour les déformations et les déplacements (pour le deuxième groupe d'états limites) sont prises égales aux valeurs standard avec le coefficient Yf = l- combinaison de charges. Les structures doivent être conçues pour diverses combinaisons de charges ou les forces correspondantes si le calcul est effectué selon un schéma inélastique. Selon la composition des charges prises en compte, on distingue : les principales combinaisons, constituées de charges ou efforts permanents, de longue durée et de courte durée issus de nx ; combinaisons spéciales consistant en permanents, à long terme, éventuellement à court terme et l'une des charges ou efforts spéciaux de ceux-ci. Deux groupes de combinaisons de charges de base sont considérés. Lors du calcul des structures pour les principales combinaisons du premier groupe, des charges constantes, à long terme et à court terme sont prises en compte; dans le calcul des structures pour les principales combinaisons du deuxième groupe, des charges constantes, à long terme et deux (ou plus) à court terme sont prises en compte; dans ce cas, les valeurs des charges de courte durée ou des efforts correspondants doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,9. Lors du calcul de structures pour des combinaisons spéciales, les valeurs des charges à court terme ou des forces correspondantes doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,8, sauf dans les cas spécifiés dans les normes de conception des bâtiments et des structures dans les régions sismiques. Réduction de charge. Lors du calcul des colonnes, des murs, des fondations de bâtiments à plusieurs étages, les charges temporaires sur les sols peuvent être réduites, en tenant compte du degré de probabilité de leur action simultanée, en multipliant par un coefficient Où a - est pris égal à 0,3 pour les immeubles d'habitation, immeubles de bureaux, dortoirs, etc. et égal à 0,5 pour les différentes salles : salles de lecture, de réunion, de commerce, etc. ; m est le nombre d'étages chargés sur la section considérée. Les normes permettent également de réduire les charges vives lors du calcul des poutres et des barres transversales, en fonction de la surface du sol chargé. Béton préfabriqué et béton armé : caractéristiques et méthodes de production Les technologies industrielles se développent activement en URSS depuis le milieu du siècle dernier et le développement de l'industrie de la construction a nécessité un grand nombre de matériaux différents. L'invention du béton préfabriqué a été une sorte de révolution technique dans la vie du pays, ... Pilote de pieux à faire soi-même Un batteur de pieux ou un batteur de pieux peut être organisé à l'aide d'une voiture avec l'aile arrière retirée (propulsion arrière sur la mécanique), surélevée sur un cric et n'utilisant qu'une jante au lieu d'une roue. Un câble sera enroulé autour de la jante - c'est ... RECONSTRUCTION DE BÂTIMENTS INDUSTRIELS 1. Tâches et méthodes de reconstruction des bâtiments La reconstruction des bâtiments peut être associée à l'expansion de la production, à la modernisation de la technologie. processus, installation de nouveaux équipements, etc. En même temps, il est nécessaire de résoudre des problèmes d'ingénierie complexes liés à … rouleaux (machine à planer) diamètre à partir de 400 mm., sécheuse (à circulation) alimentaire électrique, convoyeurs, convoyeurs, vis. Deux groupes d'états limites Conformément aux normes en vigueur en Russie, les structures en bois doivent être calculées selon la méthode des états limites. Les états limites sont les états des structures dans lesquels elles cessent de répondre aux exigences de fonctionnement. La cause externe qui conduit à l'état limite est l'effet de force (charges externes, forces réactives). Les états limites peuvent se produire sous l'influence des conditions de fonctionnement des structures en bois, ainsi que de la qualité, des dimensions et des propriétés des matériaux. Il existe deux groupes d'états limites : 1 - selon la capacité portante (résistance, stabilité). 2 - par déformations (flèches, déplacements). Premier groupe les états limites se caractérisent par une perte de capacité portante et une inaptitude totale à un fonctionnement ultérieur. Est le plus responsable. Dans les structures en bois, les états limites suivants du premier groupe peuvent se produire : destruction, flambage, renversement, fluage inacceptable. Ces états limites ne se produisent pas si les conditions suivantes sont remplies : ceux. lorsque les contraintes normales ( σ
) et les contraintes de cisaillement ( τ
) ne dépasse pas une certaine valeur limite R,
appelée résistance de conception. Deuxième groupe les états limites sont caractérisés par de tels signes, dans lesquels le fonctionnement des structures ou des structures, bien que difficile, n'est pas complètement exclu, c'est-à-dire la conception devient inadaptée Ordinaire opération. L'adéquation d'une structure à une utilisation normale est généralement déterminée par les déviations Cela signifie que les éléments ou structures de flexion conviennent à une utilisation normale lorsque la valeur maximale du rapport de la flèche à la portée est inférieure à la flèche relative maximale admissible [
F/
je]
(selon SNiP II-25-80). Le but de l'analyse structurelle est d'empêcher l'apparition de l'un des états limites possibles, à la fois pendant le transport et l'installation, et pendant l'exploitation des structures. Le calcul pour le premier état limite est effectué en fonction des valeurs calculées des charges, et pour le second - en fonction des valeurs normatives. Les valeurs standard des charges externes sont données dans SNiP "Charges et impacts". Les valeurs de conception sont obtenues en tenant compte du facteur de sécurité de charge γ
n. Les structures reposent sur une combinaison défavorable de charges (poids propre, neige, vent), dont la probabilité est prise en compte par les coefficients de combinaison (selon SNiP "Charges et impacts"). La principale caractéristique des matériaux, selon laquelle leur capacité à résister aux forces est évaluée, est résistance réglementaire R
n
.
La résistance normative du bois est calculée à partir des résultats de nombreux tests sur de petits échantillons de bois propres (sans défauts) de la même essence, avec un taux d'humidité de 12% : R n =
,
où est la moyenne arithmétique de la résistance à la traction, V- coefficient de variation, t- un indicateur de fiabilité. Résistance réglementaire R
n
est la résistance à la traction probabiliste minimale du bois pur, obtenue par traitement statique des résultats d'essais d'échantillons types de petite taille pour des chargements de courte durée. Résistance de conception R
- c'est la contrainte maximale que le matériau de la structure peut supporter sans s'effondrer, en tenant compte de tous les facteurs défavorables des conditions de fonctionnement qui réduisent sa résistance. Dans la transition de la résistance normative R n au calcul R il est nécessaire de prendre en compte l'effet sur la résistance du bois d'une charge à long terme, les défauts (nœuds, couche oblique, etc.), le passage de petits échantillons standard à des éléments de dimensions de construction. L'influence combinée de tous ces facteurs est prise en compte par le coefficient de sécurité du matériau ( à). La résistance calculée est obtenue en divisant R n sur le coefficient de sécurité du matériau : à dl=0,67 - facteur de durée sous l'action combinée des charges permanentes et temporaires ; à une =
0,27 ÷ 0,67 - coefficient d'uniformité, selon le type d'état de contrainte, en tenant compte de l'effet des défauts sur la résistance du bois. Valeur minimum à une pris en tension, lorsque l'influence des défauts est particulièrement grande. Résistances de conception à sont données dans le tableau. 3 SNiP II-25-80 (pour bois de conifères). R le bois d'autres essences est obtenu à l'aide de facteurs de conversion, également donnés dans SNiP. La sécurité et la résistance du bois et des structures en bois dépendent des conditions de température et d'humidité. L'humidification contribue à la décomposition du bois et une température élevée (au-delà d'une limite connue) réduit sa résistance. La prise en compte de ces facteurs nécessite l'introduction de coefficients de conditions de travail : m dans ≤1, m J ≤1. De plus, SNiP suppose de prendre en compte le facteur de pli pour les éléments collés : m sl =
0,95÷1,1 ; coefficient de faisceau pour les feux de route, plus de 50 cm de haut : m b ≤1; coefficient de flexion pour les éléments pliés collés : m M≤1, etc... Le module d'élasticité du bois, quelle que soit l'essence, est pris égal à : Les caractéristiques de conception du contreplaqué de construction sont également données dans SNiP; de plus, lors de la vérification des contraintes dans les éléments en contreplaqué, comme pour le bois, les coefficients des conditions de travail sont introduits m. De plus, pour la résistance de calcul du bois et du contreplaqué, un coefficient est introduit m dl=0,8 si l'effort de calcul total des charges permanentes et temporaires dépasse 80 % de l'effort de calcul total. Ce facteur s'ajoute à la réduction incluse dans le facteur de sécurité du matériau. Cours n°2 Fondamentaux du calcul aux états limites États limites sont des conditions dans lesquelles la structure ne peut plus être utilisée en raison de charges externes et de contraintes internes. Dans les structures en bois et en plastique, deux groupes d'états limites peuvent se produire - le premier et le second. Le calcul des états limites des structures en général et de ses éléments doit être effectué à toutes les étapes: transport, installation et exploitation - et doit prendre en compte toutes les combinaisons possibles de charges. Le but du calcul est d'empêcher ni le premier ni le second états limites dans les processus de transport, d'assemblage et d'exploitation de la structure. Ceci est effectué sur la base de la prise en compte des charges et résistances normatives et de conception des matériaux. La méthode des états limites est la première étape pour assurer la fiabilité des structures des bâtiments. La fiabilité fait référence à la capacité d'un objet à maintenir la qualité inhérente à la conception pendant le fonctionnement. La spécificité de la théorie de la fiabilité des structures de construction est la nécessité de prendre en compte des valeurs aléatoires de charges sur des systèmes avec des indicateurs de résistance aléatoires. Un trait caractéristique de la méthode des états limites est que toutes les valeurs initiales opérées dans le calcul, de nature aléatoire, sont représentées dans les normes par des valeurs normatives déterministes, scientifiquement fondées, et l'effet de leur variabilité sur la fiabilité des structures est pris en compte par les coefficients correspondants. Chacun des facteurs de fiabilité prend en compte la variabilité d'une seule valeur initiale, c'est-à-dire est privé. Par conséquent, la méthode des états limites est parfois appelée méthode des coefficients partiels. Les facteurs dont la variabilité affecte le niveau de fiabilité des ouvrages peuvent être classés en cinq grandes catégories : charges et impacts ; dimensions géométriques des éléments structuraux ; le degré de responsabilité des structures ; propriétés mécaniques des matériaux; conditions de travail de la structure. Considérez ces facteurs. L'écart possible des charges standard vers le haut ou vers le bas est pris en compte par le facteur de sécurité de charge 2, qui, selon le type de charge, a une valeur différente supérieure ou inférieure à un. Ces coefficients, ainsi que les valeurs standard, sont présentés dans le chapitre SNiP 2.01.07-85 Normes de conception. "Charges et influences". La probabilité d'action conjointe de plusieurs charges est prise en compte en multipliant les charges par le facteur de combinaison, qui est présenté dans le même chapitre des normes. Un éventuel écart défavorable des dimensions géométriques des éléments structuraux est pris en compte par le facteur de précision. Cependant, ce coefficient dans sa forme pure n'est pas accepté. Ce facteur est utilisé lors du calcul des caractéristiques géométriques, en prenant les paramètres de conception des sections avec une tolérance négative. Afin d'équilibrer raisonnablement les coûts des bâtiments et des structures à diverses fins, un coefficient de fiabilité à cette fin est introduit< 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. Le paramètre principal de la résistance d'un matériau aux impacts de force est la résistance normative établie par des documents réglementaires basés sur les résultats d'études statistiques de la variabilité des propriétés mécaniques des matériaux en testant des échantillons de matériaux selon des méthodes standard. Un éventuel écart par rapport aux valeurs normatives est pris en compte par le facteur de sécurité du matériau ym > 1. Il reflète la variabilité statistique des propriétés du matériau et leur différence par rapport aux propriétés des échantillons standard testés. La caractéristique obtenue en divisant la résistance standard par le coefficient m est appelée résistance de calcul R. Cette caractéristique principale de résistance du bois est normalisée par le SNiP P-25-80 « Normes de conception. Ouvrages en bois ». L'influence défavorable de l'environnement et de l'environnement d'exploitation, tels que : les charges de vent et d'installation, la hauteur de la section, les conditions de température et d'humidité, sont prises en compte en introduisant des coefficients de conditions de travail m. Le coefficient m peut être inférieur à un si ce facteur ou une combinaison de facteurs réduit la capacité portante de la structure, et plus d'unités, sinon. Pour le bois, ces coefficients sont présentés dans le SNiP 11-25-80 « Normes de conception. Les valeurs limites réglementaires des flèches répondent aux exigences suivantes : a) technologiques (garantir les conditions de fonctionnement normal des engins et engins de manutention, instrumentation, etc.) ; b) constructif (assurer l'intégrité des éléments structurels adjacents, leurs joints, la présence d'un espace entre les structures de support et les structures des cloisons, des maisons à colombages, etc., en garantissant les pentes spécifiées); c) esthétique et psychologique (fournir des impressions favorables dès l'apparition des structures, prévenir un sentiment de danger). L'amplitude des flèches ultimes dépend de la portée et du type de charges appliquées. Pour les structures en bois recouvrant des bâtiments sous l'action de charges permanentes et temporaires de longue durée, la flèche maximale varie de (1/150) - i à (1/300) (2). La résistance du bois est également réduite sous l'influence de certains produits chimiques issus de la biodestruction, introduits sous pression dans des autoclaves à une profondeur considérable. Dans ce cas, le coefficient de condition de fonctionnement tia = 0,9. L'influence de la concentration de contraintes dans les sections calculées des éléments tendus affaiblis par des trous, ainsi que dans les éléments pliés en bois rond avec dégagement dans la section calculée, reflète le coefficient de la condition de travail m0 = 0,8. La déformabilité du bois dans le calcul des structures en bois pour le deuxième groupe d'états limites est prise en compte par le module d'élasticité de base E, qui, lorsque la force est dirigée le long des fibres du bois, est pris égal à 10 000 MPa, et à travers les fibres, 400 MPa. Lors du calcul de la stabilité, le module d'élasticité est supposé être de 4500 MPa. Le module de cisaillement de base du bois (6) dans les deux sens est de 500 MPa. Le coefficient de Poisson du bois à travers les fibres aux contraintes dirigées le long des fibres est pris égal à pdo o = 0,5, et le long des fibres aux contraintes dirigées à travers les fibres, n900 = 0,02. Étant donné que la durée et le niveau de chargement affectent non seulement la résistance, mais également les propriétés de déformation du bois, la valeur du module d'élasticité et du module de cisaillement est multipliée par le coefficient τi = 0,8 lors du calcul de structures dans lesquelles les contraintes dans les éléments résultant de charges permanentes et temporaires à long terme, dépassent 80 % de la tension totale de toutes les charges. Lors du calcul des structures métal-bois, les caractéristiques élastiques et les résistances de conception de l'acier et des joints d'éléments en acier, ainsi que les armatures, sont prises conformément aux chapitres du SNiP pour la conception des structures en acier et en béton armé. Parmi tous les matériaux de structure en tôle utilisant des matières premières en bois, il est recommandé d'utiliser uniquement le contreplaqué comme éléments de structures porteuses, dont les résistances de conception de base sont indiquées dans le tableau 10 du SNiP P-25-80. Dans les conditions de fonctionnement appropriées des structures en contreplaqué collé, le calcul du premier groupe d'états limites prévoit la multiplication des résistances de calcul de base du contreplaqué par les coefficients des conditions de fonctionnement tv, tj, tn et tl. Lors du calcul du deuxième groupe d'états limites, les caractéristiques élastiques du contreplaqué dans le plan de la feuille sont prises conformément au tableau. 11 SNiP P-25-80. Le module d'élasticité et le module de cisaillement pour les structures sous différentes conditions de fonctionnement, ainsi que celles soumises aux effets combinés des charges permanentes et temporaires à long terme, doivent être multipliés par les coefficients de conditions de fonctionnement correspondants adoptés pour le bois Premier groupe le plus dangereux. Il est déterminé par l'inaptitude au service, lorsque la structure perd sa capacité portante à la suite d'une destruction ou d'une perte de stabilité. Cela ne se produit pas avant le maximum normal sur ou les contraintes de cisaillement t dans ses éléments ne dépassent pas les résistances (minimales) calculées des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués. Cette condition s'écrit par la formule Les états limites du premier groupe comprennent : la destruction de toute nature, la perte générale de stabilité de la structure ou la perte locale de stabilité d'un élément structurel, la violation des joints qui transforment la structure en un système variable, le développement de déformations résiduelles inacceptables . Le calcul de la capacité portante est effectué selon le pire cas probable, à savoir : selon la charge la plus élevée et la résistance la plus faible du matériau, trouvée en tenant compte de tous les facteurs l'influençant. Les combinaisons défavorables sont indiquées dans les règles. Deuxième groupe moins dangereux. Il est déterminé par l'inadéquation de la structure au fonctionnement normal, lorsqu'elle se plie à une valeur inacceptable. Cela ne se produit que lorsque sa déviation relative maximale /// ne dépasse pas les valeurs maximales autorisées. Cette condition s'écrit par la formule Le calcul des structures en bois selon le second état limite de déformations s'applique principalement aux structures en flexion et vise à limiter l'amplitude des déformations. Le calcul est effectué sur les charges standard sans les multiplier par les facteurs de fiabilité, en supposant le travail élastique du bois. Le calcul des déformations est effectué en fonction des caractéristiques moyennes du bois, et non en fonction des caractéristiques réduites, comme lors du contrôle de la capacité portante. Cela s'explique par le fait que l'augmentation de la flèche dans certains cas, lors de l'utilisation de bois de qualité inférieure, ne constitue pas une menace pour l'intégrité des structures. Cela explique également le fait que le calcul des déformations est effectué pour les charges normatives et non pour les charges de conception. A titre d'illustration de l'état limite du deuxième groupe, on peut donner un exemple lorsque, à la suite d'une déviation inacceptable des chevrons, des fissures apparaissent dans la toiture. Le flux d'humidité dans ce cas perturbe le fonctionnement normal du bâtiment, entraîne une diminution de la durabilité du bois en raison de son humidité, mais le bâtiment continue à être utilisé. Le calcul du deuxième état limite, en règle générale, est d'une importance secondaire, car l'essentiel est d'assurer la capacité portante. Cependant, les limites de flèche sont d'une importance particulière pour les structures avec des liaisons élastiques. Par conséquent, la déformation des structures en bois (racks composites, poutres composites, structures planche-clou) doit être déterminée en tenant compte de l'influence de la conformité des liaisons (SNiP P-25-80. Tableau 13). charges, agissant sur les structures sont déterminés par les règlements et règles de construction - SNiP 2.01.07-85 "Charges et impacts". Lors du calcul des structures en bois et en plastique, la charge constante du poids propre des structures et autres éléments de construction est principalement prise en compte. g et les charges à court terme dues au poids de la neige S, pression du vent W Les charges liées au poids des personnes et des équipements sont également prises en compte. Chaque charge a une valeur standard et une valeur de conception. La valeur normative est commodément désignée par l'indice n. Charges réglementaires sont les valeurs initiales des charges : les surcharges sont déterminées à la suite du traitement des données d'observations et de mesures à long terme. Les charges permanentes sont calculées à partir du poids mort et du volume des structures, des autres éléments du bâtiment et des équipements. Les charges réglementaires sont prises en compte lors du calcul des structures pour le deuxième groupe d'états limites - pour les déviations. Charges de conception sont déterminés sur la base de ceux normatifs, en tenant compte de leur éventuelle variabilité, notamment à la hausse. Pour cela, les valeurs des charges standard sont multipliées par le facteur de sécurité de charge y, dont les valeurs sont différentes pour différentes charges, mais elles sont toutes supérieures à l'unité. Les valeurs de charge réparties sont données en termes de kilopascals (kPa), ce qui correspond à des kilonewtons par mètre carré (kN/m). La plupart des calculs utilisent des valeurs de charge linéaire (kN/m). Les charges de conception sont utilisées dans le calcul des structures pour le premier groupe d'états limites, pour la résistance et la stabilité.
Chapitre 2. Fondements expérimentaux de la théorie de la résistance du béton armé et méthodes de calcul des structures en béton armé Méthode de calcul de l'état limite
Lors du calcul par cette méthode, la structure est considérée dans son état limite de conception. Un tel état est pris comme état limite de conception... Deux groupes d'états limites
Béton armé
Les états limites sont considérés comme les états dans lesquels les structures cessent de satisfaire aux exigences qui leur sont imposées pendant l'exploitation, c'est-à-dire qu'elles perdent Fondamentaux du calcul aux états limites. Calcul des éléments structuraux d'une section solide.
Cours n°2 Fondamentaux du calcul aux états limites. Calcul des éléments structuraux d'une section solide. Conformément aux normes en vigueur en Russie, les structures en bois doivent être calculées selon Conception à l'état limite
La charge de neige normative s H est déterminée en fonction du poids normatif de la couverture de neige so, qui est donnée dans les normes de charges (kN / m 2) de la projection horizontale du revêtement, en fonction de la région enneigée du pays. Cette valeur est multipliée par le coefficient p, qui tient compte de la pente et d'autres caractéristiques de la forme du revêtement. Alors la charge standard s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Cette. la charge est uniforme et peut être bilatérale ou unilatérale.
Avec des toits voûtés sur fermes ou arcs segmentés, une charge de neige uniforme est déterminée en tenant compte du coefficient p, qui dépend du rapport de la longueur de la portée / à la hauteur de la voûte / : p = //(8/).
Avec le rapport de la hauteur de l'arc à la portée f/l= 1/8 de charge de neige peut être triangulaire avec une valeur maximale de s" sur une jambe et de 0,5 s" sur l'autre et une valeur nulle sur la crête. Les coefficients p, qui déterminent les valeurs de la charge de neige maximale aux rapports f/l= 1/8, 1/6 et 1/5, respectivement égal à 1,8 ; 2.0 et 2.2. La charge de neige sur les chaussées voûtées peut être définie comme pignon, en considérant classiquement la chaussée comme pignon le long des plans passant par les cordes des axes du plancher au niveau des voûtes. La charge de neige calculée est égale au produit de la charge standard et du facteur de sécurité de charge 7- Pour la plupart des structures légères en bois et en plastique avec un rapport entre les charges standard constantes et de neige g n /s H < 0,8 коэффициент y= 1.6. Pour de grands rapports de ces charges à =1,4.
La charge du poids d'une personne avec une charge est prise égale à - normatif R"= 0,1 kN et calculé R = p et y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. charge de vent. Charge de vent normative w se compose de la pression sh'+ et de l'aspiration w n - vent. Les données initiales pour déterminer la charge de vent sont les valeurs de la pression du vent dirigée perpendiculairement aux surfaces du revêtement et des murs des bâtiments Wi(MPa), dépendant de la région éolienne du pays et accepté selon les normes de charges et d'impacts. Charges de vent réglementaires w" sont déterminés en multipliant la pression normale du vent par le coefficient k, en tenant compte de la hauteur des bâtiments, et du coefficient aérodynamique Avec, compte tenu de sa forme. Pour la plupart des constructions en bois et plastiques dont la hauteur n'excède pas 10 m, k = 1.
Coefficient aérodynamique Avec dépend de la forme du bâtiment, de ses dimensions absolues et relatives, des pentes, des hauteurs relatives des revêtements et de la direction du vent. Sur la plupart des toits en pente dont l'angle d'inclinaison ne dépasse pas a = 14 °, la charge de vent agit sous forme d'aspiration W-. Dans le même temps, il n'augmente fondamentalement pas, mais réduit les forces dans les structures dues aux charges constantes et de neige, et dans le calcul, il peut ne pas être pris en compte dans la marge de sécurité. La charge de vent doit être prise en compte lors du calcul des piliers et des murs des bâtiments, ainsi que lors du calcul des structures triangulaires et en lancette.
