Колись коефіцієнт надійності за навантаженням називався коефіцієнтом перевантаження - терміном більш зрозумілим, але не зовсім точним. Справа в тому, що в цілому ряді випадків несприятливим є відхилення навантаження не в більшу, а в меншу сторону, тобто НЕ перевантаження, а недовантаження. тоді призначають gf < 1 (например, для собственного веса конструкции при расчете ее на устойчивость от опрокидывания или сдвига).

190. Коли використовують розрахункові та нормативні навантаження?

Як вже було сказано у відповіді 26, втрата несучої здатності конструкцій (міцності, стійкості і Т.Л.) загрожує тяжкими наслідками, тому в розрахунку по 1-й групі граничних станів використовують не тільки розрахункові опору матеріалів (взяті з запасом по відношенню до нормативних ), а й розрахункові навантаження (також взяті з запасом по відношенню до нормативних). Коротше кажучи, запаси вводять з двох сторін.

При розрахунку по 2-й групі (деформації, тріщиностійкість) використовують нормативні навантаження. Виняток становлять елементи 1-ї категорії тріщиностійкості, які на утворення тріщин розраховують на вплив розрахункових навантажень - утворення тріщин в них призводить до втрати експлуатаційних властивостей.

191. З якою метою навантаження поділяють на постійну, тривалу і короткочасну?

Тривалість дії навантаження впливає на міцність і деформативність будь-яких матеріалів, а бетону особливо (див. Розділ 1). Тому все навантаження поділяють на дві частини: постійну і тимчасову, а тимчасову, в свою чергу, - на тривалу і короткочасну. Причому постійну і тривалу потім зазвичай об'єднують (підсумовують) як навантаження, що діють тривалий час. До постійних відносять ті навантаження, які існують протягом усієї «життя» будівлі або споруди: власна вага несучих і огороджувальних конструкцій, вага або бічний тиск грунтів і т. П. Поділ же тимчасових навантажень на тривалі і короткочасні є умовним, чітких меж тривалості їх дії немає, тому в кожному конкретному випадку необхідно звертатися до Норм проектування.

192. Тривалою або короткочасною є снігове навантаження?

Все залежить від географічного району. У південних районах снігу мало і тримається він недовго, тому там, де нормативна снігове навантаження не перевищує 7 кПа, всю її відносять до короткочасної. У північних районах сніговий покрив може триматися 6 ... 8 і навіть більше місяців, однак снігове навантаження зростає поступово протягом всієї зими, у міру випадання опадів, тому частина навантаження відносять до тривалої, а частина - до короткочасної (рис. 97). Причому, чим більше товщина снігового покриву, тим більше частка тривалого навантаження.

193. Як враховується тривалість дії навантаження при проектуванні залізобетонних конструкцій?

При перевірці міцності розрахунковий опір бетону Rb (Rbt) Множать на коефіцієнт умов роботи gb2. Якщо діють постійні, тривалі і короткочасні навантаження (крім так званих навантажень «нетривалої дії», тобто дуже короткочасних - вітрових, кранових, транспортних і т.п.), то gb2 \u003d 0,9. Якщо діють навантаження «нетривалої дії», то їх підсумовують з іншими, а Rb(Rbt) Множать на gb2 \u003d 1,1. Наприклад, в одноповерховому каркасному будинку навантаження від вітру і мостових кранів (тобто навантаження «нетривалої дії») діють на колони, але не діють на ригелі рами (балки, ферми), тому ригелі розраховують з gb2 \u003d 0,9, а колони розраховують двічі: один раз з gb2 \u003d 1,1 на дію повних навантажень ( FII), А другий раз - з gb2 \u003d 0,9 на дію тих же навантажень, але за вирахуванням кранових і вітрових навантажень ( FI). якщо NI< 0,82NII, То можна обмежитися розрахунком тільки на навантаження FII (Тут під N маються на увазі будь-які зусилля - згинальний момент, поздовжня і поперечна сили, отримані з статичного розрахунку при впливі відповідно FIі FII).

З розрахунковим опором арматури стиску Rsc справа йде якраз навпаки: чим триваліше діє навантаження, тим більше гранична стисливість бетону sbu, Тим вище напруги стиснення стали (див. Питання 27). Тому, якщо в розрахунку для бетону прийнято gb2 \u003d 0,9, то значення Rscможна збільшити з 400 до 500 МПа (якщо дозволяє клас арматури). При перевірці міцності конструкцій в стадії перевезення і монтажу, коли навантаження (власна вага) діє досить недовго, приймають gb2 \u003d 1,1, однак величину Rsc зменшують до 330 МПа, оскільки гранична стисливість бетону в цьому випадку дуже мала (див. також питання 82).

