Ne pregătim pentru testele de stare limită. Metoda de calcul a stării limită Calcule a stării limită

Grupuri

Stările limită ale structurilor în funcție de gradul de consecințe posibile sunt subdivizate astfel:

În conformitate cu metoda de calcul prin stări limită, în locul factorului de siguranță unic utilizat anterior (după metoda tensiunilor admisibile), se folosesc mai mulți coeficienți independenți care iau în considerare caracteristicile funcționării structurii, fiecare dintre ele. are o anumită contribuție la asigurarea fiabilității structurii și garanția împotriva apariției unei stări limită.

Metoda stărilor limită, dezvoltată în URSS și bazată pe cercetări conduse de profesorul N. S. Streletsky, a fost introdusă prin codurile și reglementările de construcții în 1955, iar în Federația Rusă este principala metodă în calculul structurilor clădirilor.

Această metodă se caracterizează prin caracterul complet al evaluării capacității portante și a fiabilității structurilor datorită luării în considerare a:

• proprietăți probabilistice ale sarcinilor care acționează asupra structurii și rezistența la aceste sarcini;
• caracteristici ale funcționării anumitor tipuri de structuri;
• proprietățile plastice ale materialelor.

Calculul structurii după metoda stărilor limită trebuie să garanteze neapariția stării limită.

Note

Literatură

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „starea limită” în alte dicționare:

stare limită- O stare de construcție în care își pierde capacitatea de a-și menține una dintre funcțiile de stingere a incendiilor. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] stare limită Starea unui obiect în care funcționarea sa ulterioară este inacceptabilă sau... Manualul Traducătorului Tehnic

În mecanica structurilor, starea unei structuri (structuri) în care aceasta încetează să îndeplinească cerințele operaționale. Metoda stării limită este cea principală în Federația Rusă în calculul structurilor clădirilor ... Dicţionar enciclopedic mare

stare limită- 2,5. Stare limită Starea unui obiect în care funcționarea sa ulterioară este inacceptabilă sau nepractică sau restabilirea stării sale de funcționare este imposibilă sau nepractică Sursa: GOST 27.002 89: ... ...

- (în mecanica structurilor), starea unei structuri (structuri) în care aceasta încetează să îndeplinească cerințele operaționale. Metoda stării limită este cea principală în Rusia atunci când se calculează structurile clădirilor. * * * FINAL… … Dicţionar enciclopedic

Stare limită AL- 2.2. Starea limită a AL este starea scării, în care funcționarea sa ulterioară este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea stării sale de funcționare este imposibilă sau impracticabilă. Sursă … Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

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

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

Starea produsului, caz în care utilizarea lui ulterioară în scopul propus este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea stării sale de funcționare sau funcționare este imposibilă sau impracticabilă... Marele dicționar politehnic enciclopedic

stare limită- - starea obiectului, în care funcționarea sa ulterioară este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea stării sale de funcționare este imposibilă sau impracticabilă. GOST 27.002 89 ... Industria energetică comercială. Dicţionar-referinţă

stare limită- starea instalației, în care funcționarea sa ulterioară trebuie să fie încheiată din cauza unei încălcări irecuperabile a cerințelor de siguranță sau a unei scăderi irecuperabile a nivelului de operabilitate sau a unei scăderi inacceptabile a eficienței operaționale ... Dicționar terminologic explicativ politehnic

Cărți

• Înțelepciunea domnitorului pe calea longevității. Teoria și practica atingerii nemuririi (carte + caz), Vinogrodsky B.B. În China tradițională, atingerea longevității sănătoase este cea mai mare valoare a vieții umane. În același timp, sănătatea este înțeleasă ca o stare internă echilibrată a unei persoane, care se manifestă în ...

1. Esența metodei

Metoda de calcul al structurilor prin stări limită este o dezvoltare ulterioară a metodei de calcul prin forțe distructive. La calculul prin această metodă, se stabilesc clar stările limită ale structurilor și se introduce un sistem de coeficienți de proiectare care garantează structura împotriva apariției acestor stări sub cele mai nefavorabile combinații de sarcini și la cele mai mici valori ale caracteristicilor de rezistență. a materialelor.

Etapele distrugerii, dar siguranța structurii sub sarcină este evaluată nu printr-un singur factor de siguranță de sinteză, ci printr-un sistem de coeficienți de proiectare. Structurile proiectate și calculate folosind metoda stării limită sunt ceva mai economice.

2. Două grupuri de stări limită

Stările limită sunt stările în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul funcționării, adică își pierd capacitatea de a rezista la sarcini și influențe externe sau primesc mișcări inacceptabile sau daune locale.

Structurile din beton armat trebuie să îndeplinească cerințele de calcul pentru două grupe de stări limită: pentru capacitatea portantă - prima grupă de stări limită; în funcție de adecvarea pentru funcționarea normală - al doilea grup de stări limită.

pierderea stabilității formei structurii (calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc.) sau a poziției acesteia (calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru ascensiunea rezervoarelor îngropate sau subterane etc. .);

cedarea la oboseală (calcul de oboseală a structurilor sub influența unei sarcini mobile sau pulsative repetitive: grinzi de macarală, traverse, fundații de cadru și tavane pentru mașini dezechilibrate etc.);

distrugerea prin efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (expunerea periodică sau constantă la un mediu agresiv, acțiunea de îngheț și dezgheț alternativ etc.).

Calculul pentru stările limită ale celui de-al doilea grup este efectuat pentru a preveni:

formarea deschiderii excesive sau prelungite a fisurilor (dacă formarea sau deschiderea prelungită a fisurilor este permisă în condițiile de funcționare);

mișcări excesive (deviații, unghiuri de rotație, unghiuri de deformare și amplitudini de vibrație).

Calculul stărilor limită ale structurii în ansamblu, precum și elementele sau părțile sale individuale, se efectuează pentru toate etapele: fabricație, transport, instalare și exploatare; în același timp, schemele de proiectare trebuie să respecte soluțiile de proiectare adoptate și fiecare dintre etapele enumerate.

3. Factori estimați

Factorii de proiectare - sarcinile și caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii (rezistența la tracțiune, limita de curgere) - au variabilitate statistică (împrăștierea valorilor). Încărcările și acțiunile pot diferi de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii, iar caracteristicile mecanice ale materialelor pot diferi de probabilitatea dată de scădere a valorilor medii. Calculele stării limită iau în considerare variabilitatea statistică a sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, factorii nestatistici și diferitele condiții fizice, chimice și mecanice nefavorabile sau favorabile pentru funcționarea betonului și armăturii, fabricarea și funcționarea elementelor clădirilor și structurilor. . Sunt normalizate sarcinile, caracteristicile mecanice ale materialelor și coeficienții de proiectare.

Valorile sarcinilor, rezistenței betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor SNiP „Încărcări și efecte” și „Structuri din beton și beton armat”.

4. Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și de proiectare

În funcție de durata acțiunii, sarcina este împărțită în permanentă și temporară. Încărcăturile temporare, la rândul lor, sunt împărțite în pe termen lung, pe termen scurt, speciale.

Încărcările din greutatea structurilor portante și de închidere ale clădirilor și structurilor, masa și presiunea solurilor și impactul precomprimarii structurilor din beton armat sunt constante.

Sarcinile pe termen lung sunt din greutatea echipamentelor staționare de pe podele - mașini-unelte, aparate, motoare, rezervoare etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite, frigidere, arhive, biblioteci și clădiri și structuri similare; parte din sarcina temporară stabilită prin norme în clădirile de locuit, birouri și spații de agrement; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung de la echipamentele staționare; sarcinile de la un rulant sau un rulant, înmulțite cu coeficienții: 0,5 pentru macaralele medii și 0,7 pentru macaralele grele; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III-IV cu coeficienți de 0,3-0,6. Valorile indicate ale macaralei, unele sarcini temporare și de zăpadă fac parte din valoarea lor totală și sunt introduse în calcul ținând cont de durata acțiunii acestor tipuri de sarcini asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Valorile complete ale acestor sarcini sunt pe termen scurt.

Pe termen scurt sunt încărcăturile din greutatea persoanelor, pieselor, materialelor din zonele de întreținere și reparare a utilajelor - pasarele și alte zone libere de utilaje; o parte a încărcăturii pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale; sarcinile de la rulante și rulante utilizate la construcția sau exploatarea clădirilor și structurilor; încărcături de zăpadă și vânt; efectele climatice ale temperaturii.

Sarcinile speciale includ: efecte seismice și explozive; sarcini cauzate de o defecțiune sau defecțiune a echipamentului și o încălcare bruscă a procesului tehnologic (de exemplu, cu o creștere sau scădere bruscă a temperaturii etc.); impactul deformațiilor inegale ale bazei, însoțite de o modificare fundamentală a structurii solului (de exemplu, deformații ale solurilor cedeze în timpul înmuiării sau solurilor permafrost în timpul dezghețului) etc.

Încărcările normative sunt stabilite de norme în funcție de o probabilitate prestabilită de depășire a valorilor medii sau în funcție de valorile nominale. Sarcinile constante de reglementare sunt luate în funcție de valorile de proiectare ale parametrilor geometrici și structurali și în funcție de valorile densității medii. Sarcinile tehnologice și de instalare temporare de reglementare sunt stabilite la cele mai mari valori prevăzute pentru funcționarea normală; zăpadă și vânt - în funcție de media valorilor anuale nefavorabile sau în funcție de valorile nefavorabile corespunzătoare unei anumite perioade medii de repetare a acestora.

Sarcinile de proiectare pentru proiectarea structurilor pentru rezistență și stabilitate sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță la sarcină Vf, de obicei mai mare de unu, de exemplu g=gnyf. Coeficient de fiabilitate din greutatea betonului și structurilor din beton armat Yf = M; din greutatea structurilor din beton pe agregate usoare (cu o densitate medie de 1800 kg/m3 sau mai putin) si diverse sape, rambleuri, incalzitoare, efectuate in fabrica, Yf = l.2, la montaj yf = \.3 ; din diverse sarcini temporare în funcție de valoarea lor yf = it 2. 1.4. Coeficientul de suprasarcină din greutatea structurilor la calcularea stabilității poziției împotriva urcării, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri în care o scădere a masei înrăutățește condițiile de funcționare a structurii, este luat 7f = 0,9. La calcularea structurilor în stadiul de construcție, sarcinile pe termen scurt calculate sunt înmulțite cu un factor de 0,8. Sarcinile de proiectare pentru calculul structurilor pentru deformații și deplasări (pentru al doilea grup de stări limită) sunt luate egale cu valorile standard cu coeficientul Yf -1-

combinație de sarcini. Structurile trebuie proiectate pentru diferite combinații de sarcini sau forțele corespunzătoare dacă calculul se efectuează conform unei scheme inelastice. În funcție de compoziția sarcinilor luate în considerare, există: principalele combinații, formate din sarcini permanente, de lungă durată și de scurtă durată sau forțe de la nx; combinatii speciale formate din permanent, pe termen lung, posibil pe termen scurt si una din sarcinile sau eforturile speciale de la acestea.

Sunt luate în considerare cinci grupuri de combinații de bază de sarcini. La calcularea structurilor pentru combinațiile principale ale primului grup, se iau în considerare sarcinile constante, pe termen lung și una pe termen scurt; în calculul structurilor pentru combinațiile principale ale celui de-al doilea grup, se iau în considerare sarcini constante, pe termen lung și două (sau mai multe) sarcini pe termen scurt; în timp ce valorile pe termen scurt

sarcinile sau forțele corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,9.

Atunci când se calculează structuri pentru combinații speciale, valorile sarcinilor pe termen scurt sau ale forțelor corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,8, cu excepția cazurilor specificate în standardele de proiectare pentru clădiri și structuri din regiunile seismice.

Normele permit, de asemenea, reducerea sarcinilor sub tensiune la calcularea grinzilor și traverselor, în funcție de suprafața podelei încărcate.

5. Gradul de responsabilitate al clădirilor și structurilor

Gradul de responsabilitate al clădirii și structurilor atunci când structurile ating stările limită este determinat de valoarea pagubelor materiale și sociale. La proiectarea structurilor, ar trebui să se țină seama de factorul de fiabilitate în scopul întreprinderii unitare, a cărui valoare depinde de clasa de responsabilitate a clădirilor sau structurilor. Valorile limită ale capacității portante, valorile calculate ale rezistențelor, valorile limită ale deformațiilor, deschiderile de fisuri sau valorile calculate ale sarcinilor, forțelor sau altor influențe trebuie înmulțite cu acest coeficient conform scopul.

Studiile experimentale efectuate la fabricile de produse prefabricate din beton armat au arătat că pentru betonul greu și betonul pe agregate poroase, coeficientul de variație U

0,135, care este acceptat în norme.

În statistica matematică, folosind pa sau niciunul, este estimată probabilitatea de a repeta valorile rezistenței temporare mai mici decât V. Dacă acceptăm x = 1,64, atunci este probabilă repetarea valorilor<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.

La controlul clasei de beton din punct de vedere al rezistenței la întindere axială, rezistența normativă a betonului la întinderea axială Rbtn este considerată egală cu rezistența (clasa) sa garantată pe. întindere axială.

Rezistența de proiectare a betonului pentru calculul pentru prima grupă de stări limită se determină prin împărțirea rezistențelor standard la factorii corespunzători de fiabilitate pentru beton la compresiune ybc = 1,3 prn tensiune ^ = 1,5, iar în controlul rezistenței la tracțiune yy = 1,3 . Rezistența de proiectare a betonului la compresiune axială

Rezistența la compresiune calculată a betonului greu din clasele B50, B55, B60 este înmulțită cu coeficienți care țin cont de particularitatea proprietăților mecanice ale betonului de înaltă rezistență (reducerea deformațiilor la fluaj), respectiv, egală cu 0,95; 0,925 și 0,9.

Valorile rezistenței de proiectare a betonului cu rotunjire sunt date în App. eu.

La calculul elementelor structurale, rezistențele de proiectare ale betonului Rb și Rbt sunt reduse, iar în unele cazuri sunt crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru a betonului uy, ținând cont de proprietățile specifice ale betonului: durata sarcinii. și repetarea ei repetată; condițiile, natura și stadiul de funcționare a structurii; metoda de fabricare a acestuia, dimensiunile secțiunii transversale etc.

Rezistența de proiectare la compresiune a armăturii Rsc utilizată în calculul structurilor pentru primul grup de stări limită, atunci când armătura este lipită de beton, este considerată egală cu rezistența de proiectare la întindere corespunzătoare a armăturii Rs, dar nu mai mult de 400 MPa (pe baza privind compresibilitatea finală a căzii de beton). La calcularea structurilor pentru care rezistența de proiectare a betonului este luată pentru o sarcină pe termen lung, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru y&2

La calcularea elementelor structurale, rezistențele de proiectare ale armăturii sunt reduse sau în unele cazuri crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru ySi, ținând cont de posibilitatea utilizării incomplete a caracteristicilor sale de rezistență din cauza distribuției neuniforme a tensiunilor în secțiunea transversală. , rezistența scăzută a betonului, condițiile de ancorare, prezența coturilor, natura diagramei de tracțiune a oțelului, modificarea proprietăților acestuia în funcție de condițiile de funcționare ale structurii etc.

La calcularea elementelor pentru acțiunea unei forțe transversale, rezistențele de proiectare ale armăturii transversale sunt reduse prin introducerea coeficientului condițiilor de lucru -um ^ OD, care ține cont de distribuția neuniformă a tensiunilor în armătură de-a lungul lungimii secțiune înclinată. În plus, pentru armătura transversală sudată din sârmă din clasele Вр-I și armătură cu tijă din clasa A-III, se introduce coeficientul Vs2=0,9, care ține cont de posibilitatea ruperii fragile a îmbinării sudate a clemelor. Valorile rezistenței de proiectare a armăturii transversale la calcularea forței tăietoare Rsw, ținând cont de coeficienții yst, sunt date în tabel. 1 și 2 aplicație. v.

În plus, rezistențele calculate Rs, Rsc și Rsw trebuie înmulțite cu coeficienții condițiilor de funcționare: Ys3, 7 * 4 - cu aplicarea repetată a sarcinii (vezi Capitolul VIII); ysb^lx/lp sau uz

1x/1ap - în zona de transfer al tensiunilor și în zona de ancorare a armăturii netensionate fără ancore; 7 ^ 6 - atunci când se lucrează armături de înaltă rezistență la solicitări peste limita de curgere condiționată (7o.2.

Rezistența de proiectare a armăturii pentru calculul pentru al doilea grup de stări limită este stabilită la un factor de fiabilitate pentru armătură 7s = 1, adică. sunt luate egale cu valorile standard Rs, ser = Rsn și sunt luate în considerare cu coeficientul condițiilor de funcționare a armăturii

Rezistenta la fisurare a unei structuri din beton armat este rezistenta acesteia la fisurare in stadiul I a starii de solicitare-deformare sau rezistenta la fisuri de deschidere in stadiul II a starii de solicitare-deformare.

