2.2.3. Нормативные и расчетные значения сопротивлений материалов и нагрузок

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп в качестве главного прочностного показателя материала, как уже отмечалось, устанавливается его сопротивление, которое (на­ряду с другими характеристиками) может принимать норматив­ные и расчетные значения:

R_n — нормативное сопротивление материала, представляет со­бой основной параметр сопротивления материалов внешним воз­действиям и устанавливается соответствующими главами стро­ительных норм (с учетом условий контроля и статистической из­менчивости сопротивлений). Физический смысл нормативного сопротивления R_n — это контрольная или браковочная характери­стика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0,95%;

R —расчетное сопротивление материала, определяется по фор­муле

R = R_n (2.5)

у_т

где у_т — коэффициент надежности по материалу, учитывает воз­можные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, у_т > 1. '

Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответ­ствие фактической работы материала в конструкциях и его рабо­ты при испытании в образцах, а также возможность попадания в конструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с ко­эффициентом условий работы у_е:

у_с — коэффициент условий работы, учитывает особенности ра­боты материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют сис­тематический характер, но не отражаются в расчетах прямым пу­тем (учет температуры, влажности, агрессивности среды, прибли­женности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что расчетные сопротивления умножаются на у„ но если ко­эффициент условия работы отличается от единицы, на него все­гда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех форму­лах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение Ry_c.

Нормативные R_n и расчетные R сопротивления приводятся в соответствующих главах СНиП в зависимости от материала (см. главу 2.3).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются не толь­ко для сопротивлений материалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их определения с абсолютной точностью:

N _n — нормативная нагрузка, рассчитывается по проектным раз­мерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

N — расчетная нагрузка, определяется по формуле

N=N_nу_f , (2.6)

где у_f — коэффициент надежности по нагрузкам, учитывает воз­можные отклонения нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Как правило,

у_f > 1.

Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при помощи коэффициента надежности по от­ветственности, на который умножаются расчетные нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения:

N y_n ,

где y_n — коэффициент надежности по ответственности, учиты­вает экономические, социальные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Большинство зда­ний (сооружений) массового строительства (жилые, обществен­ные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооруже­ния) относятся к нормальному уровню ответственности, для ко­торого установлено значение коэффициента y_n = 0,95. Подробнее см. Приложение 7 СНиП 2.01.07-85*.

Вследствие того, что наступление предельных состояний, отно­сящихся ко второй группе, не связано с потерей несущей способ­ности конструкций или здания в целом, нагрузки сопротивления материалов, а также сопротивления фунтов, которые используют­ся в расчетах по этой группе, принимаются численно равными нор­мативным значениям и называются сервисными: N_sеr , R_sеr.

Соответственно, сервисная нагрузка N_ser и сервисное сопротив­ление R_ser считаются расчетными для расчетов по предельным со­стояниям второй группы.

При расчетах по первой группе предельных состояний, которые связаны с обеспечением несущей способности конструкции (зда­ния), принимают расчетные значения: расчетные нагрузки N и расчетные сопротивления материала R.

При сравнении расчетных и нормативных значений видно, что расчетные нагрузки обычно больше нормативных, а расчетные сопротивления меньше нормативных сопротивлений. Так учиты­вается в определенном смысле большая ответственность расчета по предельным состояниям первой группы по сравнению с рас­четами, относящимися ко второй группе.

При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состояний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответ­ствии с табл. 2.1. перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы опре­делить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих в конструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предель­ными значениями обычно не представляет труда.

Лекция 5