La charge de vent calculée est égale à la norme multipliée par le facteur de sécurité y= 1.4. De cette façon, w = = w”y.
Résistances réglementaires bois R H(MPa) sont les principales caractéristiques de la résistance des surfaces de bois exemptes de défauts. Ils sont déterminés par les résultats de nombreux tests de laboratoire à court terme de petits échantillons standard de bois sec avec une teneur en humidité de 12% pour la traction, la compression, la flexion, l'écrasement et le déchiquetage.
95% des échantillons de bois testés auront une résistance à la compression égale ou supérieure à sa valeur standard.
Les valeurs des résistances standards données en app. 5 sont pratiquement utilisés dans le contrôle en laboratoire de la résistance du bois dans le processus de fabrication de structures en bois et dans la détermination de la capacité portante des structures porteuses en fonctionnement lors de leurs examens.
Résistances de conception bois R(MPa) - ce sont les principales caractéristiques de la résistance des éléments en bois véritable des structures réelles. Ce bois a des imperfections naturelles et travaille sous contrainte pendant de nombreuses années. Les résistances de calcul sont obtenues sur la base des résistances standards, en tenant compte du facteur de fiabilité du matériau à et facteur de durée de chargement t al selon la formule
Coefficient à bien plus que l'unité. Il tient compte de la diminution de la résistance du vrai bois en raison de l'hétérogénéité de la structure et de la présence de divers défauts qui n'existent pas dans les échantillons de laboratoire. Fondamentalement, la résistance du bois est réduite par les nœuds. Ils réduisent la section transversale de travail en coupant et en écartant ses fibres longitudinales, créant une excentricité des forces longitudinales et une inclinaison des fibres autour du nœud. L'inclinaison des fibres fait que le bois s'étire en travers et à un angle par rapport aux fibres, dont la résistance dans ces directions est beaucoup plus faible que le long des fibres. Les défauts du bois réduisent la résistance à la traction du bois de près de moitié et d'environ une fois et demie en compression. Les fissures sont plus dangereuses dans les zones où le bois est déchiqueté. Avec une augmentation de la taille des sections des éléments, les contraintes lors de leur destruction diminuent en raison de la plus grande hétérogénéité de la répartition des contraintes sur les sections, qui est également prise en compte lors de la détermination des résistances de conception.
Facteur de durée de chargement 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 dans la résistance je yL presque W ^ la moitié du court terme /tg.
La qualité du bois affecte naturellement l'ampleur de ses résistances calculées. Le bois de 1ère qualité - avec le moins de défauts a la résistance de conception la plus élevée. La résistance de conception du bois des 2e et 3e classes est respectivement inférieure. Par exemple, la résistance calculée du bois de pin et d'épicéa de 2e année à la compression est obtenue à partir de l'expression
Les résistances calculées du bois de pin et d'épicéa à la compression, à la traction, à la flexion, à l'écaillage et à l'écrasement sont données dans l'App. 6.
Coefficients des conditions de travail tà la résistance de conception du bois, les conditions de fabrication et de fonctionnement des ouvrages en bois sont prises en compte. Facteur de race t" prend en compte la résistance différente du bois de différentes essences, qui diffère de la résistance du bois de pin et d'épicéa. Le facteur de charge t tient compte de la courte durée de l'action du vent et des charges de l'installation. Lorsqu'il est écrasé t n= 1,4, pour les autres types de tensions t n = 1.2. Le coefficient de hauteur des sections lors du pliage du bois de poutres en bois collé avec une hauteur de section supérieure à 50 cm / 72b diminue de 1 à 0,8, avec une hauteur de section de 120 cm - voire plus. Le coefficient d'épaisseur de couche des éléments en bois collés tient compte de l'augmentation de leur résistance à la compression et à la flexion à mesure que l'épaisseur des planches collées diminue, ce qui augmente l'homogénéité de la structure du bois collé. Ses valeurs sont à moins de 0,95. 1.1. Le coefficient de flexion m rH tient compte des contraintes de flexion supplémentaires qui se produisent lors de la flexion des planches lors de la fabrication des éléments en bois cintré-collé. Il dépend du rapport entre le rayon de courbure et l'épaisseur des planches h/b et a une valeur de 1,0. 0,8 lorsque ce rapport passe de 150 à 250. Coefficient de température m t prend en compte la diminution de la résistance des structures bois fonctionnant à des températures de +35 à +50 °C. Il diminue de 1,0 à 0,8. Coefficient d'humidité t ow prend en compte la diminution de la résistance des structures bois fonctionnant en milieu humide. À l'humidité de l'air dans les pièces de 75 à 95% t vl = 0,9. À l'extérieur dans des zones sèches et normales t ow = 0,85. Avec une humidité constante et dans l'eau t ow = 0,75. Facteur de concentration de contraintes t k = 0,8 tient compte de la diminution locale de la résistance du bois dans les zones de raccordements et de trous en tension. Le coefficient de durée de charge t dl = 0,8 tient compte de la diminution de la résistance du bois due au fait que les charges à long terme représentent parfois plus de 80 % de la quantité totale de charges agissant sur la structure.
Module d'élasticité du bois déterminé par des tests de laboratoire à court terme, E cr= 15-10 3 MPa. Lors de la prise en compte des déformations sous chargement de longue durée, lors du calcul par flèches £ = 10 4 MPa (Annexe 7).
Les résistances normatives et de conception des contreplaqués de construction ont été obtenues par les mêmes méthodes que pour le bois. Dans ce cas, sa forme de feuille et un nombre impair de couches avec une direction mutuellement perpendiculaire des fibres ont été pris en compte. Par conséquent, la résistance du contreplaqué dans ces deux directions est différente et le long des fibres extérieures, elle est un peu plus élevée.
Le contreplaqué à sept couches de la marque FSF est le plus utilisé dans les constructions. Ses résistances calculées le long des fibres des placages extérieurs sont : traction # f. p = 14 MPa, compression #f. c \u003d 12 MPa, flexion hors du plan /? f.„ = 16 MPa, écaillage dans le plan # f. sk \u003d 0,8 MPa et coupe /? F. cf - 6 MPa. Sur l'ensemble des fibres des placages extérieurs, ces valeurs sont respectivement égales à : je f_r= 9 MPa, compression # f. c \u003d 8,5 MPa, flexion # F.i \u003d 6,5 MPa, écaillage R$. CK= 0,8 MPa, coupe # f. cf = = 6 MPa. Les modules d'élasticité et de cisaillement le long des fibres externes sont, respectivement, E f = 9-10 3 MPa et b f = 750 MPa et à travers les fibres externes £ f = 6-10 3 MPa et G$ = 750 MPa.
Conception à l'état limite
Conception à l'état limite Les états limites sont des états auxquels la structure ne peut plus être utilisée en raison de charges externes et internes.
BASE DE BLOC ET FONDATIONS
calcul de l'état limite
Principes de calcul des bases par états limites (I et II).
1 état limite- créer des conditions d'impossibilité de perte de capacité portante, de stabilité et de forme.
2 état limite- assurer l'aptitude à l'exploitation normale des bâtiments et des ouvrages tout en évitant les déformations hors normes (aucune perte de stabilité ne se produit).
Pour 1 PS, le calcul est toujours effectué, pour 2 (pour la résistance aux fissures) - uniquement pour les fondations flexibles (bande, dalle).
Pour 1 PS, les calculs sont effectués si :
1) une charge horizontale importante est transférée à la base.
2) la fondation est située sur une pente ou à proximité de celle-ci, ou la fondation est composée de plaques de sol à forte chute.
3) la base est composée de sols limono-argileux saturés en eau à compactage lent avec un indice de saturation en eau S r ≥ 0,8 et un facteur de consolidation avec y ≤ 10 7 cm 2 /an - la résistance du squelette du sol à pression neutre.
4) la base est composée d'un sol rocheux.
Condition de conception pour 1 PS :
F u - la force de la résistance ultime de la base,
γ c \u003d 0,8..1.0 - ensemble de conditions de fonctionnement de la base du sol,
γ n = 1,1..1,2 - facteur de fiabilité, dépend de la destination du bâtiment.
2 PS chacun - toujours effectué.
S ≤ Su- prises estimées (à P ≤ R), où P est la pression sous la base de la fondation.
R est la résistance calculée du sol.
Essence de méthode
La méthode de calcul des structures par états limites est un développement ultérieur de la méthode de calcul par forces destructrices. Lors du calcul par cette méthode, les états limites des structures sont clairement établis et un système de coefficients de conception est introduit qui garantit la structure contre l'apparition de ces états sous les combinaisons de charges les plus défavorables et aux valeurs les plus basses des caractéristiques de résistance de matériaux.
Les étapes de destruction, mais la sécurité de la structure sous charge est évaluée non pas par un facteur de sécurité synthétisant, mais par un système de coefficients de dimensionnement. Les structures conçues et calculées à l'aide de la méthode des états limites sont un peu plus économiques.
2. Deux groupes d'états limites
Les états limites sont les états dans lesquels les structures cessent de répondre aux exigences qui leur sont imposées pendant le fonctionnement, c'est-à-dire qu'elles perdent leur capacité à résister aux charges et influences externes ou à recevoir des mouvements inacceptables ou des dommages locaux.
Les structures en béton armé doivent répondre aux exigences du calcul pour deux groupes d'états limites : pour la capacité portante - le premier groupe d'états limites ; selon l'aptitude au fonctionnement normal - le deuxième groupe d'états limites.
Le calcul des états limites du premier groupe est effectué pour éviter :
Rupture cassante, ductile ou autre (calcul de résistance prenant en compte, si nécessaire, la flèche de la structure avant destruction) ;
perte de stabilité de la forme de la structure (calcul pour la stabilité des structures à parois minces, etc.) ou de sa position (calcul pour le renversement et le glissement des murs de soutènement, des fondations hautes chargées excentriquement ; calcul pour l'ascension des réservoirs enterrés ou souterrains, etc. .);
la rupture par fatigue (calcul à la fatigue des structures sous l'influence d'une charge répétitive mobile ou pulsatoire : poutres de pont roulant, traverses, fondations et plafonds d'ossatures pour machines déséquilibrées, etc.) ;
destruction par l'effet combiné de facteurs de force et d'influences environnementales défavorables (exposition périodique ou constante à un environnement agressif, action d'alternance de gel et de dégel, etc.).
Le calcul des états limites du second groupe est effectué pour éviter :
la formation d'une ouverture excessive ou prolongée de fissures (si la formation ou l'ouverture prolongée de fissures est autorisée dans les conditions de fonctionnement);
mouvements excessifs (déviations, angles de rotation, angles de biais et amplitudes de vibration).
Le calcul des états limites de la structure dans son ensemble, ainsi que de ses éléments ou parties individuels, est effectué à toutes les étapes: fabrication, transport, installation et exploitation; dans le même temps, les schémas de conception doivent respecter les solutions de conception adoptées et chacune des étapes répertoriées.
3. Facteurs estimés
Les facteurs de conception - charges et caractéristiques mécaniques du béton et des armatures (résistance à la traction, limite d'élasticité) - ont une variabilité statistique (dispersion des valeurs). Les charges et les actions peuvent différer de la probabilité donnée de dépasser les valeurs moyennes, et les caractéristiques mécaniques des matériaux peuvent différer de la probabilité donnée de chute des valeurs moyennes. Les calculs à l'état limite tiennent compte de la variabilité statistique des charges et des caractéristiques mécaniques des matériaux, des facteurs non statistiques et de diverses conditions physiques, chimiques et mécaniques défavorables ou favorables à l'exploitation du béton et des armatures, à la fabrication et à l'exploitation d'éléments de bâtiments et d'ouvrages. . Les charges, les caractéristiques mécaniques des matériaux et les coefficients de conception sont normalisés.
