1 Дәріс Құрылыс конструкцияларын жобалау және есептеу негіздері

1. Құрылыс конструкцияларына қойылатын талаптар және жобалаудың жалпы принципі

2. Конструкцияларды шектік жағдайлар әдісімен есептеудің негіздері

   1. Шектік жағдайының бірінші тобы бойынша есептеу түсінігі

   2. Шектік жағдайының екінші тобы бойынша есептеу түсінігі

3. Материалдар кедергісі мен салмақтың нормативті және есептік мәндері

4. Салмақтар мен әсер етуші күштер

5. Жүктемелердің нормативті мәндері, жүк сенімділігі коэффициенті

1. Құрылыс конструкцияларына қойылатын талаптар және жобалаудың жалпы принципі

Құрылыс конструкцияларына қойылатын талаптар:

1. Беріктік

2. Тұрақтылық

3. Қаттылық

4. Ұзақтылық

5. Сыртқы қоршауының жылуарашалағышының қажетті деңгейде болуы

6. Аязға тұрақтылық

7. Дайындау және пайдалану барысындағы үнемділігі

8. Дайындау және монтаждаудың индустриалдылығы

Беріктік деп конструкцияны толықтай пайдалану уақыты аралығында бұзылмауы деп қарастыруға болады.

Орнықтылық деп конструкция пішінінің сақталуы алынады.

Конструкцияның қаттылығы – оның деформациялануға кедергі келтіруі.

Құрылыс конструкцияларын есептеу мақсаты:

1. Белгілі мөлшерлерде конструкцияларды беріктікке, орнықтылыққа және қаттылыққа тексеру;

2. Материал шығынын азайту кезінде өлшемдерді нақтылау және беріктігін қамтамасыз ету.

Құрылыс конструкцияларын есептеу реті:

1. Есептік сұлбаны құру;

2. Материалдар кедергісі әдісімен ішкі күштерді анықтау;

3. Қима өлшемдерін таңдау және қабылданған қималардың көтеруші қабілеттерін тексеру;

4. Бекітпелерді құрылымдау:

2. Конструкцияларды шектік жағдайлар әдісімен есептеудің негіздері Құрылыс конструкцияларын есептеу себебі қиманың ең үнемді

өлшемдерінде күш түсу кезінде пайдалануда олардың қауіпсіздігін,

беріктігін және ұзақ мерзімді жұмыс жасауын қамтамасыз ету.

Шектік жағдайлар әдісі бойынша құрылыс конструкцияларының күш әсеріне есептеуді жүргізуге арналған құрылыс нормалары бар.

Шектік жағдайлар деп, осы жағдайға жеткен кезде конструкцияларды пайдалану және оларды жинақтау кезінде қойылған талаптарды қанағаттандырмайтын құрылыс конструкциясының жағдайын айтады.

Құрылыс конструкцияларын есептеу мақсаты – конструкцияның әсер етуі мен пайдалану кезінде шектік жағдайының пайда болуын болдыртпау.

Нормаларға сәйкес есептеу кезінде шектік жағдайдың екі тобын қарастырады.

Бірінші топ – көтеруші қабілетін жоғалтуы бойынша (беріктігін немесе орнықтылығын жоғалту), яғни, пайдалануға жарамсыздығы.

Екінші тобы – қалыпты пайдалануға жарамсыздығы бойынша.

Бұл топқа конструкцияның қалыпты пайдалануын қиындататын немесе қажетсіз орын ауыстыруы салдарынан (майысулар, отырулар, бұрылу бұрыштары), ауытқуылар мен жарықтардан пайда болатын жұмыс жасау ұзақтығының төмендеуі жатады.

1. Шектік жағдайының бірінші тобы бойынша есептеу түсінігі

Шектік жағдайының бірінші тобы бойынша есептеуді көтеруші қасиеті бойынша есептеу деп те атайды (беріктігі мен орнықтылығы). Мұндай есептеудің мақсаты бірінші топтың шектік жағдайының кез келген жағдайын алдын алу, яғни, бөлек конструкция мен түгел ғимараттың көтеруші қасиетін қамтамасыз ету.

Конструкцияның көтеруші қабілеті қамтамасыз етілді деп есептеледі, егер мына шарт орындалса:

N < Ф{R,A} (1.1)

мұнда N – сыртқы есептік салмақтың есептік ішкі күші.

Есептік күш кернеу түріне тәуелді болады (сығылған және керілген элементтер үшін ол – көлденең күш, майысушылар үшін – майыстырушы момент және т.б.).

Есептік күш конструкциялық схема, конструкциялардың байланыс әдістеріне тәуелді құрылыс механикасының ережелері бойынша анықталады.

Ф – сығылуға, керілуге және майысуға ұшырайтын конструкция элементі қимасының ең аз көтеруші қабілеті, ол конструкция материалдарының беріктік қасиеттеріне (R–материалдың есептік кедергісі) және қиманың геометрикалық сипаттамаларына байланысты болады (А – керілу және сығылу, майысуы т.б. кезіндегі көлденең қиманың ауданы).

2. Шектік жағдайының екінші тобы бойынша есептеу түсінігі

Бұл есептеудің мақсаты – екінші топтың шектік жағдайларын болдыртпау. Егер екінші топтың шектік жағдайы пайда болмайды, егер келесі шарт орындалса:

f <[f ] (1.2)

мұнда f – нормативті сыртқы салмақтан пайда болатын деформациядан есептеуінен анықталады

[f ] – конструкцияның (орын ауыстыру, бұрылу бұрышы, жарықтың ашылу ені және т.б.) нормативті деформациясы, ол ҚНжЕ талаптары бойынша анықталады.

