Расчет по предельным состояниям

Две группы предельных состояний.

В МПС
установлены две группы предельных
состояний, у каждой из которых свои
определенные задачи, и в каждую из
которых входит несколько расчетов,
обеспечивающих достижение этих задач.

Первая
группапредельных состояний называется
– предельные состояния по несущей
способности (иначе его называют – по
пригодности к эксплуатации).

хрупкое, вязкое или иного характера
разрушение (расчет по прочности);

потерю устойчивости конструкции (расчет
на устойчивость тонкостенных конструкций)
или ее положения (расчет на опрокидывание
и скольжение подпорных стен, внецентренно
нагруженных высоких фундаментов; расчет
на всплытие заглубленных или подземных
резервуаров и т.п.);

усталостное разрушение (расчет на
выносливость конструкций, находящихся
под воздействием многократно повторяющихся
подвижных или пульсирующих нагрузок:
подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов
или перекрытий под неуравновешенными
машинами)

разрушение от совместного воздействия
силовых факторов и неблагоприятных
воздействий внешней среды (агрессивность
среды, попеременное замораживание и
оттаивание и т.п.).

Вторая
группапредельных состояний объединяет
предельные состояния по пригодности к
нормальной эксплуатации конструкций.

по
образованию трещин;

по
раскрытию трещин;

Расчет по предельным состояниям

по
закрытию трещин;

по
деформациям.

Как
видно из названий этих расчетов, их
задача состоит в обеспечении нормальной
эксплуатации конструкций или оборудования,
расположенного на них.

Для
того, чтобы понять смысл методики МПС,
рассмотрим кратко подход к назначению
основных расчетных факторов в МПС.

Расчетные
факторы — нагрузки и механические
характеристики бетона и арматуры
(временное сопротивление, предел
текучести) — обладают статистической
изменчивостью (разбросом значений).
Нагрузки и воздействия могут отличаться
от заданной вероятности превышением
средних значений, а механические
характеристики материалов — от заданной
вероятности снижением средних значений.

В расчетах по предельным состояниям
учитывают статистическую изменчивость
нагрузок и механических характеристик
материалов, факторы нестатического
характера, а также различные неблагоприятные
или благоприятные физические, химические
и механические условия работы бетона
и арматуры, изготовления и эксплуатации
элементов зданий и сооружений. Нагрузки,
а также механические характеристики
материалов и расчетные коэффициенты
нормируют.

стадия
1- до появления в бетоне растянутой
зоны трещин, когда напряжения в нем
меньше временного сопротивления
растяжению и растягивающие усилия
воспринимаются арматурой и бетоном
совместно;

стадия Iа–
непосредственно перед появлением первой
трещины в растянутом бетоне; в этом
состоянии напряжения в крайнем растянутом
волокне бетона достигают предела
прочности бетона на растяжение , т.е.bt
= Rbt;

стадия
II- после появления трещин в бетоне
растянутой зоны, когда растягивающие
усилия в местах, где образовались
трещины, воспринимаются арматурой и
участком бетона над трещиной, а на
участках между трещинами — арматурой и
бетоном совместно;

стадия III- стадия разрушения,
характеризующаяся относительно коротким
периодом работы элемента, когда напряжения
в растянутой стержневой арматуре
достигают физического или условного
предела текучести, а в высокопрочной
проволоке — временного сопротивления,
а напряжения в бетоне сжатой зоны —
временного сопротивления сжатию. В
зависимости от степени армирования
элемента последовательность разрушения
зон — растянутой и сжатой — может
изменяться.

Рис.
6. Три стадии напряженно-деформированного
состояния изгибаемого железобетонного
элемента

Выявленные
характерные стадии НДС железобетонных
конструкций позволили разработать
методику расчета ЖБК, которая называется
–«Метод предельных состояний» (в
дальнейшем будем применять сокращенное
обозначение этого термина МПС),
положенный в основу действующих Норм
проектирования конструкций (СНиП
2.03.01-85).

При этом каждая
из рассмотренных стадий НДС положена
в основу того или иного расчета в
зависимости от задачи соответствующего
расчета. Например, стадия разрушения
используется в расчете прочности сечений
железобетонных элементов, так задача
расчета прочности заключается в
предотвращении разрушения;

Длительнодействующие
нагрузки– это вес стационарного
оборудования на перекрытиях; давление
газов, жидкостей в емкостях; установленная
нормами часть временной нагрузки в
жилых домах, в служебных и бытовых
помещениях; нагрузки от подвесных
кранов; снеговая нагрузка и т.д. Последние
две составляют часть полного их значения
и вводятся в расчет при учете длительности
действия нагрузок этих видов на
перемещения, деформации и образование
трещин.

Кратковременные нагрузки– это вес людей, деталей, материалов;
часть нагрузки на перекрытия жилых и
общественных зданий; нагрузки при
изготовлении, перевозке и монтаже
конструкций; снеговые и ветровые, а
также нагрузки от температурно-климатических
воздействий.

Особые нагрузки–
это сейсмические и взрывные воздействия;
воздействия неравномерных деформаций
основания, ведущие к изменению структуры
грунта.

Нормативные нагрузкиустанавливаются нормами по заранее
заданной вероятности превышения средних
значений или по номинальным значениям,
т.е..
Нормативные постоянные нагрузки
принимают по проектным значениям
геометрических и конструктивных
параметров и по средним значениям
плотности. Нормативные временные
технологические и монтажные нагрузки
устанавливают по наибольшим значениям,
предусмотренным для нормальной
эксплуатации;


Расчетные нагрузкиполучают умножением нормативной нагрузки
на коэффициент надежности по нагрузке,
значение которого варьируется от 1,1 до
1,6, т.е.
,.
При расчете по второй группе предельных
состояний данный коэффициент принимается.