Les valeurs des charges, de la résistance du béton et des armatures sont fixées selon les chapitres du SNiP "Charges et effets" et "Structures en béton et en béton armé".
4. Classification des charges. Charges réglementaires et de conception
En fonction de la durée de l'action, la charge est divisée en permanente et temporaire. Les charges temporaires, à leur tour, sont divisées en charges à long terme, à court terme, spéciales.
Les charges provenant du poids des structures portantes et enveloppantes des bâtiments et des structures, de la masse et de la pression des sols et de l'impact de la précontrainte des structures en béton armé sont constantes.
Les charges à long terme proviennent du poids des équipements fixes au sol - machines-outils, appareils, moteurs, réservoirs, etc. ; pression des gaz, des liquides, des solides en vrac dans des conteneurs ; charges dans les entrepôts, réfrigérateurs, archives, bibliothèques et bâtiments et structures similaires ; une partie de la charge temporaire établie par les normes dans les immeubles d'habitation, les locaux de bureaux et d'agrément ; les effets technologiques à long terme de la température des équipements fixes ; charges d'un pont roulant ou d'un pont roulant, multipliées par les coefficients : 0,5 pour les ponts roulants moyens et 0,7 pour les ponts roulants lourds ; charges de neige pour les régions climatiques III-IV avec des coefficients de 0,3-0,6. Les valeurs indiquées de grue, certaines charges temporaires et de neige font partie de leur valeur totale et sont entrées dans le calcul en tenant compte de la durée d'action de ces types de charges sur les déplacements, les déformations et la fissuration. Les valeurs complètes de ces charges sont à court terme.
À court terme sont les charges dues au poids des personnes, des pièces, des matériaux dans les domaines de l'entretien et de la réparation des équipements - passerelles et autres zones exemptes d'équipements ; une partie de la charge sur les sols des bâtiments résidentiels et publics ; charges survenant lors de la fabrication, du transport et de l'installation d'éléments structuraux; les charges des ponts roulants et des ponts roulants utilisés dans la construction ou l'exploitation de bâtiments et de structures ; charges de neige et de vent; effets climatiques de la température.
Les charges spéciales comprennent : les effets sismiques et explosifs ; charges causées par un dysfonctionnement ou une panne d'équipement et une violation brutale du processus technologique (par exemple, avec une forte augmentation ou diminution de la température, etc.); l'impact des déformations inégales de la base, accompagnées d'une modification fondamentale de la structure du sol (par exemple, déformations des sols affaissés lors du trempage ou des sols du pergélisol lors du dégel), etc.
Les charges normatives sont fixées par les normes selon une probabilité prédéterminée de dépassement des valeurs moyennes ou selon les valeurs nominales. Les charges constantes réglementaires sont prises en fonction des valeurs de conception des paramètres géométriques et structurels et en fonction des valeurs de densité moyennes. Les charges technologiques et d'installation temporaires réglementaires sont fixées aux valeurs les plus élevées prévues pour le fonctionnement normal ; neige et vent - selon la moyenne des valeurs défavorables annuelles ou selon les valeurs défavorables correspondant à une certaine période moyenne de leur répétition.
Les charges de conception pour la conception des structures en termes de résistance et de stabilité sont déterminées en multipliant la charge standard par le facteur de sécurité de charge Vf, généralement supérieur à un, par exemple g=gnyf. Coefficient de fiabilité du poids des structures en béton et en béton armé Yf = M ; à partir du poids des ouvrages en béton sur granulats légers (de masse volumique moyenne inférieure ou égale à 1800 kg/m3) et diverses chapes, remblais, réchauffeurs, réalisés en usine, Yf = l.2, à la pose yf = \.3 ; de diverses charges utiles en fonction de leur valeur yf = it 2...1.4. Le coefficient de surcharge du poids des structures lors du calcul de la stabilité de la position contre l'ascension, le renversement et le glissement, ainsi que dans d'autres cas lorsqu'une diminution de la masse aggrave les conditions de fonctionnement de la structure, est pris 7f = 0,9. Lors du calcul des structures au stade de la construction, les charges à court terme calculées sont multipliées par un facteur de 0,8. Les charges de conception pour le calcul des structures pour les déformations et les déplacements (pour le deuxième groupe d'états limites) sont prises égales aux valeurs standard avec le coefficient Yf -1-
combinaison de charges. Les structures doivent être conçues pour diverses combinaisons de charges ou les forces correspondantes si le calcul est effectué selon un schéma inélastique. Selon la composition des charges prises en compte, on distingue : les principales combinaisons, constituées de charges ou efforts permanents, de longue durée et de courte durée issus de nx ; combinaisons spéciales consistant en permanents, à long terme, éventuellement à court terme et l'une des charges ou efforts spéciaux de ceux-ci.
Cinq groupes de combinaisons de base de charges sont considérés. Lors du calcul des structures pour les principales combinaisons du premier groupe, des charges constantes, à long terme et à court terme sont prises en compte; dans le calcul des structures pour les principales combinaisons du deuxième groupe, des charges constantes, à long terme et deux (ou plus) à court terme sont prises en compte; tandis que les valeurs de court terme
les charges ou les forces correspondantes doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,9.
Lors du calcul de structures pour des combinaisons spéciales, les valeurs des charges à court terme ou des forces correspondantes doivent être multipliées par un facteur de combinaison égal à 0,8, sauf dans les cas spécifiés dans les normes de conception des bâtiments et des structures dans les régions sismiques.
Les normes permettent également de réduire les charges vives lors du calcul des poutres et des barres transversales, en fonction de la surface du sol chargé.
5. Le degré de responsabilité des bâtiments et des structures
Le degré de responsabilité du bâtiment et des ouvrages lorsque les ouvrages atteignent les états limites est déterminé par le montant des dommages matériels et sociaux. Lors de la conception des structures, il convient de prendre en compte le facteur de fiabilité aux fins de l'entreprise unitaire, dont la valeur dépend de la classe de responsabilité des bâtiments ou des structures. Les valeurs limites de la capacité portante, les valeurs calculées des résistances, les valeurs limites des déformations, des ouvertures de fissures ou les valeurs calculées des charges, forces ou autres influences doivent être multipliées par ce coefficient selon le but.
Des études expérimentales menées dans des usines de produits préfabriqués en béton armé ont montré que pour le béton lourd et le béton sur agrégats poreux, le coefficient de variation est Y ~ 0,135, ce qui est accepté dans les normes.
En statistique mathématique, en utilisant pa ou ni l'un ni l'autre, on estime la probabilité de répéter des valeurs de résistance temporaire inférieures à V. Si nous acceptons x = 1,64, alors la répétition des valeurs est probable<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.
Lors du contrôle de la classe de béton en termes de résistance à la traction axiale, la résistance normative du béton à la traction axiale Rbtn est prise égale à sa résistance garantie (classe) sur. étirement axial.
La résistance de calcul du béton pour le calcul du premier groupe d'états limites est déterminée en divisant les résistances standard par les facteurs de fiabilité correspondants pour le béton en compression ybc = 1,3 prn tension ^ = 1,5, et en contrôle de la résistance à la traction yy = 1,3 . Résistance de calcul du béton à la compression axiale
La résistance à la compression calculée du béton lourd des classes B50, B55, B60 est multipliée par des coefficients qui tiennent compte de la particularité des propriétés mécaniques du béton à haute résistance (réduction des déformations de fluage), respectivement égales à 0,95 ; 0,925 et 0,9.
Les valeurs de la résistance de calcul du béton avec arrondi sont données dans App. JE.
Lors du calcul des éléments structuraux, les résistances de calcul du béton Rb et Rbt sont réduites et, dans certains cas, elles sont augmentées en les multipliant par les coefficients correspondants des conditions de travail du béton uy, en tenant compte des propriétés spécifiques du béton : la durée de la charge et sa répétition répétée ; conditions, nature et stade de fonctionnement de la structure; méthode de fabrication, dimensions de la section transversale, etc.
La résistance de calcul à la compression de l'armature Rsc utilisée dans le calcul des structures pour le premier groupe d'états limites, lorsque l'armature est collée au béton, est prise égale à la résistance de calcul à la traction correspondante de l'armature Rs, mais pas supérieure à 400 MPa (sur la base sur la compressibilité ultime du bac en béton). Lors du calcul des structures pour lesquelles la résistance de calcul du béton est prise pour une charge à long terme, en tenant compte du coefficient des conditions de travail y&2 Lors du calcul des éléments structuraux, les résistances de conception des armatures sont réduites ou, dans certains cas, augmentées en multipliant par les coefficients correspondants des conditions de travail ySi, en tenant compte de la possibilité d'une utilisation incomplète de ses caractéristiques de résistance en raison d'une répartition inégale des contraintes dans la section transversale , la faible résistance du béton, les conditions d'ancrage, la présence de coudes, la nature du diagramme de traction de l'acier, l'évolution de ses propriétés en fonction des conditions d'exploitation de l'ouvrage, etc. Lors du calcul des éléments pour l'action d'une force transversale, les résistances de calcul de l'armature transversale sont réduites en introduisant le coefficient des conditions de travail -um ^ OD, qui prend en compte la répartition inégale des contraintes dans l'armature sur la longueur de la partie inclinée. De plus, pour les armatures transversales soudées en fil de classe Вр-I et les armatures en tige de classe A-III, le coefficient Vs2 = 0,9 est introduit, qui tient compte de la possibilité de rupture fragile du joint soudé des colliers. Table 1 et 2 appli. v. De plus, les résistances de conception Rs, Rsc et Rsw doivent être multipliées par les coefficients des conditions de fonctionnement : Ys3, 7 * 4 - avec application répétée de la charge (voir chapitre VIII) ; ysb^lx/lp ou uz~1x/lap - dans la zone de transfert de contraintes et dans la zone d'ancrage des armatures non tendues sans ancrages ; 7 ^ 6 - lors du fonctionnement du "renforcement à haute résistance à des contraintes supérieures à la limite d'élasticité conditionnelle (7o.2. La résistance de calcul des armatures pour le calcul du deuxième groupe d'états limites est fixée à un facteur de fiabilité pour les armatures 7s = 1, c'est-à-dire sont pris égaux aux valeurs standards Rs, ser = Rsn et sont pris en compte avec le coefficient des conditions de fonctionnement du ferraillage La résistance à la fissuration d'une structure en béton armé est sa résistance à la fissuration au stade I de l'état de contrainte-déformation ou la résistance à l'ouverture des fissures au stade II de l'état de contrainte-déformation. Différentes exigences sont imposées à la résistance à la fissuration d'une structure en béton armé ou de ses parties dans le calcul, selon le type d'armature utilisé. Ces exigences s'appliquent aux fissures normales et aux fissures inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'élément et sont divisées en trois catégories : L'ouverture des fissures sous l'action de charges constantes, à long terme et à court terme est considérée comme courte; l'ouverture continue des fissures est considérée sous l'action des seules charges constantes et à long terme. La largeur limite de l'ouverture des fissures (accr - court et accr2 long), à laquelle le fonctionnement normal des bâtiments, la résistance à la corrosion des armatures et la durabilité de la structure sont assurés, en fonction de la catégorie d'exigences en matière de résistance aux fissures, ne doit pas dépasser 0,05-0,4 mm (tableau II .2). Les éléments précontraints sous pression de liquide ou de gaz (réservoirs, conduites sous pression, etc.), dans une section entièrement tendue avec une armature de tige ou de fil, ainsi que dans une section partiellement comprimée avec une armature de fil d'un diamètre inférieur ou égal à 3 mm, doivent respecter les exigences des premières catégories. Les autres éléments précontraints, selon les conditions de conception et le type d'armature, doivent répondre aux exigences de la deuxième ou de la troisième catégorie. La procédure de prise en compte des charges dans le calcul de la résistance à la