Rezistenta la fisurare a unei structuri din beton armat sau a pieselor acesteia se impun in calcul diferite cerinte, in functie de tipul de armare utilizat. Aceste cerințe se aplică fisurilor normale și fisurilor înclinate pe axa longitudinală a elementului și sunt împărțite în trei categorii:

Deschiderea fisurilor sub acțiunea unor sarcini constante, de lungă durată și de scurtă durată este considerată scurtă; deschiderea continuă a fisurilor este considerată sub acțiunea doar a unor sarcini constante și pe termen lung. Lățimea limită a deschiderii fisurii (accr - scurtă și accr2 lungă), la care se asigură funcționarea normală a clădirilor, rezistența la coroziune a armăturii și durabilitatea structurii, în funcție de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri, nu trebuie să depășească 0,05-0,4 mm (Tabelul II .2).

Elementele precomprimate sub presiune lichidă sau gazoasă (rezervoare, conducte de presiune etc.), într-o secțiune complet tensionată cu armătură din tijă sau sârmă, precum și într-o secțiune parțial comprimată cu armătură de sârmă cu un diametru de 3 mm sau mai puțin, trebuie să se îndeplinească cerinţele Primelor categorii. Alte elemente precomprimate, în funcție de condițiile de proiectare și de tipul de armătură, trebuie să îndeplinească cerințele categoriei a doua sau a treia.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor în calculul rezistenței la fisuri depinde de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri: cu cerințele din prima categorie, calculul se efectuează în funcție de sarcinile de proiectare cu un factor de siguranță pentru sarcina yf> l (ca în calculul rezistenței); în conformitate cu cerințele celei de-a doua și a treia categorii, calculul se efectuează pentru acțiunea sarcinilor cu coeficientul V / \u003d b Calculul pentru formarea fisurilor pentru a determina necesitatea verificării deschiderii pe termen scurt a fisurilor pentru cerințele celei de-a doua categorii, calculul pentru formarea fisurilor se efectuează pentru acțiunea sarcinilor de proiectare cu coeficientul yf>U verificările pentru deschiderea fisurilor conform cerințelor celei de-a treia categorii se efectuează sub acțiunea sarcinilor cu coeficientul Y / -1. În calculul rezistenței la fisuri, se ia în considerare acțiunea comună a tuturor sarcinilor, cu excepția celor speciale. Încărcările speciale sunt luate în considerare la calculul formării fisurilor în cazurile în care fisurile duc la o situație catastrofală. Calculul pentru închiderea fisurilor în conformitate cu cerințele celei de-a doua categorii este efectuat pentru acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung cu un coeficient y / -1.Procedura de contabilizare a sarcinilor este dată în tabel. P.Z. La secțiunile de capăt ale elementelor precomprimate în lungimea zonei de transfer de tensiuni de la armătură la beton 1P, fisurarea nu este permisă sub acțiunea combinată a tuturor sarcinilor (cu excepția celor speciale) introduse în calcul cu coeficientul Y / = L ACEASTA cerință se datorează faptului că fisurarea prematură a betonului la secțiunile de capăt ale elementelor - poate duce la scoaterea armăturii din beton sub sarcină și la cedarea bruscă.

cresterea deformarii. Efectul acestor fisuri este luat în considerare în calculele structurale. Pentru elementele care funcționează în condiții S& de acțiune a sarcinilor repetate și calculate pentru rezistență, formarea unor astfel de fisuri nu este permisă.

Stări limită ale primului grup. Calculele de rezistență pornesc din etapa III a stării de tensiune-deformare. Secțiunea structurii are rezistența necesară dacă forțele de la sarcinile de proiectare nu depășesc forțele percepute de secțiune la rezistențele de proiectare ale materialelor, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru. Forța de la sarcinile de proiectare T (de exemplu, momentul încovoietor sau forța longitudinală) este o funcție a sarcinilor standard, a factorilor de siguranță și a altor factori C (modelul de proiectare, factorul dinamic etc.).

Stări limită ale celui de-al doilea grup. Calculul pentru formarea fisurilor, normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului, se efectuează pentru a verifica rezistența la fisurare a elementelor cărora li se impun cerințele primei categorii, precum și pentru a determina dacă apar fisuri în elementele a căror rezistența la fisurare este impusă de cerințele categoriilor a doua și a treia. Se crede că fisurile normale pe axa longitudinală nu apar dacă forța T (momentul încovoietor sau forța longitudinală) din acțiunea sarcinilor nu depășește forța TSgf, care poate fi percepută de secțiunea elementului.

Se consideră că fisurile înclinate pe axa longitudinală a elementului nu apar dacă tensiunile principale de întindere din beton nu depășesc valorile de proiectare,

Calculul pentru deschiderea fisurii, normală și înclinată față de axa longitudinală, constă în determinarea lățimii deschiderii fisurii la nivelul armăturii de întindere și compararea acesteia cu lățimea maximă a deschiderii. Datele privind lățimea maximă a deschiderii fisurii sunt date în tabel. II.3.

Calculul deplasarii consta in determinarea deformarii elementului de la sarcini, tinand cont de durata actiunii acestora si compararea acesteia cu deformarea ultima.

Abaterile limită sunt stabilite de diverse cerințe: tehnologice, datorită funcționării normale a macaralelor, instalațiilor tehnologice, mașinilor etc.; constructive, datorită influenței elementelor învecinate care limitează deformațiile, necesității de a rezista la pante specificate etc.; estetic.

Deviațiile limită ale elementelor precomprimate pot fi mărite cu înălțimea cotului, dacă aceasta nu este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor la calcularea deformațiilor este următoarea: când este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare - pentru acțiunea sarcinilor permanente, pe termen lung și pe termen scurt; când sunt limitate de cerințe estetice – la acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung. În acest caz, factorul de siguranță la sarcină este luat ca Yf

Deformarile limita stabilite prin norme pentru diverse elemente din beton armat sunt date in Tabelul II.4. Deviațiile limitatoare ale consolelor, legate de extinderea consolei, sunt luate de două ori mai mari.

În plus, ar trebui efectuat un calcul suplimentar de balansare pentru plăcile de pardoseală din beton armat, rampe de scări, paliere etc. care nu sunt conectate cu elementele învecinate: deviație suplimentară de la o sarcină concentrată pe termen scurt de 1000 N cu cea mai nefavorabilă schemă a aplicării sale nu trebuie să depășească 0,7 mm.

Metoda de calcul a stării limită

Capitolul 2. Fundamentele experimentale ale teoriei rezistenței betonului armat și metodelor de calcul al structurilor din beton armat

Metoda de calcul a stării limită

Atunci când se calculează prin această metodă, structura este considerată în starea sa limită de proiectare. Pentru starea limită de proiectare, se ia o astfel de stare a structurii în care aceasta încetează să satisfacă cerințele operaționale impuse acesteia, adică fie își pierde capacitatea de a rezista influențelor externe, fie primește deformații inacceptabile sau daune locale.

Pentru structurile din oțel, sunt stabilite două stări limită de proiectare:

1. prima stare limită de proiectare, determinată de capacitatea portantă (rezistență, stabilitate sau rezistență); această stare limită trebuie îndeplinită de toate structurile din oțel;
2. a doua stare limită de proiectare, determinată de dezvoltarea deformațiilor excesive (deformații și deplasări); această stare limită trebuie să fie satisfăcută de structuri în care mărimea deformaţiilor poate limita posibilitatea de funcţionare a acestora.

Prima stare limită de proiectare este exprimată prin inegalitate

unde N este forța de proiectare în structură din suma efectelor sarcinilor de proiectare P în combinația cea mai defavorabilă;

Ф - capacitatea portantă a structurii, care este o funcție de dimensiunile geometrice ale structurii, rezistența de proiectare a materialului R și coeficientul condițiilor de lucru m.

Sarcinile maxime stabilite prin norme (SNiP) care sunt admise în timpul funcționării normale a structurilor se numesc sarcini standard P n (vezi Anexa I, Sarcini și factori de sarcină).

Încărcările de proiectare P, pentru care se calculează structura (în funcție de starea limită), sunt luate ceva mai mari decât cele normative. Sarcina de proiectare este definită ca produsul sarcinii standard cu factorul de suprasarcină n (mai mare de unu), ținând cont de pericolul depășirii sarcinii în comparație cu valoarea sa standard din cauza posibilei variații a sarcinii:

Valorile coeficienților p sunt date în tabelul Sarcini de reglementare și de proiectare, factori de suprasarcină.

Astfel, structurile sunt considerate sub influența sarcinilor nu operaționale (normative), ci de proiectare. Din impactul sarcinilor de proiectare în structură se determină forțele de proiectare (forța axială N sau momentul M), care se regăsesc conform regulilor generale de rezistență a materialelor și mecanicii structurale.

Partea dreaptă a ecuației principale (1.I)- capacitatea portantă a structurii Ф - depinde de rezistența finală a materialului la efecte de forță, caracterizată prin proprietățile mecanice ale materialului și numită rezistență normativă R n, precum și de caracteristicile geometrice ale secțiunii (aria secțiunii F , modulul W etc.).

Pentru oțelul de structură, rezistența normativă se presupune a fi egală cu limita de curgere,

(pentru cea mai comună clasă de oțel de construcție St. 3 σ t \u003d 2.400 kg / cm 2).

Rezistența de proiectare a oțelului R este luată ca tensiune egală cu rezistența standard înmulțită cu coeficientul de uniformitate k (mai mic de unu), ținând cont de pericolul reducerii rezistenței materialului față de valoarea standard a acestuia din cauza variabilității. a proprietăților mecanice ale materialului

Pentru oțelurile obișnuite cu conținut scăzut de carbon, k = 0,9, iar pentru oțelurile de înaltă calitate (scăzut aliat) k = 0,85.

Astfel, rezistența calculată R- aceasta este tensiunea egală cu cea mai mică valoare posibilă a limitei de curgere a materialului, care este luată pentru proiectare ca limită.

În plus, pentru siguranța structurii, trebuie luate în considerare toate abaterile posibile de la condițiile normale cauzate de caracteristicile funcționării structurii (de exemplu, condițiile care contribuie la apariția unei coroziuni crescute etc.). Pentru a face acest lucru, se introduce coeficientul condițiilor de lucru m, care pentru majoritatea structurilor și conexiunilor se presupune a fi egal cu unu (vezi Anexa Coeficienții condițiilor de lucru m).

Astfel, ecuația principală de calcul (1.I) va avea următoarea formă:

• la verificarea rezistenţei structurii sub acţiunea forţelor sau momentelor axiale

unde N și M sunt forțe axiale de proiectare sau momente de la sarcinile de proiectare (ținând cont de factorii de suprasarcină); F nt - aria secțiunii transversale nete (minus găuri); W nt - modulul secțiunii nete (minus găuri);

• la verificarea stabilității structurii

unde F br și W br - aria și momentul de rezistență al secțiunii brute (excluzând găurile); φ și φ b - coeficienți care reduc rezistența de proiectare la valori care asigură un echilibru stabil.

De obicei, atunci când se calculează proiectarea dorită, se selectează mai întâi secțiunea elementului și apoi se verifică solicitarea din forțele de proiectare, care nu trebuie să depășească rezistența de proiectare înmulțită cu coeficientul condițiilor de funcționare.

Prin urmare, împreună cu formulele de forma (4.I) și (5.I), vom scrie aceste formule în formă de lucru prin tensiunile calculate, de exemplu:

unde σ este tensiunea de proiectare în structură (din sarcinile de proiectare).

Coeficienții φ și φ b din formulele (8.I) și (9.I) sunt scriși mai corect în partea dreaptă a inegalității ca coeficienți care reduc rezistențele calculate la solicitări critice. Și numai pentru comoditatea efectuării calculului și a comparării rezultatelor, acestea sunt scrise în numitorul din partea stângă a acestor formule.

* Valorile rezistențelor standard și ale coeficienților de uniformitate sunt date în „Normele și regulile de construcție” (SNiP), precum și în „Normele și specificațiile pentru proiectarea structurilor din oțel” (NiTU 121-55).

„Proiectarea structurilor din oțel”,

Există mai multe categorii de tensiuni: de bază, locale, suplimentare și interne. Tensiunile de bază sunt tensiuni care se dezvoltă în interiorul corpului ca urmare a echilibrării efectelor sarcinilor externe; ei numără. Cu o distribuție neuniformă a fluxului de putere pe secțiunea transversală, cauzată, de exemplu, de o schimbare bruscă a secțiunii transversale sau de prezența unei găuri, are loc o concentrare locală a tensiunii. Cu toate acestea, în materialele plastice, care includ oțel de construcție, ...

La calcularea tensiunilor admisibile, structura este considerată în starea sa de funcționare sub acțiunea sarcinilor permise în timpul funcționării normale a structurii, adică sarcini standard. Condiția de rezistență structurală este ca tensiunile din structură de la sarcinile standard să nu depășească tensiunile admisibile stabilite de norme, care sunt o parte din tensiunea finală a materialului acceptat pentru construcția oțelului ...

Metoda de analiză a stărilor limită - Metoda de analiză a structurii de oțel - Fundamentele de proiectare - Proiectarea structurii de oțel

Atunci când se calculează prin această metodă, structura este considerată în starea sa limită de proiectare. O astfel de stare este considerată stare limită de proiectare...

Două grupuri de stări limită

Stările limită sunt stările în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul funcționării, adică își pierd capacitatea de a rezista la sarcini și influențe externe sau primesc mișcări inacceptabile sau daune locale.

Structurile din beton armat trebuie să îndeplinească cerințele de calcul pentru două grupe de stări limită: pentru capacitatea portantă - prima grupă de stări limită; în funcție de adecvarea pentru funcționarea normală - al doilea grup de stări limită.

Calculul pentru stările limită ale primului grup este efectuat pentru a preveni:

Rupere fragilă, ductilă sau de alt tip (calcul de rezistență, luând în considerare, dacă este necesar, deformarea structurii înainte de distrugere);

Pierderea stabilității formei structurii (calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc.) sau a poziției acesteia (calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru ascensiunea rezervoarelor îngropate sau subterane etc. .);

Defecțiune la oboseală (analiza de oboseală a structurilor sub influența unei sarcini mobile sau pulsative repetitive: grinzi macarale, traverse, fundații de cadru și tavane pentru mașini dezechilibrate etc.);

Distrugerea din efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (expunerea periodică sau constantă la un mediu agresiv, acțiunea de îngheț și dezgheț alternativ etc.).

Calculul pentru stările limită ale celui de-al doilea grup este efectuat pentru a preveni:

Formarea deschiderii fisurii excesive sau prelungite (dacă formarea sau deschiderea fisurii prelungită este permisă în condiții de funcționare);

Mișcări excesive (deformații, unghiuri de rotație, unghiuri de deformare și amplitudini de vibrație).

Calculul stărilor limită ale structurii în ansamblu, precum și elementele sau părțile sale individuale, se efectuează pentru toate etapele: fabricație, transport, instalare și exploatare; în același timp, schemele de proiectare trebuie să respecte soluțiile de proiectare adoptate și fiecare dintre etapele enumerate.

Factorii de proiectare - sarcinile și caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii (rezistența la tracțiune, limita de curgere) - au variabilitate statistică (împrăștierea valorilor). Încărcările și acțiunile pot diferi de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii, iar caracteristicile mecanice ale materialelor pot diferi de probabilitatea dată de scădere a valorilor medii. Calculele stării limită iau în considerare variabilitatea statistică a sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, factorii nestatistici și diferitele condiții fizice, chimice și mecanice nefavorabile sau favorabile pentru funcționarea betonului și armăturii, fabricarea și funcționarea elementelor clădirilor și structurilor. . Sunt normalizate sarcinile, caracteristicile mecanice ale materialelor și coeficienții de proiectare.

Valorile sarcinilor, rezistenței betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor SNiP „Încărcări și efecte” și „Structuri din beton și beton armat”.

Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și de proiectare

În funcție de durata acțiunii, sarcina este împărțită în permanentă și temporară. Încărcăturile temporare, la rândul lor, sunt împărțite în pe termen lung, pe termen scurt, speciale.

Încărcările din greutatea structurilor portante și de închidere ale clădirilor și structurilor, masa și presiunea solurilor și impactul precomprimarii structurilor din beton armat sunt constante.

Sarcinile pe termen lung sunt din greutatea echipamentelor staționare de pe podele - mașini-unelte, aparate, motoare, rezervoare etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite, frigidere, arhive, biblioteci și clădiri și structuri similare; parte din sarcina temporară stabilită prin norme în clădirile de locuit, birouri și spații de agrement; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung de la echipamentele staționare; sarcinile de la un rulant sau un rulant, înmulțite cu coeficienții: 0,5 pentru macaralele medii și 0,7 pentru macaralele grele; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III-IV cu coeficienți de 0,3-0,6. Valorile indicate ale macaralei, unele sarcini temporare și de zăpadă fac parte din valoarea lor totală și sunt introduse în calcul ținând cont de durata acțiunii acestor tipuri de sarcini asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Valorile complete ale acestor sarcini sunt pe termen scurt.

Pe termen scurt sunt încărcăturile din greutatea persoanelor, pieselor, materialelor din zonele de întreținere și reparare a utilajelor - pasarele și alte zone libere de utilaje; o parte a încărcăturii pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale; sarcinile de la rulante și rulante utilizate la construcția sau exploatarea clădirilor și structurilor; încărcături de zăpadă și vânt; efectele climatice ale temperaturii.