IV группа–условия
изготовления и эксплуатации конструкций.

Коэффициент надежностивводится в стадии работы конструкции.

Для бетона существуют 12 коэффициентов
условий работы (см. СНиП 2.03.01-84*, табл.
15).

Например,
коэффициент,
учитывающий многократно повторяющуюся
нагрузку;

коэффициент, учитывающий длительность
действия нагрузки и условия твердения.

В СНиП 2.03.01-84* дан
пределкратковременнойпрочности без учета
,
поэтому в расчетах учитывают.

=0,9 –
длительная прочность;

Расчет по предельным состояниям

= 1,0 – твердение под водой;

=1,1 –монтаж конструкций.

Для арматуры существуют 9 коэффициентов
условий работы (см. СНиП 2.03.01-84*, табл.
24*).

Например,
коэффициент, учитывающий работу
напрягаемой арматуры выше предела
текучести.

по
закрытию трещин;

по
деформациям.

Расчетные
факторы — нагрузки и механические
характеристики бетона и арматуры
(временное сопротивление, предел
текучести) — обладают статистической
изменчивостью (разбросом значений).
Нагрузки и воздействия могут отличаться
от заданной вероятности превышения
средних значений, а механические
характеристики материалов — от заданной
вероятности снижения средних значений.

В расчетах по предельным состояниям
учитывают статистическую изменчивость
нагрузок и механических характеристик
материалов, факторы нестатического
характера, а также различные неблагоприятные
или благоприятные физические, химические
и механические условия работы бетона
и арматуры, изготовления и эксплуатации
элементов зданий и сооружений. Нагрузки,
а также механические характеристики
материалов и расчетные коэффициенты
нормируют.


Рассмотрим на примере элементов
прямоугольной формы сечения. Возможны
2 случая расчета по прочности в зависимости
от положения продольной силы N.

Случай 1- случай малого эксцентриситета
приложения нагрузки, когда внешняя
растягивающая сила Nприложена
между равнодействующими усилий в
арматуре S и S’ (все сечение растянуто).

Минимальное содержание арматуры должно
быть не менее 0,05%

Случай 2 — случай большого эксцентриситета
приложения растягивающей силы N, когда
продольная сила приложена за пределами
равнодействующих усилий в арматуре S
и S’ (сечение имеет растянутую и сжатую
зоны). Несущая способность элемента
обусловлена предельным сопротивлением
растяжению арматуры растянутой зоны,
а также предельным сопротивлением
сжатию бетона и арматуры сжатой зоны.
Расчет похож на расчет изгибаемых
элементов.

Расчет по предельным состояниям

При расчете по этим формулам должно
соблюдаться условие.

Иначе нужно принимать
при определении высоты сжатой зоны.

При симметричном армировании


Минимальное содержание растянутой
арматуры устанавливается не менее (%)
= 0,05 % (= 0.0005).

Рекомендуемая литература по изучению
дисциплины:

  1. Железобетонные
    конструкции/Общий курс.
    Под ред. В.Н. Байкова. М.:-1990.

  2. СНиП
    2.03.01-84. Бетонные и железобетонные
    конструкции. Нормы проектирования. –
    Введ. 01.01.1985г..

Структура
бетона, обусловленная неоднородностью
состава и различием способов приготовления,
оказывает существенное влияние на все
физико-механические свойства.

Постоянные нагрузки – это вес несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения железобетонных конструкций.

    1. Элементы прямоугольного сечения с одиночным армированием.

Прочность изгибаемых железобетонных
элементов любого симметричного профиля
по нормальным сечениям, согласно первой
группе предельных состояний, рассчитывают
по III стадии напряженно-деформированного
состояния. В расчетной схемеусилий
принимают, что на элемент действует
изгибающий моментМ, вычисляемый
от расчетных значений нагрузок, а в
арматуре и бетоне действуют усилия,
соответствующие напряжениям, равным
расчетным сопротивлениям.

Rb
b

xRbbx
x

Расчет по предельным состояниям

M
Zbhо
h

Рис.
9. Расчетная схема усилий в нормальном
сечении изгибаемого железобетонного
элемента прямоугольного профиля при
расчете прочности

1) в бетоне сжатой зоны криволинейную
эпюру напряжений заменяют прямоугольной,
что несущественно влияет на результаты
расчета; величина напряжений в сжатом
бетоне принимается равной Rb– расчетному сопротивлению бетона при
сжатии;

2) работой растянутого бетона
пренебрегают полностью, что соответствует
стадии разрушения конструкции;

3) все растяжение в стадии Ш
воспринимает арматура; при этом
напряжения в растянутой арматуре
принимают равными расчетному сопротивлению
стали Rs
;

4) в основу расчета принят первый
случай разрушения, как для нормально
армированного сечения, то есть принято
выполняющимся условие : R.

Здесь х
ho

относительная высота сжатого
бетонаR

R=/(1 (1-/1.1)sR/scu).

Ns=RsAs;

Nb=RbAb;


где Ab =bxпредставляет собой площадь сжатой
зоны бетона.

Вывод
условия прочности.

В соответствии с общими условиями МПС
прочность элемента достаточна, если
внешний расчетный изгибающий момент
Мне превосходит расчетной
несущей способности сечения выраженной
в виде обратно направленного момента
внутренних силМper,
то есть

T(g, v, n,
C)Тper(S,
Rb,
bi,
Rs,
si),

где
T(g, v, n,
C = М
;

https://www.youtube.com/watch?v=qLaCIs3iQFo

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Всё про бани
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector