Основные положения метода расчета строительных конструкций по предельным состояниям и его применение в железобетонных конструкциях

Сущность метода: Метод расчета по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчета по разрушающим нагрузкам; Устанавливаются предельные состояния конструкций, их не наступление обеспечивается системой расчетных коэффициентов; Конструкции, запроектированные по методу предельных состояний получаются несколько экономичнее.

Две группы предельных состояний. Предельными называются состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям. 1) по несущей способности. 2) по пригодности к нормальной эксплуатации.

Расчет по предельным состояниям I группы выполняют для предотвращения: - Хрупкого, вязкого или иного характера разрушения (расчет по прочности с учетом в необходимых случаях прогиба конструкции перед разрушением); -Потерю устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций); -Потерю устойчивости положения (расчет на опрокидывание или скольжения подпорных стен, внецентренно нагруженных высоких фундаментов, расчет на всплытие заглубленных или подземных резервуаров); -Усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократной нагрузки: подкрановые балки, шпалы и т.д.); -Разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (агрессивность среды, попеременное замораживание и оттаивание и т.д.).

Расчет по предельным состояниям II группы выполняют для предотвращения: - Образования чрезмерного и продолжительного раскрытия трещин (если они допустимы); -Чрезмерных перемещений (прогибов, углов поворота, углов перекоса, амплитуды колебаний).

Расчет по предельным состояниям II группы выполняют для предотвращения: - Образования чрезмерного и продолжительного раскрытия трещин (если они допустимы); -Чрезмерных перемещений (прогибов, углов поворота, углов перекоса, амплитуды колебаний).

Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также ее отдельных частей выполняют для всех этапов: - Изготовления; -Транспортирования; -Монтажа; -Эксплуатации.

Расчетные факторы – нагрузки и механические характеристики бетона и арматуры обладают статистической изменчивостью. Различные неблагоприятные физические, химические и механические условия работы бетона и арматуры, особенности условий изготовления и эксплуатации сооружений. Значения нагрузок устанавливаются по гл. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

Нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры – по СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Классификация нагрузок: Постоянные нагрузки: вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов, предварительное напряжение железобетонных конструкций. Временные: длительные нагрузки: вес стационарного оборудования, установленная нормами часть временной нагрузки в жилых домах, служебных и бытовых помещениях, длительные температурные технологические воздействия, часть нагрузок от мостовых и подвесных кранов, некоторая часть временных и снеговых нагрузок; кратковременные нагрузки: вес людей, часть нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий, нагрузки, возникающие при транспортировании и монтаже конструкций, снеговые и ветровые нагрузки и т.д.; особые нагрузки: сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки от неисправности или поломки оборудования, воздействия неравномерных деформаций основания и т.д. Нормативные нагрузки. Устанавливаются с заданным уровнем надежности, т.е. по заранее заданной вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям.

Нормативные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности. Снеговые и ветровые – по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений. Расчетные нагрузки. При расчете конструкций на прочность и устойчивость значения нормативных нагрузок умножают на коэффициент надежности по нагрузке gf, обычно больше единицы: g = g_n × g_f

Сочетания нагрузок. В зависимости от состава нагрузок различают: основные сочетания, включающие постоянные, длительные и кратковременные нагрузки или усилия от них; особые сочетания, включающие постоянные, длительные и возможные кратковременные нагрузки и одна особая. Снижение нагрузок. Допускается снижать нагрузки при расчете колонн, стен и фундаментов, балок, ригелей, учитывая степень вероятности их одновременного воздействия.

Степень ответственности зданий и сооружении. - Степень ответственности зданий и сооружений определяется размером социального и материального ущерба при достижением конструкций предельных состояний. -Степень ответственности зданий и сооружений учитывается коэффициентом надежности по назначению g_n, значение которого зависит от класса ответственности зданий и сооружений. - На коэффициент надежности по назначению g_n умножают расчетные значения нагрузок или делят предельные значения несущей способности, деформаций, ширину раскрытия трещин, расчетные сопротивления бетона и арматуры

Установлены три класса ответственности зданий и сооружений: Класс I, g_n=1,0 — здания сооружения, имеющие обоснованное народнохозяйственное или социальное значение: учебные заведения, детские дошкольные учреждения, музеи, промышленные трубы высотой более 200м, резервуары для нефтепродуктов объемом более 10 тыс.м 3 и т.д.; Класс II, g_n=0.95 — здания и сооружения, не входящие в классы I и III; Класс III, g_n=0.90 — здания и сооружения с экономической ответственностью: различные склады без процессов сортировки и упаковки, временные здания и сооружения и одноэтажные жилые дома.

Основные положения расчета. Предельные состояния I группы. Расчет ведется по III стадии напряженно-деформированного состояния. Усилие от расчетных нагрузок T является функцией от нормативных нагрузок, коэффициентов надежности по нагрузкам и др. факторов (расчетной схемы, коэффициента динамичности и т.д.). -Усилие, воспринимаемое элементом Tper (внутренний потенциал конструкции), является функцией размеров и формы сечения, нормативной прочности материалов Rbn,Rsn, коэффициентов надежности по материалам, коэффициентов условий работы. Предельные состояния 2 группы

Расчет по трещиностойкости (образованию трещин и ширине раскрытия трещин):

T £ Tcrc- проверка трещиностойкости элементов, к которым предъявляют требования 1 категории, проверка на образование трещин для элементов, к которым предъявляются требования по 2 и 3 категории трещиностойкости. Трещины, наклонные к продольной оси элемента, не появляются, если главные растягивающие напряжения в бетоне не превосходят их расчетных значений. Расчет по раскрытию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента, заключается в определении ширины раскрытия трещин на уровне центра тяжести растянутой арматуры и сравнение ее с предельной шириной раскрытия.

Расчет по перемещениям: f £ fu, где: f – прогиб от нормативной нагрузок;

fu– предельный прогиб.

Расчет по зыбкости: от 1000 н по наиболее невыгодной схеме прогиб должен быть не более 0,7мм.