Сущность метода расчета по предельным состояниям

метода расчета по предельным состояниям
Тема 2.

Основные положения расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям

Дисциплина
«ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ»
Часть I
Курс лекций

Составитель: В. В. Родевич

3. Коэффициенты запаса

4. Расчет железобетонных конструкций по первой и

второй группе предельных состояний

5. Категории требований к трещиностойкости конструкций

6. Нагрузки на строительные конструкции. Сочетания нагрузок

предъявляемым к ним в процессе эксплуатации требованиям, т.е теряют способность

сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недопустимые перемещения или местные повреждения.

Прочность сечений элементов определяется на стадии разрушения, но безопасность работы конструкции под нагрузкой обеспечивается системой расчетных (поправочных) коэффициентов

к эксплуатации)
I группа
предельных состояний
II группа
предельных состояний

по непригодности
к нормальной эксплуатации

- Расчет на прочность
(хрупкое, пластичное разрушение нормальных и наклонных сечений);
- Расчет на устойчивость
(включает в себя расчет плоской формы изгиба, расчет на опрокидывание, скольжение, всплытие заглубленных и полузаглубленных сооружений, подверженных давлению грунтовых вод)
- Расчет на выносливость
(усталостное разрушение конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющихся нагрузок).

- Расчет по трещиностойкости
(чрезмерное раскрытие трещин в конструкциях);

- Расчет по деформациям
(чрезмерные прогибы, углы поворота, углы перекоса, амплитуды колебаний)

ее элементов или частей выполняют для всех этапов: изготовления, транспортирования,

монтажа и эксплуатации.

При этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям и каждому из перечисленных этапов.

Между 2 группами предельных состояний есть качественная разница:
- 1 группа защищает от обрушения;
- 2 группа отвечает за комфортность эксплуатации.

Существуют некоторые ограничения для 2 группы – ограничения по деформациям:
конструктивные – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать эксплуатации других конструкций;
технологические – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать работе технологического оборудования;
эстетические – прогибы должны быть такими, чтобы не мешать комфортности людей.

Пример конструкции, не отвечающей требованиям
нормальной эксплуатации

обладают определенной изменчивостью. Из всех возможных значений в расчет необходимо

вводить такое, которое с необходимой надежностью обеспечит безопасную эксплуатацию конструкции. Установить его помогают методы теории вероятностей. Изменчивость прочностных свойств подчиняется нормальному закону распределения (закону Гаусса)

Класс бетона

среднеквадратическое отклонение,
определяемое по формуле:

Показатель надежности

арматуры, высокопрочной проволоки и арматурных канатов - пределу текучести (физическому

или условному);
для обыкновенной арматурной проволоки – напряжению, составляющему 75% от временного сопротивления разрыву.
Значения нормативных сопротивлений Rsn принимаются в соответствии с действующими стандартами на арматурные стали, как и для бетона, с надежностью 0.95.

Прочностные характеристики арматурной стали

Нормативные
Rsn

Расчетные
Rs Rsw Rsc
R s, ser

γs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным:
1,1 – для арматуры классов А240, А300, А400;
1,15 – для арматуры класса А500;
1,2 – для арматуры класса В500.

.

надежности

коэффициент надежности по назначению здания
коэффициент надежности по нагрузке
коэффициент

надежности по материалу
коэффициент надежности по условиям работы бетона
коэффициент надежности по условиям работы арматуры

класс ответственности
(повышенный)
II класс ответственности
(нормальный)
III класс ответственности
(пониженный)
Принимается для

зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью 10000 м3 и более, производственные здания с пролетами 100 м и более, здания с большим скоплением людей

Принимается для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные зда­ния и сооружения).

Принимается для сооружения сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения).

Устанавливается согласно требованиям ФЗ -384.

