18 Основные положения метода расчета по предел. Состояниям 1-й и 2-й групп

При расчетах ж/б конструкций выделяют две группы предельных состояний:

– предельные состояния первой группы, связанные с потерей прочности, устойчивости и другими формами разрушения конструктивной системы или ее элементов, создающего опасность для жизни людей;

– предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций и связанные с ограничением: а) чрезмерных деформаций и перемещений, неблагоприятно воздействующих на внешний вид конструкции, затрудняющих протекание технол. процессов, создающих повреждения отделки и других неконструктивных элементов; б) недопустимого трещинообразования в бетоне конструкции, неблагоприятно влияющего на ее внешний вид и долговечность; в) вибрационных воздействий, создающих дискомфорт для людей, повреждения зданий или их частей.

Расчеты по предельным состояниям первой группы, являются наиболее важными и ответственными, т.к. они предопределяют безопасность конструкции и включают:

– расчеты по прочности;

– расчеты по устойчивости формы и устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплытие и т.д.);

– расчеты на выносливость при действии многократно повторяющейся нагрузки.

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

– расчеты по образованию, раскрытию и закрытию (зажатию) трещин;

– расчеты по деформациям (прогибам, перемещениям).

При расчете по предельным состояниям второй группы проверяется общее условие, согласно которому значения расчетных эффектов, вызванных воздействиями (ширина раскрытия трещин или прогибы) не должны превышать допустимых значений, установленных нормативным документом. При расчетах по предельным состояниям второй группы используют нормативные значения воздействий и нормативные значения характеристик свойств материалов, принимая значения частных коэффициентов безопасности равными единице.

Предельными считаются состояния, при кот. констр. перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или чрезмерно раскрытые трещины. Ж\б констр. должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний. Предельные состояния I группы (группа непригодности к эксплуатации): - потеря прочности или несущей способности вследствие разрушения бетона или разрыва арматуры; - потеря устойчивости; - усталостное разрушение. Предельные состояния II группы (группа непригодности к нормальной эксплуатации): - чрезмерные прогибы или выгибы; - образование трещин; - чрезмерное раскрытие трещин. Расчет по предельным состояниям констр. производят для всех стадий: изготовление, хранение, транспортир-ние, монтаж и эксплуатация. Усилия в статически-неопределимых констр. определяют с учетом неупругих деформаций бетона и арм-ры, что очень существенно при длительном воздействии нагрузки, а также учитывается перераспределение усилий. При расчете по этому методу четко устанавливают предельные состояния констр. и использ. систему расчетных коэфф-тов, введение кот. гарантирует, что такое состояние не наступит при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных хар-к материалов. Расчеты по пред. состояниям I гр., явл. наиболее важными и ответственными, т.к. они предопределяют безопасность конструкции и включают: - расчеты по прочности; - расчеты по устойчивости формы и устойчивости положения опрокидывание, скольжение, всплытие и т.д.; - расчеты на выносливость при действии многократно повторяющейся нагрузки. Для пред. состояний I группы условие прочности обеспечив., если усилие, возникающее в эл-те от внешних воздействий, не будет превышать предельного усилия, кот. может выдержать элемент, т. е. при соблюдении неравенства: F ≤ Fu , где F – усилие от расчетных нагрузок (M, N или Q); Fu – предельное усилие, кот. может выдержать элемент (мин. несущая способность сечения элемента). По II группе предельных состояний вып. расчеты по образованию трещин, раскрытию трещин и расчет по перемещениям. При расчете проверяется общее условие, согласно кот. значения расчетных эффектов, вызванных воздействиями ширина раскрытия трещин или прогибы не должны превышать допустимых значений, установленных нормативным документом. Расчет бетонных, ж\б и предварительно напряженных констр. по прочности следует производить исходя из общего условия метода предельных состояний: S_d ≤ R_d ,где S_d - внутреннее усилие или вектор внутренних усилий, вызванных расчетным воздействием в рассматриваемом сечении констр.; R_d - предельное усилие или вектор предельных усилий, кот. способна воспринять констр. в сечении, нормальном к продольной оси, и определяемые в общем случае: - при линейно-упругом, нелинейном, пластическом расчетах сечений: R_d = R*(α*f_ck/γ_c , f_yk/γ_s , f_pk/γ_s ,…a_d); - при нелинейных расчетах конструкций: R_d = R/γ_R*(f_cm , f_yR , f_pR ,…a_d); где f_cm – средняя прочность бетона; f_yR= 1,1 f_yk; f_pR= 1,0f_pk; a_d – геометрические размеры сечения; γ_R – коэфф. = 1,35;

Расчет по раскрытию трещин след. производить из условия: w_k ≤ w_lim, где w_k – расчетная ширина раскрытия трещин; w_lim- предельно допустимая ширина раскрытия трещин.

Расчет ж\б констр. по деформ. След. производить из условия: α_k ≤ α_lim, где α_k – прогиб ж\б констр. от действия внешней нагрузки, мм.; α_lim – пред. Допустимый прогиб, мм. в элементе от внешних воздействий, не будет превышать предельного усилия, кот. может выдержать элемент, т. е. при соблюдении неравенства: F≤Fu, где F – усилие от расчетных нагрузок (M, N или Q); F_u – предельное усилие, кот. может выдержать элемент (мин. несущая способность сечения элемента). Расчетным критерием исчерпания несущей способности конструкций и систем из них при действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил следует считать исчерпание прочности сечений, влекущее за собой потерю геометрической неизменяемости конструкции, системы или отдельного элемента.