Sarcinile speciale includ: efecte seismice și explozive; sarcini cauzate de o defecțiune sau defecțiune a echipamentului și o încălcare bruscă a procesului tehnologic (de exemplu, cu o creștere sau scădere bruscă a temperaturii etc.); impactul deformațiilor inegale ale bazei, însoțite de o modificare fundamentală a structurii solului (de exemplu, deformații ale solurilor cedeze în timpul înmuiării sau solurilor permafrost în timpul dezghețului) etc.

Încărcările normative sunt stabilite de norme în funcție de o probabilitate prestabilită de depășire a valorilor medii sau în funcție de valorile nominale. Sarcinile constante de reglementare sunt luate în funcție de valorile de proiectare ale parametrilor geometrici și de proiectare și în funcție de

Valori medii de densitate. Normativ temporar; sarcinile tehnologice și de instalare sunt stabilite în funcție de cele mai mari valori prevăzute pentru funcționarea normală; zăpadă și vânt - în funcție de media valorilor anuale nefavorabile sau în funcție de valorile nefavorabile corespunzătoare unei anumite perioade medii de repetare a acestora.

Sarcinile de proiectare pentru calcularea structurilor pentru rezistență și stabilitate sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță a sarcinii Yf, de obicei mai mare decât unu, de exemplu G= Gnyt. Coeficient de fiabilitate din greutatea betonului și structurilor din beton armat Yf = M; asupra greutății structurilor din beton pe agregate ușoare (cu o densitate medie de 1800 kg/m3 sau mai puțin) și diverse șape, rambleuri, încălzitoare, efectuate în fabrică, Yf = l,2, la instalație Yf = l>3 ; din diferite sarcini sub tensiune în funcție de valoarea lor Yf = l. 2. 1.4. Coeficientul de suprasarcină din greutatea structurilor la calcularea stabilității poziției împotriva urcării, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri când o scădere a masei înrăutățește condițiile de lucru ale structurii, se ia yf = 0,9. La calcularea structurilor în stadiul de construcție, sarcinile pe termen scurt calculate sunt înmulțite cu un factor de 0,8. Sarcinile de proiectare pentru calculul structurilor pentru deformații și deplasări (pentru al doilea grup de stări limită) sunt luate egale cu valorile standard cu coeficientul Yf = l-

combinație de sarcini. Structurile trebuie proiectate pentru diferite combinații de sarcini sau forțele corespunzătoare dacă calculul se efectuează conform unei scheme inelastice. În funcție de compoziția sarcinilor luate în considerare, există: principalele combinații, formate din sarcini permanente, de lungă durată și de scurtă durată sau forțe de la nx; combinatii speciale formate din permanent, pe termen lung, posibil pe termen scurt si una din sarcinile sau eforturile speciale de la acestea.

Sunt luate în considerare două grupuri de combinații de sarcini de bază. La calcularea structurilor pentru combinațiile principale ale primului grup, se iau în considerare sarcinile constante, pe termen lung și una pe termen scurt; în calculul structurilor pentru combinațiile principale ale celui de-al doilea grup, se iau în considerare sarcini constante, pe termen lung și două (sau mai multe) sarcini pe termen scurt; în acest caz, valorile sarcinilor pe termen scurt sau eforturile corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,9.

Atunci când se calculează structuri pentru combinații speciale, valorile sarcinilor pe termen scurt sau ale forțelor corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,8, cu excepția cazurilor specificate în standardele de proiectare pentru clădiri și structuri din regiunile seismice.

Reducerea sarcinii. La calcularea stâlpilor, pereților, fundațiilor clădirilor cu mai multe etaje, sarcinile temporare pe planșee pot fi reduse, ținând cont de gradul de probabilitate acțiunii lor simultane, prin înmulțirea cu un coeficient

Unde a - se ia egal cu 0,3 pentru clădiri de locuit, clădiri de birouri, cămine etc. și egal cu 0,5 pentru diverse săli: săli de lectură, ședințe, comerț etc.; m este numărul de etaje încărcate peste secțiunea considerată.

Normele permit, de asemenea, reducerea sarcinilor sub tensiune la calcularea grinzilor și traverselor, în funcție de suprafața podelei încărcate.

Beton armat

Beton prefabricat și beton armat: caracteristici și metode de producție

Tehnologiile industriale s-au dezvoltat activ în URSS încă de la mijlocul secolului trecut, iar dezvoltarea industriei construcțiilor a necesitat un număr mare de materiale diferite. Invenția betonului prefabricat a fost un fel de revoluție tehnică în viața țării,...

Dă-ți-o singură pile driver

Un pilot sau un pilot poate fi organizat folosind o mașină cu aripa din spate scoasă (tracțiunea spate pe mecanică), ridicată pe un cric și folosind doar o jantă în loc de roată. Un cablu va fi înfășurat în jurul jantei - acesta este...

RECONSTRUCȚIE DE CLĂDIRI INDUSTRIALE

1. Sarcini și metode de reconstrucție a clădirilor Reconstrucția clădirilor poate fi asociată cu extinderea producției, modernizarea tehnologiei. proces, instalarea de noi echipamente etc. În același timp, este necesară rezolvarea unor probleme complexe de inginerie legate de...

role (mașină de aplatizare) diametru de la 400 mm.,

uscător de alimente (cu flux continuu) electric,

transportoare, transportoare, șuruburi.

Două grupuri de stări limită

Stările limită sunt considerate a fi stările în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul funcționării, adică pierd

Fundamentele de calcul pentru stări limită. Calculul elementelor structurale ale unei secțiuni solide.

În conformitate cu standardele în vigoare în Rusia, structurile din lemn trebuie calculate folosind metoda stării limită.

Stările limită sunt astfel de stări ale structurilor în care acestea încetează să îndeplinească cerințele de funcționare. Cauza externă care duce la starea limită este efectul de forță (încărcări externe, forțe reactive). Stările limită pot apărea sub influența condițiilor de funcționare ale structurilor din lemn, precum și a calității, dimensiunilor și proprietăților materialelor. Există două grupe de stări limită:

1 - în funcție de capacitatea portantă (rezistență, stabilitate).

2 - prin deformari (deformari, deplasari).

Primul grup stările limită se caracterizează prin pierderea capacității portante și inadecvarea completă pentru funcționarea ulterioară. Este cel mai responsabil. În structurile din lemn pot apărea următoarele stări limită ale primului grup: distrugere, flambaj, răsturnare, fluaj inacceptabil. Aceste stări limită nu apar dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

acestea. când stresul normal ( σ ) și tensiunile de forfecare ( τ ) nu depășesc o anumită valoare limită R, numită rezistență de proiectare.

A doua grupă stările limită sunt caracterizate de astfel de semne, în care funcționarea structurilor sau structurilor, deși dificilă, nu este complet exclusă, adică. designul devine nepotrivit pentru normal Operațiune. Adecvarea unei structuri pentru utilizarea normală este determinată de obicei de deformații

Aceasta înseamnă că elementele sau structurile de îndoire sunt potrivite pentru utilizare normală atunci când valoarea maximă a raportului de deformare la deschidere este mai mică decât deformarea relativă maximă admisă. [ f/ l] (conform SNiP II-25-80).

Scopul analizei structurale este de a preveni apariția oricăreia dintre posibilele stări limită, atât în ​​timpul transportului și instalării, cât și în timpul funcționării structurilor. Calculul pentru prima stare limită se face în funcție de valorile calculate ale sarcinilor, iar pentru a doua - conform celor normative. Valorile standard ale sarcinilor externe sunt date în SNiP „Încărcări și impacturi”. Valorile de proiectare sunt obținute ținând cont de factorul de siguranță la sarcină γ n. Structurile se bazează pe o combinație nefavorabilă de sarcini (greutate moartă, zăpadă, vânt), a cărei probabilitate este luată în considerare de coeficienții de combinație (conform SNiP „Încărcări și impacturi”).

Principala caracteristică a materialelor, în funcție de care se evaluează capacitatea lor de a rezista forțelor, este rezistență de reglementare R n . Rezistența normativă a lemnului se calculează din rezultatele a numeroase teste pe eșantioane mici de lemn curat (fără defecte) din aceeași specie, cu un conținut de umiditate de 12%:

R n = , Unde

este media aritmetică a rezistenței la tracțiune,

V- coeficient de variație,

t- un indicator de fiabilitate.

Rezistenta de reglementare R n este rezistența probabilistă minimă la întindere a lemnului pur, obținută prin prelucrarea statică a rezultatelor încercărilor probelor standard de dimensiuni mici pentru încărcare pe termen scurt.

Rezistenta de proiectare R - aceasta este solicitarea maximă la care materialul din structură o poate suporta fără să se prăbușească, ținând cont de toți factorii negativi din condițiile de funcționare care îi reduc rezistența.

În trecerea de la rezistenţa normativă R n la calculat R este necesar să se ia în considerare influența asupra rezistenței lemnului a unei sarcini pe termen lung, defectele (noduri, strat oblic etc.), trecerea de la eșantioane standard mici la elemente de dimensiuni ale clădirii. Influența combinată a tuturor acestor factori este luată în considerare de factorul de siguranță pentru material ( La). Rezistența calculată se obține prin împărțire R n asupra factorului de siguranță pentru material:

La dl=0,67 - factor de durată sub acțiunea combinată a sarcinilor permanente și temporare;

La unu = 0,27 ÷ 0,67 - coeficient de uniformitate, in functie de tipul starii de solicitare, tinand cont de efectul defectelor asupra rezistentei lemnului.

Valoarea minima La unu luate în tensiune, când influența defectelor este deosebit de mare. Rezistențe de proiectare La sunt date în tabel. 3 SNiP II-25-80 (pentru lemn de conifere). R lemnul din alte specii se obtine folosind factori de conversie, dati si in SNiP.

Siguranța și rezistența lemnului și a structurilor din lemn depind de condițiile de temperatură și umiditate. Umidificarea contribuie la degradarea lemnului, iar temperatura ridicată (dincolo de o limită cunoscută) îi reduce rezistența. Contabilizarea acestor factori necesită introducerea de coeficienți pentru condițiile de muncă: m V ≤1, m T ≤1.

În plus, SNiP presupune luarea în considerare a factorului de strat pentru elementele lipite: m sl = 0,95÷1,1;

coeficientul fasciculului pentru faze lungi, cu o înălțime mai mare de 50 cm: m b ≤1;

coeficient de îndoire pentru elementele lipite îndoite: m Domnul≤1 etc.

Modulul de elasticitate al lemnului, indiferent de specie, se consideră egal cu:

Caracteristicile de proiectare ale placajului de construcție sunt date și în SNiP; mai mult, la verificarea tensiunilor în elemente de placaj, ca și pentru lemn, se introduc coeficienții condițiilor de lucru. m. În plus, pentru rezistența de proiectare a lemnului și a placajului se introduce un coeficient m dl=0,8 dacă forța totală de proiectare de la sarcini permanente și temporare depășește 80% din forța totală de proiectare. Acest factor se adaugă reducerii incluse în factorul de siguranță a materialului.

Curs nr. 2 Fundamentele calculului pentru stări limită

Curs nr. 2 Fundamentele calculului pentru stări limită. Calculul elementelor structurale ale unei secțiuni solide. În conformitate cu standardele în vigoare în Rusia, structurile din lemn trebuie calculate conform

Proiectarea stării limită

State limită sunt condiții în care structura nu mai poate fi utilizată ca urmare a sarcinilor externe și a tensiunilor interne. În structurile din lemn și materiale plastice pot apărea două grupuri de stări limită - prima și a doua.

Calculul stărilor limită ale structurilor în general și ale elementelor sale ar trebui efectuat pentru toate etapele: transport, instalare și exploatare - și ar trebui să ia în considerare toate combinațiile posibile de sarcini. Scopul calculului este de a preveni nici prima, nici a doua stare limită în procesele de transport, asamblare și exploatare a structurii. Acest lucru se realizează pe baza luării în considerare a sarcinilor și rezistențelor normative și de proiectare ale materialelor.

Metoda stărilor limită este primul pas în asigurarea fiabilității structurilor clădirii. Fiabilitatea se referă la capacitatea unui obiect de a menține calitatea inerentă designului în timpul funcționării. Specificul teoriei fiabilității structurilor clădirii este necesitatea de a lua în considerare valorile aleatorii ale sarcinilor pe sistemele cu indicatori aleatori de rezistență. O trăsătură caracteristică a metodei stării limită este că toate valorile inițiale operate în calcul, de natură aleatorie, sunt reprezentate în norme prin valori normative deterministe, bazate științific, și efectul variabilității lor asupra fiabilității structurilor. este luată în considerare de coeficienţii corespunzători. Fiecare dintre factorii de fiabilitate ia în considerare variabilitatea unei singure valori inițiale, adică. este privat. Prin urmare, metoda stărilor limită este uneori numită metoda coeficienților parțiali. Factorii, a căror variabilitate afectează nivelul de fiabilitate al structurilor, pot fi clasificați în cinci categorii principale: sarcini și impacturi; dimensiunile geometrice ale elementelor structurale; gradul de responsabilitate al structurilor; proprietățile mecanice ale materialelor; condiţiile de lucru ale structurii. Luați în considerare acești factori. Posibila abatere a sarcinilor standard în sus sau în jos este luată în considerare de factorul de siguranță la sarcină 2, care, în funcție de tipul de sarcină, are o valoare diferită mai mare sau mai mică decât unu. Acești coeficienți, împreună cu valorile standard, sunt prezentați în capitolul SNiP 2.01.07-85 Standarde de proiectare. „Încărcări și influențe”. Probabilitatea acțiunii în comun a mai multor sarcini este luată în considerare prin înmulțirea sarcinilor cu factorul de combinație, care este prezentat în același capitol al standardelor. Posibila abatere nefavorabilă a dimensiunilor geometrice ale elementelor structurale este luată în considerare de factorul de precizie. Cu toate acestea, acest coeficient în forma sa pură nu este acceptat. Acest factor este utilizat la calcularea caracteristicilor geometrice, luând parametrii de proiectare a secțiunilor cu o toleranță în minus. Pentru a echilibra în mod rezonabil costurile clădirilor și structurilor pentru diverse scopuri, se introduce un coeficient de fiabilitate în acest scop.< 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.

Principalul parametru al rezistenței unui material la impactul forțat este rezistența normativă stabilită prin acte normative pe baza rezultatelor studiilor statistice ale variabilității proprietăților mecanice ale materialelor prin testarea probelor de material conform metodelor standard. O posibilă abatere de la valorile normative este luată în considerare de factorul de siguranță al materialului ym > 1. Acesta reflectă variabilitatea statistică a proprietăților materialului și diferența acestora față de proprietățile probelor standard testate. Caracteristica obținută prin împărțirea rezistenței standard la coeficientul m se numește rezistența de proiectare R. Această caracteristică principală de rezistență a lemnului este standardizată de SNiP P-25-80 „Standarde de proiectare. Structuri din lemn”.

Influența nefavorabilă a mediului și a mediului de funcționare, precum: încărcăturile vântului și instalației, înălțimea secțiunii, condițiile de temperatură și umiditate, sunt luate în considerare prin introducerea coeficienților condițiilor de lucru m. Coeficientul m poate fi mai mic de unu dacă acest factor sau o combinație de factori reduce capacitatea portantă a structurii și, în caz contrar, mai multe unități. Pentru lemn, acești coeficienți sunt prezentați în SNiP 11-25-80 „Standarde de proiectare.

Valorile limită de reglementare ale abaterilor îndeplinesc următoarele cerințe: a) tehnologice (asigurarea condițiilor de funcționare normală a mașinilor și echipamentelor de manipulare, a instrumentelor etc.); b) constructive (asigurarea integrității elementelor structurale adiacente între ele, a îmbinărilor acestora, a prezenței unui gol între structurile de susținere și structurile pereților despărțitori, case semi-timbre etc., asigurarea pantelor specificate); c) estetice şi psihologice (oferind impresii favorabile din apariţia structurilor, prevenind senzaţia de pericol).

Mărimea deformațiilor finale depinde de lungimea și tipul de sarcini aplicate. Pentru structurile din lemn care acoperă clădiri din acțiunea sarcinilor permanente și temporare pe termen lung, deformarea maximă variază de la (1/150) - i la (1/300) (2). Rezistența lemnului este redusă și sub influența unor substanțe chimice din biodistrucție, introduse sub presiune în autoclave la o adâncime considerabilă. În acest caz, coeficientul de stare de funcționare tia = 0,9. Influența concentrației tensiunilor în secțiunile calculate ale elementelor tensionate slăbite de găuri, precum și în elementele îndoite din lemn rotund cu subtăiere în secțiunea calculată, reflectă coeficientul stării de lucru m0 = 0,8. Deformabilitatea lemnului în calculul structurilor din lemn pentru a doua grupă de stări limită este luată în considerare de modulul de bază de elasticitate E, care, atunci când forța este direcționată de-a lungul fibrelor de lemn, este considerat a fi de 10.000 MPa și peste fibrele, 400 MPa. Când se calculează stabilitatea, se presupune că modulul de elasticitate este de 4500 MPa. Modulul de forfecare de bază al lemnului (6) în ambele direcții este de 500 MPa. Raportul lui Poisson al lemnului între fibre la tensiunile direcționate de-a lungul fibrelor este considerat egal cu pdo o = 0,5, iar de-a lungul fibrelor la tensiunile direcționate peste fibre, n900 = 0,02. Deoarece durata și nivelul de încărcare afectează nu numai rezistența, ci și proprietățile de deformare ale lemnului, valoarea modulului de elasticitate și a modulului de forfecare este înmulțită cu coeficientul τi = 0,8 la calcularea structurilor în care solicitările din elementele decurgând din sarcini permanente și temporare pe termen lung, depășesc 80% din tensiunea totală de la toate sarcinile. La calcularea structurilor metal-lemn, caracteristicile elastice și rezistențele de proiectare ale oțelului și îmbinărilor elementelor din oțel, precum și armăturile, sunt luate conform capitolelor din SNiP pentru proiectarea structurilor din oțel și beton armat.