fissuration dépend de la catégorie d'exigences de résistance à la fissuration : avec les exigences de la première catégorie, le calcul est effectué en fonction des charges de conception avec un facteur de sécurité pour la charge yf> l (comme dans le calcul de la résistance); selon les exigences des deuxième et troisième catégories, le calcul est effectué pour l'action des charges avec le coefficient V / \u003d b Le calcul de la formation de fissures pour déterminer la nécessité de vérifier l'ouverture à court terme des fissures pour le exigences de la deuxième catégorie, le calcul de la formation de fissures est effectué pour l'action des charges de calcul avec le coefficient yf>U les contrôles de l'ouverture des fissures selon les exigences de la troisième catégorie sont effectués sous l'action des charges avec un coefficient Y / -1. Dans le calcul de la résistance aux fissures, l'action conjointe de toutes les charges, à l'exception des charges spéciales, est prise en compte. Les charges spéciales sont prises en compte dans le calcul de la formation de fissures dans les cas où les fissures conduisent à une situation catastrophique. Le calcul de la fermeture des fissures selon les exigences de la deuxième catégorie est effectué pour l'action de charges constantes et à long terme avec un coefficient y / -1.La procédure de prise en compte des charges est indiquée dans le tableau. P.Z. Aux extrémités des éléments précontraints dans la longueur de la zone de transfert de contrainte de l'armature au béton 1P, la fissuration n'est pas autorisée sous l'action combinée de toutes les charges (sauf les charges spéciales) entrées dans le calcul avec le coefficient Y / = L CETTE exigence est due au fait que la fissuration prématurée du béton aux extrémités des éléments peut entraîner l'arrachement de l'armature du béton sous charge et sa destruction soudaine. augmentation de la déflexion. L'effet de ces fissures est pris en compte dans les calculs de structure. Pour les éléments fonctionnant dans des conditions S& d'action de charges répétées et calculées pour l'endurance, la formation de telles fissures n'est pas autorisée. États limites du premier groupe. Les calculs de résistance procèdent de l'étape III de l'état de contrainte-déformation. La section de la structure a la résistance nécessaire si les forces des charges de conception ne dépassent pas les forces perçues par la section aux résistances de conception des matériaux, en tenant compte du coefficient des conditions de travail. La force des charges de conception T (par exemple, le moment de flexion ou la force longitudinale) est une fonction des charges standard, des facteurs de sécurité et d'autres facteurs C (modèle de conception, facteur dynamique, etc.). États limites du deuxième groupe. Le calcul de la formation de fissures, normales et inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'élément, est effectué pour vérifier la résistance à la fissuration des éléments auxquels sont imposées les exigences de la première catégorie, et également pour déterminer si des fissures apparaissent dans les éléments dont la résistance à la fissuration est imposée par les exigences des deuxième et troisième catégories. On pense que les fissures normales à l'axe longitudinal n'apparaissent pas si la force T (moment de flexion ou force longitudinale) due à l'action des charges ne dépasse pas la force TSgf, qui peut être perçue par la section de l'élément On considère que les fissures inclinées sur l'axe longitudinal de l'élément n'apparaissent pas si les principales contraintes de traction dans le béton ne dépassent pas les valeurs de calcul, Le calcul d'ouverture de fissure, normale et inclinée par rapport à l'axe longitudinal, consiste à déterminer la largeur d'ouverture de fissure au niveau des armatures tendues et à la comparer à la largeur d'ouverture maximale. Les données sur la largeur maximale d'ouverture de fissure sont données dans le tableau. II.3. Le calcul du déplacement consiste à déterminer la flèche de l'élément sous les charges, en tenant compte de la durée de leur action et en la comparant à la flèche ultime. Les déviations limites sont fixées par diverses exigences : technologiques, dues au fonctionnement normal des grues, des installations technologiques, des machines, etc. ; constructif, du fait de l'influence des éléments voisins qui limitent les déformations, de la nécessité de résister à des pentes déterminées, etc. ; esthétique. Les flèches limites des éléments précontraints peuvent être augmentées de la hauteur du coude, si celle-ci n'est pas limitée par des exigences technologiques ou de conception. La procédure de prise en compte des charges lors du calcul des flèches est la suivante: lorsqu'elles sont limitées par des exigences technologiques ou de conception - pour l'action de charges permanentes, à long terme et à court terme; lorsqu'il est limité par des exigences esthétiques - à l'action de charges constantes et à long terme. Dans ce cas, le facteur de sécurité de charge est pris comme Yf Les flèches limites établies par les normes pour divers éléments en béton armé sont données dans le tableau II.4. Les débattements limites des consoles, liés au déport de la console, sont pris deux fois plus importants. De plus, un calcul de balancement supplémentaire doit être effectué pour les dalles de plancher en béton armé, les volées d'escaliers, les paliers, etc. non reliés aux éléments voisins : flèche supplémentaire à partir d'une charge concentrée à court terme de 1 000 N avec le schéma le plus défavorable de son application. ne doit pas dépasser 0,7 mm. Calcul des éléments structuraux en section solide Conformément aux normes en vigueur en Russie, les structures en bois doivent être calculées selon la méthode des états limites. Les états limites sont les états des structures dans lesquels elles cessent de répondre aux exigences de fonctionnement. La cause externe qui conduit à l'état limite est l'effet de force (charges externes, forces réactives). Les états limites peuvent se produire sous l'influence des conditions de fonctionnement des structures en bois, ainsi que de la qualité, des dimensions et des propriétés des matériaux. Il existe deux groupes d'états limites : Le premier groupe d'états limites est caractérisé par une perte de capacité portante et une inaptitude totale à un fonctionnement ultérieur. Est le plus responsable. Dans les structures en bois, les états limites suivants du premier groupe peuvent se produire : destruction, flambage, renversement, fluage inacceptable. Ces états limites ne se produisent pas si les conditions suivantes sont remplies : F? R ck (ou R Épouser ),
ceux. lorsque les contraintes normales ( à) et les contraintes de cisaillement ( F) ne dépasse pas une certaine valeur limite R, appelée résistance de conception. Le deuxième groupe d'états limites est caractérisé par de tels signes, dans lesquels le fonctionnement des structures ou des structures, bien que difficile, n'est pas complètement exclu, c'est-à-dire la conception ne devient inadaptée qu'au fonctionnement normal. L'adéquation d'une structure à une utilisation normale est généralement déterminée par les déviations F? [pour f/l ? . Cela signifie que les éléments ou structures de flexion conviennent à une utilisation normale lorsque la valeur maximale du rapport de la flèche à la portée est inférieure à la flèche relative maximale admissible
(selon SNiP II-25-80). courbure en bois de section de conception Le but de l'analyse structurelle est d'empêcher l'apparition de l'un des états limites possibles, à la fois pendant le transport et l'installation, et pendant l'exploitation des structures. Le calcul pour le premier état limite est effectué en fonction des valeurs calculées des charges, et pour le second - en fonction des valeurs normatives. Les valeurs standard des charges externes sont données dans SNiP "Charges et impacts". Les valeurs de conception sont obtenues en tenant compte du facteur de sécurité de charge g n. Les structures reposent sur une combinaison défavorable de charges (poids propre, neige, vent), dont la probabilité est prise en compte par les coefficients de combinaison (selon SNiP "Charges et impacts"). La principale caractéristique des matériaux, selon laquelle leur capacité à résister aux influences de la force est évaluée, est la résistance normative R n. La résistance normative du bois est calculée à partir des résultats de nombreux tests sur de petits échantillons de bois propres (sans défauts) de la même essence, avec un taux d'humidité de 12% : R n =
Où est la valeur moyenne arithmétique de la résistance à la traction, V- coefficient de variation, t- un indicateur de fiabilité. Résistance réglementaire R n est la résistance à la traction probabiliste minimale du bois pur, obtenue par traitement statique des résultats d'essais d'échantillons types de petite taille pour des chargements de courte durée. Résistance de conception R- il s'agit de la contrainte maximale que le matériau de la structure peut supporter sans s'effondrer, en tenant compte de tous les facteurs défavorables des conditions de fonctionnement qui réduisent sa résistance. Dans la transition de la résistance normative R n au calcul R il est nécessaire de prendre en compte l'effet sur la résistance du bois d'une charge à long terme, les défauts (nœuds, couche oblique, etc.), le passage de petits échantillons standard à des éléments de dimensions de construction. L'influence combinée de tous ces facteurs est prise en compte par le coefficient de sécurité du matériau ( à). La résistance calculée est obtenue en divisant R n
sur le coefficient de sécurité du matériau : R=R n /à, à dl\u003d 0,67 - coefficient de durée pour l'action combinée des charges permanentes et temporaires; à une =
0,27x0,67 - coefficient d'homogénéité, en fonction du type d'état de contrainte, en tenant compte de l'effet des défauts sur la résistance du bois. Valeur minimum à une pris en tension, lorsque l'influence des défauts est particulièrement grande. Résistances de conception à sont données dans le tableau. 3 SNiP II-25-80 (pour bois de conifères). R le bois d'autres essences est obtenu à l'aide de facteurs de conversion, également donnés dans SNiP. La sécurité et la résistance du bois et des structures en bois dépendent des conditions de température et d'humidité. L'humidification contribue à la décomposition du bois et une température élevée (au-delà d'une limite connue) réduit sa résistance. La prise en compte de ces facteurs nécessite l'introduction de coefficients de conditions de travail : m dans ?1, m J ?1. De plus, SNiP suppose de prendre en compte le facteur de pli pour les éléments collés : m sl =
0,95h1,1 ; coefficient de faisceau pour les feux de route, plus de 50 cm de haut : m b ?1; coefficient antiseptique : m un ?0,9; coefficient de flexion pour les éléments pliés collés : m M?1 et autres. Le module d'élasticité du bois, quelle que soit l'essence, est pris égal à : E=10000MPa; E 90
=400 MPa. Les caractéristiques de conception du contreplaqué de construction sont également données dans SNiP; de plus, lors de la vérification des contraintes dans les éléments en contreplaqué, comme pour le bois, les coefficients des conditions de travail sont introduits m. De plus, pour la résistance de calcul du bois et du contreplaqué, un coefficient est introduit m dl=0,8 si l'effort de calcul total des charges permanentes et temporaires dépasse 80 % de l'effort de calcul total. Ce facteur s'ajoute à la réduction incluse dans le facteur de sécurité du matériau. Les éléments des structures en bois sont appelés planches, barres, poutres et rondins de section solide aux dimensions indiquées dans les assortiments de matériaux sciés et ronds. Il peut s'agir de structures indépendantes, telles que des poutres ou des poteaux, ainsi que de tiges de structures plus complexes. Les forces dans les éléments sont déterminées par les méthodes générales de la mécanique des structures. La vérification de la résistance et des flèches de l'élément consiste à déterminer les contraintes dans les sections, qui ne doivent pas dépasser les résistances calculées du bois, ainsi que ses flèches, qui ne doivent pas dépasser la limite établie par les normes de conception. Les éléments en bois sont calculés conformément au SNiP II-25-80. Éléments étirés Les ceintures inférieures et les entretoises individuelles des fermes, des bouffées d'arcs et d'autres structures traversantes travaillent en tension. La force de traction N agit le long de l'axe de l'élément et des contraintes de traction apparaissent à tous les points de sa section transversale à, qui sont supposées être d'amplitude égale avec une précision suffisante. Le bois de traction fonctionne de manière presque élastique et présente une résistance élevée. La rupture se produit fragile sous la forme d'une rupture quasi instantanée. Les échantillons standard dans les essais de traction ont la forme de "huit". Comme on peut le voir sur le diagramme de traction du bois sans défauts, la dépendance des déformations aux contraintes est proche de linéaire et la résistance atteint 100 MPa. Cependant, la résistance à la traction du bois véritable, compte tenu de ses fluctuations importantes, de la grande influence des défauts et de la durée de chargement est beaucoup plus faible: pour le bois non collé de classe I R R= 10 MPa, pour du bois collé, l'influence des défauts diminue, donc R R=12 MPa. La résistance des éléments tendus aux endroits où il y a des affaiblissements diminue en raison de la concentration des contraintes sur leurs bords, c'est-à-dire le coefficient de condition de fonctionnement est saisi m 0
