Основные положения метода расчет по предельным состояниям

Расчет ведется по стадии 3 напряженно-деформированного состояния. Безопасность конструкции оценивают системой расчетных коэффициентов. За предельное состояние принимается такое состояние конструкции, когда она перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям эксплуатации.

Различают две группы предельных состояний:

- первая - требования по несущей способности;

- вторая - по пригодности к нормальной эксплуатации.

Первая группа требует предотвратить:

- хрупкое, вязкое или иное разрушение конструкции;

- потерю устойчивости формы, опрокидывание, скольжение фундаментов, всплытие заглубленных сооружений;

- усталостное разрушение;

- разрушение от совместного действия силовых факторов и внешней и агрессивной среды, температуры.

Сечение конструкции обладает достаточной прочностью, если усилия и деформации в рассматриваемом сечении от расчетных нагрузок не превышают соответствующих нормируемых значений.

Вторая группа требует предотвратить:

-образование и чрезмерное длительное раскрытие трещин;

-чрезмерные перемещения – прогибы, углы поворота, амплитуды колебаний.

Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента производят для проверки трещиностойкости конструкций, в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин или допускается образование и ограниченное раскрытие трещин.

Расчет по перемещениям заключается в определении, как правило, прогиба с учетом длительности действия нагрузки и сравнить его с предельно допустимым значением для данного типа конструкций и условий эксплуатации

Расчетные факторы – нагрузки и механические характеристики арматуры и бетона принимаются с учетом статистической изменчивости их величин, а также неблагоприятные и благоприятные условия работы бетона и арматуры, изготовления, эксплуатации элементов здания.

Нормативные нагрузки – устанавливаются с учетом заданной вероятности по номинальным значениям: собственный вес - по геометрии элементов и средней плотности материалов; временные технологические - по нормам эксплуатации; снеговые и ветровые по ежегодным наблюдениям неблагоприятных значений с учетом их повторений.

Расчетные нагрузки – при расчете на прочность и устойчивость получают умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке g_f=1,1-1,4;

При расчете по второй группе предельных состояний – коэффициент надежности по нагрузке принимается равный единице.

Конструкции должны быть рассчитаны на сочетания нагрузок или соответствующие им усилия.

Различают:

-основные сочетания – постоянные, длительные и кратковременные нагрузки;

-особые сочетания - постоянные, длительные, возможные кратковременные и одна из особых нагрузок.

Степень ответственности зданий и сооружений – определяется размером материального и социального ущерба при достижении предельного состояния. Учитывают с помощью коэффициента надежности по назначению, на который делят предельное значение несущей способности конструкции, расчетные сопротивления или умножают на расчетные значения нагрузок.

Установлены три уровня ответственности зданий и сооружений:

- повышенный - g_n =1,1 - ответственные здания и сооружения – ТЭЦ, АЭС, ТВ башни, трубы, зрелищные и крупные общественные здания, учебные и дошкольные учреждения;

- нормальный - g_n =1 – промышленные и гражданские здания, не вошедшие в 1 класс;

- пониженнный - g_n =0,8 – различные склады, вспомогательные и временные помещения.

Нормативные и расчетные сопротивления бетона. Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) R_b,n принимают в зависимости от класса бетона В по формуле

и осевому растяжению (при назначении класса по прочности на сжатие) R_bt,n по формуле

.

Расчетные сопротивления бетона осевому сжатию R_b и осевому растяжению R_bt для предельных состояний первой группы определяют по формулам:

где g_b - коэффициент надежности по бетону при сжатии, принимаемый равным 1,3;

g_bt - коэффициент надежности по бетону при растяжении, принимаемый равным:

1,5 – при назначении класса бетона по прочности на сжатие;

1,3 – при назначении класса бетона по прочности на растяжение.

В необходимых случаях расчетные сопротивления бетона умножаются на коэффициенты условий работы g_bi.

При расчете по второй группе предельных состояний расчетные сопротивления бетона принимаются с коэффициентом надежности равным 1, т.е. нормативное значение.

Нормативные и расчетные сопротивления арматуры. Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению R_s,n, равное значению физического или условного предела текучести и принимаемое в зависимости от класса арматуры:

-для стержневой – физический (s_y) или условный(s_0,2) предел текучести;

-для проволочной арматуры – условный предел текучести s_0,2=0,8s_u.

Доверительная вероятность равна 0.95. Нормативные значения представлены в СП.

Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой группы R_s определяют по формуле

где γ_s - коэффициент надежности по арматуре.

Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний второй группы R_s,ser принимают равными соответствующим нормативным сопротивлениям R_s,n.

Расчетные значения сопротивления арматуры сжатию R_sc принимаются равными расчетным значениям сопротивления арматуры растяжению R_s, но не более 400 МПа, при этом для арматуры класса В500 R_sc = 360 МПа.

Расчетное сопротивление растяжению ненапрягаемой поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) R_sw снижают по сравнению с R_s путем умножения на коэффициент условий работы g_{s 1} = 0,8, но принимают не более 300 МПа.