Dintre toate materialele structurale din tablă care utilizează materii prime lemnoase, numai placajul este recomandat să fie utilizat ca elemente ale structurilor portante, ale căror rezistențe de bază de proiectare sunt date în Tabelul 10 din SNiP P-25-80. În condițiile corespunzătoare de funcționare a structurilor din placaj lipit, calculul pentru prima grupă de stări limită prevede înmulțirea rezistențelor de proiectare de bază ale placajului cu coeficienții condițiilor de funcționare tv, tj, tn și tl. La calculul pentru al doilea grup de stări limită, caracteristicile elastice ale placajului în planul tablei sunt luate conform tabelului. 11 SNiP P-25-80. Modulul de elasticitate și modulul de forfecare pentru structurile aflate în diferite condiții de funcționare, precum și cele supuse efectelor combinate ale sarcinilor permanente și temporare pe termen lung, trebuie înmulțite cu coeficienții corespunzători condițiilor de funcționare adoptați pentru lemn.

Primul grup cel mai periculos. Este determinat de neadecvarea pentru serviciu, atunci când structura își pierde capacitatea portantă ca urmare a distrugerii sau pierderii stabilității. Acest lucru nu se întâmplă până la maxim normal O sau tensiunile t de forfecare în elementele sale nu depăşesc rezistenţele calculate (minime) ale materialelor din care sunt realizate. Această condiție este scrisă prin formula

Stările limită ale primului grup includ: distrugerea de orice fel, pierderea generală a stabilității structurii sau pierderea locală a stabilității unui element structural, încălcarea îmbinărilor care transformă structura într-un sistem variabil, dezvoltarea deformațiilor reziduale inacceptabile. . Calculul capacitatii portante se realizeaza in functie de cel mai rau caz probabil si anume: in functie de cea mai mare sarcina si cea mai mica rezistenta a materialului, constatate luand in considerare toti factorii care o influenteaza. Combinațiile nefavorabile sunt date în reguli.

A doua grupă mai putin periculos. Este determinat de neadecvarea structurii pentru funcționarea normală, atunci când se îndoaie la o valoare inacceptabilă. Acest lucru nu se întâmplă până când deviația relativă maximă /// nu depășește valorile maxime admise. Această condiție este scrisă prin formula

Calculul structurilor din lemn conform celei de-a doua stări limită pentru deformații se aplică în principal structurilor încovoiate și urmărește limitarea mărimii deformațiilor. Calculul se efectuează pe sarcinile standard fără a le înmulți cu factorii de fiabilitate, presupunând lucrul elastic al lemnului. Calculul pentru deformari se face in functie de caracteristicile medii ale lemnului, si nu dupa cele reduse, ca la verificarea capacitatii portante. Acest lucru se explică prin faptul că creșterea deformației în unele cazuri, atunci când se utilizează lemn de calitate inferioară, nu reprezintă o amenințare la adresa integrității structurilor. Acest lucru explică și faptul că calculul deformațiilor se efectuează pentru sarcini normative, și nu pentru sarcini de proiectare. Ca o ilustrare a stării limită a celui de-al doilea grup, se poate da un exemplu când, ca urmare a unei abateri inacceptabile a căpriorii, apar fisuri în acoperiș. Fluxul de umiditate în acest caz perturbă funcționarea normală a clădirii, duce la o scădere a durabilității lemnului datorită umidității sale, dar clădirea continuă să fie utilizată. Calculul pentru a doua stare limită, de regulă, are o importanță subordonată, deoarece principalul lucru este de a asigura capacitatea portantă. Cu toate acestea, limitele de deformare sunt de o importanță deosebită pentru structurile cu obligațiuni cedabile. Prin urmare, deformarea structurilor din lemn (raft compozit, grinzi compozite, structuri scândură-cuie) trebuie determinată ținând cont de influența conformității legăturilor (SNiP P-25-80. Tabelul 13).

încărcături, care acţionează asupra structurilor sunt determinate de Reglementările şi Regulile de Construcţii - SNiP 2.01.07-85 „Încărcări şi Impacturi”. La calcularea structurilor din lemn și materiale plastice, se ia în considerare în principal sarcina constantă din greutatea proprie a structurilor și a altor elemente de construcție. gși sarcini de scurtă durată din greutatea zăpezii S, presiunea vântului W. Se iau în considerare și sarcinile din greutatea oamenilor și a echipamentelor. Fiecare sarcină are o valoare standard și de proiectare. Valoarea normativă se notează convenabil prin indicele n.

Sarcini de reglementare sunt valorile inițiale ale sarcinilor: sarcinile active sunt determinate ca urmare a prelucrării datelor de observații și măsurători pe termen lung. Sarcinile permanente sunt calculate din greutatea proprie și volumul structurilor, altor elemente ale clădirii și echipamentelor. Încărcările de reglementare sunt luate în considerare la calcularea structurilor pentru al doilea grup de stări limită - pentru deviații.

Sarcini de proiectare sunt determinate pe baza celor normative, ținând cont de posibila variabilitate a acestora, în special în sus. Pentru aceasta, valorile sarcinilor standard sunt înmulțite cu factorul de siguranță a sarcinii y, ale căror valori sunt diferite pentru diferite sarcini, dar toate sunt mai mari decât unitatea. Valorile de sarcină distribuite sunt date în kilopascali (kPa), care corespund cu kilonewtoni pe metru pătrat (kN/m). Majoritatea calculelor folosesc valori de sarcină liniare (kN/m). Sarcinile de proiectare sunt utilizate în calculul structurilor pentru primul grup de stări limită, pentru rezistență și stabilitate.

g”, care acționează asupra structurii, constă din două părți: prima parte este sarcina de la toate elementele structurilor de închidere și materialele susținute de această structură. Sarcina fiecărui element este determinată prin înmulțirea volumului acestuia cu densitatea materialului și prin distanța dintre structuri; a doua parte este sarcina din greutatea proprie a structurii principale de susținere. În calculul preliminar, sarcina din greutatea proprie a structurii principale de susținere poate fi determinată aproximativ, având în vedere dimensiunile reale ale secțiunilor și volumelor elementelor structurale.

este egal cu produsul factorului normativ cu factorul de fiabilitate a sarcinii y. Pentru sarcina din greutatea proprie a structurilor y= 1.1, dar pentru sarcini de la izolație, acoperiș, barieră de vapori și altele y= 1.3. Sarcină permanentă de la acoperișurile înclinate convenționale cu un unghi de înclinare A este convenabil să ne referim la proiecția lor orizontală împărțind-o la cos A.

Sarcina normativă de zăpadă s H se determină pe baza greutății normative a stratului de zăpadă astfel, care este dată în normele de încărcare (kN/m 2) a proiecției orizontale a stratului de acoperire, în funcție de regiunea de zăpadă a țării. Această valoare este înmulțită cu coeficientul p, care ia în considerare panta și alte caracteristici ale formei acoperirii. Atunci sarcina standard s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Acest. sarcina este uniformă și poate fi bifață sau unilaterală.

La acoperișurile boltite pe ferme sau arcade segmentate se determină o încărcare uniformă de zăpadă ținând cont de coeficientul p, care depinde de raportul dintre lungimea travei / la înălțimea bolții /: p = //(8/).

Cu raportul dintre înălțimea arcului și deschiderea f/l= Sarcina de zăpadă 1/8 poate fi triunghiulară cu o valoare maximă de s” pe un picior și 0,5 s” pe celălalt și valoare zero la creastă. Coeficienții p, care determină valorile sarcinii maxime de zăpadă la rapoarte f/l= 1/8, 1/6 și 1/5, respectiv egal cu 1,8; 2.0 și 2.2. Sarcina de zăpadă pe pavajele arcuite poate fi definită ca fronton, considerând convențional că pavajul este fronton de-a lungul planurilor care trec prin coardele axelor planșeului la arcade. Sarcina de zăpadă calculată este egală cu produsul dintre sarcina standard și factorul de siguranță la sarcină 7- Pentru majoritatea structurilor ușoare din lemn și plastic, cu un raport de încărcări standard constante și de zăpadă g n/s H < 0,8 коэффициент y= 1.6. Pentru rapoarte mari ale acestor sarcini la =1,4.

Sarcina din greutatea unei persoane cu o sarcină este considerată egală cu - normativ R"= 0,1 kN și calculat R = p și y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. sarcina de vant. Sarcina de vânt normativă w constă din presiune sh’+ și aspirație w n - vânt. Datele inițiale în determinarea încărcăturii vântului sunt valorile presiunii vântului direcționate perpendicular pe suprafețele acoperirii și pereților clădirilor. Wi(MPa), în funcție de regiunea eoliană a țării și acceptate conform normelor de încărcări și impacturi. Sarcini de vânt de reglementare w” sunt determinate prin înmulțirea presiunii normale a vântului cu coeficientul k, luând în considerare înălțimea clădirilor și coeficientul aerodinamic Cu, având în vedere forma sa. Pentru majoritatea clădirilor din lemn și materiale plastice, a căror înălțime nu depășește 10 m, k = 1.

Coeficient aerodinamic Cu depinde de forma clădirii, dimensiunile sale absolute și relative, pante, înălțimi relative ale acoperirilor și direcția vântului. Pe majoritatea acoperișurilor înclinate, al căror unghi de înclinare nu depășește a = 14 °, sarcina vântului acționează sub formă de aspirație W-.În același timp, practic nu crește, dar reduce forțele din structuri de la sarcini constante și de zăpadă, iar în calcul este posibil să nu fie luată în considerare în marja de siguranță. Sarcina vântului trebuie luată în considerare la calcularea stâlpilor și a pereților clădirilor, precum și la calculul structurilor triunghiulare și lancete.

Sarcina de vânt calculată este egală cu standardul înmulțit cu factorul de siguranță y= 1.4. Prin urmare, w = = w”y.

Rezistențe de reglementare lemn RH(MPa) sunt principalele caracteristici ale rezistenței zonelor de lemn curate de defecte. Acestea sunt determinate de rezultatele a numeroase teste de laborator pe termen scurt, cu mostre standard mici de lemn uscat, cu un conținut de umiditate de 12% pentru întindere, compresie, îndoire, strivire și ciobire.

95% din probele de lemn testate vor avea o rezistență la compresiune egală sau mai mare decât valoarea sa standard.

Valorile rezistențelor standard date în ap. 5 sunt utilizate practic în controlul de laborator al rezistenței lemnului în procesul de fabricare a structurilor din lemn și în determinarea capacității portante a structurilor portante în exploatare în timpul examinărilor acestora.

Rezistențe de proiectare lemn R(MPa) - acestea sunt principalele caracteristici ale rezistenței elementelor din lemn real ale structurilor reale. Acest lemn are pete naturale și funcționează sub stres mulți ani. Rezistențele de proiectare se obțin pe baza rezistențelor standard, ținând cont de factorul de fiabilitate al materialului lași factorul de durată de încărcare t al conform formulei

Coeficient la mult mai mult decât unitate. Se ține cont de scăderea rezistenței lemnului real ca urmare a eterogenității structurii și a prezenței diferitelor defecte care nu există în probele de laborator. Practic, rezistența lemnului este redusă prin noduri. Ele reduc aria secțiunii transversale de lucru prin tăierea și împingerea fibrelor longitudinale ale acesteia, creând o excentricitate a forțelor longitudinale și înclinarea fibrelor în jurul nodului. Înclinarea fibrelor face ca lemnul să se întindă peste și într-un unghi față de fibre, a căror rezistență în aceste direcții este mult mai mică decât de-a lungul fibrelor. Defectele lemnului reduc rezistența la tracțiune a lemnului cu aproape jumătate și de aproximativ o dată și jumătate la compresiune. Fisurile sunt cele mai periculoase în zonele în care lemnul este ciobit. Odată cu creșterea dimensiunii secțiunilor elementelor, tensiunile în timpul distrugerii lor scad datorită eterogenității mai mari a distribuției tensiunilor pe secțiuni, care este luată în considerare și la determinarea rezistențelor de proiectare.

Factor de durată de încărcare 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 în rezistenţă eu yL aproape W^ jumătate pe termen scurt /tg.

Calitatea lemnului afectează în mod natural mărimea rezistențelor sale calculate. Lemnul de clasa I - cu cele mai puține defecte are cea mai mare rezistență de proiectare. Rezistența de proiectare a lemnului de clasa a 2-a și, respectiv, a 3-a este mai mică. De exemplu, rezistența calculată a lemnului de pin și molid de clasa a II-a la compresiune se obține din expresia

Rezistența calculată a lemnului de pin și molid la compresiune, întindere, îndoire, ciobire și strivire este dată în App. 6.

Coeficienții condițiilor de lucru T la rezistența de proiectare a lemnului se iau în considerare condițiile în care sunt fabricate și funcționează structurile din lemn. Factorul de rasă T" ia în considerare rezistența diferită a lemnului de diferite specii, care diferă de rezistența lemnului de pin și molid. Factorul de sarcină t ia în considerare durata scurtă a acțiunii vântului și sarcinile instalației. Când se zdrobește t n= 1,4, pentru alte tipuri de tensiuni t n = 1.2. Coeficientul de înălțime al secțiunilor la îndoirea lemnului grinzilor din lemn lipite cu o înălțime a secțiunii mai mare de 50 cm / 72b scade de la 1 la 0,8, cu o înălțime a secțiunii de 120 cm - chiar mai mult. Coeficientul de grosime a stratului elementelor din lemn lipite ia în considerare creșterea rezistenței lor la compresiune și încovoiere pe măsură ce grosimea plăcilor lipite scade, drept urmare omogenitatea structurii lemnului lipit crește. Valorile sale sunt în intervalul 0,95. 1.1. Coeficientul de încovoiere m rH ia în considerare tensiunile suplimentare de încovoiere care apar atunci când plăcile se îndoaie în timpul fabricării elementelor din lemn îndoite lipite. Depinde de raportul dintre raza curbei și grosimea plăcilor h/b și are o valoare de 1,0. 0,8 pe măsură ce acest raport crește de la 150 la 250. Coeficient de temperatură m t ia în considerare scăderea rezistenței structurilor din lemn care funcționează la temperaturi de la +35 la +50 °C. Acesta scade de la 1,0 la 0,8. Coeficientul de umiditate tow ia in considerare scaderea rezistentei structurilor din lemn care functioneaza in mediu umed. La umiditatea aerului în încăperi de la 75 la 95% t vl = 0,9. În aer liber în zone uscate și normale t ow = 0,85. Cu umiditate constantă și în apă t ow = 0,75. Factorul de concentrare a stresului t k = 0,8 ia în considerare reducerea locală a rezistenței lemnului în zonele de legături și găuri în tensiune. Coeficientul de durată a sarcinii t dl = 0,8 ia în considerare scăderea rezistenței lemnului ca urmare a faptului că sarcinile pe termen lung reprezintă uneori mai mult de 80% din cantitatea totală de sarcini care acționează asupra structurii.

Modulul de elasticitate al lemnului determinată în teste de laborator pe termen scurt, E cr= 15-10 3 MPa. La luarea în considerare a deformațiilor sub încărcare pe termen lung, la calculul prin deformari £ = 10 4 MPa (Anexa 7).

Rezistențele normative și de proiectare ale placajului de construcție au fost obținute prin aceleași metode ca și pentru lemn. În acest caz, s-a luat în considerare forma sa foii și un număr impar de straturi cu direcția reciproc perpendiculară a fibrelor. Prin urmare, rezistența placajului în aceste două direcții este diferită și de-a lungul fibrelor exterioare este oarecum mai mare.

Cel mai utilizat în construcții este placajul cu șapte straturi marca FSF. Rezistențele sale calculate de-a lungul fibrelor furnirurilor exterioare sunt: ​​la tracțiune # f. p = 14 MPa, compresie #f. c \u003d 12 MPa, îndoire în afara planului /? f.„ = 16 MPa, ciobirea în planul # f. sk \u003d 0,8 MPa și tăiați /? f. cf - 6 MPa. În fibrele furnirurilor exterioare, aceste valori sunt, respectiv, egale cu: eu f_r= 9 MPa, compresie # f. c \u003d 8,5 MPa, îndoire # F.i \u003d 6,5 MPa, ciobire R$. CK= 0,8 MPa, tăiat # f. cf = = 6 MPa. Modulele elastice și de forfecare de-a lungul fibrelor exterioare sunt, respectiv, E f = 9-10 3 MPa și, respectiv, b f = 750 MPa și peste fibrele exterioare £ f = 6-10 3 MPa și G$ = 750 MPa.