СНиП 2.01.07.-85* «Нагрузки и воздействия»
5.7. Коэффициент надежности по нагрузке γt

для снеговой нагрузки следует принимать рав­ным 1,4. При расчете элементов конструкции покрытия, для которых отношение учитываемо­го нормативного значения равномерно распре­деленной нагрузки от веса покрытия (включая вес стационарного оборудования) к норматив­ному значению веса снегового покрова s0 ме­нее 0,8 γt следует принимать равным 1,6.

рав­ным 1,4. При расчете элементов конструкции покрытия, для которых отношение

учитываемо­го нормативного значения равномерно распре­деленной нагрузки от веса покрытия (включая вес стационарного оборудования) к норматив­ному значению веса снегового покрова s0 ме­нее 0,8 γt следует принимать равным 1,6.

Для растянутой арматуры
Для поперечной арматуры
- При расчете по

I группе предельных состояний

Для сжатого и растянутого бетона

Для арматуры

- При расчете по II группе предельных состояний

См. выше

длительность действия, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции,

способ ее изготовления, размеры сечения и т. п.

Значения коэффициентов условий работы бетона приведены в СП 63.13330.2012

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb,ser и Rbt,ser вводят в расчет с коэффициентом условий работы бетона γbi = 1,0.

длительность действия, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции,

способ ее изготовления, размеры сечения и т. п.

Значения коэффициентов условий работы бетона приведены в табл. 24 СНиП 2.03.01-84*.

состояний
Расчет по первой группе предельных состояний выполняется в общем случае

для всех этапов работы конструкции и ее элементов: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации. Этот расчет должен гарантировать сохранение несущей способности конструкции с учетом возможной изменчивости нагрузок в большую сторону и прочностных характеристик материалов в меньшую сторону.

Расчет по первой группе предельных состояний является основным и используется для подбора размеров сечения и диаметра арматуры

Условие прочности железобетонных элементов
по первой группе предельных состояний

сопротивление образованию трещин в конце стадии I напряженно-деформированного состояния или

сопротивление раскрытию трещин в стадии II (см. ранее).

раскрытие трещин при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

Трещины в железобетонных конструкциях

Трещины непродолжительного
раскрытия

Трещины продолжительного
раскрытия

раскрытие трещин при совместном действии постоянных, длительных нагрузок. При этом принимают коэффициент надежности по нагрузке = 1.

образования трещин (водонепроницаемые конструкции, конструкции, эксплуатируемые в грунтовых водах). Образование

трещин в таких конструкциях исключает возможность их дальнейшей эксплуатации

допускает ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин (от совместного действия всех нагрузок) при усло­вии их последующего надежного закрытия, когда непродолжи­тельные нагрузки отсутствуют;
Предъявляют к конструкциям, эксплуатируемым в агрессив­ной среде (водяной пар, кислоты, морская вода), находящимся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки

допускает ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин;
3-ю категорию требований к трещиностойкости относят к конструкциям со стержневой ненапрягаемой и напрягаемой арматурой, в которых образование трещин не опасно для их нормальной эксплуатации.

Нормативные
Расчетные
Нормативные нагрузки – внешние воздействия на конструкции, установленными нормами

строительного проектирования

Расчетная нагрузка – нормативная нагрузка, принятая с учетом коэффициента надежности по нагрузке

конструкций
Вес и давление грунтов
Воздействие предварительного напряжения

Вес оборудования
Давление

газов, жидких сыпучих в-в
Снеговая нагрузка
Нагрузка от одного мостового крана
Полезная нагрузка на перекрытие

Вес людей
Нагрузка от кранов, тельферов
Ветровая нагрузка
Нагрузка от снега

Сейсмические и взрывные воздействия
Нагрузки при авариях
Неравномерная осадка грунтов при просадках

кратковременная
Постоянные
Длительные
с ψ=0,95
Две или более
Кратковременные с

ψ=0,8

Постоянные

Длительные
с ψ=0,95

Две или более
Кратковременные с ψ=0,8

Одна особая