=0,8. Ensuite, la résistance calculée est obtenue R R=8 MPa. Le calcul de vérification des éléments tendus s'effectue selon la formule : La surface de la section considérée et les affaiblissements situés sur une section de 20 cm de long sont considérés comme combinés en une seule section. Pour la sélection des sections, la même formule est utilisée, mais relative à la zone souhaitée (obligatoire). Éléments compressés Les crémaillères, les entretoises, les membrures supérieures et les barres de renfort individuelles fonctionnent en compression. Dans les sections de l'élément de la force de compression N, agissant le long de son axe, il y a des contraintes de compression presque identiques à(le terrain est rectangulaire). Les spécimens standard dans l'essai de compression ont la forme d'un prisme rectangulaire avec les dimensions indiquées sur la Fig. 2. Le bois travaille en compression de manière fiable, mais pas complètement élastique. Jusqu'à environ la moitié de la résistance à la traction, la croissance des déformations s'effectue selon une loi proche de linéaire, et le bois travaille de manière quasi élastique. Avec une augmentation de la charge, l'augmentation des déformations dépasse de plus en plus l'augmentation des contraintes, indiquant la nature élasto-plastique du travail du bois. La destruction d'échantillons sans défauts se produit à des contraintes atteignant 44 MPa, plastiquement, par suite de la perte de stabilité d'un certain nombre de fibres, comme en témoigne un pli caractéristique. Les défauts réduisent moins la résistance du bois qu'en traction, par conséquent, la résistance calculée du vrai bois en compression est plus élevée et s'applique au bois de 1ère catégorie R Avec =
14h16 MPa, et pour les grades 2 et 3 cette valeur est légèrement inférieure. Le calcul de la résistance des éléments comprimés est effectué selon la formule: où R Avec- résistance de conception à la compression. Les éléments écrasés sur toute la surface sont calculés de manière similaire. Les tiges comprimées, de grande longueur et non fixées dans le sens transversal, doivent être, en plus du calcul de la résistance, calculées pour le flambement. Le phénomène de flexion longitudinale consiste dans le fait qu'une tige droite flexible comprimée centralement perd sa forme rectiligne (perte de stabilité) et commence à se bomber à des contraintes bien inférieures à la résistance à la traction. Le contrôle de l'élément comprimé, compte tenu de sa stabilité, s'effectue selon la formule : où est l'aire de la section calculée, c- coefficient de flambement. est pris égal à : Avec des affaiblissements symétriques face aux bords =, Avec un affaiblissement asymétrique menant aux bords, les éléments sont calculés comme comprimés de manière excentrique. Taux de flambement c toujours inférieur à 1, prend en compte l'effet de la stabilité sur la réduction de la capacité portante de l'élément comprimé, en fonction de sa flexibilité maximale calculée je. La flexibilité de l'élément est égale au rapport de la longueur efficace je 0
au rayon d'inertie de la section de l'élément : Longueur estimée de l'élément je 0
doit être déterminé en multipliant sa longueur libre je par coefficient m 0
:
je 0
\u003d l m 0
,
où coefficient m 0
est prise en fonction du type de fixation des extrémités de l'élément : La flexibilité des éléments compressés est limitée pour qu'ils ne se révèlent pas d'une flexibilité inacceptable et pas suffisamment fiables. Les éléments structurels séparés (poteaux individuels, membrures, contreventements de fermes, etc.) doivent avoir une flexibilité ne dépassant pas 120. Les autres éléments comprimés des structures principales - pas plus de 150, éléments de contreventement - 200. Avec une flexibilité de plus de 70 ( je>70), l'élément comprimé perd sa stabilité lorsque les contraintes de compression dans le bois sont encore faibles et il travaille élastiquement. Taux de flambement (ou facteur de flambement) égal au rapport de la contrainte au moment du flambement à kr
à la résistance à la compression R etc, est déterminé par la formule d'Euler, en tenant compte du rapport constant du module d'élasticité du bois à la résistance à la traction : MAIS=3000 - pour le bois, MAIS=2500 - pour le contreplaqué. Avec des flexibilités égales ou inférieures à 70 ( je?70) l'élément perd sa stabilité lorsque les contraintes de compression atteignent le stade élastoplastique et que le module d'élasticité du bois diminue. Dans ce cas, le coefficient de flambement est déterminé en tenant compte du module d'élasticité variable selon une formule théorique simplifiée : Où \u003d 0,8 - coefficient pour le bois; 1 - coefficient pour le contreplaqué. Lors de la sélection d'une section, la formule de calcul de stabilité est utilisée, préalablement donnée par la valeur je et c. Éléments de pliage Lors de la flexion d'éléments à partir de charges agissant sur l'axe longitudinal, des moments de flexion surviennent M et forces transversales Q déterminé par les méthodes de la mécanique des structures. Par exemple, dans une poutre à travée unique avec une travée je d'une charge uniformément répartie q des moments de flexion et des forces transversales se produisent. A partir du moment de flexion dans les sections de l'élément, des déformations et des contraintes de flexion surviennent à, qui consistent en une compression dans une partie de la section et une tension dans l'autre, en conséquence, l'élément se plie. Le diagramme, comme pour la compression, a un tracé linéaire à peu près de moitié, puis se courbe, montrant une augmentation accélérée des déflexions. 80 MPa - résistance à la traction du bois pur en flexion lors d'essais de courte durée. La destruction de l'échantillon commence par l'apparition de plis dans les fibres extrêmement comprimées et se termine par une rupture des fibres extrêmement étirées. Il est recommandé de prendre la résistance de conception à la flexion selon SNiP II-25-80 comme en compression, c'est-à-dire pour la classe 1 R et\u003d 14 MPa - pour les éléments de section rectangulaire jusqu'à 50 cm de haut.Les barres avec des dimensions de section de 11 à 13 cm avec une hauteur de section de 11 à 50 cm ont moins de fibres coupées lors du sciage que les planches, de sorte que leur résistance augmente à R et=15 MPa. Les bûches d'une largeur supérieure à 13 cm avec une hauteur de section de 13 à 50 cm n'ont pas du tout de fibres coupées, par conséquent R et=16 MPa. 1. Calcul des éléments de flexion pour la résistance Produit selon la formule : y=, où M- moment de flexion maximal, O calc- module de conception de la section transversale. Pour la section rectangulaire la plus courante La sélection de la section des éléments de flexion s'effectue selon la même formule, en déterminant, puis en fixant l'une des dimensions de la section ( b ou h), trouvez une autre taille. 2. Calcul de la stabilité d'une forme plate de déformation d'éléments d'une section constante rectangulaire Produit selon la formule : y=, où M- moment de flexion maximal dans la zone considérée je p , O Br- module brut maximal dans la zone considérée je p , c m- coefficient de stabilité. Coefficient c m pour les éléments de flexion d'une section rectangulaire constante, articulée contre le déplacement du plan de flexion, doit être déterminée par la formule : Où je p- distance entre les sections d'appui de l'élément (distance entre les points de fixation de la membrure comprimée), b- largeur de section, h- la hauteur maximale de la section transversale sur le site je p , k F- coefficient en fonction de la forme du schéma sur le site je p(déterminé selon le tableau SNiP II-25-80). Lors du calcul d'éléments de hauteur de section variable, la valeur du coefficient c m doit être multiplié par le facteur k presse, et lorsqu'il est renforcé à partir du plan de flexion aux points intermédiaires du bord étiré - d'un facteur k pm .
Ces deux coefficients sont déterminés par SNiP. En présence de points de fixation de zones tendues n? 4, k presse =1. La vérification de la stabilité de la forme plate de la flexion des éléments d'une section en I constante ou d'une section en caisson doit être effectuée dans les cas où je p ?
7b, où b- largeur de la ceinture comprimée de la section transversale. Le calcul doit être fait selon la formule: Où c- coefficient de flambage de la bande comprimée, R c- résistance de conception à la compression, O Br- module brut, dans le cas de murs en contreplaqué - module réduit dans le plan de flexion de l'élément. 3. Test d'écaillage de flexion Il est effectué selon la formule Zhuravsky: Où Q- force transversale de conception ; je Br- moment d'inertie brut de la section considérée ; S Br- moment statique brut de la partie décalée de la section par rapport à l'axe neutre ; b- largeur de section; R ck- résistance de calcul à l'écaillage en flexion (pour le bois de classe I R ck=1,8 MPa pour les éléments non collés, R ck\u003d 1,6 MPa - pour les éléments collés le long des fibres). En poutres rectangulaires avec l/h ? 5, le cisaillement ne se produit pas, mais il peut se produire dans des éléments d'autres formes de section, par exemple dans des poutres en I à parois minces. 4. Vérification des éléments de flexion pour les déviations La déviation relative est déterminée, dont la valeur ne doit pas dépasser la valeur limite réglementée par SNiP: Plus grande déviation F les éléments de flexion articulés et en porte-à-faux de section constante et variable doivent être déterminés par la formule : Où F 0
- la déflexion d'une poutre de section constante sans tenir compte des déformations de cisaillement (par exemple, pour une poutre à une travée ; h- la plus grande hauteur de la section ; k- coefficient tenant compte de la variabilité de la hauteur de section pour une poutre de section constante k=1; Avec- coefficient tenant compte des déformations de cisaillement de l'effort transversal. Valeurs des coefficients k et Avec sont donnés en SNiP. Éléments courbes collés soumis au moment de flexion M, qui réduit leur courbure, doit en outre être vérifiée pour les contraintes de traction radiales selon la formule : à r =
où à 0
- les contraintes normales dans la fibre extrême de la zone étirée. à je- les contraintes normales dans la fibre intermédiaire de la section pour laquelle les contraintes radiales de traction sont déterminées ; h je- la distance entre les fibres extrêmes et considérées ; r je- le rayon de courbure de la ligne passant par le centre de tension du diagramme des contraintes normales de traction, enserrée entre les fibres extrêmes et considérées. virage oblique Se produit dans les éléments dont les axes de section sont inclinés par rapport à la direction des charges, comme, par exemple, dans les poutres de pavage des toits en pente. q X =qsinb; q y = qcosb ; M X =Msin; M y =Mcosb.
La résistance à la flexion oblique est vérifiée selon la formule :
La sélection des sections d'éléments obliques est effectuée par la méthode des tentatives. Le calcul des flèches s'effectue en tenant compte de la somme géométrique des flèches par rapport à chacun des axes de la section :
Éléments de traction-flexion
Ils travaillent simultanément en traction et en flexion. C'est ainsi que fonctionne, par exemple, une membrure inférieure étirée d'une ferme avec une charge internodale; tiges dans lesquelles les forces de traction agissent avec excentricité par rapport à l'axe (de tels éléments sont appelés excentriques de traction). Dans les sections d'un élément plié en traction à partir de la force de traction longitudinale N des contraintes de traction uniformes apparaissent, et du moment de flexion M- les contraintes de flexion. Ces contraintes sont additionnées, grâce à quoi les contraintes de traction augmentent et les contraintes de compression diminuent. Le calcul des éléments pliés en traction est effectué en fonction de la résistance, en tenant compte de tous les affaiblissements :
Attitude R p /R tu permet de ramener les contraintes de traction et de flexion à une valeur unique pour les comparer à la résistance à la traction calculée.
Éléments de flexion en compression
Ils travaillent simultanément en compression et en flexion. C'est ainsi que fonctionnent, par exemple, les ceintures comprimées supérieures des fermes, chargées en outre d'une charge transversale internodale, ainsi que d'une application excentrique d'une force de compression (éléments comprimés de manière excentrique).
Dans les sections de l'élément plié comprimé, des contraintes de compression uniformes dues aux forces longitudinales apparaissent N et les contraintes de compression et de traction dues au moment de flexion M, qui se résument.
