BAZNI BLOK I TEMELJI
proračuni zasnovani na graničnim stanjima
Principi proračuna temelja na osnovu graničnih stanja (I i II).
1 granično stanje– osiguranje uslova za nemogućnost gubitka nosivosti, stabilnosti i oblika.
2 granično stanje– osiguravanje pogodnosti za normalan rad zgrada i objekata uz sprječavanje deformacija iznad standarda (ne dolazi do gubitka stabilnosti).
Proračuni se uvijek vrše prema 1 PS, a prema 2 (za otpornost na pukotine) - samo za fleksibilne temelje (trakaste, ploče).
Za 1 PS proračuni se provode ako:
1) značajno horizontalno opterećenje se prenosi na bazu.
2) temelj se nalazi na padini ili blizu nje, ili je temelj sastavljen od velikih padajućih ploča tla.
3) podloga je sastavljena od sporo zbijenih vodozasićenih muljevito-glinovitih tla sa indeksom zasićenosti vodom S r ≥ 0,8 i tačkom konsolidacije sa y ≤10 7 cm 2 /god - čvrstoća skeleta tla pri neutralnom pritisku.
4) baza je sastavljena od kamenog tla.
Projektni uvjeti za 1 trafostanicu:
F u – sila krajnjeg otpora baze,
γ c = 0.8..1.0 – skup radnih uslova podloga tla,
γ n = 1.1..1.2 – faktor pouzdanosti, zavisi od namjene zgrade.
2 PS - uvijek izvršeno.
S ≤ Su– procijenjeni ulov (at P ≤ R), gdje je P pritisak ispod osnove temelja.
R – projektna otpornost tla.
Suština metode
Metoda proračuna konstrukcija na osnovu graničnih stanja je daljnji razvoj metode proračuna zasnovane na razornim silama. Prilikom proračuna ovom metodom jasno se utvrđuju granična stanja konstrukcija i uvodi sistem projektnih koeficijenata koji garantuju konstrukciju od nastanka ovih stanja pod najnepovoljnijim kombinacijama opterećenja i pri najnižim vrijednostima karakteristika čvrstoće. materijala.
Faze razaranja, ali sigurnost konstrukcije pod opterećenjem ocjenjuje se ne jednim sintetizirajućim faktorom sigurnosti, već sistemom projektnih koeficijenata. Konstrukcije projektovane i proračunate metodom graničnog stanja su nešto ekonomičnije.
2. Dvije grupe granična stanja
Graničnim stanjima smatraju se ona u kojima konstrukcije prestaju da ispunjavaju zahtjeve koji su im nametnuti tokom rada, odnosno gube sposobnost otpora. spoljna opterećenja i udari ili primi neprihvatljive pokrete ili lokalna oštećenja.
Armiranobetonske konstrukcije moraju ispunjavati zahtjeve proračuna za dvije grupe graničnih stanja: za nosivost - prva grupa graničnih stanja; u pogledu pogodnosti za normalan rad - druga grupa graničnih stanja.
Proračun na osnovu graničnih stanja prve grupe vrši se kako bi se spriječilo:
Krhka, viskozna ili druga vrsta loma (proračun čvrstoće uzimajući u obzir, ako je potrebno, otklon konstrukcije prije uništenja);
gubitak stabilnosti oblika konstrukcije (proračun stabilnosti tankozidnih konstrukcija i sl.) ili njenog položaja (proračun za prevrtanje i klizanje potpornih zidova, ekscentrično opterećenih visokih temelja; proračun za uspon ukopanih ili podzemnih rezervoara , itd.);
kvar na zamor (proračun izdržljivosti konstrukcija pod utjecajem ponavljajućih pokretnih ili pulsirajućih opterećenja: kranske grede, pragovi, temelji okvira i podovi za neuravnotežene mašine itd.);
razaranja od kombinovanog uticaja faktora sile i nepovoljnih uticaja spoljašnje okruženje(povremeno ili kontinuirano izlaganje agresivno okruženje, radnje naizmjeničnog smrzavanja i odmrzavanja, itd.).
Proračuni zasnovani na graničnim stanjima druge grupe vrše se kako bi se spriječilo:
stvaranje prekomjernog ili produženog otvaranja pukotina (ako je, prema radnim uvjetima, dopušteno stvaranje ili produženo otvaranje pukotina);
prekomjerni pokreti (progibi, uglovi rotacije, iskošeni uglovi i amplitude vibracija).
Proračun graničnih stanja konstrukcije u cjelini, kao i njenih pojedinačnih elemenata ili dijelova, vrši se za sve faze: proizvodnju, transport, montažu i rad; u ovom slučaju, projektne šeme moraju biti u skladu sa prihvaćenim standardima konstruktivna rješenja i svaka od navedenih faza.
3. Računski faktori
Projektni faktori - opterećenja i mehaničke karakteristike betona i armature (zatezna čvrstoća, granica popuštanja) - imaju statističku varijabilnost (raspršenost vrijednosti). Opterećenja i udari mogu se razlikovati od specificirane vjerovatnoće prekoračenja prosječnih vrijednosti, a mehanička svojstva materijala mogu se razlikovati od specificirane vjerovatnoće smanjenja prosječnih vrijednosti. U proračunima za granična stanja, statistička varijabilnost opterećenja i mehaničkih karakteristika materijala, nestatistički faktori i različiti nepovoljni ili povoljni fizički, hemijski i mehaničkim uslovima radovi na betonu i armaturi, proizvodnja i eksploatacija elemenata zgrada i konstrukcija. Opterećenja, mehaničke karakteristike materijala i projektni koeficijenti su normalizirani.
Vrijednosti opterećenja, otpornosti betona i armature utvrđuju se prema poglavljima SNiP-a „Opterećenja i udari“ i „Beton i armirano-betonske konstrukcije“.
4. Klasifikacija opterećenja. Standardna i projektna opterećenja
Ovisno o trajanju djelovanja, opterećenja se dijele na stalna i privremena. Privremena opterećenja se, pak, dijele na dugoročna, kratkoročna i posebna.
Opterećenja od težine nosivih i ogradnih konstrukcija zgrada i objekata, mase i pritiska tla, te efekti prednaprezanja su konstantni. armirano-betonske konstrukcije.
Opterećenja su dugotrajna stacionarna oprema na podovima mašina, aparata, motora, kontejnera itd.; pritisak gasova, tečnosti, zrnastih tela u kontejnerima; tereta u skladištima, hladnjačama, arhivima, bibliotekama i sličnih zgrada i strukture; dio živog opterećenja utvrđen standardima u stambene zgrade, službeni i kućne prostorije; dugotrajni temperaturni tehnološki efekti od stacionarne opreme; opterećenja od jedne mostne ili jedne mostne dizalice, pomnožene faktorima: 0,5 za kranove srednjeg opterećenja i 0,7 za dizalice za teška opterećenja; opterećenja snijegom za III-IV klimatske regije sa koeficijentima 0,3-0,6. Navedene vrijednosti krana, nekih privremenih i snježnih opterećenja čine dio njihove pune vrijednosti i unose se u proračun uzimajući u obzir trajanje djelovanja opterećenja ovih vrsta na pomak, deformaciju i stvaranje pukotina. Pune vrijednosti Ova opterećenja se klasifikuju kao kratkoročna.
Kratkotrajna opterećenja su uzrokovana težinom ljudi, dijelova, materijala u prostorima za održavanje i popravku opreme - prolazima i drugim prostorima slobodnim od opreme; dio opterećenja na podovima stambenih i javne zgrade; opterećenja koja nastaju tijekom proizvodnje, transporta i ugradnje konstrukcijskih elemenata; opterećenja od nadzemnih i mostnih dizalica koje se koriste u izgradnji ili radu zgrada i građevina; opterećenje snijegom i vjetrom; temperaturno klimatski uticaji.
Posebna opterećenja uključuju: seizmičke i eksplozivne udare; opterećenja uzrokovana kvarom ili kvarom opreme i iznenadnim prekidom tehnološki proces(na primjer, s naglim povećanjem ili smanjenjem temperature, itd.); efekti neujednačenih deformacija podloge, praćene radikalnom promjenom strukture tla (na primjer, deformacija tla slijeganja tijekom namakanja ili tla permafrost tijekom odmrzavanja) itd.