3. Материалдар кедергісі мен салмақтың нормативті және есептік мәндері

Бірінші және екінші топтардың шектік жағдайы бойынша есептеу кезінде материалдың басты беріктік көрсеткіші ретінде оның кедергісі алынады, ол нормативті және есептік мәнде болуы мүмкін:

R_n - материалдың нормативті кедергісі, материалдардың сыртқы әсерлерге кедергісінің негізгі сиаттамасы және құрылыс нормалары бойынша қабылданады. R_n нормативті кедергісінің физикалық мәні-материалдар кедергісінің бақыланатын немесе ақаулық сипаттамасы, қамтамасыз етілуі 0,95%.

R формуламен анықталатын материалдың есептік кедергісі :

R =R_n/γ_m (1.3)

мұндағы γ_m — материал бойынша сенімділік коэффиценті.

Материал бойынша сенімділік коэффиценті материалдың конструкциядағы нақты жұмысы мен үлгіні сынау кезіндегі жұмысының сәйкес келмеуі бойынша анықталады, γ_m>1, сонымен қатар МемСТ бойынша қабылданған қасиеттері бойынша конструкция материалының түсу мүмкіндігі.

Есептеулерде есептік кедергіні γ_c жұмыс шарты коэффицентімен қабылдаған жөн, γ_c - жұмыс жағдайын ескеретін коэффицент, материалдар, элементтер мен байланыстардың ерекшелігін, сонымен қатар ғимараттар мен құрылыстарды түгелдей ескере отырып қабылдаған жөн, тек егер бұл ерекшеліктер жүйелік сипатта болса, бірақ есептеулерде тік жолмен көрсетілмесе (температура, ылғалдылық, қоршаған орта, есептік схемалардың жағындығы және т.б.) ҚНжЕ да көрсетілген есептеу формулаларды құру және сол формулаларды жазу кезінде есептік кедергі γ_c көбейтілетіні көрсетілмейді, бірақ егер жұмыс жағдайы коэффиценті бірліктен айырмашылығы болса, онда оған әрқашан есептік кедергі көбейтіледі, яғни, R бар барлық формулаларда R орнына R*γ_c деп елестету керек.

Нормативті және есептік мәндер тек қана материалдар кедергісі үшін

орнатылмайды, сонымен қатар түсірілетін салмақ үшін де қабылданады, ол кезде олардың мәндерінің өзгергіштігін және оларды абсолют дәлдікпен анықтау мүмкін еместігін ескереді.

N_n - нормативті салмақ, конструкцияның жобалық өлшемдерімен есептеледі немесе ҚНжЕ 2.01.07-85* «Салмақтар мен әсер етуші күштер» тарауына сәйкес қабылданады.

N - есептік салмақ мына формуламен анықталады:

N = N_n • γ_f (1.4)

мұнда γ_f –салмақтар бойынша сенімділік коэффициенті, салмақтардың олардың нормативтік мәнінен ауытқуларын ескереді.

Нормалар сонымен қатар апаттан кейінгі мүмкін болатын салдарларды ескереді, бұл есептеу γ_n сәйкес сенімділік коэффиценті көмегімен жүргізіледі, оған есептік салмақ көбейтіледі, бұл олардың мәндерінің төмендеуіне немесе жоғарылауына алып келеді:

N • γ_n (1.5)

мұнда γ_n - жауаптылыққа сәйкес сенімділік коэффиценті, экономикалық, әлеуметтік және экологиялық салдарларды ескереді.

Екінші топқа жататын шектік жағдайының пайда болуы конструкцияның немесе толықтай ғимараттың көтеруші қасиетін жоғалтуына байланыссыз болғандықтан, материалдар кедергісі салмағы, сонымен қатар осы топта қолданылатын топырақ кедергісі мәні сервисті деп аталады және ол нормативті мәніне жақын алынады.

Осыған сәйкес нормативті салмақ N_ser және нормативті кедергі R_ser шекті жағдайдың екінші тобы бойынша есептік деп есептеледі.

Шектік жағдайдың бірінші тобы бойынша есептеу кезінде конструкциялардың көтеруші қабілеті есептік мәнге ие болады: N - есептік салмақ және R есептік кедергі.

Бірінші немесе екінші топқа жататын есептеулерді жүргізу кезінде кестеге сәйкес салмақ, кедергі және коэффиценттерін мәніне алып есептеген жөн.

4. Жүктемелер және оның әсерлері

Әсер ету уақытына байланысты жүктемелер классификациясы 1 суретте көрсетілген.

Жүктемелер және оның әсерлері

Тұрақты

Уақытша

Құрылыс конструкцияларының салмағы; топырақ салмағы мен қысымы; бастапқы кернеудің әсері және т.б.

Ұзақ мерзімді

Қысқа мерзімді

Ерекше

Жабдықтар салмағы; газдардың, сұйық және сусымалы денеледің қысымы; кранның жұмыс жасау режиміне байланысты 0,5-0,7 коэффициентті бір кранның жүктемесі; 0,2-0,5 коэффициентті ғимараттарды жабуға арналған жүктеме; 0,3-0,6 коэфициентті қар жүктемесі және т.б.

Адамдар салмағы, крандардың, тельферлердің, уақытша жабдықтардың, қардың, желдің және т.б. жүктемелері

Сейсмикалық және жарылыс әсерлері; сулау кезінде топырақты әркелкі шөгу , авария және т.б. кезіндегі жүктемелер.