Чим довше діє навантаження, тим більше повзучість бетону, тим більше прогин елемента, тим ширше розкриваються тріщини. Ця обставина враховують спеціальними коефіцієнтами: при визначенні умовної критичної сили Ncrв розрахунку стиснутих елементів - коефіцієнтом jl, При визначенні прогинів згинальних елементів - коефіцієнтами jb і n, При визначенні ширини розкриття тріщин - коефіцієнтом n. У розрахунку по розкриттю тріщин, крім того, використовують коефіцієнт jl, Який враховує додаткове порушення зчеплення арматури з бетоном по обидва боки тріщини при тривалій дії навантаження, що призводить до збільшення ширини розкриття тріщин.

194. Що таке несприятливе поєднання навантажень?

Це таке поєднання, яке викликає в небезпечних перетинах максимальні (по модулю) зусилля. Якогось загального рецепта для визначення несприятливих поєднань немає, в кожному окремому випадку потрібно підходити індивідуально. Наприклад, при статичному розрахунку одноповерхової поперечної рами виробничої будівлі потрібно вибирати такі напрямки вітрової та кранової навантажень, які викликають максимальні за модулем згинальні моменти в розрахункових перетинах стійок. Бувають також випадки, коли вплив однієї з навантажень є сприятливим, оскільки знижує зусилля в перетинах. Наприклад, на стінки заглибленого резервуара зсередини діє бічний тиск рідини, а зовні - розвантажувати бічний тиск грунту. Тому несприятливими тут є два поєднання: 1) вплив тиску грунту при відсутності рідини і 2) вплив тиску рідини при відсутності ґрунтової засипки (таке поєднання виникає до здачі об'єкта в експлуатацію: перш, ніж засипати, резервуар заповнюють рідиною і випробовують на непроникність).

195. Що таке коефіцієнти сполучення навантажень?

Імовірність одночасної дії всіх самих невигідних тимчасових навантажень мала (наприклад, максимального снігового покриву в поєднанні з максимальним швидкісним напором вітру, максимальними крановими навантаженнями і т.д.). Крім того, сама тривалість їх одночасного впливу незначна (а вище вже зазначалося, що чим нетривалої дії навантаження, тим краще їм чинять опір конструкції). Обидва ці обставини дозволяють кілька знизити величини тимчасових навантажень шляхом множення їх значень на коефіцієнт сполучень y(За умови, що число короткочасних навантажень не менше двох): для тривалих навантажень y\u003d 0,95, для короткочасних y= 0,9.

У розрахунку перекриттів багатоповерхових будівель поєднання тимчасових навантажень враховують трохи інакше. Зі збільшенням вантажний площі конструкції перекриття (балки або ригеля, см. Питання 197) ймовірність одночасного впливу на конструкцію максимальної тимчасової рівномірно розподіленого навантаження по всій вантажної площі зменшується, тому в ряді випадків (житлові приміщення, класні кімнати, торгові зали тощо.) Величини тимчасових навантажень множать на понижуючий коефіцієнт сполучень yа.

Зменшується також ймовірність одночасної дії максимальних часових рівномірно розподілених навантажень на перекриття всіх поверхів, що при розрахунку колон, стін і фундаментів враховують коефіцієнтом сполучень yn. Формули для визначення yа і yn наведені в Нормах проектування «Навантаження і впливи».

Все вищенаведене відноситься до основному поєднанню, що складається з постійних, тривалих і короткочасних навантажень. для особливого поєднання, В яке, крім зазначених, входять ще й особливі навантаження (вибухові, аварійні і т. п. впливу), величини тривалих навантажень множать на y \u003d 0,95, короткочасних - на y = 0,8.

Міністерство освіти і науки Челябінської області

НАЗВА ВАШОГО ІНСТИТУТУ

«Фізичні процеси матеріалів під зовнішнім навантаженням.

Виконав студент заочного.отд.гр. ... ..

Сухоруков А.В.