Proiectarea stării limită

Proiectarea stărilor limită Stările limită sunt stări în care structura nu mai poate fi utilizată ca urmare a sarcinilor externe și interne

BAZĂ DE BLOC ȘI FUNDAȚII

calculul stării limită

Principii de calcul a bazelor pe stări limită (I și II).

1 stare limită– asigurarea condiţiilor pentru imposibilitatea pierderii capacităţii portante, stabilităţii şi formei.

2 stare limită- asigurarea adecvării pentru funcționarea normală a clădirilor și structurilor prevenind în același timp deformațiile peste norma (nu se produce pierderea stabilității).

Pentru 1 PS, calculul se efectuează întotdeauna, pentru 2 (pentru rezistența la fisurare) - numai pentru fundații flexibile (bandă, placă).

Pentru 1 PS, calculele sunt efectuate dacă:

1) o sarcină orizontală semnificativă este transferată la bază.

2) fundația este situată pe o pantă sau în apropierea acesteia, sau fundația este compusă din plăci de sol cu ​​cădere mari.

3) baza este compusă din soluri argilo-argiloase saturate cu apă cu indice de saturație cu apă S r ≥ 0,8 și un factor de consolidare cu y ≤10 7 cm 2 /an - rezistența scheletului solului la presiune neutră.

4) baza este compusă din pământ stâncos.

Condiție de proiectare pentru 1 PS:

F u - puterea rezistenței finale a bazei,

γ c \u003d 0.8..1.0 - set de condiții de funcționare a bazei solului,

γ n = 1,1..1,2 - factor de fiabilitate, depinde de scopul clădirii.

2 PS fiecare - întotdeauna condus.

S ≤ Su- captura estimată (la P ≤ R), unde P este presiunea sub baza fundației.

R este rezistența calculată a solului.

Esența metodei

Metoda de calcul al structurilor prin stări limită este o dezvoltare ulterioară a metodei de calcul prin forțe distructive. La calculul prin această metodă, se stabilesc clar stările limită ale structurilor și se introduce un sistem de coeficienți de proiectare care garantează structura împotriva apariției acestor stări sub cele mai nefavorabile combinații de sarcini și la cele mai mici valori ale caracteristicilor de rezistență. a materialelor.

Etapele distrugerii, dar siguranța structurii sub sarcină este evaluată nu printr-un singur factor de siguranță de sinteză, ci printr-un sistem de coeficienți de proiectare. Structurile proiectate și calculate folosind metoda stării limită sunt ceva mai economice.

2. Două grupuri de stări limită

Stările limită sunt stările în care structurile încetează să îndeplinească cerințele impuse acestora în timpul funcționării, adică își pierd capacitatea de a rezista la sarcini și influențe externe sau primesc mișcări inacceptabile sau daune locale.

Structurile din beton armat trebuie să îndeplinească cerințele de calcul pentru două grupe de stări limită: pentru capacitatea portantă - prima grupă de stări limită; în funcție de adecvarea pentru funcționarea normală - al doilea grup de stări limită.

Calculul pentru stările limită ale primului grup este efectuat pentru a preveni:

Rupere fragilă, ductilă sau de alt tip (calcul de rezistență, luând în considerare, dacă este necesar, deformarea structurii înainte de distrugere);

pierderea stabilității formei structurii (calcul pentru stabilitatea structurilor cu pereți subțiri etc.) sau a poziției acesteia (calcul pentru răsturnarea și alunecarea pereților de sprijin, fundații înalte încărcate excentric; calcul pentru ascensiunea rezervoarelor îngropate sau subterane etc. .);

cedarea la oboseală (calcul de oboseală a structurilor sub influența unei sarcini mobile sau pulsative repetitive: grinzi de macarală, traverse, fundații de cadru și tavane pentru mașini dezechilibrate etc.);

distrugerea prin efectul combinat al factorilor de forță și al influențelor negative ale mediului (expunerea periodică sau constantă la un mediu agresiv, acțiunea de îngheț și dezgheț alternativ etc.).

Calculul pentru stările limită ale celui de-al doilea grup este efectuat pentru a preveni:

formarea deschiderii excesive sau prelungite a fisurilor (dacă formarea sau deschiderea prelungită a fisurilor este permisă în condițiile de funcționare);

mișcări excesive (deviații, unghiuri de rotație, unghiuri de deformare și amplitudini de vibrație).

Calculul stărilor limită ale structurii în ansamblu, precum și elementele sau părțile sale individuale, se efectuează pentru toate etapele: fabricație, transport, instalare și exploatare; în același timp, schemele de proiectare trebuie să respecte soluțiile de proiectare adoptate și fiecare dintre etapele enumerate.

3. Factori estimați

Factorii de proiectare - sarcinile și caracteristicile mecanice ale betonului și armăturii (rezistența la tracțiune, limita de curgere) - au variabilitate statistică (împrăștierea valorilor). Încărcările și acțiunile pot diferi de probabilitatea dată de depășire a valorilor medii, iar caracteristicile mecanice ale materialelor pot diferi de probabilitatea dată de scădere a valorilor medii. Calculele stării limită iau în considerare variabilitatea statistică a sarcinilor și caracteristicile mecanice ale materialelor, factorii nestatistici și diferitele condiții fizice, chimice și mecanice nefavorabile sau favorabile pentru funcționarea betonului și armăturii, fabricarea și funcționarea elementelor clădirilor și structurilor. . Sunt normalizate sarcinile, caracteristicile mecanice ale materialelor și coeficienții de proiectare.

Valorile sarcinilor, rezistenței betonului și armăturii sunt stabilite conform capitolelor SNiP „Încărcări și efecte” și „Structuri din beton și beton armat”.

4. Clasificarea sarcinilor. Sarcini normative și de proiectare

În funcție de durata acțiunii, sarcina este împărțită în permanentă și temporară. Încărcăturile temporare, la rândul lor, sunt împărțite în pe termen lung, pe termen scurt, speciale.

Încărcările din greutatea structurilor portante și de închidere ale clădirilor și structurilor, masa și presiunea solurilor și impactul precomprimarii structurilor din beton armat sunt constante.

Sarcinile pe termen lung sunt din greutatea echipamentelor staționare de pe podele - mașini-unelte, aparate, motoare, rezervoare etc.; presiunea gazelor, lichidelor, solidelor în vrac în containere; încărcături în depozite, frigidere, arhive, biblioteci și clădiri și structuri similare; parte din sarcina temporară stabilită prin norme în clădirile de locuit, birouri și spații de agrement; efectele tehnologice ale temperaturii pe termen lung de la echipamentele staționare; sarcinile de la un rulant sau un rulant, înmulțite cu coeficienții: 0,5 pentru macaralele medii și 0,7 pentru macaralele grele; încărcările de zăpadă pentru regiunile climatice III-IV cu coeficienți de 0,3-0,6. Valorile indicate ale macaralei, unele sarcini temporare și de zăpadă fac parte din valoarea lor totală și sunt introduse în calcul ținând cont de durata acțiunii acestor tipuri de sarcini asupra deplasărilor, deformațiilor și fisurilor. Valorile complete ale acestor sarcini sunt pe termen scurt.

Pe termen scurt sunt încărcăturile din greutatea persoanelor, pieselor, materialelor din zonele de întreținere și reparare a utilajelor - pasarele și alte zone libere de utilaje; o parte a încărcăturii pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile apărute în timpul fabricării, transportului și instalării elementelor structurale; sarcinile de la rulante și rulante utilizate la construcția sau exploatarea clădirilor și structurilor; încărcături de zăpadă și vânt; efectele climatice ale temperaturii.

Sarcinile speciale includ: efecte seismice și explozive; sarcini cauzate de o defecțiune sau defecțiune a echipamentului și o încălcare bruscă a procesului tehnologic (de exemplu, cu o creștere sau scădere bruscă a temperaturii etc.); impactul deformațiilor inegale ale bazei, însoțite de o modificare fundamentală a structurii solului (de exemplu, deformații ale solurilor cedeze în timpul înmuiării sau solurilor permafrost în timpul dezghețului) etc.

Încărcările normative sunt stabilite de norme în funcție de o probabilitate prestabilită de depășire a valorilor medii sau în funcție de valorile nominale. Sarcinile constante de reglementare sunt luate în funcție de valorile de proiectare ale parametrilor geometrici și structurali și în funcție de valorile densității medii. Sarcinile tehnologice și de instalare temporare de reglementare sunt stabilite la cele mai mari valori prevăzute pentru funcționarea normală; zăpadă și vânt - în funcție de media valorilor anuale nefavorabile sau în funcție de valorile nefavorabile corespunzătoare unei anumite perioade medii de repetare a acestora.

Sarcinile de proiectare pentru proiectarea structurilor pentru rezistență și stabilitate sunt determinate prin înmulțirea sarcinii standard cu factorul de siguranță la sarcină Vf, de obicei mai mare de unu, de exemplu g=gnyf. Coeficient de fiabilitate din greutatea betonului și structurilor din beton armat Yf = M; din greutatea structurilor din beton pe agregate usoare (cu o densitate medie de 1800 kg/m3 sau mai putin) si diverse sape, rambleuri, incalzitoare, efectuate in fabrica, Yf = l.2, la montaj yf = \.3 ; de la diferite sarcini sub tensiune în funcție de valoarea lor yf = it 2...1.4. Coeficientul de suprasarcină din greutatea structurilor la calcularea stabilității poziției împotriva urcării, răsturnării și alunecării, precum și în alte cazuri în care o scădere a masei înrăutățește condițiile de funcționare a structurii, este luat 7f = 0,9. La calcularea structurilor în stadiul de construcție, sarcinile pe termen scurt calculate sunt înmulțite cu un factor de 0,8. Sarcinile de proiectare pentru calculul structurilor pentru deformații și deplasări (pentru al doilea grup de stări limită) sunt luate egale cu valorile standard cu coeficientul Yf -1-

combinație de sarcini. Structurile trebuie proiectate pentru diferite combinații de sarcini sau forțele corespunzătoare dacă calculul se efectuează conform unei scheme inelastice. În funcție de compoziția sarcinilor luate în considerare, există: principalele combinații, formate din sarcini permanente, de lungă durată și de scurtă durată sau forțe de la nx; combinatii speciale formate din permanent, pe termen lung, posibil pe termen scurt si una din sarcinile sau eforturile speciale de la acestea.

Sunt luate în considerare cinci grupuri de combinații de bază de sarcini. La calcularea structurilor pentru combinațiile principale ale primului grup, se iau în considerare sarcinile constante, pe termen lung și una pe termen scurt; în calculul structurilor pentru combinațiile principale ale celui de-al doilea grup, se iau în considerare sarcini constante, pe termen lung și două (sau mai multe) sarcini pe termen scurt; în timp ce valorile pe termen scurt

sarcinile sau forțele corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,9.

Atunci când se calculează structuri pentru combinații speciale, valorile sarcinilor pe termen scurt sau ale forțelor corespunzătoare trebuie înmulțite cu un factor de combinație egal cu 0,8, cu excepția cazurilor specificate în standardele de proiectare pentru clădiri și structuri din regiunile seismice.

Normele permit, de asemenea, reducerea sarcinilor sub tensiune la calcularea grinzilor și traverselor, în funcție de suprafața podelei încărcate.

5. Gradul de responsabilitate al clădirilor și structurilor

Gradul de responsabilitate al clădirii și structurilor atunci când structurile ating stările limită este determinat de valoarea pagubelor materiale și sociale. La proiectarea structurilor, ar trebui să se țină seama de factorul de fiabilitate în scopul întreprinderii unitare, a cărui valoare depinde de clasa de responsabilitate a clădirilor sau structurilor. Valorile limită ale capacității portante, valorile calculate ale rezistențelor, valorile limită ale deformațiilor, deschiderile de fisuri sau valorile calculate ale sarcinilor, forțelor sau altor influențe trebuie înmulțite cu acest coeficient conform scopul.

Studiile experimentale efectuate la fabricile de produse prefabricate din beton armat au arătat că pentru betonul greu și betonul pe agregate poroase, coeficientul de variație este Y ~ 0,135, ceea ce este acceptat în norme.

În statistica matematică, folosind pa sau niciunul, este estimată probabilitatea de a repeta valorile rezistenței temporare mai mici decât V. Dacă acceptăm x = 1,64, atunci este probabilă repetarea valorilor<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.

La controlul clasei de beton din punct de vedere al rezistenței la întindere axială, rezistența normativă a betonului la întinderea axială Rbtn este considerată egală cu rezistența (clasa) sa garantată pe. întindere axială.

Rezistența de proiectare a betonului pentru calculul pentru prima grupă de stări limită se determină prin împărțirea rezistențelor standard la factorii corespunzători de fiabilitate pentru beton la compresiune ybc = 1,3 prn tensiune ^ = 1,5, iar în controlul rezistenței la tracțiune yy = 1,3 . Rezistența de proiectare a betonului la compresiune axială

Rezistența la compresiune calculată a betonului greu din clasele B50, B55, B60 este înmulțită cu coeficienți care țin cont de particularitatea proprietăților mecanice ale betonului de înaltă rezistență (reducerea deformațiilor la fluaj), respectiv, egală cu 0,95; 0,925 și 0,9.

Valorile rezistenței de proiectare a betonului cu rotunjire sunt date în App. eu.

La calculul elementelor structurale, rezistențele de proiectare ale betonului Rb și Rbt sunt reduse, iar în unele cazuri sunt crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru a betonului uy, ținând cont de proprietățile specifice ale betonului: durata sarcinii. și repetarea ei repetată; condițiile, natura și stadiul de funcționare a structurii; metoda de fabricare a acestuia, dimensiunile secțiunii transversale etc.

Rezistența de proiectare la compresiune a armăturii Rsc utilizată în calculul structurilor pentru primul grup de stări limită, atunci când armătura este lipită de beton, este considerată egală cu rezistența de proiectare la întindere corespunzătoare a armăturii Rs, dar nu mai mult de 400 MPa (pe baza privind compresibilitatea finală a căzii de beton). La calcularea structurilor pentru care rezistența de proiectare a betonului este luată pentru o sarcină pe termen lung, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru y&2

La calcularea elementelor structurale, rezistențele de proiectare ale armăturii sunt reduse sau în unele cazuri crescute prin înmulțirea cu coeficienții corespunzători ai condițiilor de lucru ySi, ținând cont de posibilitatea utilizării incomplete a caracteristicilor sale de rezistență din cauza distribuției neuniforme a tensiunilor în secțiunea transversală. , rezistența scăzută a betonului, condițiile de ancorare, prezența coturilor, natura diagramei de tracțiune a oțelului, modificarea proprietăților acestuia în funcție de condițiile de funcționare ale structurii etc.

La calcularea elementelor pentru acțiunea unei forțe transversale, rezistențele de proiectare ale armăturii transversale sunt reduse prin introducerea coeficientului condițiilor de lucru -um ^ OD, care ține cont de distribuția neuniformă a tensiunilor în armătură de-a lungul lungimii secțiune înclinată. În plus, pentru armătura transversală sudată din sârmă din clasele Вр-I și armătură cu tijă din clasa A-III, se introduce coeficientul Vs2=0,9, care ține cont de posibilitatea ruperii fragile a îmbinării sudate a clemelor. Valorile rezistenței de proiectare a armăturii transversale la calcularea forței tăietoare Rsw, ținând cont de coeficienții yst, sunt date în tabel. 1 și 2 aplicație. v.

În plus, rezistențele calculate Rs, Rsc și Rsw trebuie înmulțite cu coeficienții condițiilor de funcționare: Ys3, 7 * 4 - cu aplicarea repetată a sarcinii (vezi Capitolul VIII); ysb^lx/lp sau uz~1x/lap - în zona de transfer al tensiunilor și în zona de ancorare a armăturii netensionate fără ancore; 7 ^ 6 - în timpul funcționării „armăturii de înaltă rezistență la solicitări peste limita de curgere condiționată (7o.2.

Rezistența de proiectare a armăturii pentru calculul pentru al doilea grup de stări limită este stabilită la un factor de fiabilitate pentru armătură 7s = 1, adică. sunt luate egale cu valorile standard Rs, ser = Rsn și sunt luate în considerare cu coeficientul condițiilor de funcționare a armăturii

Rezistenta la fisurare a unei structuri din beton armat este rezistenta acesteia la fisurare in stadiul I a starii de solicitare-deformare sau rezistenta la fisuri de deschidere in stadiul II a starii de solicitare-deformare.

Rezistenta la fisurare a unei structuri din beton armat sau a pieselor acesteia se impun in calcul diferite cerinte, in functie de tipul de armare utilizat. Aceste cerințe se aplică fisurilor normale și fisurilor înclinate pe axa longitudinală a elementului și sunt împărțite în trei categorii:

Deschiderea fisurilor sub acțiunea unor sarcini constante, de lungă durată și de scurtă durată este considerată scurtă; deschiderea continuă a fisurilor este considerată sub acțiunea doar a unor sarcini constante și pe termen lung. Lățimea limită a deschiderii fisurii (accr - scurtă și accr2 lungă), la care se asigură funcționarea normală a clădirilor, rezistența la coroziune a armăturii și durabilitatea structurii, în funcție de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri, nu trebuie să depășească 0,05-0,4 mm (Tabelul II .2).

