Понятие о расчете по предельным состояниям второй группы

Понятие о расчете по предельным состояниям первой группы

Расчет по предельным состояниям первой группы называют расчетом по несущей способности (по непригодности к эксплуа­тации).

Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если:

N ≤ Ф

где N – расчетные, т.е. наибольшие возможные, усилия в сечении элемента (или дру­гие факторы). Для сжа­тых и растянутых элементов – это продольная сила, для изгиба­емых – изгибающий момент и т.д.

Они зависят в первую оче­редь от нагрузки и определяются по правилам строительной механики в зависимости от конструктивной схемы, способов со­единения конструкций и т.д.;

Ф – наименьшая возможная несущая способность сечения эле­мента, подвергающегося сжатию, растяжению или изгибу.

Она зависит от прочностных свойств материала конструкции, геомет­рии (формы и размеров) сечения и в наиболее общем виде может быть выражена в следующем виде:

Ф = {R; А}

где R – расчетное сопротивление материала (прочностная характеристика материала);

А – геометрический фактор (площадь поперечного сечения – при растяжении и сжатии, момент сопротивления – при изгибе и т.д.).

Для некоторых конструкций несущая способность считается обеспеченной, если выполнено условие:

σ ≤ R

где σ – нормальные напряжения в сечении конструкции (элемен­та), которые определяются, как правило, по формулам сопротив­ления материалов. Иногда в соответствующих расчетах приходится сравнивать с расчетным сопротивлением материала другие напря­жения (касательные, главные и др.).

Расчет по предельным состояниям положен в основу ИСО (International Organization for Standardization) и системы Еврокодов, где он называется «метод частных коэффициентов надежности».

Расчетные значения нагрузок или вызванных ими усилий и напряжений (Т) не должны превышать соответствующих им предельных значений (Т_u) – надежность обеспечена:

Т(g_n, v_n, γ _f, γ _n, ψ, C)≤ Т_u(S, R_n, γ _m, γ _c)

g_n, - нормативные постоянные нагрузки;

v_n – нормативные временные нагрузки;

γ _f, - коэффициенты надежности по нагрузкам;

γ _n – коэффициент надежности по ответственности здания;

ψ – коэффициенты сочетаний нагрузок;

С – учитывает конструктивную схему и др. факторы.

S – учитывает размеры и форму сечения;

R_n – нормативные прочностные характеристики материалов;

γ _m – коэффициенты надежности по материалам;

γ _c – коэффициенты условий работы материалов.

Понятие о расчете по предельным состояниям второй группы

Цель этого расчета – не допустить ни одного из предельных со­стояний второй группы, т.е. обеспечить, нормальную эксплуатацию строительных конструкций или здания в целом.

Считается, что предельные состояния второй группы не насту­пят, если будет удовлетворено условие:

f ≤ f_u

где f (в общем случае) – это определенная из расчета деформация конструкции (перемещение, угол поворота сечения и т. д.). Для изгибаемых элементов это прогиб конструкции или ее элемента, для стержневых систем – укорочение или удлинение стержней, для оснований – величина осадки. Они определяются по прави­лам строительной механики в зависимости от нагрузки, материа­ла и расчетной схемы конструкции;

f_u – предельная деформация конструкции (перемещение, угол поворота сечения и т.п.). Для балок – предельный прогиб, который определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*, для оснований зданий – предельная величина осадки, принимается по СНиП 2.02.01-83*.

К предельным состояниям второй группы относится также об­разование чрезмерных трещин. Трещины, вообще говоря, допус­тимы, но не для всех материалов. Они допустимы в некоторых же­лезобетонных и каменных конструкциях, но ширина их раскры­тия, так же как и прогибы, ограничивается нормами. Структура формул при обеспечении предельного состояния по раскрытию трещин остается такой же, как и при обеспечении деформаций или прогибов, т.е. аналогична условию.