Перевірив ф.і.о.преподавателя доцент

Фізичні процеси, що виникають в природі, означають зміну форми тіла, його положення або агрегатного стану. Зміни маси, довжини і ширини, часу і температури тел вимірюються і документуються. Також і заплановані зміни фізичного стану матеріалів приймаються в розрахунок з тим, щоб по закінченню робіт вийти на потрібні показники. Зміна форми предметів, наприклад, вигин арматури, виконується за допомогою машин і механізмів. Для початку - все, що нас оточує і навіть входить в наш склад, можна представити у вигляді фізичних сил, а фізичні сили прийнято ділити на зовнішні і внутрішні. При цьому зовнішні сили називаються навантаженнями, а внутрішні сили - напруженнями. Причому в залежності від характеру розв'язуваної задачі зовнішні сили можуть розглядатися як внутрішні і навпаки. Робити це відносно легко і непомітно для стороннього спостерігача дозволяє сила думки, зокрема закон рівнодіюча сил, сформульований Ньютоном. Сенс цього закону зводиться до того, що сила протидії дорівнює за значенням силі дії і спрямована в протилежний бік. Цей закон дозволяє відносно легко складати і розв'язувати рівняння рівноваги системи. Навантаженнями - зовнішніми силами - займається теоретична механіка, а напруги - внутрішні сили - доля теорії опору матеріалів і різних теорій пружності .. Як в досліджуваному матеріалі виникають напруги, як вони розподілені по довжині, ширині і висоті елемента, куди спрямовані і чому дорівнюють - окрема велика тема, нас же в даному випадку цікавить, звідки беруться зовнішні навантаження, ці самі внутрішні напруги викликають.

Навантаженнями, найбільш часто розглядаються при розрахунку будівельних конструкцій, є маси тел (причому далеко не завжди тільки фізична маса, а іноді ще й інерційна, але про це трохи пізніше) і різниця тисків. Але це далеко не все, що можна сказати про навантаженнях.

У теоретичної механіки і опору матеріалів прийнято розрізняти навантаження, що діють на розраховуються конструкції або елементи конструкцій, за різними ознаками. Одним з таких ознак є час дії навантаження. За часом дії навантаження діляться на постійні і тимчасові:

Постійні навантаження.

Навантаження, які діють на конструкцію протягом всього часу експлуатації конструкції, будь то одна секунда або одне тисячоліття.

Як правило до постійних навантажень відноситься тільки навантаження від власної ваги конструкції. Наприклад, для стрічкового фундаменту постійним навантаженням буде власна вага всіх елементів будівлі, а для ферми перекриття - власна вага верхнього і нижнього пояса, стійок, розкосів і сполучних елементів. При цьому для кам'яних або залізобетонних елементів навантаження від власної ваги може складати більше половини від розрахункового навантаження, а при розрахунку фундаменту і всі 90%, а для металевих і дерев'яних конструкцій покриттів і перекриттів навантаження від власної ваги як правило не перевищує 3-10%.

тимчасові навантаження

Це все решта навантаження, що діють на конструкцію.

У свою чергу тимчасові навантаження прийнято розділяти на тривалі і короткочасні:

тривалі навантаження

Навантаження - час дії яких значно більше часу, протягом якого в конструкції відбуваються деформації під дією цих навантажень.

Справа в тому, що будь-яке тіло, в тому числі і людське, під дією навантажень деформується, тобто змінюються геометричні параметри тіла, такі як довжина, ширина, висота, прямолінійність осей і ін., а це може безпосередньо впливати на роботу елемента, що розглядається. Наприклад, коли при розрахунку на міцність (розрахунок по 1 групі граничних станів) ми складаємо рівняння рівноваги для балки, що розглядається, як прямолінійний стержень, то вплив деформацій ми при цьому не враховуємо. Облік деформацій ведеться при розрахунку по 2 групі граничних станів. Так ось, деформація будь-якого тіла - процес не миттєвий. Простіше кажучи, на те щоб матеріал деформувався - потрібен час і чим більше інерційна маса елемента, що розглядається, тим більше часу на деформацію потрібно. Наприклад, для легкого матеріалу, наприклад корабельного вітрила з мішковини, порив вітру може розглядатися як тривале навантаження, а ось для кам'яної стіни товщиною в 1 метр той же порив вітру може розглядатися як короткочасне навантаження. Тому поділ на тривалі і короткочасні навантаження є досить умовним і залежить від інерційної маси розглянутого матеріалу. А крім того при цьому слід враховувати й інші фактори, що впливають на час розвитку деформацій. Наприклад, час деформації просідають або здимаються може вимірюватися тижнями і навіть місяцями, тому навантаження від снігу, що лежить кілька днів на покрівлі будинку, при розрахунку фундаменту може розглядатися як короткочасна. А ось при розрахунку покрівельного покриття ця ж навантаження слід розглядати як тривалу.

короткочасні навантаження

Навантаження - час дії яких можна порівняти з часом, протягом якого конструкція деформується під дією цих навантажень.