Elementele precomprimate sub presiune lichidă sau gazoasă (rezervoare, conducte de presiune etc.), într-o secțiune complet tensionată cu armătură din tijă sau sârmă, precum și într-o secțiune parțial comprimată cu armătură de sârmă cu un diametru de 3 mm sau mai puțin, trebuie să se îndeplinească cerinţele Primelor categorii. Alte elemente precomprimate, în funcție de condițiile de proiectare și de tipul de armătură, trebuie să îndeplinească cerințele categoriei a doua sau a treia.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor în calculul rezistenței la fisuri depinde de categoria de cerințe pentru rezistența la fisuri: cu cerințele din prima categorie, calculul se efectuează în funcție de sarcinile de proiectare cu un factor de siguranță pentru sarcina yf> l (ca în calculul rezistenței); în conformitate cu cerințele celei de-a doua și a treia categorii, calculul se efectuează pentru acțiunea sarcinilor cu coeficientul V / \u003d b Calculul pentru formarea fisurilor pentru a determina necesitatea verificării deschiderii pe termen scurt a fisurilor pentru cerințele celei de-a doua categorii, calculul pentru formarea fisurilor se efectuează pentru acțiunea sarcinilor de proiectare cu coeficientul yf>U verificările pentru deschiderea fisurilor conform cerințelor celei de-a treia categorii se efectuează sub acțiunea sarcinilor cu coeficientul Y / -1. În calculul rezistenței la fisuri, se ia în considerare acțiunea comună a tuturor sarcinilor, cu excepția celor speciale. Încărcările speciale sunt luate în considerare la calculul formării fisurilor în cazurile în care fisurile duc la o situație catastrofală. Calculul pentru închiderea fisurilor în conformitate cu cerințele celei de-a doua categorii este efectuat pentru acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung cu un coeficient y / -1.Procedura de contabilizare a sarcinilor este dată în tabel. P.Z. La secțiunile de capăt ale elementelor precomprimate în lungimea zonei de transfer de tensiuni de la armătură la beton 1P, fisurarea nu este permisă sub acțiunea combinată a tuturor sarcinilor (cu excepția celor speciale) introduse în calcul cu coeficientul Y / = L ACEASTA cerință se datorează faptului că fisurarea prematură a betonului la secțiunile de capăt ale elementelor - poate duce la scoaterea armăturii din beton sub sarcină și distrugerea bruscă.

cresterea deformarii. Efectul acestor fisuri este luat în considerare în calculele structurale. Pentru elementele care funcționează în condiții S& de acțiune a sarcinilor repetate și calculate pentru rezistență, formarea unor astfel de fisuri nu este permisă.

Stări limită ale primului grup. Calculele de rezistență pornesc din etapa III a stării de tensiune-deformare. Secțiunea structurii are rezistența necesară dacă forțele de la sarcinile de proiectare nu depășesc forțele percepute de secțiune la rezistențele de proiectare ale materialelor, ținând cont de coeficientul condițiilor de lucru. Forța de la sarcinile de proiectare T (de exemplu, momentul încovoietor sau forța longitudinală) este o funcție a sarcinilor standard, a factorilor de siguranță și a altor factori C (modelul de proiectare, factorul dinamic etc.).

Stări limită ale celui de-al doilea grup. Calculul pentru formarea fisurilor, normale și înclinate față de axa longitudinală a elementului, se efectuează pentru a verifica rezistența la fisurare a elementelor cărora li se impun cerințele primei categorii, precum și pentru a determina dacă apar fisuri în elementele a căror rezistența la fisurare este impusă de cerințele categoriilor a doua și a treia. Se crede că fisurile normale pe axa longitudinală nu apar dacă forța T (momentul încovoietor sau forța longitudinală) din acțiunea sarcinilor nu depășește forța TSgf, care poate fi percepută de secțiunea elementului.

Se consideră că fisurile înclinate pe axa longitudinală a elementului nu apar dacă tensiunile principale de întindere din beton nu depășesc valorile de proiectare,

Calculul pentru deschiderea fisurii, normală și înclinată față de axa longitudinală, constă în determinarea lățimii deschiderii fisurii la nivelul armăturii de întindere și compararea acesteia cu lățimea maximă a deschiderii. Datele privind lățimea maximă a deschiderii fisurii sunt date în tabel. II.3.

Calculul deplasarii consta in determinarea deformarii elementului de la sarcini, tinand cont de durata actiunii acestora si compararea acesteia cu deformarea ultima.

Abaterile limită sunt stabilite de diverse cerințe: tehnologice, datorită funcționării normale a macaralelor, instalațiilor tehnologice, mașinilor etc.; constructive, datorită influenței elementelor învecinate care limitează deformațiile, necesității de a rezista la pante specificate etc.; estetic.

Deviațiile limită ale elementelor precomprimate pot fi mărite cu înălțimea cotului, dacă aceasta nu este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare.

Procedura de luare în considerare a sarcinilor la calcularea deformațiilor este următoarea: când este limitată de cerințele tehnologice sau de proiectare - pentru acțiunea sarcinilor permanente, pe termen lung și pe termen scurt; când sunt limitate de cerințe estetice – la acțiunea sarcinilor constante și pe termen lung. În acest caz, factorul de siguranță la sarcină este luat ca Yf

Deformarile limita stabilite prin norme pentru diverse elemente din beton armat sunt date in Tabelul II.4. Deviațiile limitatoare ale consolelor, legate de extinderea consolei, sunt luate de două ori mai mari.

În plus, ar trebui efectuat un calcul suplimentar de balansare pentru plăcile de pardoseală din beton armat, rampe de scări, paliere etc. care nu sunt conectate cu elementele învecinate: deviație suplimentară de la o sarcină concentrată pe termen scurt de 1000 N cu cea mai nefavorabilă schemă a aplicării sale nu trebuie să depășească 0,7 mm.

Calculul elementelor structurale de secțiune solidă

În conformitate cu standardele în vigoare în Rusia, structurile din lemn trebuie calculate folosind metoda stării limită.

Stările limită sunt astfel de stări ale structurilor în care acestea încetează să îndeplinească cerințele de funcționare. Cauza externă care duce la starea limită este efectul de forță (încărcări externe, forțe reactive). Stările limită pot apărea sub influența condițiilor de funcționare ale structurilor din lemn, precum și a calității, dimensiunilor și proprietăților materialelor. Există două grupe de stări limită:

• 1 - pentru capacitatea portantă (rezistență, stabilitate).
• 2 - prin deformari (deformari, deplasari).

Primul grup de stări limită se caracterizează printr-o pierdere a capacității portante și o inadecvare completă pentru funcționarea ulterioară. Este cel mai responsabil. În structurile din lemn pot apărea următoarele stări limită ale primului grup: distrugere, flambaj, răsturnare, fluaj inacceptabil. Aceste stări limită nu apar dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

f? R sk (sau R mier ),

acestea. când stresul normal ( la) și tensiunile de forfecare ( f) nu depășesc o anumită valoare limită R, numită rezistență de proiectare.

Al doilea grup de stări limită este caracterizat de astfel de semne, în care funcționarea structurilor sau structurilor, deși dificilă, nu este complet exclusă, adică. designul devine nepotrivit numai pentru funcționarea normală. Adecvarea unei structuri pentru utilizarea normală este determinată de obicei de deformații

f? [pentru

f/l? .

Aceasta înseamnă că elementele sau structurile de îndoire sunt potrivite pentru utilizare normală atunci când valoarea maximă a raportului de deformare la deschidere este mai mică decât deformarea relativă maximă admisă. (conform SNiP II-25-80). secțiune de proiectare cot din lemn

Scopul analizei structurale este de a preveni apariția oricăreia dintre posibilele stări limită, atât în ​​timpul transportului și instalării, cât și în timpul funcționării structurilor. Calculul pentru prima stare limită se face în funcție de valorile calculate ale sarcinilor, iar pentru a doua - conform celor normative. Valorile standard ale sarcinilor externe sunt date în SNiP „Încărcări și impacturi”. Valorile de proiectare sunt obținute ținând cont de factorul de siguranță la sarcină G n. Structurile se bazează pe o combinație nefavorabilă de sarcini (greutate moartă, zăpadă, vânt), a cărei probabilitate este luată în considerare de coeficienții de combinație (conform SNiP „Încărcări și impacturi”).

Principala caracteristică a materialelor, conform căreia se evaluează capacitatea lor de a rezista influențelor forței, este rezistența normativă. R n. Rezistența normativă a lemnului se calculează din rezultatele a numeroase teste pe eșantioane mici de lemn curat (fără defecte) din aceeași specie, cu un conținut de umiditate de 12%:

R n =

Unde este valoarea medie aritmetică a rezistenței la tracțiune,

V- coeficient de variație,

t- un indicator de fiabilitate.

Rezistenta de reglementare R n este rezistența probabilistă minimă la întindere a lemnului pur, obținută prin prelucrarea statică a rezultatelor încercărilor probelor standard de dimensiuni mici pentru încărcare pe termen scurt.

Rezistenta de proiectare R- aceasta este solicitarea maximă la care materialul din structură o poate suporta fără a se prăbuși, ținând cont de toți factorii negativi din condițiile de funcționare care îi reduc rezistența.

În trecerea de la rezistenţa normativă R n la calculat R este necesar să se ia în considerare influența asupra rezistenței lemnului a unei sarcini pe termen lung, defectele (noduri, strat oblic etc.), trecerea de la eșantioane standard mici la elemente de dimensiuni ale clădirii. Influența combinată a tuturor acestor factori este luată în considerare de factorul de siguranță pentru material ( La). Rezistența calculată se obține prin împărțire R n asupra factorului de siguranță pentru material:

R= R n /La,

La dl\u003d 0,67 - coeficient de durată pentru acțiunea combinată a sarcinilor permanente și temporare;

La unu = 0,27x0,67 - coeficient de omogenitate, in functie de tipul starii de solicitare, tinand cont de efectul defectelor asupra rezistentei lemnului.

Valoarea minima La unu luate în tensiune, când influența defectelor este deosebit de mare. Rezistențe de proiectare La sunt date în tabel. 3 SNiP II-25-80 (pentru lemn de conifere). R lemnul din alte specii se obtine folosind factori de conversie, dati si in SNiP.

Siguranța și rezistența lemnului și a structurilor din lemn depind de condițiile de temperatură și umiditate. Umidificarea contribuie la degradarea lemnului, iar temperatura ridicată (dincolo de o limită cunoscută) îi reduce rezistența. Contabilizarea acestor factori necesită introducerea de coeficienți pentru condițiile de muncă: m V ?1, m T ?1.

În plus, SNiP presupune luarea în considerare a factorului de strat pentru elementele lipite: m sl = 0,95h1,1;

coeficientul fasciculului pentru faze lungi, cu o înălțime mai mare de 50 cm: m b ?1;

coeficient antiseptic: m A ?0,9;

coeficient de îndoire pentru elementele lipite îndoite: m Domnul?1 şi altele.

Modulul de elasticitate al lemnului, indiferent de specie, se consideră egal cu:

E=10000 MPa;

E 90 =400 MPa.

Caracteristicile de proiectare ale placajului de construcție sunt date și în SNiP; mai mult, la verificarea tensiunilor în elemente de placaj, ca și pentru lemn, se introduc coeficienții condițiilor de lucru. m. În plus, pentru rezistența de proiectare a lemnului și a placajului se introduce un coeficient m dl=0,8 dacă forța totală de proiectare de la sarcini permanente și temporare depășește 80% din forța totală de proiectare. Acest factor se adaugă reducerii incluse în factorul de siguranță a materialului.

Elementele structurilor din lemn se numesc scânduri, bare, grinzi și bușteni de secțiune plină cu dimensiunile indicate în sortimentele de materiale tăiate și rotunde. Ele pot fi structuri independente, cum ar fi grinzi sau stâlpi, precum și tije din structuri mai complexe. Forțele în elemente sunt determinate de metodele generale ale mecanicii structurale. Verificarea rezistentei si deformarilor elementului consta in determinarea tensiunilor in sectiuni, care sa nu depaseasca rezistentele calculate ale lemnului, precum si deformarile acestuia, care nu trebuie sa depaseasca limita stabilita de standardele de proiectare. Elementele din lemn sunt calculate în conformitate cu SNiP II-25-80.

Elemente întinse

Centurile inferioare și bretele individuale ale fermelor, pufurile de arcade și alte structuri de trecere funcționează în tensiune. Forța de tracțiune N acționează de-a lungul axei elementului și apar tensiuni de tracțiune în toate punctele secțiunii sale transversale la, care se presupune că sunt de mărime egală cu suficientă precizie.

Lemnul de tracțiune funcționează aproape elastic și prezintă o rezistență ridicată. Fractura apare fragilă sub forma unei rupturi aproape instantanee. Probele standard în încercările de tracțiune au forma de „opt”.

După cum se poate observa din diagrama de tracțiune a lemnului fără defecte, dependența deformațiilor de solicitări este aproape liniară, iar rezistența ajunge la 100 MPa.

Cu toate acestea, rezistența la tracțiune a lemnului real, ținând cont de fluctuațiile sale semnificative, de marea influență a defectelor și de durata de încărcare este mult mai mică: pentru lemnul nelipit de gradul I R R= 10 MPa, pentru lemnul lipit, influența defectelor scade, așadar R R=12 MPa. Rezistența elementelor tensionate în acele locuri în care există slăbiri scade ca urmare a concentrării tensiunilor la marginile lor, adică. se introduce coeficientul de stare de functionare m 0 =0,8. Apoi se obține rezistența calculată R R=8 MPa. Calculul de verificare a elementelor tensionate se efectuează după formula:

Aria secțiunii transversale luate în considerare și slăbiciunile situate pe o secțiune de 20 cm lungime sunt considerate a fi combinate într-o singură secțiune. Pentru selectarea secțiunilor se folosește aceeași formulă, dar relativ la zona dorită (obligatorie).

Elemente comprimate

Rack-urile, barele, coardele superioare și tijele individuale lucrează în compresie. În secțiunile elementului de la forța de compresiune N, acţionând de-a lungul axei sale, există tensiuni de compresiune aproape identice la(parcela este dreptunghiulară).

Epruvetele standard din testul de compresiune au forma unei prisme dreptunghiulare cu dimensiunile prezentate în Fig. 2.

Lemnul funcționează la compresie în mod fiabil, dar nu complet elastic. Până la aproximativ jumătate din rezistența la tracțiune, creșterea deformațiilor are loc după o lege apropiată de liniară, iar lemnul lucrează aproape elastic. Odată cu creșterea sarcinii, creșterea deformațiilor depășește din ce în ce mai mult creșterea tensiunilor, indicând caracterul elastic-plastic al lucrării lemnului.

Distrugerea probelor fără defecte are loc la tensiuni care ajung la 44 MPa, plastic, ca urmare a pierderii stabilității unui număr de fibre, evidențiată de o încrețitură caracteristică. Defectele reduc mai puțin rezistența lemnului decât la tensiune, prin urmare, rezistența calculată a lemnului real la compresie este mai mare și este pentru lemnul de clasa I. R Cu = 14h16 MPa, iar pentru clasele 2 și 3 această valoare este puțin mai mică.

Calculul rezistenței elementelor comprimate se efectuează după formula:

Unde R Cu- rezistenta de proiectare la compresie.

Elementele zdrobite pe întreaga suprafață sunt calculate în mod similar. Tijele comprimate, având o lungime mare și nefixate pe direcția transversală, trebuie să fie, pe lângă calculul pentru rezistență, calculate pentru flambaj. Fenomenul de încovoiere longitudinală constă în faptul că o tijă dreaptă flexibilă comprimată central își pierde forma rectilinie (își pierde stabilitatea) și începe să se bombeze la solicitări care sunt mult mai mici decât rezistența la tracțiune. Verificarea elementului comprimat, ținând cont de stabilitatea acestuia, se efectuează conform formulei:

unde este aria secțiunii transversale calculată,

c - coeficientul de flambaj.

se ia egal cu:

• 1. În absența slăbirii =,
• 2. Cu slăbiri care nu se extind până la margini, dacă aria de slăbire nu depășește 25%, =,
• 3. La fel, dacă aria de atenuare depășește 20% , = 4/3 ,

Cu slăbiri simetrice îndreptate spre margini =,

Cu o slăbire asimetrică care duce la margini, elementele sunt calculate ca fiind comprimate excentric.

Raportul de flambaj cîntotdeauna mai mic de 1, ia în considerare efectul stabilității asupra reducerii capacității portante a elementului comprimat, în funcție de flexibilitatea maximă calculată a acestuia l.

Flexibilitatea elementului este egală cu raportul dintre lungimea efectivă l 0 la raza de inerție a secțiunii elementului:

Lungimea estimată a elementului l 0 ar trebui determinată prin înmulțirea lungimii sale libere l prin coeficient m 0 :

l 0 \u003d l m 0 ,

unde coeficient m 0 se ia în funcție de tipul de fixare a capetelor elementului:

• - cu capete rabatabile m 0 =1;
• - cu unul cu balamale, iar celălalt ciupit m 0 =0,8;
• - cu unul ciupit si celalalt capat liber incarcat m 0 =2,2;
• - cu ambele capete ciupite m 0 =0,65.