Standardna opterećenja utvrđuju se standardima na osnovu unaprijed određene vjerovatnoće prekoračenja prosječnih vrijednosti ili na osnovu nominalnih vrijednosti. Standardna trajna opterećenja uzimaju se na osnovu projektnih vrijednosti geometrijskih i strukturnih parametara i na prosječnim vrijednostima gustoće. Standardna privremena tehnološka i instalacijska opterećenja su postavljena na najveće vrijednosti predviđene za normalan rad; snijeg i vjetar - prema prosjeku godišnjih nepovoljnih vrijednosti ili prema nepovoljnim vrijednostima koje odgovaraju određenom prosječnom periodu njihovog ponavljanja.
Projektna opterećenja za proračun konstrukcije za čvrstoću i stabilnost određuju se množenjem standardno opterećenje faktorom pouzdanosti opterećenja Vf, obično veći od jedinice, na primjer g=gnyf. Faktor pouzdanosti u zavisnosti od težine betonskih i armiranobetonskih konstrukcija Yf = M; na težinu konstrukcija od betona sa lakim agregatima (s srednje gustine 1800 kg/m3 ili manje) i razne košuljice, zatrpavanja, izolacioni materijali izrađeni u fabrici, Yf = l.2, tokom ugradnje yf = \.3; od raznih privremenih opterećenja u zavisnosti od njihove vrijednosti yf = it 2...1.4. Koeficijent preopterećenja od težine konstrukcija pri proračunu stabilnosti položaja od plutanja, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava radne uvjete konstrukcije, uzima se kao 7f = 0,9. Prilikom proračuna konstrukcija u fazi izgradnje, izračunata kratkotrajna opterećenja se množe s faktorom 0,8. Projektna opterećenja za proračun konstrukcija za deformacije i pomake (za drugu grupu graničnih stanja) uzimaju se jednaka standardnim vrijednostima sa koeficijentom Yf -1-
Kombinacija opterećenja. Konstrukcije moraju biti projektovane za razne kombinacije opterećenja ili odgovarajuće sile ako se proračun provodi prema neelastičnoj shemi. U zavisnosti od sastava uzetog u obzir opterećenja, razlikuju se: glavne kombinacije, koje se sastoje od stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja ili sila od niskonaponskih opterećenja; posebne kombinacije koje se sastoje od stalnih, dugoročnih, mogućih kratkoročnih i jednog od posebnih opterećenja ili napora od njih.
Razmatraju se sve grupe osnovnih kombinacija opterećenja. Pri proračunu konstrukcija za glavne kombinacije prve grupe uzimaju se u obzir stalna, dugotrajna i jedno kratkotrajna opterećenja; Prilikom proračuna konstrukcija za glavne kombinacije druge grupe uzimaju se u obzir stalna, dugotrajna i dva (ili više) kratkoročna opterećenja; dok su vrijednosti kratkoročne
opterećenja ili odgovarajući napori moraju se pomnožiti sa koeficijentom kombinacije jednakim 0,9.
Prilikom proračuna konstrukcija za posebne kombinacije, vrijednosti kratkotrajnih opterećenja ili odgovarajućih sila moraju se pomnožiti sa faktorom kombinacije jednakim 0,8, osim u slučajevima navedenim u standardima projektiranja zgrada i objekata u seizmičkim područjima.
Standardi također dozvoljavaju smanjenje privremenih opterećenja pri proračunu greda i prečki, ovisno o površini opterećenog poda.
5. Stepen odgovornosti zgrada i objekata
Stepen odgovornosti zgrada i objekata kada objekti dođu u granična stanja određen je visinom materijalne i društvene štete. Prilikom projektovanja konstrukcija treba uzeti u obzir koeficijent pouzdanosti za potrebe jedinstvenog preduzeća, čija vrednost zavisi od klase odgovornosti zgrada ili objekata. Maksimalne vrijednosti nosivosti, izračunate vrijednosti otpora, maksimalne vrijednosti deformacija, otvora pukotina treba podijeliti sa koeficijentom pouzdanosti za predviđenu namjenu, odnosno izračunatim vrijednostima opterećenja, sila ili ostale uticaje treba pomnožiti sa ovim koeficijentom.
Eksperimentalne studije izvedene u montažnim fabrikama proizvodi od armiranog betona, pokazao je da za teške betone i betone na poroznim agregatima koeficijent varijacije iznosi V ~ 0,135, što je prihvaćeno u standardima.
U matematičkoj statistici, koristeći pa ili ni, procjenjuje se vjerojatnost ponavljanja vrijednosti privremenog otpora manjeg od B. Ako uzmemo x = 1,64, onda je vjerojatnost ponavljanja vrijednosti<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.
Prilikom praćenja klase betona na aksijalnu vlačnu čvrstoću, standardna otpornost betona na aksijalnu vlačnu čvrstoću Rbtn uzima se jednaka njegovoj garantiranoj čvrstoći (klasi). aksijalna napetost.
Projektni otpori betona za proračune za prvu grupu graničnih stanja određuju se dijeljenjem standardnih otpora sa odgovarajućim koeficijentima pouzdanosti za beton pri kompresiji yc = 1,3 prn, napetosti ^ = 1,5 i pri praćenju vlačne čvrstoće yy = \.3 . Projektna otpornost betona na aksijalnu kompresiju
Izračunata tlačna čvrstoća teškog betona klasa B50, B55, B60 množi se koeficijentima koji uzimaju u obzir osobitost mehaničkih svojstava betona visoke čvrstoće (smanjenje deformacija puzanja), odnosno jednakim 0,95; 0,925 i 0,9.
Izračunate vrijednosti otpora betona sa zaokruživanjem date su u dodatku. I.
Prilikom proračuna konstrukcijskih elemenata, projektni otpori betona Rb i Rbt se smanjuju, au nekim slučajevima i povećavaju množenjem odgovarajućih koeficijenata radnih uslova betona uc, uzimajući u obzir karakteristike svojstava betona: trajanje opterećenje i njegovo ponovljeno ponavljanje; uslove, prirodu i fazu rada objekta; način njegove proizvodnje, dimenzije presjeka itd.
Proračunski otpor na pritisak armature Rsc, koji se koristi u proračunu konstrukcija za prvu grupu graničnih stanja, kada se armatura vezuje za beton, uzima se jednakim odgovarajućem proračunskom vlačnom otporu armature Rs, ali ne više od 400 MPa (na osnovu krajnje stišljivosti betonske kade). Prilikom proračuna konstrukcija za koje se pretpostavlja projektna otpornost betona pri dugotrajnom opterećenju, uzimajući u obzir radne uvjete koeficijent y&2 Prilikom proračuna konstrukcijskih elemenata, projektni otpori armature se smanjuju ili, u nekim slučajevima, povećavaju množenjem sa odgovarajućim koeficijentima radnih uvjeta ySi, uzimajući u obzir mogućnost nepotpunog korištenja njegovih karakteristika čvrstoće zbog neravnomjerne raspodjele naprezanja u konstrukciji. presjek, niska čvrstoća betona, uvjeti sidrenja i prisutnost krivina, priroda vlačnog dijagrama čelika, promjene njegovih svojstava u zavisnosti od uslova rada konstrukcije itd. Prilikom proračuna elemenata pod dejstvom poprečne sile, proračunski otpor poprečne armature se smanjuje uvođenjem koeficijenta radnih uslova -um^OD, koji uzima u obzir neravnomernu raspodelu napona u armaturi po dužini kosog preseka. Osim toga, za zavarenu poprečnu armaturu od žice klase BP-I i šipku klase A-III uveden je koeficijent Vs2 = 0,9, uzimajući u obzir mogućnost krtog loma zavarenog spoja stezaljki. Vrijednosti izračunatih otpora poprečne armature pri proračunu poprečne sile Rsw, uzimajući u obzir koeficijente yst, date su u tabeli. 1 i 2 pril. V. Osim toga, izračunate otpore Rs, Rsc i Rsw treba pomnožiti sa koeficijentima radnih uslova: Ys3, 7*4 - sa ponovljenom primjenom opterećenja (vidi Poglavlje VIII); ysb^lx/lp ili zʺ~1h/1ap - u zoni prenosa naprezanja i u zoni sidrenja nenapregnute armature bez ankera; 7^6 - tokom rada armature visoke čvrstoće pri naponima iznad nominalne granice popuštanja (7o.2. Projektna otpornost armature za proračune za drugu grupu graničnih stanja postavljena je na faktor pouzdanosti za armaturu od 7s = 1, tj. uzimaju se jednake standardnim vrijednostima Rs,ser=Rsn i uključuju se u proračun sa koeficijentom radnih uslova armature Otpornost na pukotine armiranobetonske konstrukcije je njezina otpornost na stvaranje pukotina u I. stupnju naponsko-deformiranog stanja ili otpornost otvaranju pukotina u II. stupnju naponsko-deformiranog stanja. Prilikom proračuna postavljaju se različiti zahtjevi na otpornost na pukotine armiranobetonske konstrukcije ili njenih dijelova, ovisno o vrsti armature koja se koristi. Ovi zahtjevi se odnose na normalne pukotine i pukotine nagnute prema uzdužnoj osi elementa i dijele se u tri kategorije: Otvaranje pukotina pod stalnim, dugotrajnim i kratkotrajnim opterećenjima smatra se kratkotrajnim; Dugotrajnim se smatra otvaranje pukotina pod djelovanjem samo stalnih i dugotrajnih opterećenja. Maksimalna širina otvaranja pukotina (isgs\ - kratkotrajna i asgs2 dugotrajna), koja osigurava normalan rad objekata, otpornost na koroziju armature i trajnost konstrukcije, u zavisnosti od kategorije zahtjeva za otpornost na pukotine, ne smije biti veća od 0,05- 0,4 mm (Tabela II.2). Prednapregnuti elementi pod pritiskom tečnosti ili gasa (rezervoari, potisne cevi i sl.), sa potpuno rastegnutim delom sa šipkom ili žičanom armaturom, kao i sa delimično sabijenim delom sa žičanom armaturom prečnika 3 mm ili manje, moraju ispunjavati zahtjevima Prve kategorije. Ostali prednapregnuti elementi, u zavisnosti od konstruktivnih uslova i vrste armature, moraju ispunjavati uslove druge ili treće kategorije. Postupak uzimanja u obzir opterećenja pri proračunu otpornosti na prsline ovisi o kategoriji zahtjeva za otpornost na prsline: za zahtjeve prve kategorije proračun se vrši prema projektnim opterećenjima sa faktorom sigurnosti za opterećenje yf>l (kao u proračuni čvrstoće); za zahtjeve druge i treće kategorije vrši se proračun pod djelovanjem opterećenja s koeficijentom V/=b za utvrđivanje potrebe za provjerom kratkoročnog otvaranja pukotina druge kategorije, proračun se vrši za dejstvo projektnih opterećenja sa koeficijentom yf>U proračun za formiranje pukotina radi utvrđivanja potrebe Ispitivanja otvaranja pukotina po zahtevima treće kategorije vrše se pod dejstvom; opterećenja sa koeficijentom Y/-1. Pri proračunu otpornosti na pucanje uzima se u obzir kombinirano djelovanje svih opterećenja, osim posebnih. Posebna opterećenja se uzimaju u obzir pri proračunu nastanka pukotina u slučajevima kada pukotine dovode do katastrofalne situacije. Proračun za zatvaranje pukotina prema zahtjevima druge kategorije vrši se pod djelovanjem stalnih i dugotrajnih opterećenja s koeficijentom y/-1. Postupak uzimanja u obzir opterećenja dat je u tabeli. P.Z. Na krajnjim presjecima prednapregnutih elemenata u dužini zone prijenosa naprezanja sa armature na beton 1P nije dozvoljeno stvaranje pukotina pri kombinovanom djelovanju svih opterećenja (osim posebnih) uvedenih u proračun sa koeficijentom Y/ =L OVAJ zahtjev je uzrokovan činjenicom da prijevremeno stvaranje pukotina u betonu na krajnjim dijelovima elemenata - može dovesti do izvlačenja armature iz betona pod opterećenjem i iznenadnog razaranja. sve veće otklone. Utjecaj ovih pukotina uzima se u obzir u proračunima konstrukcije. Za elemente koji rade u uvjetima ponovljenih ponovljenih opterećenja i dizajnirani su za izdržljivost, stvaranje takvih pukotina nije dopušteno. Granična stanja prve grupe. Proračuni čvrstoće temelje se na III stupnju naponsko-deformacijskog stanja. Presjek konstrukcije ima potrebnu čvrstoću ako sile od projektnih opterećenja ne prelaze sile koje presjek doživljava pri projektnom otporu materijala, uzimajući u obzir koeficijent radnih uvjeta. Sila iz projektnih opterećenja T (na primjer, moment savijanja ili uzdužna sila) je funkcija standardnih opterećenja, faktora pouzdanosti i drugih faktora C (projektna shema, dinamički koeficijent, itd.). Granična stanja druge grupe. Proračun nastanka pukotina, normalnih i nagnutih prema uzdužnoj osi elementa, vrši se radi provjere otpornosti na pucanje elemenata koji podliježu zahtjevima prve kategorije, kao i utvrđivanja da li se pukotine pojavljuju u elementima čiji otpornost na pucanje podliježe zahtjevima druge i treće kategorije. Vjeruje se da se pukotine normalne na uzdužnu os ne pojavljuju ako sila T (moment savijanja ili uzdužna sila) od djelovanja opterećenja ne prelazi silu TSgs, koju može apsorbirati presjek elementa. Vjeruje se da se pukotine nagnute prema uzdužnoj osi elementa ne pojavljuju ako glavna vlačna naprezanja u betonu ne prelaze izračunate vrijednosti, Proračun otvora pukotine, normalnog i nagnutog prema uzdužnoj osi, sastoji se od određivanja širine otvora pukotine na nivou vlačne armature i upoređivanja sa maksimalnom širinom otvora. Podaci o maksimalnoj širini otvaranja pukotine dati su u tabeli. II.3. Proračun na temelju pomaka sastoji se od određivanja progiba elementa uslijed opterećenja, uzimajući u obzir trajanje njihovog djelovanja i upoređujući ga s maksimalnim ugibom. Granične progibe postavljaju različiti zahtjevi: tehnološki, zbog normalnog rada dizalica, tehnoloških instalacija, mašina i sl.; konstrukcijski, zbog utjecaja susjednih elemenata koji ograničavaju deformacije, potrebe za izdržavanjem datih nagiba i sl.; estetski. Maksimalni ugibi prednapregnutih elemenata mogu se povećati za visinu ugiba, ako to nije ograničeno tehnološkim ili projektnim zahtjevima. Postupak uzimanja u obzir opterećenja pri proračunu ugiba utvrđuje se na sljedeći način: kada je ograničeno tehnološkim ili projektnim zahtjevima - za djelovanje stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja; kada su ograničeni estetskim zahtjevima - na učinak stalnih i dugotrajnih opterećenja. U ovom slučaju, faktor pouzdanosti opterećenja se uzima kao Yf Maksimalna progiba utvrđena standardima za različite armiranobetonske elemente data su u tabeli II.4. Pretpostavlja se da su maksimalna progiba konzola, vezana za prevjes konzole, dvostruko veća. Osim toga, potrebno je izvršiti dodatni proračun nestabilnosti za armirano-betonske podne ploče, stepenice, podeste i sl. koji nisu povezani sa susjednim elementima: dodatni otklon od kratkotrajnog koncentriranog opterećenja od 1000 N sa najnepovoljnijim shema za njegovu primjenu ne smije prelaziti 0,7 mm. Granično stanje je stanje u kojem konstrukcija (struktura) prestaje da ispunjava operativne zahtjeve, tj. gubi sposobnost otpora na vanjske utjecaje i opterećenja, prima neprihvatljive pokrete ili širinu pukotina itd. Prema stepenu opasnosti, standardi utvrđuju dvije grupe graničnih stanja: prva grupa - prema nosivosti; druga grupa je za normalan rad. U granična stanja prve grupe spadaju krhka, duktilna, zamorna ili druga destrukcija, kao i gubitak stabilnosti oblika, gubitak stabilnosti položaja, razaranja kombinovanim dejstvom faktora sile i nepovoljnih uslova okoline. Granična stanja druge grupe karakteriziraju stvaranje i prekomjerno otvaranje pukotina, prekomjerni otkloni, uglovi rotacije i amplitude vibracija. Proračun za prvu grupu graničnih stanja je osnovni i obavezan u svim slučajevima. Proračun za drugu grupu graničnih stanja vrši se za one konstrukcije koje gube performanse zbog pojave navedenih razloga. Zadatak proračuna na osnovu graničnih stanja je da pruži potrebnu garanciju da tokom rada konstrukcije ili konstrukcije neće nastupiti nijedno od graničnih stanja. Prijelaz konstrukcije u jedno ili drugo granično stanje ovisi o mnogim faktorima, od kojih su najvažniji: 1. vanjska opterećenja i utjecaji; 2. mehaničke karakteristike betona i armature; 3. radni uslovi materijala i dizajn. Svaki faktor karakteriše varijabilnost tokom rada, a varijabilnost svakog faktora pojedinačno ne zavisi od ostalih i slučajan je proces. Stoga se opterećenja i udari mogu razlikovati od specificirane vjerovatnoće prekoračenja prosječnih vrijednosti, a mehaničke karakteristike materijala mogu se razlikovati od specificirane vjerovatnoće smanjenja prosječnih vrijednosti. Proračuni graničnog stanja uzimaju u obzir statističku varijabilnost opterećenja i karakteristika čvrstoće materijala, kao i različite nepovoljne ili povoljne uslove rada. Opterećenja se dijele na stalna i privremena. Privremene, ovisno o trajanju djelovanja, dijele se na dugoročne, kratkoročne i posebne. Konstantna opterećenja uključuju težinu nosivih i ogradnih konstrukcija, težinu i pritisak tla, te silu pred kompresiju. Dugotrajna privremena opterećenja uključuju težinu nepokretne opreme na podovima; pritisak gasova, tečnosti, zrnastih tela u kontejnerima; tereti u skladištima; dugotrajni temperaturni tehnološki efekti, dio nosivosti stambenih i javnih zgrada, od 30 do 60% težine snijega, dio opterećenja mostnih dizalica itd. Kratkotrajna opterećenja ili privremena opterećenja kratkog trajanja smatraju se: težina ljudi i materijala u područjima održavanja i popravke; dio opterećenja na podovima stambenih i javnih zgrada; opterećenja koja nastaju tokom proizvodnje, transporta i ugradnje; opterećenja od nadzemnih i mostnih dizalica; opterećenja od snijega i vjetra. Posebna opterećenja nastaju prilikom seizmičkih, eksplozivnih i hitnih udara. Postoje dvije grupe opterećenja - standardna i dizajnerska. Standardna opterećenja su ona opterećenja koja se ne mogu prekoračiti tokom normalnog rada. Standardna opterećenja se utvrđuju na osnovu iskustva u projektovanju, izgradnji i radu zgrada i konstrukcija. Prihvaćeni su prema standardima, uzimajući u obzir određenu vjerovatnoću prekoračenja prosječnih vrijednosti. Vrijednosti trajnih opterećenja određene su projektnim vrijednostima geometrijskih parametara i prosječnim vrijednostima gustoće materijala. Standardna privremena opterećenja utvrđuju se prema najvišim vrijednostima, na primjer, opterećenja vjetrom i snijegom - prema prosječnim godišnjim vrijednostima za nepovoljni period njihovog djelovanja. Projektna opterećenja. Promjenjivost opterećenja, zbog čega postoji mogućnost da se njihove vrijednosti prekorače, a u nekim slučajevima i smanje, u odnosu na standardne, procjenjuje se uvođenjem faktora pouzdanosti. Projektna opterećenja se određuju množenjem standardnog opterećenja sa faktorom pouzdanosti, tj. Gdje q
Pri proračunu konstrukcija koristi se prva grupa graničnih stanja
Proračunski proračun za drugu grupu graničnih stanja provodi se za projektna opterećenja s koeficijentom Kombinacija opterećenja Nekoliko opterećenja istovremeno djeluje na konstrukciju. Malo je vjerovatno da će njihove maksimalne vrijednosti biti postignute istovremeno. Zbog toga se vrše proračuni za različite njihove nepovoljne kombinacije, uz uvođenje koeficijenta kombinacije. Postoje dvije vrste kombinacija: osnovne kombinacije, koje se sastoje od stalnih, dugotrajnih i kratkoročnih opterećenja; posebne kombinacije koje se sastoje od trajnog, dugotrajnog, mogućeg kratkotrajnog i jednog od posebnih opterećenja. Ako glavna kombinacija uključuje samo jedno kratkotrajno opterećenje, koeficijent kombinacije se uzima jednakim jedan kada se uzmu u obzir dva ili više kratkotrajnih opterećenja, potonji se množe sa 0,9. Prilikom projektovanja treba uzeti u obzir stepen odgovornosti i kapital zgrada i objekata. Računovodstvo se vrši uvođenjem koeficijenta pouzdanosti za predviđenu namjenu Proračun konstruktivnih elemenata punog presjeka U skladu sa važećim standardima u Rusiji, drvene konstrukcije moraju se izračunati metodom graničnog stanja. Granična stanja konstrukcija su ona u kojima one prestaju da ispunjavaju operativne zahtjeve. Vanjski uzrok koji dovodi do graničnog stanja je djelovanje sile (spoljna opterećenja, reaktivne sile). Granična stanja mogu nastati pod uticajem uslova rada drvenih konstrukcija, kao i kvaliteta, dimenzija i svojstava materijala. Postoje dvije grupe graničnih stanja: Prvu grupu graničnih stanja karakteriše gubitak nosivosti i potpuna nepodobnost za dalji rad. Najodgovorniji je. Kod drvenih konstrukcija mogu se javiti sljedeća granična stanja prve grupe: uništenje, gubitak stabilnosti, prevrtanje, neprihvatljivo puzanje. Ova granična stanja ne nastaju ako su ispunjeni sljedeći uvjeti: f? R sk (ili R Wed ),
one. kada su normalni stresovi ( at) i posmično naprezanje ( f) ne prelaze određenu graničnu vrijednost R, nazvana otpornost na dizajn. Drugu grupu graničnih stanja karakterišu takve karakteristike u kojima rad konstrukcija ili konstrukcija, iako težak, nije u potpunosti isključen, tj. dizajn postaje neprikladan samo za normalan rad. Pogodnost konstrukcije za normalan rad obično se određuje ugibima f? [f], ili f/l ? . To znači da su elementi ili konstrukcije za savijanje prikladni za normalan rad kada je najveća vrijednost omjera progiba i raspona manja od maksimalnog dopuštenog relativnog ugiba
(prema SNiP II-25-80). dizajn presjek drvena krivina Svrha proračuna konstrukcije je spriječiti pojavu bilo kojeg od mogućih graničnih stanja, kako tokom transporta i montaže, tako i tokom rada konstrukcija. Proračun za prvo granično stanje vrši se prema izračunatim vrijednostima opterećenja, a za drugo - prema standardnim vrijednostima. Standardne vrijednosti vanjskih opterećenja date su u SNiP-u "Opterećenja i utjecaji". Izračunate vrijednosti se dobivaju uzimajući u obzir faktor sigurnosti opterećenja G n. Konstrukcije su dizajnirane da izdrže nepovoljnu kombinaciju opterećenja (sopstvena težina, snijeg, vjetar), čija se vjerojatnost uzima u obzir koeficijentima kombinacije (prema SNiP-u "Opterećenja i utjecaji"). Osnovna karakteristika materijala po kojoj se ocjenjuje njihova otpornost na uticaje sile je standardna otpornost R n. Standardna otpornost drveta izračunata je na osnovu rezultata brojnih ispitivanja malih uzoraka čistog (bez nedostataka) drveta iste vrste, sa sadržajem vlage od 12%: R n =
Gdje je aritmetička srednja vrijednost zatezne čvrstoće, V- koeficijent varijacije, t- indikator pouzdanosti. Regulatorni otpor R n je minimalna vjerovatnoća čvrstoće čistog drveta, dobivena statičkom obradom rezultata ispitivanja standardnih malih uzoraka na kratkotrajna opterećenja. Otpornost dizajna R- ovo je maksimalni napon koji materijal u konstrukciji može izdržati bez urušavanja, uzimajući u obzir sve nepovoljne faktore u radnim uvjetima koji smanjuju njegovu čvrstoću. Kada se kreće od normativnog otpora R n na izračunato R potrebno je uzeti u obzir uticaj na čvrstoću drveta dugotrajnih opterećenja, nedostataka (čvorovi, poprečni slojevi i sl.), prelazak sa malih standardnih uzoraka na elemente građevinskih dimenzija. Kombinovani uticaj svih ovih faktora uzima se u obzir faktorom sigurnosti materijala ( To). Izračunati otpor se dobija dijeljenjem R n
o faktoru sigurnosti za materijal: R= R n /Za, To dl=0,67 - koeficijent trajanja pod kombinovanim dejstvom stalnih i privremenih opterećenja; To jedan =
0,27h0,67 - koeficijent uniformnosti, u zavisnosti od vrste naponskog stanja, uzimajući u obzir uticaj nedostataka na čvrstoću drveta. Minimalna vrijednost To jedan uzeti tokom istezanja, kada je uticaj defekata posebno veliki. Izračunati otpori To date su u tabeli. 3 SNiP II-25-80 (za crnogorično drvo). R drvo drugih vrsta dobiva se pomoću prijelaznih koeficijenata, također navedenih u SNiP-u. Sigurnost i čvrstoća drveta i drvenih konstrukcija ovise o temperaturnim i vlažnim uvjetima. Vlaženje podstiče truljenje drveta, a povišene temperature (iznad određene granice) smanjuju njegovu čvrstoću. Uzimanje ovih faktora u obzir zahteva uvođenje koeficijenata radnih uslova: m V ?1, m T ?1. Osim toga, SNiP zahtijeva uzimanje u obzir koeficijenta sloja za lijepljene elemente: m sl =
0.95h1.1; koeficijent snopa za duga greda visine veće od 50 cm: m b ?1; antiseptički koeficijent: m A ?0,9; koeficijent savijanja za savijeno lijepljene elemente: m gn?1 itd. Pretpostavlja se da je modul elastičnosti drveta, bez obzira na vrstu, jednak: E=10000 MPa; E 90
=400 MPa. Dizajnerske karakteristike građevinske šperploče također su date u SNiP-u, a prilikom provjere napona u elementima šperploče, kao i za drvo, uvode se koeficijenti radnog stanja m. Osim toga, za projektnu otpornost drveta i šperploče uvodi se koeficijent m dl=0,8 ako ukupna projektna sila od stalnih i privremenih opterećenja prelazi 80% ukupne projektirane sile. Ovaj faktor se uvodi kao dodatak redukciji koja je uključena u faktor sigurnosti za materijal. Elementi drvenih konstrukcija su daske, šipke, građa i trupci punog poprečnog presjeka dimenzija navedenih u asortimanima rezane i okrugle građe. To mogu biti neovisne strukture, na primjer, grede ili regali, kao i šipke složenijih struktura. Sile u elementima određuju se općim metodama mehanike konstrukcija. Provjera čvrstoće i ugiba elementa sastoji se od utvrđivanja naprezanja u presjecima, koja ne bi smjela premašiti projektnu otpornost drveta, kao i njegovih ugiba, koji ne bi trebali prelaziti granice utvrđene standardima projektiranja. Drveni elementi se izračunavaju u skladu sa SNiP II-25-80. Ispruženi elementi Donje tetive i pojedinačne kočnice rešetki, zatezanje lukova i drugih prolaznih konstrukcija djeluju napregnuto. Zatezna sila N djeluje duž ose elementa i vlačna naprezanja nastaju u svim točkama njegovog poprečnog presjeka at, za koje se smatra da su identične vrijednosti sa dovoljnom tačnošću. Drvo je gotovo elastično na zatezanje i pokazuje visoku čvrstoću. Destrukcija se javlja krhko u obliku skoro trenutnog pucanja. Standardni uzorci u testovima zatezanja imaju oblik osmice. Kao što se može vidjeti iz vlačnog dijagrama drva bez nedostataka, ovisnost deformacije o naprezanju je blizu linearne, a čvrstoća doseže 100 MPa. Međutim, vlačna čvrstoća pravog drveta, uzimajući u obzir njegove značajne fluktuacije, veliki uticaj nedostataka i trajanje opterećenja, znatno je manja: za nelaminirano drvo I klase R R=10 MPa, za lamelirano drvo je smanjen uticaj nedostataka R R=12 MPa. Čvrstoća vlačnih elemenata na mjestima gdje postoje slabosti opada zbog koncentracije naprezanja na njihovim rubovima, tj. uvodi se koeficijent radnih uslova m 0
=0,8. Tada se dobije izračunati otpor R R=8 MPa. Proračun za provjeru vlačnih elemenata provodi se prema formuli: Područje poprečnog presjeka koji se razmatra i slabljenje koje se nalazi u dijelu dužine 20 cm smatra se kombinovanim u jednom presjeku. Da biste odabrali sekcije, koristite istu formulu, ali u odnosu na željeno (potrebno) područje. Kompresovani elementi Kompresija se vrši pomoću nosača, podupirača, gornjih tetiva i pojedinačnih rešetkastih šipki. U presjecima elementa od tlačne sile N, djelujući duž svoje ose, nastaju tlačna naprezanja gotovo jednake veličine at(pravougaoni dijagram). Kada se testiraju na kompresiju, standardni uzorci imaju oblik pravokutne prizme s dimenzijama prikazanim na sl. 2. Drvo djeluje pouzdano pod pritiskom, ali nije sasvim elastično. Do otprilike polovine vlačne čvrstoće, rast deformacija odvija se po zakonu bliskom linearnom, a drvo djeluje gotovo elastično. Kako raste opterećenje, povećanje deformacija sve više nadmašuje povećanje napona, što ukazuje na elastično-plastičnu prirodu rada drveta. Uništavanje uzoraka bez defekata događa se pri naponima koji dostižu 44 MPa, plastično, kao rezultat gubitka stabilnosti niza vlakana, o čemu svjedoči karakterističan nabor. Defekti smanjuju čvrstoću drveta manje nego na zatezanje, stoga je izračunata otpornost pravog drveta na kompresiju veća i vrijedi za drvo 1. R With =
14h16 MPa, a za razrede 2 i 3 ova vrijednost je nešto niža. Čvrstoća komprimiranih elemenata izračunava se pomoću formule: Gdje R With- projektovana otpornost na kompresiju. Na sličan način se računaju i elementi koji se drobe po cijeloj površini. Komprimirane šipke koje su dugačke i nisu pričvršćene u poprečnom smjeru moraju, pored proračuna čvrstoće, biti projektovane i za uzdužno savijanje. Fenomen uzdužnog savijanja je da fleksibilna centralno komprimirana ravna šipka gubi svoj pravi oblik (gubi stabilnost) i počinje da se izboči pri naprezanjima znatno manjim od svoje vlačne čvrstoće. Komprimirani element se provjerava uzimajući u obzir njegovu stabilnost pomoću formule: gdje je izračunata površina poprečnog presjeka, ts - koeficijent izvijanja. uzima se jednako: Sa simetričnim slabljenjem koje se proteže do ivica =, U slučaju asimetričnog slabljenja koje se proteže do rubova, elementi se računaju kao ekscentrično komprimirani. Koeficijent izvijanja ts uvijek manji od 1, uzima u obzir učinak stabilnosti na smanjenje nosivosti komprimovanog elementa u zavisnosti od njegove izračunate maksimalne fleksibilnosti l. Fleksibilnost elementa jednaka je omjeru efektivne dužine l 0
na radijus rotacije presjeka elementa: Izračunata dužina elementa l 0
treba odrediti množenjem njegove slobodne dužine l po koeficijentu m 0
:
l 0
=l m 0
,
gdje je koeficijent m 0
prihvaća se ovisno o vrsti pričvršćivanja krajeva elementa: Fleksibilnost komprimiranih elemenata je ograničena kako ne bi postali neprihvatljivo fleksibilni i nedovoljno pouzdani. Pojedinačni konstruktivni elementi (pojedinačni regali, konci, potporni podupirači itd.) moraju imati fleksibilnost ne veću od 120. Ostali komprimirani elementi glavnih konstrukcija - ne više od 150, elementi za učvršćivanje - 200. Sa fleksibilnošću većom od 70 ( l>70) komprimirani element gubi stabilnost kada su tlačna naprezanja u drvu još uvijek niska i djeluje elastično. Koeficijent izvijanja (ili koeficijent izvijanja), jednak omjeru naprezanja u trenutku izvijanja at cr
na čvrstoću na pritisak R itd, određene su Eulerovom formulom, uzimajući u obzir konstantan omjer modula elastičnosti drveta i vlačne čvrstoće: A=3000 - za drvo, A=2500 - za šperploču. Sa fleksibilnošću jednakom ili manjom od 70 ( l?70) element gubi stabilnost kada tlačna naprezanja dođu do elastoplastične faze i modul elastičnosti drveta se smanji. Koeficijent izvijanja određuje se uzimajući u obzir promjenjivi modul elastičnosti pomoću pojednostavljene teorijske formule: Gdje je =0,8 koeficijent za drvo; 1 - koeficijent za šperploču. Prilikom odabira sekcije, koristite formulu za izračunavanje stabilnosti, unaprijed specificirajući vrijednost l I ts. Savitljivi elementi U elementima za savijanje, momenti savijanja nastaju zbog opterećenja koje djeluju poprečno na uzdužnu os M i posmične sile Q, određena metodama strukturne mehanike. Na primjer, u gredi s jednim rasponom s rasponom l od ravnomerno raspoređenog opterećenja q nastaju momenti savijanja i posmične sile. Moment savijanja uzrokuje deformacije i naprezanja savijanja u presjecima elementa. at, koji se sastoje od kompresije u jednom dijelu presjeka i napetosti u drugom, kao rezultat toga element se savija. Dijagram, što se tiče kompresije, ima linearni obris do otprilike polovice, a zatim se savija, pokazujući ubrzano povećanje ugiba. 80 MPa je čvrstoća na savijanje čistog drveta tokom kratkotrajnih ispitivanja. Uništavanje uzorka počinje pojavom nabora na krajnjim komprimiranim vlaknima, a završava rupturom krajnje istegnutih vlakana. Izračunati otpor na savijanje prema SNiP II-25-80 preporučuje se da se uzme kao i za kompresiju, tj. za 1. razred R I= 14 MPa - za elemente pravougaonog presjeka visine do 50 cm Šipke dimenzija presjeka 11 - 13 cm sa visinom presjeka 11 - 50 cm imaju manje rezanih vlakana pri testerisanju od dasaka, pa se njihova čvrstoća povećava na. R I=15 MPa. Trupci širine preko 13 cm i visine presjeka 13 - 50 cm uopće nemaju rezana vlakna, stoga R I=16 MPa. 1. Proračun elemenata za savijanje na čvrstoću Proizvedeno prema formuli: y=, Gdje M- maksimalni moment savijanja, W proračun- projektni moment otpora poprečnog presjeka. Za najčešći pravokutni presjek Odabir poprečnog presjeka elemenata za savijanje vrši se po istoj formuli, a zatim se određuje jedna od dimenzija poprečnog presjeka ( b ili h), pronađite drugu veličinu. 2. Proračun stabilnosti ravnog oblika deformacije elemenata pravokutnog konstantnog poprečnog presjeka Proizvedeno prema formuli: y=, Gdje M- maksimalni moment savijanja u razmatranom području l str , W br- maksimalni bruto moment otpora u razmatranom području l str , ts m- koeficijent stabilnosti. Koeficijent ts m za savitljive elemente pravokutnog konstantnog poprečnog presjeka, zglobno vezane protiv pomaka iz ravnine savijanja, treba odrediti po formuli: Gdje l str- razmak između potpornih dijelova elementa (razmak između tačaka pričvršćivanja komprimiranog remena), b- širina poprečnog presjeka, h- maksimalna visina poprečnog presjeka na gradilištu l str , k f- koeficijent u zavisnosti od oblika dijagrama u oblasti l str(određeno prema tabeli SNiP II-25-80). Pri proračunu elemenata promjenjive visine presjeka, vrijednost koeficijenta ts m treba pomnožiti sa koeficijentom k kliknite, a kada se ojača iz ravni savijanja na međutočkama rastegnutog ruba - faktorom k pm .
Oba ova koeficijenta određuju se prema SNiP-u. Ako postoje tačke za fiksiranje rastegnutih zona n? 4, k kliknite =1. Provjeru stabilnosti ravnog oblika savijanja elemenata konstantnog I-greda ili kutijastog presjeka treba izvršiti u slučajevima kada l str ?
7b, Gdje b- širina pojasa komprimovanog presjeka. Izračun treba izvršiti pomoću formule: Gdje ts- koeficijent uzdužnog savijanja sabijenog remena, R c- projektovana tlačna čvrstoća, W br- bruto moment otpora, u slučaju zidova od šperploče - smanjeni moment otpora u ravni savijanja elementa. 3. Provjerite ima li lomljenja tokom savijanja Izvodi se prema Zhuravsky formuli: Gdje Q- projektovana sila smicanja; I br- bruto moment inercije razmatranog presjeka; S br- bruto statički moment pomjerenog dijela presjeka u odnosu na neutralnu osu; b- širina presjeka; R sk- izračunata otpornost na lomljenje tokom savijanja (za drvo I klase R sk=1,8 MPa za nelepljene elemente, R sk=1,6 MPa - za lepljene elemente duž vlakana). U pravokutnim gredama sa l/h? 5, ne dolazi do ljuštenja, ali se može pojaviti u elementima drugih oblika presjeka, na primjer, u I-gredama s tankim zidom. 4. Provjera savijanja elemenata skretanjem Određuje se relativni otklon, čija vrijednost ne bi trebala prelaziti graničnu vrijednost propisanu SNiP: Maksimalni otklon f zglobno oslonjene i konzolno savitljive elemente konstantnog i promjenjivog poprečnog presjeka treba odrediti po formuli: Gdje f 0
- otklon grede konstantnog poprečnog presjeka bez uzimanja u obzir posmičnih deformacija (na primjer, za gredu s jednim rasponom); h- maksimalna visina presjeka; k- koeficijent koji uzima u obzir varijabilnost visine presjeka za gredu konstantnog poprečnog presjeka k=1; With- koeficijent koji uzima u obzir posmičnu deformaciju od poprečne sile. Vrijednosti koeficijenata k I With dati su u SNiP-u. Ljepljeni zakrivljeni elementi savijanja momenta M, što smanjuje njihovu zakrivljenost, treba dodatno provjeriti radijalna vlačna naprezanja pomoću formule: at r =
Gdje at 0
- normalna naprezanja u najudaljenijem vlaknu istegnute zone. at i- normalni naponi u međuvlaknu presjeka za koji se određuju radijalni vlačni naponi; h i- razmak između najudaljenijih i razmatranih vlakana; r i- radijus zakrivljenosti linije koja prolazi kroz težište dijagrama normalnih zateznih napona, zatvorenog između najudaljenijih i razmatranih vlakana. Kosi zavoj Javlja se u elementima čije su ose poprečnog presjeka raspoređene koso u odnosu na smjer opterećenja, kao što je, na primjer, u kaldrmskim okvirima kosih krovova. q x =qsinb; q y =qcosb; M x =Msinb; M y =Mcosb.2.2.3. Opterećenja
(2.38)
prihvata se, po pravilu, veće od jedinice i samo u slučaju kada smanjenje opterećenja pogoršava uslove rada konstrukcije, prihvata se 
<
1 .
=1, uzimajući u obzir manji rizik od njihovog nastanka.
,
što je prihvaćeno u zavisnosti od klase građevina za objekte klase 1 (jedinstveni i monumentalni objekti). 
, za objekte II klase (višespratnice stambene, javne, industrijske) 
. Za zgrade III klase 
Ispitivanje čvrstoće tijekom kosog savijanja provodi se prema formuli:
Odabir poprečnih presjeka kosih savijajućih elemenata vrši se metodom pokušaja. Proračun progiba se vrši uzimajući u obzir geometrijski zbir ugiba u odnosu na svaku od presječnih osa:
Elementi za savijanje na zatezanje
Istovremeno rade na zatezanje i savijanje. Ovako, na primjer, funkcionira rastegnuta donja tetiva rešetke s internodalnim opterećenjem; štapovi u kojima zatezne sile djeluju s ekscentricitetom u odnosu na os (takvi elementi se nazivaju ekscentrično rastegnuti). U presjecima zatezno-savijajućeg elementa od uzdužne vlačne sile N nastaju ujednačena vlačna naprezanja i od momenta savijanja M- naprezanje savijanja. Ova naprezanja se zbrajaju, uzrokujući povećanje vlačnih napona i smanjenje tlačnih napona. Proračun vlačnih savijajućih elemenata vrši se na osnovu čvrstoće, uzimajući u obzir sva slabljenja:
Stav R str /R u omogućava vam da dovedete zatezna naprezanja i naprezanja savijanja na jednu vrijednost kako biste ih uporedili s izračunatom vlačnom čvrstoćom.
Elementi za savijanje
Istovremeno rade na kompresiju i savijanje. Tako, na primjer, rade gornje komprimirane tetive rešetki, dodatno opterećene internodalnim poprečnim opterećenjem, kao i ekscentričnom primjenom tlačne sile (ekscentrično komprimirani elementi).
U presjecima komprimiranog savijajućeg elementa, ujednačena tlačna naprezanja nastaju zbog uzdužnih sila N te tlačno i vlačno naprezanje od momenta savijanja M, koji su sumirani.
Zakrivljenost komprimiranog savijajućeg elementa poprečnim opterećenjem dovodi do pojave dodatnog momenta savijanja c s maksimalnom vrijednošću:
M N =N f,
Gdje f- otklon elementa.
Proračun čvrstoće komprimiranih elemenata za savijanje vrši se prema formuli:
Gdje M d- moment savijanja prema deformiranom uzorku uslijed djelovanja poprečnih i uzdužnih opterećenja.
Za zglobno oslonjene elemente sa simetričnim dijagramima momenata savijanja sinusoidnog, paraboličnog i sličnih oblika:
Gdje M- moment savijanja u projektiranom presjeku bez uzimanja u obzir dodatnog momenta od uzdužne sile;
O- koeficijent koji varira od 1 do 0, uzimajući u obzir dodatni moment od uzdužne sile zbog otklona elementa, određen formulom:
Gdje ts- koeficijent izvijanja (koeficijent stabilnosti) za komprimirane elemente.
Pored ispitivanja čvrstoće, kompresovano savijeni elementi se provjeravaju na stabilnost pomoću formule:
Gdje F br- bruto površina sa maksimalnim dimenzijama poprečnog presjeka elementa na gradilištu l str ;
W br- maksimalni moment otpora u području koje se razmatra l str ;
n=2 - za elemente bez pričvršćivanja istegnute zone iz ravni deformacije,
n=1 - za elemente koji imaju pričvršćivanje u zoni zatezanja od ravni deformacije;
ts- koeficijent stabilnosti za kompresiju, određen formulom:
Gdje A=3000 - za drvo,
A=2500 - za šperploču;
ts m- koeficijent stabilnosti na savijanje, formula za određivanje ovog koeficijenta je data ranije.
Fizičko značenje graničnih stanja.
I raditi na graničnim stanjima
Tema 4.2.1. Koncept graničnih stanja građevinskih konstrukcija
1. Limit su pozvani stanje zgrade, konstrukcije, temelji ili konstrukcije u kojima:
A) prestati ispunjavati operativne zahtjeve
B) kao i zahtjevima navedenim prilikom njihove izgradnje.
2. Grupe graničnih stanja konstrukcija (građevina):
A) prva grupa
- gubitak nosivosti ili neprikladnost za upotrebu. Stanja ove grupe smatraju se ograničavajućim ako se u K pojavilo opasno stanje naprezanja ili deformacije ili je došlo do kolapsa;
B) druga grupa - zbog neprikladnosti za normalnu upotrebu. Normalno- to je rad zgrade (K) u skladu sa standardima: tehnološkim ili životnim uslovima.
Primjer. Konstrukcija nije izgubila svoju nosivost, tj. zadovoljava zahtjeve prve grupe P.S., ali njegove deformacije (progibi ili pukotine) remete tehnološki proces ili normalne uslove za ljude u prostoriji.
Primjeri graničnih stanja 1. i 2. grupe.
1. Granična stanja prve grupe uključuju:
a) opšti gubitak stabilnosti oblika (sl. 2.1, a, b – str. 26);
b) gubitak stabilnosti položaja (sl. 2.1, c, d);
c) krhki, duktilni ili drugi tip loma (slika 2.1, e);
d) uništenje pod kombinovanim uticajem faktora sile i spoljašnje sredine itd.
2. Granična stanja druge grupe obuhvataju stanja koja ometaju normalan rad K (Z) ili smanjuju njihovu trajnost od neprihvatljivih pomaka (progiba, slijeganja, uglova rotacije), vibracija i pukotina.
Primjer 1. Snažna, pouzdana kranska greda savijena više od standardne. Mostna dizalica s teretom "izlazi iz jame" zbog otklona grede, što stvara nepotrebna opterećenja na komponentama i pogoršava uvjete normalnog rada.
Primjer 2. Kada se drveni ožbukani strop skrene za >1/300 raspona, žbuka nestaje. Snaga grede nije iscrpljena, ali su uslovi života poremećeni i postoji opasnost po zdravlje ljudi.
Primjer 3. Prekomjerno otvaranje pukotina, koje su dozvoljene u armiranom betonu i CC, ali su ograničene standardima.
1. Svrha metode proračun sigurnosnog sistema za granična stanja: ne dozvoliti bilo koje od graničnih stanja u K (Z) tokom njihovog rada tokom njihovog vijeka trajanja i tokom izgradnje.
2. Suština proračuna prema graničnim stanjima - veličina sila, naprezanja, deformacija, otvaranja pukotina ili drugih uticaja ne smije prelaziti granične vrijednosti prema projektnim standardima.
I one. granično stanje neće nastupiti ako navedeni faktori ne prelaze vrijednosti utvrđene standardima.
B) složenost proračuna u određivanju napona, deformacija i sl. u konstrukcijama uslijed opterećenja. Nije ih teško uporediti sa graničnim.
prema graničnim stanjima 1. grupe
1. Proračun na osnovu graničnih stanja prve grupe - proračun na osnovu nosivosti (neprikladnost za upotrebu).
2. Svrha obračuna - spriječiti pojavu bilo kakvog graničnog stanja prve grupe, tj. osigurati nosivost i K i cijelog Z u cjelini.
3. Osigurana je nosivost konstrukcije , Ako
N ≤ F (2.1)
N- izračunati, tj. najveće moguće sile koje mogu nastati u presjeku elementa (za komprimirane i zatezne elemente to je uzdužna sila, za savijajuće elemente to je moment savijanja itd.).
F- najmanja moguća nosivost presjeka elementa koji je podvrgnut sabijanju, zatezanju ili savijanju ovisi o čvrstoći materijala K, geometriji (oblici i veličini) presjeka i izražava se:
F =(R; A) (2.2)
R- projektna čvrstoća materijala - jedna od glavnih karakteristika čvrstoće materijala
A- geometrijski faktor (površina poprečnog presjeka - pri zatezanju i sabijanju, moment otpora - pri savijanju itd.).
4. Za neke konstrukcije, nosivost je osigurana ako
σ ≤ R(2.3)
Gdje σ - normalni naponi u presjeku K (ponekad tangencijalni, glavni, itd.).
Struktura i sadržaj osnovnih proračunskih formula za proračun
prema graničnim stanjima 2. grupe ( p.s.)
1. Svrha obračuna - spriječiti granična stanja druge grupe, tj. osigurati normalan rad zgrade ili zgrade. P.S. druga grupa se neće pojaviti pod uslovom:
f - deformacija konstrukcije (pomak, ugao rotacije presjeka, itd.).
Bilješka Deformacije: pri savijanju - otklon SC, šipke - skraćivanje ili izduženje, baze - visina slijeganja
2. Do p.s. Grupa 2 - formiranje prekomjernih pukotina. Prihvatljivi su za armirani beton i betonske materijale. Širina njihovog otvora, kao i ugibi, ograničeni su standardima.
Građevinske konstrukcije moraju, prije svega, imati dovoljnu pouzdanost - odnosno sposobnost obavljanja određenih funkcija u odgovarajućim uvjetima u određenom vremenskom periodu. Prestanak obavljanja barem jedne od predviđenih funkcija građevinske konstrukcije naziva se kvar.
Dakle, pod neuspjehom se podrazumijeva mogućnost nastanka takvog slučajnog događaja, čiji je rezultat društveni ili ekonomski gubitak. Vjeruje se da struktura u trenutku prije kvara prelazi u granično stanje.
Granična stanja su ona stanja čijim nastankom konstrukcija prestaje zadovoljavati zahtjeve koji su joj nametnuti, odnosno gubi sposobnost da se odupre vanjskim opterećenjima ili prima neprihvatljiva kretanja ili lokalna oštećenja.
Razlozi za pojavu graničnih stanja u građevinskim konstrukcijama mogu biti preopterećenja, niska kvaliteta materijala od kojih su izrađene i drugo.
Glavna razlika između razmatrane metode i prethodnih metoda proračuna (proračun na osnovu dozvoljenih naprezanja) je u tome što su ovdje jasno utvrđena granična stanja konstrukcija i umjesto jednog sigurnosnog faktora. k U proračun se uvodi sistem projektnih koeficijenata koji garantuju projektovanje sa određenom sigurnošću od nastupanja ovih stanja pod najnepovoljnijim (ali realno mogućim) uslovima. Trenutno je ovaj metod obračuna prihvaćen kao glavni službeni.
Armiranobetonske konstrukcije mogu izgubiti potrebne performanse iz jednog od dva razloga:
1. Kao rezultat iscrpljivanja nosivosti (razaranje materijala u najopterećenijim dijelovima, gubitak stabilnosti pojedinih elemenata ili cijele konstrukcije u cjelini);
2. Zbog prevelikih deformacija (progiba, vibracija, slijeganja), kao i zbog stvaranja pukotina ili njihovog prekomjernog otvaranja.
U skladu sa ova dva razloga, koji mogu uzrokovati gubitak performansi konstrukcija, standardi utvrđuju dvije grupe njihovih graničnih stanja:
Po nosivosti (prva grupa);
Prema prikladnosti za normalnu upotrebu (druga grupa).
Svrha proračuna je spriječiti pojavu bilo kakvog graničnog stanja u konstrukciji koja se razmatra tokom perioda proizvodnje, transporta, ugradnje i rada.
Proračuni za granična stanja prve grupe moraju osigurati u toku rada konstrukcije i za ostale faze eksploatacije njenu čvrstoću, stabilnost oblika, stabilnost položaja, izdržljivost itd.
Proračuni za granična stanja druge grupe izvode se kako bi se spriječilo prekomjerno otvaranje prslina u toku rada konstrukcije i u drugim fazama njenog rada, što dovodi do prerane korozije armature, odnosno njenog formiranja, kao i prekomjernih pomaka.
Računski faktori
To su opterećenja i mehaničke karakteristike materijala (beton i armatura). Imaju statističku varijabilnost ili širenje vrijednosti. U proračunima za granična stanja uzimaju u obzir (implicitno) varijabilnost opterećenja i mehaničkih karakteristika materijala, kao i različite nepovoljne ili povoljne uslove rada betona i armature, uslove za izradu i eksploataciju elemenata zgrada i konstrukcija.
Opterećenja, mehaničke karakteristike materijala i projektni koeficijenti su normalizirani. Prilikom projektovanja armiranobetonskih konstrukcija, vrijednosti opterećenja, otpora betona i armature utvrđuju se prema poglavljima SNiP 2.01.07-85* i SP 52-101-2003.
Klasifikacija opterećenja. Standardna i projektna opterećenja
Opterećenja i utjecaji na zgrade i objekte, ovisno o trajanju njihovog djelovanja, dijele se na trajna i privremena. Potonji se, pak, dijele na dugoročne, kratkoročne i posebne.
su težina nosivih i ogradnih konstrukcija zgrada i objekata, težina i pritisak tla, efekat prednaprezanja armiranobetonskih konstrukcija. obuhvataju: težinu stacionarne opreme na podovima - mašina, aparata, motora, kontejnera itd.; pritisak gasova, tečnosti, zrnastih tela u kontejnerima; opterećenja na podovima od uskladištenog materijala i regalne opreme u skladištima, hladnjačama, žitnicama, knjižarama, arhivima i sličnim prostorijama; temperaturno-tehnološki utjecaji od stacionarne opreme; težina sloja vode na ravnim površinama ispunjenim vodom itd.Tu spadaju: težina ljudi, materijali za popravku u prostorima za održavanje i popravku opreme, opterećenja snijegom pune standardne vrijednosti, opterećenja vjetrom, opterećenja koja nastaju prilikom izrade, transporta i ugradnje konstruktivnih elemenata i neke druge.
uključuju: seizmičke i eksplozivne utjecaje; opterećenja uzrokovana iznenadnim prekidima u tehnološkom procesu, privremenim kvarom ili kvarom opreme i sl.Opterećenja u skladu sa SNiP 2.01.07-85* također su podijeljena na standardna i dizajn.
Standardna opterećenja ili udari koji su po veličini bliski najvećoj mogućoj tokom normalnog rada zgrada i konstrukcija nazivaju se. Njihove vrijednosti su date u standardima.
Promjenjivost opterećenja u nepovoljnom smjeru ocjenjuje se koeficijentom pouzdanosti opterećenja γf.
Izračunata vrijednost opterećenja g za proračun čvrstoće ili stabilnosti konstrukcije određuje se množenjem njene standardne vrijednosti g str koeficijentom γ f, obično većim od 1
Vrijednosti se razlikuju ovisno o prirodi opterećenja i njihovoj veličini. Tako, na primjer, kada se uzme u obzir vlastita težina betonskih i armiranobetonskih konstrukcija = 1,1; uzimajući u obzir vlastitu težinu raznih košuljica, zasipanja, izolacije, izvedenih u fabrici, = 1,2, a na gradilištu = 1,3. Treba prihvatiti faktore pouzdanosti opterećenja za ravnomjerno raspoređena opterećenja:
1.3 - sa punom standardnom vrijednošću manjom od 2 kPa (2 kN/m2);
1.2 - sa punom standardnom vrijednošću od 2 kPa (2 kN/m2) ili više. Koeficijent pouzdanosti opterećenja za sopstvenu težinu pri proračunu stabilnosti položaja konstrukcije od plutanja, prevrtanja i klizanja, kao iu drugim slučajevima kada smanjenje mase pogoršava uslove rada konstrukcije, uzima se jednakim 0,9.
Proračuni za granična stanja druge grupe provode se korištenjem standardnih opterećenja ili proračunskih uz γ f = 1.
Zgrade i konstrukcije podliježu istovremenom djelovanju različitih opterećenja. Stoga se proračun zgrade ili konstrukcije u cjelini, ili njenih pojedinačnih elemenata, mora provesti uzimajući u obzir najnepovoljnije kombinacije ovih opterećenja ili sila uzrokovanih njima. Nepovoljno, ali realno moguće kombinacije opterećenja tokom projektovanja biraju se u skladu sa preporukama SNiP 2.01.07-85*.
Ovisno o sastavu tereta koji se uzima u obzir, razlikuju se kombinacije:
- osnovni, uključujući trajna, dugotrajna i kratkoročna opterećenja
T = ΣT post + ψ 1 ΣT trajanje + ψ 2 ΣT višestruko,
gdje je T = M, T, Q;
ψ - koeficijent kombinacije (ako se uzme u obzir 1 kratkotrajno opterećenje, onda je ψ 1 = ψ 2 = 1,0, ako kombinacija uključuje 2 ili više kratkotrajnih opterećenja, tada je ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,9);
- poseban, uključujući, pored stalnih, dugotrajnih i kratkotrajnih opterećenja, posebno opterećenje (ψ 1 = 0,95, ψ 2 = 0,80).