Але в даному випадку для опису короткочасного навантаження тільки часу дії недостатньо, тому як, якщо ви акуратно поставите на 1 секунду мішок з цементом на підлогу - це одна навантаження, а якщо ви той же мішок з цементом упустите на підлогу з висоти 1 метр, при це час контакту мішка з підлогою становитиме все ту ж 1 секунду, але це буде вже зовсім інше навантаження.

Для більш точного визначення навантаження додатково поділяються на статичні і динамічні.

статичні навантаження

Умовно кажучи, це сили, прикладені з мінімальним прискоренням або з прискоренням, що прагнуть до нуля.

Таким чином дія інерційної сили при настільки малих прискореннях прагне до нуля і розрахунок ведеться тільки на дію сили від фізичної маси. Або так: При впливі статичних навантажень відбувається відносно повільне наростання деформацій, і тому інерційними масами окремих елементів конструкції, які прямують в процесі деформації, можна знехтувати, так як прискорення таких переміщень є незначними. В результаті цього рівновагу між зовнішніми і внутрішніми силами в будь-який момент дії статичного навантаження залишається як би незмінним.

До статичних відносяться постійні і тривалі навантаження, іноді короткочасні навантаження.

До тимчасових тривалих навантажень відносяться: вага стаціонарного обладнання; апаратів, верстатів, моторів, а також вагу рідких і твердих речовин, що заповнюють обладнання; навантаження на перекриття від складованих матеріалів в книгосховищах, складах, бібліотеках, холодильниках і подібних приміщеннях. До тимчасових короткочасних навантажень відносяться: навантаження від мас людей, снігу, вітру, кранів, а також навантаження, що виникають при монтажі та ремонті конструкції.

Особливі навантаження можуть виникати внаслідок сейсмічних і вибухових впливів або в результаті порушення технологічних процесів. У тих випадках, коли потрібно враховувати вплив тривалості дії навантажень на деформації і утворення тріщин, до тривалих навантажень відноситься і частина короткочасних. Це від 30 до 60% сніговий, від 50 до 70% повного навантаження від мостових кранів, частина навантаження від маси людей. Ці навантаження віднесені до тривалих, внаслідок того що вони можуть діяти протягом часу, достатнього для прояву деформацій повзучості, що збільшують прогин і ширину розкриття тріщин.

Розрахунок конструкцій за другою групою граничних станів виробляють на дію розрахункових навантажень при yf \u003d 1, тим самим враховується менша небезпека настання цих станів для будівель і споруд.

Поєднання навантажень. При експлуатації будівель все навантаження можуть діяти в різних поєднаннях. Розрахунок конструкцій повинен проводитися для найбільш несприятливого реально можливого їх поєднання. Нормами встановлено два види сполучень навантажень: основне - постійні, тривалі і короткочасні навантаження; особливе - постійні, тривалі, короткочасні і одна з особливих навантажень. Імовірність одночасного появи найбільших навантажень враховується коефіцієнтами поєднань ф1 і ф2. Якщо в основне сполучення включається постійна і одна тимчасова (тривала або короткочасна), то коефіцієнти сполучень приймаються рівними 1; при врахуванні двох і більше тимчасових навантажень останні множаться на ф1 \u003d 0,95 для тривалих навантажень і на ф2 \u003d 0,9 для короткочасних, так як вважається малоймовірним, щоб вони одночасно досягали найбільших розрахункових значень.

Ступінь відповідальності будівель оцінюється розміром матеріального і соціального збитку при їх передчасному руйнуванні. При проектуванні ступінь відповідальності будівель враховується множенням розрахункового навантаження на коефіцієнт надійності за призначенням, прийнятий у залежності від класу відповідальності будівель. Для споруд класу I і об'єктів особливо важливого народногосподарського значення (головні корпуси ТЕС, АЕС, телевізійні вежі) γn \u003d 1; для споруд II класу - об'єктів, що мають важливе народногосподарське значення (будівлі промислового і цивільного будівництва, що не входять в клас I) γn \u003d 0,95; для споруд III класу, що мають обмежене народногосподарське значення (одноповерхові житлові будинки, склади), γn \u003d 0,9.

Дайте класифікацію навантажень в залежності від тривалості їх дії на СК.

Класифікація навантажень.

4.1. Дайте класифікацію навантажень в залежності від тривалості їх дії на СК.

4.2. Які навантаження відносяться до постійних? Наведіть приклади таких навантажень.

4.3. Які навантаження відносяться до тимчасових? Наведіть приклади таких навантажень.