Flexibilitatea elementelor comprimate este limitată, astfel încât acestea să nu se dovedească a fi inacceptabil de flexibile și insuficient de fiabile. Elementele structurale separate (stâlpi individuali, coarde, bretele de susținere ale fermelor etc.) trebuie să aibă o flexibilitate de cel mult 120. Alte elemente comprimate ale structurilor principale - nu mai mult de 150, elemente de contravântuire - 200.

Cu o flexibilitate de peste 70 ( l>70), elementul comprimat își pierde stabilitatea atunci când tensiunile de compresiune din lemn sunt încă mici și funcționează elastic.

Raportul de flambaj (sau factorul de flambaj) egal cu raportul tensiunii din momentul flambajului la kr la rezistența la compresiune R etc, este determinată de formula Euler, ținând cont de raportul constant dintre modulul de elasticitate al lemnului și rezistența la tracțiune:

A=3000 - pentru lemn,

A=2500 - pentru placaj.

Cu flexibilități egale sau mai mici de 70 ( l?70) elementul îşi pierde stabilitatea atunci când solicitările de compresiune ajung în stadiul elastoplastic şi scade modulul de elasticitate al lemnului. În acest caz, coeficientul de flambaj este determinat ținând cont de modulul variabil de elasticitate conform unei formule teoretice simplificate:

Unde \u003d 0,8 - coeficient pentru lemn;

1 - coeficient pentru placaj.

La selectarea unei secțiuni se folosește formula de calcul al stabilității, dată preliminar de valoare lȘi c.

Elemente de îndoire

În elementele de încovoiere de la sarcinile care acționează pe axa longitudinală, apar momente de încovoiere Mși forțe transversale Q determinate prin metodele mecanicii structurale. De exemplu, într-o grindă cu o singură travă cu travă l dintr-o sarcină uniform distribuită q apar momente încovoietoare și forțe transversale.

Din momentul încovoietor în secțiunile elementului apar deformații și solicitări de încovoiere la, care constau în compresie într-o parte a secțiunii și tensionare în cealaltă, ca urmare, elementul se îndoaie.

Diagrama, ca și pentru compresie, are un contur liniar până la aproximativ jumătate, apoi se îndoaie, arătând o creștere accelerată a deformațiilor.

80 MPa - rezistența la tracțiune a lemnului pur la încovoiere în timpul testelor pe termen scurt. Distrugerea probei începe cu apariția pliurilor în fibrele extrem de comprimate și se termină cu o ruptură a celor extrem de întinse. Rezistența de proiectare la încovoiere conform SNiP II-25-80 se recomandă să fie luată la fel ca la compresie, adică. pentru clasa 1 R Și\u003d 14 MPa - pentru elemente cu secțiune dreptunghiulară de până la 50 cm înălțime. Barele cu dimensiuni de secțiune de 11 - 13 cm cu o înălțime de secțiune de 11 - 50 cm au mai puține fibre tăiate la tăiere decât plăcile, astfel încât rezistența lor crește până la R Și=15 MPa. Buștenii cu o lățime mai mare de 13 cm cu o înălțime a secțiunii de 13 - 50 cm nu au deloc fibre tăiate, prin urmare R Și=16 MPa.

1. Calculul elementelor de încovoiere pentru rezistență

Produs după formula:

y=, Unde

M- moment încovoietor maxim,

W calc- modulul de proiectare al secțiunii transversale.

Pentru cea mai comună secțiune dreptunghiulară

Selectarea secțiunii elementelor de îndoire se efectuează după aceeași formulă, determinându-se, apoi, setarea uneia dintre dimensiunile secțiunii ( b sau h), găsiți altă dimensiune.

2. Calcul pentru stabilitatea unei forme plate de deformare a elementelor de secțiune constantă dreptunghiulară

Produs după formula:

y=, Unde

M- momentul încovoietor maxim în zona luată în considerare l p ,

W br- modulul brut maxim în zona luată în considerare l p ,

c m- coeficient de stabilitate.

Coeficient c m pentru elementele de îndoire cu o secțiune transversală constantă dreptunghiulară, articulate împotriva deplasării din planul de îndoire, ar trebui determinate prin formula:

Unde l p- distanța dintre secțiunile de sprijin ale elementului (distanța dintre punctele de fixare ale coardei comprimate),

b- lățimea secțiunii transversale,

h- înălțimea maximă a secțiunii transversale pe șantier l p ,

k f- coeficient în funcție de forma diagramei de pe șantier l p(determinat conform tabelului SNiP II-25-80).

La calcularea elementelor de înălțime variabilă a secțiunii, valoarea coeficientului c m ar trebui înmulțit cu factorul k presa, iar atunci când este întărită din planul de îndoire în punctele intermediare ale marginii întinse - cu un factor k p.m .

Ambii acești coeficienți sunt determinați de SNiP.

În prezența punctelor de fixare a zonelor întinse n? 4, k presa =1.

Verificarea stabilității formei plate de îndoire a elementelor dintr-o secțiune în I constantă sau secțiune cutie trebuie efectuată în cazurile în care l p ? 7b, Unde b- latimea centurii comprimate a sectiunii transversale. Calculul trebuie făcut după formula:

Unde c- coeficientul de flambaj al centurii comprimate,

R c- rezistenta la compresiune proiectata,

W br- modul brut, in cazul peretilor din placaj - modul redus in planul de incovoiere al elementului.

3. Test de așchiere la îndoire

Se efectuează conform formulei Zhuravsky:

Unde Q- forța transversală de proiectare;

eu br- momentul de inertie brut al sectiunii considerate;

S br- momentul static brut al părții deplasate a secțiunii față de axa neutră;

b- latimea sectiunii;

R sk- rezistenta de proiectare la ciobire la incovoiere (pentru lemn de clasa I R sk=1,8 MPa pentru elementele nelipite, R sk\u003d 1,6 MPa - pentru elementele lipite de-a lungul fibrelor).

În grinzi dreptunghiulare cu l/h? 5, forfecarea nu are loc, dar poate fi în elemente de alte forme de secțiune, de exemplu, în grinzi în I cu pereți subțiri.

4. Verificarea elementelor de îndoire pentru deformari

Se determină deviația relativă, a cărei valoare nu trebuie să depășească valoarea limită reglementată de SNiP:

Cea mai mare abatere f Elementele de îndoire articulate și în consolă de secțiune constantă și variabilă trebuie determinate prin formula:

Unde f 0 - deformarea unei grinzi de secțiune constantă fără a lua în considerare deformațiile de forfecare (de exemplu, pentru o grinda cu o singură travă;

h- cea mai mare înălțime a secțiunii;

k- coeficient care ține cont de variabilitatea înălțimii secțiunii pentru o grindă de secțiune constantă k=1;

Cu- coeficient ţinând cont de deformaţiile de forfecare din forţa transversală.

Valorile coeficientului kȘi Cu sunt date în SNiP.

Elemente curbe lipite supuse momentului de încovoiere M, care le reduce curbura, trebuie verificate suplimentar pentru tensiuni radiale de tracțiune conform formulei:

la r =

Unde la 0 - tensiuni normale în fibra extremă a zonei întinse.

la i- tensiuni normale în fibra intermediară a secțiunii pentru care se determină tensiunile radiale de întindere;

h i- distanta dintre fibrele extreme si cele considerate;

r i- raza de curbură a liniei care trece prin centrul de tensiune al diagramei tensiunilor normale de întindere, închisă între fibrele extreme și considerate.

îndoire oblică

Apare în elementele ale căror axe transversale sunt înclinate pe direcția sarcinilor, cum ar fi, de exemplu, în grinzile de pavaj ale acoperișurilor înclinate.

q X =qsinb;

q y = qcosb;

M X =Msin;

M y =Mcosb.

și momentele de încovoiere M la o îndoire oblică în unghi b se descompune într-un normal ( q y) și înclinat ( q X) componente.

Rezistența la încovoiere oblică se verifică după formula:

Selectarea secțiunilor elementelor oblice se realizează prin metoda încercărilor. Calculul pentru deviații se efectuează ținând cont de suma geometrică a deviațiilor relativ la fiecare dintre axele secțiunii:

Elemente de încovoiere în tensiune

Ele lucrează simultan în tensiune și îndoire. Așa funcționează, de exemplu, o coardă inferioară întinsă a unei ferme cu o sarcină internodală; tije în care forțele de tracțiune acționează cu excentricitate față de axă (astfel de elemente se numesc excentric-întindere). În secțiuni ale unui element de tracțiune-îndoit de la forța de tracțiune longitudinală N apar tensiuni uniforme de întindere, iar din momentul încovoietor M- tensiuni de încovoiere. Aceste tensiuni sunt însumate, datorită cărora tensiunile de întindere cresc, iar tensiunile de compresiune scad. Calculul elementelor îndoite la tracțiune se efectuează în funcție de rezistență, luând în considerare toate slăbiciunile:

Atitudine R p /R u vă permite să aduceți tensiunile la tracțiune și la încovoiere la o singură valoare pentru a le compara cu rezistența la întindere calculată.

Elemente de îndoire compresive

Ele lucrează simultan în compresie și îndoire. Așa funcționează, de exemplu, curelele superioare comprimate ale fermelor, încărcate suplimentar cu o sarcină transversală internodală, precum și cu o aplicare excentrică a unei forțe de compresiune (elemente comprimate excentric).

În secțiunile elementului comprimat-îndoit, apar tensiuni de compresiune uniforme din forțele longitudinale Nși tensiunile de compresiune și de tracțiune din momentul încovoietor M, care sunt rezumate.

Curbura elementului comprimat-îndoit de sarcina transversală duce la apariția unui moment încovoietor suplimentar cu valoarea maximă:

M N =N f,

Unde f- deformarea elementului.

Calculul rezistenței elementelor comprimate-îndoite se efectuează după formula:

Unde M d- momentul încovoietor conform schemei deformate din acţiunea sarcinilor transversale şi longitudinale.

Pentru elementele articulate cu diagrame simetrice ale momentelor încovoietoare ale contururilor sinusoidale, parabolice și similare:

Unde M- momentul încovoietor în secțiunea calculată fără a lua în considerare momentul suplimentar din forța longitudinală;

O- coeficientul care se schimbă de la 1 la 0, ținând cont de momentul suplimentar din forța longitudinală datorat deformarii elementului, determinat de formula:

Unde c- coeficientul de flambaj (factor de stabilitate) pentru elementele comprimate.

Pe lângă verificarea rezistenței, elementele curbate comprimate sunt verificate pentru stabilitate conform formulei:

Unde F br- suprafata bruta cu dimensiunile maxime ale sectiunii elementului de pe amplasament l p ;

W br- momentul maxim de rezistenta in zona luata in considerare l p ;

n=2 - pentru elementele fără fixarea zonei de tensiune din planul de deformare,

n=1 - pentru elementele care au prinderi în zona întinsă din planul de deformare;

c- coeficientul de stabilitate la compresie, determinat de formula:

Unde A=3000 - pentru lemn,

A=2500 - pentru placaj;

c m- coeficient de stabilitate la încovoiere, formula de determinare a acestui coeficient a fost dată mai devreme.

State limită sunt condiții în care structura nu mai poate fi utilizată ca urmare a sarcinilor externe și a tensiunilor interne. În structurile din lemn și materiale plastice pot apărea două grupuri de stări limită - prima și a doua.

Calculul stărilor limită ale structurilor în general și ale elementelor sale ar trebui efectuat pentru toate etapele: transport, instalare și exploatare - și ar trebui să ia în considerare toate combinațiile posibile de sarcini. Scopul calculului este de a preveni nici prima, nici a doua stare limită în procesele de transport, asamblare și exploatare a structurii. Acest lucru se realizează pe baza luării în considerare a sarcinilor și rezistențelor normative și de proiectare ale materialelor.

Metoda stărilor limită este primul pas în asigurarea fiabilității structurilor clădirii. Fiabilitatea se referă la capacitatea unui obiect de a menține calitatea inerentă designului în timpul funcționării. Specificul teoriei fiabilității structurilor clădirii este necesitatea de a lua în considerare valorile aleatorii ale sarcinilor pe sistemele cu indicatori aleatori de rezistență. O trăsătură caracteristică a metodei stării limită este că toate valorile inițiale operate în calcul, de natură aleatorie, sunt reprezentate în norme prin valori normative deterministe, bazate științific, și efectul variabilității lor asupra fiabilității structurilor. este luată în considerare de coeficienţii corespunzători. Fiecare dintre factorii de fiabilitate ia în considerare variabilitatea unei singure valori inițiale, adică. este privat. Prin urmare, metoda stărilor limită este uneori numită metoda coeficienților parțiali. Factorii, a căror variabilitate afectează nivelul de fiabilitate al structurilor, pot fi clasificați în cinci categorii principale: sarcini și impacturi; dimensiunile geometrice ale elementelor structurale; gradul de responsabilitate al structurilor; proprietățile mecanice ale materialelor; condiţiile de lucru ale structurii. Luați în considerare acești factori. Posibila abatere a sarcinilor standard în sus sau în jos este luată în considerare de factorul de siguranță la sarcină 2, care, în funcție de tipul de sarcină, are o valoare diferită mai mare sau mai mică decât unu. Acești coeficienți, împreună cu valorile standard, sunt prezentați în capitolul SNiP 2.01.07-85 Standarde de proiectare. „Încărcări și influențe”. Probabilitatea acțiunii în comun a mai multor sarcini este luată în considerare prin înmulțirea sarcinilor cu factorul de combinație, care este prezentat în același capitol al standardelor. Posibila abatere nefavorabilă a dimensiunilor geometrice ale elementelor structurale este luată în considerare de factorul de precizie. Cu toate acestea, acest coeficient în forma sa pură nu este acceptat. Acest factor este utilizat la calcularea caracteristicilor geometrice, luând parametrii de proiectare a secțiunilor cu o toleranță în minus. Pentru a echilibra în mod rezonabil costurile clădirilor și structurilor pentru diverse scopuri, se introduce un coeficient de fiabilitate în acest scop.< 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.

Principalul parametru al rezistenței unui material la impactul forțat este rezistența normativă stabilită prin acte normative pe baza rezultatelor studiilor statistice ale variabilității proprietăților mecanice ale materialelor prin testarea probelor de material conform metodelor standard. O posibilă abatere de la valorile normative este luată în considerare de factorul de siguranță al materialului ym > 1. Acesta reflectă variabilitatea statistică a proprietăților materialului și diferența acestora față de proprietățile probelor standard testate. Caracteristica obținută prin împărțirea rezistenței normative la coeficientul m se numește rezistența de proiectare R. Această caracteristică principală a rezistenței lemnului este standardizată de SNiP P-25-80 „Standarde de proiectare. Structuri din lemn”.

Influența nefavorabilă a mediului și a mediului de operare, precum: încărcăturile vântului și instalației, înălțimea secțiunii, condițiile de temperatură și umiditate, sunt luate în considerare prin introducerea coeficienților condițiilor de lucru m. Coeficientul m poate fi mai mic de unu dacă acest factor sau o combinație de factori reduce capacitatea portantă a structurii și mai multe unități - în caz contrar. Pentru lemn, acești coeficienți sunt prezentați în SNiP 11-25-80 „Standarde de proiectare.

Valorile limită de reglementare ale abaterilor îndeplinesc următoarele cerințe: a) tehnologice (asigurarea condițiilor de funcționare normală a mașinilor și echipamentelor de manipulare, a instrumentelor etc.); b) constructive (asigurarea integrității elementelor structurale adiacente între ele, a îmbinărilor acestora, a prezenței unui gol între structurile de susținere și structurile pereților despărțitori, case semi-timbre etc., asigurarea pantelor specificate); c) estetice şi psihologice (oferind impresii favorabile din apariţia structurilor, prevenind senzaţia de pericol).

Mărimea deformațiilor finale depinde de lungimea și tipul de sarcini aplicate. Pentru structurile din lemn care acoperă clădiri din acțiunea sarcinilor permanente și temporare pe termen lung, deformarea maximă variază de la (1/150) - i la (1/300) (2). Rezistența lemnului este redusă și sub influența unor substanțe chimice din biodistrucție, introduse sub presiune în autoclave la o adâncime considerabilă. În acest caz, coeficientul de stare de funcționare tia = 0,9. Influența concentrației tensiunilor în secțiunile calculate ale elementelor tensionate slăbite de găuri, precum și în elementele îndoite din lemn rotund cu subtăiere în secțiunea calculată, reflectă coeficientul stării de lucru m0 = 0,8. Deformabilitatea lemnului în calculul structurilor din lemn pentru a doua grupă de stări limită este luată în considerare de modulul de bază de elasticitate E, care, atunci când forța este direcționată de-a lungul fibrelor de lemn, este considerat a fi de 10.000 MPa și peste fibrele, 400 MPa. Când se calculează stabilitatea, se presupune că modulul de elasticitate este de 4500 MPa. Modulul de forfecare de bază al lemnului (6) în ambele direcții este de 500 MPa. Raportul lui Poisson al lemnului între fibre la tensiunile direcționate de-a lungul fibrelor este considerat egal cu pdo o = 0,5, iar de-a lungul fibrelor la tensiunile direcționate peste fibre, n900 = 0,02. Deoarece durata și nivelul de încărcare afectează nu numai rezistența, ci și proprietățile de deformare ale lemnului, valoarea modulului de elasticitate și a modulului de forfecare este înmulțită cu coeficientul τi = 0,8 la calcularea structurilor în care solicitările din elementele decurgând din sarcini permanente și temporare pe termen lung, depășesc 80% din tensiunea totală de la toate sarcinile. La calcularea structurilor metal-lemn, caracteristicile elastice și rezistențele de proiectare ale oțelului și îmbinărilor elementelor din oțel, precum și armăturile, sunt luate conform capitolelor din SNiP pentru proiectarea structurilor din oțel și beton armat.

Dintre toate materialele structurale din tablă care utilizează materii prime lemnoase, numai placajul este recomandat să fie utilizat ca elemente ale structurilor portante, ale căror rezistențe de bază de proiectare sunt date în Tabelul 10 din SNiP P-25-80. În condițiile corespunzătoare de funcționare a structurilor din placaj lipit, calculul pentru prima grupă de stări limită prevede înmulțirea rezistențelor de proiectare de bază ale placajului cu coeficienții condițiilor de funcționare tv, tj, tn și tl. La calculul pentru al doilea grup de stări limită, caracteristicile elastice ale placajului în planul tablei sunt luate conform tabelului. 11 SNiP P-25-80. Modulul de elasticitate și modulul de forfecare pentru structurile aflate în diferite condiții de funcționare, precum și cele supuse efectelor combinate ale sarcinilor permanente și temporare pe termen lung, trebuie înmulțite cu coeficienții corespunzători condițiilor de funcționare adoptați pentru lemn.

Primul grup cel mai periculos. Este determinat de neadecvarea pentru serviciu, atunci când structura își pierde capacitatea portantă ca urmare a distrugerii sau pierderii stabilității. Acest lucru nu se întâmplă până la maxim normal O sau tensiunile t de forfecare în elementele sale nu depăşesc rezistenţele calculate (minime) ale materialelor din care sunt realizate. Această condiție este scrisă prin formula

la

Stările limită ale primului grup includ: distrugerea de orice fel, pierderea generală a stabilității structurii sau pierderea locală a stabilității unui element structural, încălcarea îmbinărilor care transformă structura într-un sistem variabil, dezvoltarea deformațiilor reziduale inacceptabile. . Calculul capacitatii portante se realizeaza in functie de cel mai rau caz probabil si anume: in functie de cea mai mare sarcina si cea mai mica rezistenta a materialului, constatate luand in considerare toti factorii care o influenteaza. Combinațiile nefavorabile sunt date în reguli.

A doua grupă mai putin periculos. Este determinat de neadecvarea structurii pentru funcționarea normală, atunci când se îndoaie la o valoare inacceptabilă. Acest lucru nu se întâmplă până când deviația relativă maximă /// nu depășește valorile maxime admise. Această condiție este scrisă prin formula

G/1<. (2.2)

Calculul structurilor din lemn conform celei de-a doua stări limită pentru deformații se aplică în principal structurilor încovoiate și urmărește limitarea mărimii deformațiilor. Calculul se efectuează pe sarcinile standard fără a le înmulți cu factorii de fiabilitate, presupunând lucrul elastic al lemnului. Calculul pentru deformari se face in functie de caracteristicile medii ale lemnului, si nu dupa cele reduse, ca la verificarea capacitatii portante. Acest lucru se explică prin faptul că creșterea deformației în unele cazuri, atunci când se utilizează lemn de calitate inferioară, nu reprezintă o amenințare la adresa integrității structurilor. Acest lucru explică și faptul că calculul deformațiilor se efectuează pentru sarcini normative, și nu pentru sarcini de proiectare. Ca o ilustrare a stării limită a celui de-al doilea grup, se poate da un exemplu când, ca urmare a unei abateri inacceptabile a căpriorii, apar fisuri în acoperiș. Fluxul de umiditate în acest caz perturbă funcționarea normală a clădirii, duce la o scădere a durabilității lemnului datorită umidității sale, dar clădirea continuă să fie utilizată. Calculul pentru a doua stare limită, de regulă, are o importanță subordonată, deoarece principalul lucru este de a asigura capacitatea portantă. Cu toate acestea, limitele de deformare sunt de o importanță deosebită pentru structurile cu obligațiuni cedabile. Prin urmare, deformarea structurilor din lemn (raft compozit, grinzi compozite, structuri scândură-cuie) trebuie determinată ținând cont de influența conformității legăturilor (SNiP P-25-80. Tabelul 13).

încărcături, care acţionează asupra structurilor sunt determinate de Reglementările şi Regulile de Construcţii - SNiP 2.01.07-85 „Încărcări şi Impacturi”. La calcularea structurilor din lemn și materiale plastice, se ia în considerare în principal sarcina constantă din greutatea proprie a structurilor și a altor elemente de construcție. gși sarcini de scurtă durată din greutatea zăpezii S, presiunea vântului W. Se iau în considerare și sarcinile din greutatea oamenilor și a echipamentelor. Fiecare sarcină are o valoare standard și de proiectare. Valoarea normativă se notează convenabil prin indicele n.

Sarcini de reglementare sunt valorile inițiale ale sarcinilor: sarcinile active sunt determinate ca urmare a prelucrării datelor de observații și măsurători pe termen lung. Sarcinile permanente sunt calculate din greutatea proprie și volumul structurilor, altor elemente ale clădirii și echipamentelor. Încărcările de reglementare sunt luate în considerare la calcularea structurilor pentru al doilea grup de stări limită - pentru deviații.

Sarcini de proiectare sunt determinate pe baza celor normative, ținând cont de posibila variabilitate a acestora, în special în sus. Pentru aceasta, valorile sarcinilor standard sunt înmulțite cu factorul de siguranță a sarcinii y, ale căror valori sunt diferite pentru diferite sarcini, dar toate sunt mai mari decât unitatea. Valorile de sarcină distribuite sunt date în kilopascali (kPa), care corespund cu kilonewtoni pe metru pătrat (kN/m). Majoritatea calculelor folosesc valori de sarcină liniare (kN/m). Sarcinile de proiectare sunt utilizate în calculul structurilor pentru primul grup de stări limită, pentru rezistență și stabilitate.

g", care acționează asupra structurii, constă din două părți: prima parte este sarcina de la toate elementele structurilor de închidere și materialele susținute de această structură. Sarcina fiecărui element este determinată prin înmulțirea volumului acestuia cu densitatea materialului și prin distanța dintre structuri; a doua parte este sarcina din greutatea proprie a structurii principale de susținere. În calculul preliminar, sarcina din greutatea proprie a structurii principale de susținere poate fi determinată aproximativ, având în vedere dimensiunile reale ale secțiunilor și volumelor elementelor structurale.

este egal cu produsul factorului normativ cu factorul de fiabilitate a sarcinii y. Pentru sarcina din greutatea proprie a structurilor y= 1.1, dar pentru sarcini de la izolație, acoperiș, barieră de vapori și altele y= 1.3. Sarcină permanentă de la acoperișurile înclinate convenționale cu un unghi de înclinare A este convenabil să ne referim la proiecția lor orizontală împărțind-o la cos A.

Sarcina normativă de zăpadă s H se determină pe baza greutății normative a stratului de zăpadă astfel, care este dată în normele de încărcare (kN/m 2) a proiecției orizontale a stratului de acoperire, în funcție de regiunea de zăpadă a țării. Această valoare este înmulțită cu coeficientul p, care ia în considerare panta și alte caracteristici ale formei acoperirii. Atunci sarcina standard s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Acest. sarcina este uniformă și poate fi bifață sau unilaterală.

La acoperișurile boltite pe ferme sau arcade segmentate se determină o încărcare uniformă de zăpadă ținând cont de coeficientul p, care depinde de raportul dintre lungimea travei / la înălțimea bolții /: p = //(8/).

Cu raportul dintre înălțimea arcului și deschiderea f/l= Sarcina de zăpadă 1/8 poate fi triunghiulară cu o valoare maximă s" pe un picior și 0,5 s" pe celălalt și valoare zero în creastă. Coeficienții p, care determină valorile sarcinii maxime de zăpadă la rapoarte f/l= 1/8, 1/6 și 1/5, respectiv egal cu 1,8; 2.0 și 2.2. Sarcina de zăpadă pe pavajele arcuite poate fi definită ca fronton, considerând convențional că pavajul este fronton de-a lungul planurilor care trec prin coardele axelor planșeului la arcade. Sarcina de zăpadă calculată este egală cu produsul dintre sarcina standard și factorul de siguranță la sarcină 7- Pentru majoritatea structurilor ușoare din lemn și plastic, cu un raport de încărcări standard constante și de zăpadă g n/s H< 0,8 коэффициент y= 1.6. Pentru rapoarte mari ale acestor sarcini la=1,4.

Sarcina din greutatea unei persoane cu o sarcină este considerată egală cu - normativ R"= 0,1 kN și calculat R= p și y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. sarcina de vant. Sarcina de vânt normativă w constă din presiune w „+ și aspirație w n - vânt. Datele inițiale în determinarea încărcăturii vântului sunt valorile presiunii vântului direcționate perpendicular pe suprafețele acoperirii și pereților clădirilor. Wi(MPa), în funcție de regiunea eoliană a țării și acceptate conform normelor de încărcări și impacturi. Sarcini de vânt de reglementare w" sunt determinate prin înmulțirea presiunii normale a vântului cu coeficientul k, luând în considerare înălțimea clădirilor și coeficientul aerodinamic Cu, având în vedere forma sa. Pentru majoritatea clădirilor din lemn și materiale plastice, a căror înălțime nu depășește 10 m, k = 1.

Coeficient aerodinamic Cu depinde de forma clădirii, dimensiunile sale absolute și relative, pante, înălțimi relative ale acoperirilor și direcția vântului. Pe majoritatea acoperișurilor înclinate, al căror unghi de înclinare nu depășește a = 14 °, sarcina vântului acționează sub formă de aspirație W-.În același timp, practic nu crește, dar reduce forțele din structuri de la sarcini constante și de zăpadă, iar în calcul este posibil să nu fie luată în considerare în marja de siguranță. Sarcina vântului trebuie luată în considerare la calcularea stâlpilor și a pereților clădirilor, precum și la calculul structurilor triunghiulare și lancete.

Sarcina de vânt calculată este egală cu standardul înmulțit cu factorul de siguranță y= 1.4. Prin urmare, w \u003d \u003d w "y.

Rezistențe de reglementare lemn RH(MPa) sunt principalele caracteristici ale rezistenței zonelor de lemn curate de defecte. Acestea sunt determinate de rezultatele a numeroase teste de laborator pe termen scurt, cu mostre standard mici de lemn uscat, cu un conținut de umiditate de 12% pentru întindere, compresie, îndoire, strivire și ciobire.

95% din probele de lemn testate vor avea o rezistență la compresiune egală sau mai mare decât valoarea sa standard.

Valorile rezistențelor standard date în ap. 5 sunt utilizate practic în controlul de laborator al rezistenței lemnului în procesul de fabricare a structurilor din lemn și în determinarea capacității portante a structurilor portante în exploatare în timpul examinărilor acestora.

Rezistențe de proiectare lemn R(MPa) - acestea sunt principalele caracteristici ale rezistenței elementelor din lemn real ale structurilor reale. Acest lemn are pete naturale și funcționează sub stres mulți ani. Rezistențele de proiectare se obțin pe baza rezistențelor standard, ținând cont de factorul de fiabilitate al materialului lași factorul de durată de încărcare t al conform formulei

R= R H m a Jy.

Coeficient la mult mai mult decât unitate. Se ține cont de scăderea rezistenței lemnului real ca urmare a eterogenității structurii și a prezenței diferitelor defecte care nu există în probele de laborator. Practic, rezistența lemnului este redusă prin noduri. Ele reduc aria secțiunii transversale de lucru prin tăierea și împingerea fibrelor longitudinale ale acesteia, creând o excentricitate a forțelor longitudinale și înclinarea fibrelor în jurul nodului. Înclinarea fibrelor face ca lemnul să se întindă peste și într-un unghi față de fibre, a căror rezistență în aceste direcții este mult mai mică decât de-a lungul fibrelor. Defectele lemnului reduc rezistența la tracțiune a lemnului cu aproape jumătate și de aproximativ o dată și jumătate la compresiune. Fisurile sunt cele mai periculoase în zonele în care lemnul este ciobit. Odată cu creșterea dimensiunii secțiunilor elementelor, tensiunile în timpul distrugerii lor scad datorită eterogenității mai mari a distribuției tensiunilor pe secțiuni, care este luată în considerare și la determinarea rezistențelor de proiectare.

Factor de durată de încărcare 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 în rezistenţă eu yL aproape W^ jumătate pe termen scurt /tg.

Calitatea lemnului afectează în mod natural mărimea rezistențelor sale calculate. Lemnul de clasa I - cu cele mai puține defecte are cea mai mare rezistență de proiectare. Rezistența de proiectare a lemnului de clasa a 2-a și, respectiv, a 3-a este mai mică. De exemplu, rezistența calculată a lemnului de pin și molid de clasa a II-a la compresiune se obține din expresia

%. \u003d # cu n t dl / y \u003d 25-0,66 / 1,25 \u003d 13 MPa.

Rezistența calculată a lemnului de pin și molid la compresiune, întindere, îndoire, ciobire și strivire este dată în App. 6.

Coeficienții condițiilor de lucru T la rezistența de proiectare a lemnului se iau în considerare condițiile în care sunt fabricate și funcționează structurile din lemn. Factorul de rasă T" ia în considerare rezistența diferită a lemnului de diferite specii, care diferă de rezistența lemnului de pin și molid. Factorul de sarcină t ia în considerare durata scurtă a acțiunii vântului și sarcinile instalației. Când se zdrobește t n= 1,4, pentru alte tipuri de tensiuni t n = 1.2. Coeficientul de înălțime al secțiunilor la îndoirea lemnului grinzilor din lemn lipite cu o înălțime a secțiunii mai mare de 50 cm / 72b scade de la 1 la 0,8, cu o înălțime a secțiunii de 120 cm - chiar mai mult. Coeficientul de grosime a stratului elementelor din lemn lipite ia în considerare creșterea rezistenței lor la compresiune și încovoiere pe măsură ce grosimea plăcilor lipite scade, drept urmare omogenitatea structurii lemnului lipit crește. Valorile sale sunt în intervalul 0,95...1,1. Coeficientul de încovoiere m rH ia în considerare tensiunile suplimentare de încovoiere care apar atunci când plăcile se îndoaie în timpul fabricării elementelor din lemn îndoite lipite. Depinde de raportul dintre raza îndoirii și grosimea plăcilor g / b și are valorile 1,0 ... 0,8 cu o creștere a acestui raport de la 150 la 250. Coeficient de temperatură m t ia în considerare scăderea rezistenței structurilor din lemn care funcționează la temperaturi de la +35 la +50 °C. Acesta scade de la 1,0 la 0,8. Coeficientul de umiditate tow ia in considerare scaderea rezistentei structurilor din lemn care functioneaza in mediu umed. La umiditatea aerului în încăperi de la 75 la 95% t vl = 0,9. În aer liber în zone uscate și normale t ow = 0,85. Cu umiditate constantă și în apă t ow = 0,75. Factorul de concentrare a stresului t k = 0,8 ia în considerare reducerea locală a rezistenței lemnului în zonele de legături și găuri în tensiune. Coeficientul de durată a sarcinii t dl = 0,8 ia în considerare scăderea rezistenței lemnului ca urmare a faptului că sarcinile pe termen lung reprezintă uneori mai mult de 80% din cantitatea totală de sarcini care acționează asupra structurii.

Modulul de elasticitate al lemnului determinată în teste de laborator pe termen scurt, E cr= 15-10 3 MPa. La luarea în considerare a deformațiilor sub încărcare pe termen lung, la calculul prin deformari £ = 10 4 MPa (Anexa 7).

Rezistențele normative și de proiectare ale placajului de construcție au fost obținute prin aceleași metode ca și pentru lemn. În acest caz, s-a luat în considerare forma sa foii și un număr impar de straturi cu direcția reciproc perpendiculară a fibrelor. Prin urmare, rezistența placajului în aceste două direcții este diferită și de-a lungul fibrelor exterioare este oarecum mai mare.

Cel mai utilizat în construcții este placajul cu șapte straturi marca FSF. Rezistențele sale calculate de-a lungul fibrelor furnirurilor exterioare sunt: ​​la tracțiune # f. p = 14 MPa, compresie #f. c \u003d 12 MPa, îndoire în afara planului /? f.„ = 16 MPa, ciobirea în planul # f. sk \u003d 0,8 MPa și tăiați /? f. cf - 6 MPa. În fibrele furnirurilor exterioare, aceste valori sunt, respectiv, egale cu: eu f_r= 9 MPa, compresie # f. c \u003d 8,5 MPa, îndoire # F.i \u003d 6,5 MPa, ciobire R$. CK= 0,8 MPa, tăiat # f. cf = = 6 MPa. Modulele elastice și de forfecare de-a lungul fibrelor exterioare sunt, respectiv, E f = 9-10 3 MPa și, respectiv, b f = 750 MPa și peste fibrele exterioare £ f = 6-10 3 MPa și G$ = 750 MPa.