La courbure de l'élément plié comprimé par la charge transversale conduit à l'apparition d'un moment de flexion supplémentaire avec la valeur maximale :
M N =N f,
Où F- déviation de l'élément.
Le calcul de la résistance des éléments pliés comprimés est effectué selon la formule:
Où M ré- moment de flexion selon le schéma déformé de l'action des charges transversales et longitudinales.
Pour les éléments articulés avec des diagrammes symétriques des moments fléchissants de contours sinusoïdaux, paraboliques et similaires :
Où M- moment de flexion dans la section calculée sans tenir compte du moment supplémentaire de l'effort longitudinal ;
sur- coefficient passant de 1 à 0, tenant compte du moment supplémentaire de l'effort longitudinal dû à la déflexion de l'élément, déterminé par la formule :
Où c- coefficient de flambement (facteur de stabilité) pour les éléments comprimés.
En plus de vérifier la résistance, la stabilité des éléments courbes comprimés est vérifiée selon la formule :
Où F Br- surface brute avec les dimensions maximales de la section de l'élément sur le site je p ;
O Br- le moment de résistance maximal dans la zone considérée je p ;
n=2 - pour les éléments sans fixation de la zone de tension à partir du plan de déformation,
n=1 - pour les éléments ayant des fixations dans la zone étirée du plan de déformation ;
c- coefficient de stabilité à la compression, déterminé par la formule :
Où MAIS=3000 - pour le bois,
MAIS=2500 - pour le contreplaqué ;
c m- coefficient de stabilité à la flexion, la formule de détermination de ce coefficient a été donnée précédemment.
États limites sont des conditions dans lesquelles la structure ne peut plus être utilisée en raison de charges externes et de contraintes internes. Dans les structures en bois et en plastique, deux groupes d'états limites peuvent se produire - le premier et le second.
Le calcul des états limites des structures en général et de ses éléments doit être effectué à toutes les étapes: transport, installation et exploitation - et doit prendre en compte toutes les combinaisons possibles de charges. Le but du calcul est d'empêcher ni le premier ni le second états limites dans les processus de transport, d'assemblage et d'exploitation de la structure. Ceci est effectué sur la base de la prise en compte des charges et résistances normatives et de conception des matériaux.
La méthode des états limites est la première étape pour assurer la fiabilité des structures des bâtiments. La fiabilité fait référence à la capacité d'un objet à maintenir la qualité inhérente à la conception pendant le fonctionnement. La spécificité de la théorie de la fiabilité des structures de construction est la nécessité de prendre en compte des valeurs aléatoires de charges sur des systèmes avec des indicateurs de résistance aléatoires. Un trait caractéristique de la méthode des états limites est que toutes les valeurs initiales opérées dans le calcul, de nature aléatoire, sont représentées dans les normes par des valeurs normatives déterministes, scientifiquement fondées, et l'effet de leur variabilité sur la fiabilité des structures est pris en compte par les coefficients correspondants. Chacun des facteurs de fiabilité prend en compte la variabilité d'une seule valeur initiale, c'est-à-dire est privé. Par conséquent, la méthode des états limites est parfois appelée méthode des coefficients partiels. Les facteurs dont la variabilité affecte le niveau de fiabilité des ouvrages peuvent être classés en cinq grandes catégories : charges et impacts ; dimensions géométriques des éléments structuraux ; le degré de responsabilité des structures ; propriétés mécaniques des matériaux; conditions de travail de la structure. Considérez ces facteurs. L'écart possible des charges standard vers le haut ou vers le bas est pris en compte par le facteur de sécurité de charge 2, qui, selon le type de charge, a une valeur différente supérieure ou inférieure à un. Ces coefficients, ainsi que les valeurs standard, sont présentés dans le chapitre SNiP 2.01.07-85 Normes de conception. "Charges et influences". La probabilité d'action conjointe de plusieurs charges est prise en compte en multipliant les charges par le facteur de combinaison, qui est présenté dans le même chapitre des normes. Un éventuel écart défavorable des dimensions géométriques des éléments structuraux est pris en compte par le facteur de précision. Cependant, ce coefficient dans sa forme pure n'est pas accepté. Ce facteur est utilisé lors du calcul des caractéristiques géométriques, en prenant les paramètres de conception des sections avec une tolérance négative. Afin d'équilibrer raisonnablement les coûts des bâtiments et des structures à diverses fins, un coefficient de fiabilité à cette fin est introduit< 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.
Le paramètre principal de la résistance d'un matériau aux impacts de force est la résistance normative établie par des documents réglementaires basés sur les résultats d'études statistiques de la variabilité des propriétés mécaniques des matériaux en testant des échantillons de matériaux selon des méthodes standard. Un éventuel écart par rapport aux valeurs normatives est pris en compte par le facteur de sécurité du matériau ym > 1. Il reflète la variabilité statistique des propriétés du matériau et leur différence par rapport aux propriétés des échantillons standard testés. La caractéristique obtenue en divisant la résistance normative par le coefficient m est appelée résistance de conception R. Cette caractéristique principale de la résistance du bois est normalisée par le SNiP P-25-80 "Normes de conception. Structures en bois".
L'influence défavorable de l'environnement et de l'environnement d'exploitation, tels que : les charges de vent et d'installation, la hauteur de la section, les conditions de température et d'humidité, sont prises en compte en introduisant des coefficients de conditions de travail m. Le coefficient m peut être inférieur à un si ce facteur ou une combinaison de facteurs réduit la capacité portante de la structure, et plus d'unités - sinon. Pour le bois, ces coefficients sont présentés dans le SNiP 11-25-80 "Normes de conception.
Les valeurs limites réglementaires des flèches répondent aux exigences suivantes : a) technologiques (garantir les conditions de fonctionnement normal des engins et engins de manutention, instrumentation, etc.) ; b) constructif (assurer l'intégrité des éléments structurels adjacents, leurs joints, la présence d'un espace entre les structures de support et les structures des cloisons, des maisons à colombages, etc., en garantissant les pentes spécifiées); c) esthétique et psychologique (fournir des impressions favorables dès l'apparition des structures, prévenir un sentiment de danger).
L'amplitude des flèches ultimes dépend de la portée et du type de charges appliquées. Pour les structures en bois recouvrant des bâtiments sous l'action de charges permanentes et temporaires de longue durée, la flèche maximale varie de (1/150) - i à (1/300) (2). La résistance du bois est également réduite sous l'influence de certains produits chimiques issus de la biodestruction, introduits sous pression dans des autoclaves à une profondeur considérable. Dans ce cas, le coefficient de condition de fonctionnement tia = 0,9. L'influence de la concentration de contraintes dans les sections calculées des éléments tendus affaiblis par des trous, ainsi que dans les éléments pliés en bois rond avec dégagement dans la section calculée, reflète le coefficient de la condition de travail m0 = 0,8. La déformabilité du bois dans le calcul des structures en bois pour le deuxième groupe d'états limites est prise en compte par le module d'élasticité de base E, qui, lorsque la force est dirigée le long des fibres du bois, est pris égal à 10 000 MPa, et à travers les fibres, 400 MPa. Lors du calcul de la stabilité, le module d'élasticité est supposé être de 4500 MPa. Le module de cisaillement de base du bois (6) dans les deux sens est de 500 MPa. Le coefficient de Poisson du bois à travers les fibres aux contraintes dirigées le long des fibres est pris égal à pdo o = 0,5, et le long des fibres aux contraintes dirigées à travers les fibres, n900 = 0,02. Étant donné que la durée et le niveau de chargement affectent non seulement la résistance, mais également les propriétés de déformation du bois, la valeur du module d'élasticité et du module de cisaillement est multipliée par le coefficient τi = 0,8 lors du calcul de structures dans lesquelles les contraintes dans les éléments résultant de charges permanentes et temporaires à long terme, dépassent 80 % de la tension totale de toutes les charges. Lors du calcul des structures métal-bois, les caractéristiques élastiques et les résistances de conception de l'acier et des joints d'éléments en acier, ainsi que les armatures, sont prises conformément aux chapitres du SNiP pour la conception des structures en acier et en béton armé.
Parmi tous les matériaux de structure en tôle utilisant des matières premières en bois, il est recommandé d'utiliser uniquement le contreplaqué comme éléments de structures porteuses, dont les résistances de conception de base sont indiquées dans le tableau 10 du SNiP P-25-80. Dans les conditions de fonctionnement appropriées des structures en contreplaqué collé, le calcul du premier groupe d'états limites prévoit la multiplication des résistances de calcul de base du contreplaqué par les coefficients des conditions de fonctionnement tv, tj, tn et tl. Lors du calcul du deuxième groupe d'états limites, les caractéristiques élastiques du contreplaqué dans le plan de la feuille sont prises conformément au tableau. 11 SNiP P-25-80. Le module d'élasticité et le module de cisaillement pour les structures sous différentes conditions de fonctionnement, ainsi que celles soumises aux effets combinés des charges permanentes et temporaires à long terme, doivent être multipliés par les coefficients de conditions de fonctionnement correspondants adoptés pour le bois
Premier groupe le plus dangereux. Il est déterminé par l'inaptitude au service, lorsque la structure perd sa capacité portante à la suite d'une destruction ou d'une perte de stabilité. Cela ne se produit pas avant le maximum normal sur ou les contraintes de cisaillement t dans ses éléments ne dépassent pas les résistances (minimales) calculées des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués. Cette condition s'écrit par la formule
à
Les états limites du premier groupe comprennent : la destruction de toute nature, la perte générale de stabilité de la structure ou la perte locale de stabilité d'un élément structurel, la violation des joints qui transforment la structure en un système variable, le développement de déformations résiduelles inacceptables . Le calcul de la capacité portante est effectué selon le pire cas probable, à savoir : selon la charge la plus élevée et la résistance la plus faible du matériau, trouvée en tenant compte de tous les facteurs l'influençant. Les combinaisons défavorables sont indiquées dans les règles.
Deuxième groupe moins dangereux. Il est déterminé par l'inadéquation de la structure au fonctionnement normal, lorsqu'elle se plie à une valeur inacceptable. Cela ne se produit que lorsque sa déviation relative maximale /// ne dépasse pas les valeurs maximales autorisées. Cette condition s'écrit par la formule
G/1<. (2.2)
Le calcul des structures en bois selon le second état limite de déformations s'applique principalement aux structures en flexion et vise à limiter l'amplitude des déformations. Le calcul est effectué sur les charges standard sans les multiplier par les facteurs de fiabilité, en supposant le travail élastique du bois. Le calcul des déformations est effectué en fonction des caractéristiques moyennes du bois, et non en fonction des caractéristiques réduites, comme lors du contrôle de la capacité portante. Cela s'explique par le fait que l'augmentation de la flèche dans certains cas, lors de l'utilisation de bois de qualité inférieure, ne constitue pas une menace pour l'intégrité des structures. Cela explique également le fait que le calcul des déformations est effectué pour les charges normatives et non pour les charges de conception. A titre d'illustration de l'état limite du deuxième groupe, on peut donner un exemple lorsque, à la suite d'une déviation inacceptable des chevrons, des fissures apparaissent dans la toiture. Le flux d'humidité dans ce cas perturbe le fonctionnement normal du bâtiment, entraîne une diminution de la durabilité du bois en raison de son humidité, mais le bâtiment continue à être utilisé. Le calcul du deuxième état limite, en règle générale, est d'une importance secondaire, car l'essentiel est d'assurer la capacité portante. Cependant, les limites de flèche sont d'une importance particulière pour les structures avec des liaisons élastiques. Par conséquent, la déformation des structures en bois (racks composites, poutres composites, structures planche-clou) doit être déterminée en tenant compte de l'influence de la conformité des liaisons (SNiP P-25-80. Tableau 13).
charges, agissant sur les structures sont déterminés par les règlements et règles de construction - SNiP 2.01.07-85 "Charges et impacts". Lors du calcul des structures en bois et en plastique, la charge constante du poids propre des structures et autres éléments de construction est principalement prise en compte. g et les charges à court terme dues au poids de la neige S, pression du vent W Les charges liées au poids des personnes et des équipements sont également prises en compte. Chaque charge a une valeur standard et une valeur de conception. La valeur normative est commodément désignée par l'indice n.
Charges réglementaires sont les valeurs initiales des charges : les surcharges sont déterminées à la suite du traitement des données d'observations et de mesures à long terme. Les charges permanentes sont calculées à partir du poids mort et du volume des structures, des autres éléments du bâtiment et des équipements. Les charges réglementaires sont prises en compte lors du calcul des structures pour le deuxième groupe d'états limites - pour les déviations.
Charges de conception sont déterminés sur la base de ceux normatifs, en tenant compte de leur éventuelle variabilité, notamment à la hausse. Pour cela, les valeurs des charges standard sont multipliées par le facteur de sécurité de charge y, dont les valeurs sont différentes pour différentes charges, mais elles sont toutes supérieures à l'unité. Les valeurs de charge réparties sont données en termes de kilopascals (kPa), ce qui correspond à des kilonewtons par mètre carré (kN/m). La plupart des calculs utilisent des valeurs de charge linéaire (kN/m). Les charges de conception sont utilisées dans le calcul des structures pour le premier groupe d'états limites, pour la résistance et la stabilité.
g", agissant sur la structure, se compose de deux parties : la première partie est la charge de tous les éléments des structures enveloppantes et des matériaux supportés par cette structure. La charge de chaque élément est déterminée en multipliant son volume par la densité du matériau et par l'espacement des structures ; la deuxième partie est la charge due au poids propre de la structure de support principale. Dans le calcul préliminaire, la charge du poids propre de la structure de support principale peut être déterminée approximativement, compte tenu des dimensions réelles des sections et des volumes des éléments structurels. est égal au produit du facteur normatif par le facteur de fiabilité de la charge y. Pour la charge du propre poids des structures y= 1.1, mais pour les charges provenant de l'isolation, de la toiture, du pare-vapeur et autres y= 1.3. Charge permanente des toits en pente conventionnels avec un angle d'inclinaison un il convient de se référer à leur projection horizontale en la divisant par cos un.La charge de neige normative s H est déterminée en fonction du poids normatif de la couverture de neige so, qui est donnée dans les normes de charges (kN / m 2) de la projection horizontale du revêtement, en fonction de la région enneigée du pays. Cette valeur est multipliée par le coefficient p, qui tient compte de la pente et d'autres caractéristiques de la forme du revêtement. Alors la charge standard s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Cette. la charge est uniforme et peut être bilatérale ou unilatérale.
Avec des toits voûtés sur fermes ou arcs segmentés, une charge de neige uniforme est déterminée en tenant compte du coefficient p, qui dépend du rapport de la longueur de la portée / à la hauteur de la voûte / : p = //(8/).
Avec le rapport de la hauteur de l'arc à la portée f/l= 1/8 de charge de neige peut être triangulaire avec une valeur maximale s" sur une jambe et 0,5 s" sur l'autre et une valeur nulle sur la crête. Les coefficients p, qui déterminent les valeurs de la charge de neige maximale aux rapports f/l= 1/8, 1/6 et 1/5, respectivement égal à 1,8 ; 2.0 et 2.2. La charge de neige sur les chaussées voûtées peut être définie comme pignon, en considérant classiquement la chaussée comme pignon le long des plans passant par les cordes des axes du plancher au niveau des voûtes. La charge de neige calculée est égale au produit de la charge standard et du facteur de sécurité de charge 7- Pour la plupart des structures légères en bois et en plastique avec un rapport entre les charges standard constantes et de neige g n /s H< 0,8 коэффициент y= 1.6. Pour de grands rapports de ces charges à=1,4.
La charge du poids d'une personne avec une charge est prise égale à - normatif R"= 0,1 kN et calculé R= p et y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. charge de vent. Charge de vent normative w se compose de la pression w "+ et de l'aspiration w n - vent. Les données initiales pour déterminer la charge de vent sont les valeurs de la pression du vent dirigée perpendiculairement aux surfaces du revêtement et des murs des bâtiments Wi(MPa), dépendant de la région éolienne du pays et accepté selon les normes de charges et d'impacts. Charges de vent réglementaires w" sont déterminés en multipliant la pression normale du vent par le coefficient k, en tenant compte de la hauteur des bâtiments, et du coefficient aérodynamique Avec, compte tenu de sa forme. Pour la plupart des constructions en bois et plastiques dont la hauteur n'excède pas 10 m, k = 1.
Coefficient aérodynamique Avec dépend de la forme du bâtiment, de ses dimensions absolues et relatives, des pentes, des hauteurs relatives des revêtements et de la direction du vent. Sur la plupart des toits en pente dont l'angle d'inclinaison ne dépasse pas a = 14 °, la charge de vent agit sous forme d'aspiration W-. Dans le même temps, il n'augmente fondamentalement pas, mais réduit les forces dans les structures dues aux charges constantes et de neige, et dans le calcul, il peut ne pas être pris en compte dans la marge de sécurité. La charge de vent doit être prise en compte lors du calcul des piliers et des murs des bâtiments, ainsi que lors du calcul des structures triangulaires et en lancette.
La charge de vent calculée est égale à la norme multipliée par le facteur de sécurité y= 1.4. De cette façon, w \u003d \u003d w "y.
Résistances réglementaires bois R H(MPa) sont les principales caractéristiques de la résistance des surfaces de bois exemptes de défauts. Ils sont déterminés par les résultats de nombreux tests de laboratoire à court terme de petits échantillons standard de bois sec avec une teneur en humidité de 12% pour la traction, la compression, la flexion, l'écrasement et le déchiquetage.
95% des échantillons de bois testés auront une résistance à la compression égale ou supérieure à sa valeur standard.
Les valeurs des résistances standards données en app. 5 sont pratiquement utilisés dans le contrôle en laboratoire de la résistance du bois dans le processus de fabrication de structures en bois et dans la détermination de la capacité portante des structures porteuses en fonctionnement lors de leurs examens.
Résistances de conception bois R(MPa) - ce sont les principales caractéristiques de la résistance des éléments en bois véritable des structures réelles. Ce bois a des imperfections naturelles et travaille sous contrainte pendant de nombreuses années. Les résistances de calcul sont obtenues sur la base des résistances standards, en tenant compte du facteur de fiabilité du matériau à et facteur de durée de chargement t al selon la formule
R = R H m a Jy.
Coefficient à bien plus que l'unité. Il tient compte de la diminution de la résistance du vrai bois en raison de l'hétérogénéité de la structure et de la présence de divers défauts qui n'existent pas dans les échantillons de laboratoire. Fondamentalement, la résistance du bois est réduite par les nœuds. Ils réduisent la section transversale de travail en coupant et en écartant ses fibres longitudinales, créant une excentricité des forces longitudinales et une inclinaison des fibres autour du nœud. L'inclinaison des fibres fait que le bois s'étire en travers et à un angle par rapport aux fibres, dont la résistance dans ces directions est beaucoup plus faible que le long des fibres. Les défauts du bois réduisent la résistance à la traction du bois de près de moitié et d'environ une fois et demie en compression. Les fissures sont plus dangereuses dans les zones où le bois est déchiqueté. Avec une augmentation de la taille des sections des éléments, les contraintes lors de leur destruction diminuent en raison de la plus grande hétérogénéité de la répartition des contraintes sur les sections, qui est également prise en compte lors de la détermination des résistances de conception.
Facteur de durée de chargement 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 dans la résistance je yL presque W ^ la moitié du court terme /tg.
La qualité du bois affecte naturellement l'ampleur de ses résistances calculées. Le bois de 1ère qualité - avec le moins de défauts a la résistance de conception la plus élevée. La résistance de conception du bois des 2e et 3e classes est respectivement inférieure. Par exemple, la résistance calculée du bois de pin et d'épicéa de 2e année à la compression est obtenue à partir de l'expression
%. \u003d # avec n t dl / y \u003d 25-0,66 / 1,25 \u003d 13 MPa.
Les résistances calculées du bois de pin et d'épicéa à la compression, à la traction, à la flexion, à l'écaillage et à l'écrasement sont données dans l'App. 6.
Coefficients des conditions de travail tà la résistance de conception du bois, les conditions de fabrication et de fonctionnement des ouvrages en bois sont prises en compte. Facteur de race t" prend en compte la résistance différente du bois de différentes essences, qui diffère de la résistance du bois de pin et d'épicéa. Le facteur de charge t tient compte de la courte durée de l'action du vent et des charges de l'installation. Lorsqu'il est écrasé t n= 1,4, pour les autres types de tensions t n = 1.2. Le coefficient de hauteur des sections lors du pliage du bois de poutres en bois collé avec une hauteur de section supérieure à 50 cm / 72b diminue de 1 à 0,8, avec une hauteur de section de 120 cm - voire plus. Le coefficient d'épaisseur de couche des éléments en bois collés tient compte de l'augmentation de leur résistance à la compression et à la flexion à mesure que l'épaisseur des planches collées diminue, ce qui augmente l'homogénéité de la structure du bois collé. Ses valeurs sont comprises entre 0,95 et 1,1. Le coefficient de flexion m rH tient compte des contraintes de flexion supplémentaires qui se produisent lors de la flexion des planches lors de la fabrication des éléments en bois cintré-collé. Cela dépend du rapport du rayon de courbure à l'épaisseur des planches g / b et a les valeurs 1,0 ... 0,8 avec une augmentation de ce rapport de 150 à 250. Coefficient de température m t prend en compte la diminution de la résistance des structures bois fonctionnant à des températures de +35 à +50 °C. Il diminue de 1,0 à 0,8. Coefficient d'humidité t ow prend en compte la diminution de la résistance des structures bois fonctionnant en milieu humide. À l'humidité de l'air dans les pièces de 75 à 95% t vl = 0,9. À l'extérieur dans des zones sèches et normales t ow = 0,85. Avec une humidité constante et dans l'eau t ow = 0,75. Facteur de concentration de contraintes t k = 0,8 tient compte de la diminution locale de la résistance du bois dans les zones de raccordements et de trous en tension. Le coefficient de durée de charge t dl = 0,8 tient compte de la diminution de la résistance du bois due au fait que les charges à long terme représentent parfois plus de 80 % de la quantité totale de charges agissant sur la structure.
Module d'élasticité du bois déterminé par des tests de laboratoire à court terme, E cr= 15-10 3 MPa. Lors de la prise en compte des déformations sous chargement de longue durée, lors du calcul par flèches £ = 10 4 MPa (Annexe 7).
Les résistances normatives et de conception des contreplaqués de construction ont été obtenues par les mêmes méthodes que pour le bois. Dans ce cas, sa forme de feuille et un nombre impair de couches avec une direction mutuellement perpendiculaire des fibres ont été pris en compte. Par conséquent, la résistance du contreplaqué dans ces deux directions est différente et le long des fibres extérieures, elle est un peu plus élevée.
Le contreplaqué à sept couches de la marque FSF est le plus utilisé dans les constructions. Ses résistances calculées le long des fibres des placages extérieurs sont : traction # f. p = 14 MPa, compression #f. c \u003d 12 MPa, flexion hors du plan /? f.„ = 16 MPa, écaillage dans le plan # f. sk \u003d 0,8 MPa et coupe /? F. cf - 6 MPa. Sur l'ensemble des fibres des placages extérieurs, ces valeurs sont respectivement égales à : je f_r= 9 MPa, compression # f. c \u003d 8,5 MPa, flexion # F.i \u003d 6,5 MPa, écaillage R$. CK= 0,8 MPa, coupe # f. cf = = 6 MPa. Les modules d'élasticité et de cisaillement le long des fibres externes sont, respectivement, E f = 9-10 3 MPa et b f = 750 MPa et à travers les fibres externes £ f = 6-10 3 MPa et G$ = 750 MPa.