4.4. Які навантаження відносяться до тривалих? Наведіть приклади таких навантажень.

4.5. Які навантаження відносяться до короткочасних? Наведіть приклади таких навантажень.

4.6. Які навантаження відносяться до особливих? Наведіть приклади таких навантажень.

Залежно від тривалості дії навантаження ділять на постійні і тимчасові. Тимчасові навантаження, в свою чергу, поділяють на тривалі, короткочасні, особливі.

4.2. Які навантаження відносяться до постійних? Наведіть приклади таких навантажень.

постійні навантаження від ваги несучих і огороджувальних конструкцій будівлі за своєю природою є гравітаційними.

Постійними є навантаження від ваги несучих і огороджувальних конструкцій будівель і споруд, маси і тиску грунтів, впливу попереднього напруження залізобетонних конструкцій.

4.3. Які навантаження відносяться до тимчасових? Наведіть приклади таких навантажень.

Тимчасові навантаження поділяють на тривалі, короткочасні, особливі.

4.4. Які навантаження відносяться до тривалих? Наведіть приклади таких навантажень.

Тривалими є навантаження від ваги стаціонарного обладнання на перекриттях - верстатів, апаратів, двигунів, ємностей і т. П .; тиск газів, рідин, сипучих тіл у місткостях; навантаження в складських приміщеннях, холодильниках, архівах бібліотеках і подібних будівлях і спорудах; встановлена \u200b\u200bнормами частина тимчасового навантаження в житлових будинках, службових і побутових приміщеннях; тривалі температурні технологічні впливи від стаціонарного обладнання; навантаження від одного підвісного або одного мостового крана, помножені на певні коефіцієнти.

4.5. Які навантаження відносяться до короткочасних? Наведіть приклади таких навантажень.

Короткочасними є навантаження від ваги людей, деталей, матеріалів в зонах обслуговування і ремонту устаткування - проходах та інших вільних від обладнання ділянках; частина навантаження на перекриттях житлових і громадських будівель; навантаження, що виникають при виготовленні, перевезенні і монтажі елементів конструкцій; навантаження від підвісних і мостових кранів, які використовуються при зведенні або експлуатації будівель і споруд; снігові і вітрові навантаження; температурні кліматичні впливи.

4.6. Які навантаження відносяться до особливих? Наведіть приклади таких навантажень.

До особливих навантажень відносяться: сейсмічні та вибуховими впливами; навантаження, що викликаються несправністю чи руйнуванням обладнання і різким порушенням технологічного процесу (Наприклад, при різкому підвищенні або зниженні температури і т. П.); впливу впливу деформацій земної поверхні, що супроводжуються докорінною зміною структури ґрунту (наприклад, деформації просадних грунтів при замочуванні або вічній грунтів при відтаванні), і ін.

5.1. Що розуміється під нормативним значенням навантаження?

5.2. Що розуміється під розрахунковим значенням навантаження?

5.3. Як визначають нормативні значення постійних навантажень?

5.4. Як визначають нормативні значення тимчасових навантажень?

5.5. Як визначають розрахункові значення постійних і тимчасових навантажень?

5.6. Що приймається за нормативний опір конструкційних будівельних матеріалів?

5.7. Як визначається розрахунковий опір конструкційних будівельних матеріалів?

5.8. Які опору (норм. Або розр.) Використовуються в розрахунках СК по 1-ій групі ПС?

5.9. Які опору (норм. Або розр.) Використовуються в розрахунках СК по 2-ої групи ПС?

5.10. Які навантаження (норм. Або розр.) Використовуються при розрахунках СК по 1-ій групі ПС?

5.11. Які навантаження (норм. Або розр.) Використовуються при розрахунках СК по 2-ої групи ПС?

5.1. Що розуміється під нормативним значенням навантаження?

У розрахунках використовують нормативні та розрахункові значення навантажень. Встановлені нормами найбільші значення навантажень, які можуть діяти на конструкцію при її нормальної експлуатації, називають нормативними.

Фактичне навантаження в силу різних обставин може відрізнятися від нормативної в більшу чи меншу сторону. Це відхилення враховується коефіцієнтом надійності за навантаженням.

Нормативні тимчасові технологічні та монтажні навантаження встановлюються по

найбільшим значенням, Передбаченим для нормальної експлуатації

5.2. Що розуміється під розрахунковим значенням навантаження?

Розрахункове значення навантаження - граничне (максимальне або мінімальне) значення навантаження протягом терміну експлуатації об'єкта;

5.3. Як визначають нормативні значення постійних навантажень?