Первая группа предельных состояний: Группы предельных состояний — что это?

2.2.2. Группы предельных состояний

Предельным называется такое состояние, при котором сооружение (конструкция) перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям, т.е. теряет способность сопротивляться внешним воздействиям и нагрузкам, получает недопустимые перемещения или ширину раскрытия трещин и т.д.

По степени опасности нормы устанавливают две группы предельных состояний: первая группа — по несущей способности;

вторая группа — по к нормальной эксплуатации.

К предельным состояниям первой группы относят хрупкое, вязкое, усталостное или иное разрушение, а также потерю устойчивости формы, потерю устойчивости положения, разрушение от совместного действия силовых факторов и неблагоприятных условий окружающей среды.

Предельные состояния второй группы характеризуются образованием и чрезмерным раскрытием трещин, чрезмерными прогибами, углами поворота, амплитудами колебаний.

Расчет по первой группе предельных состояний является основным и обязательным во всех случаях.

Расчет по второй группе предельных состояний производится для тех конструкций, которые теряют свои эксплуатационные качества вследствие наступления вышеперечисленных причин.

Задачей расчета по предельным состояниям является обеспечение требуемой гарантии того, что за время эксплуатации сооружения или конструкции не наступит ни одно из предельных состояний.

Переход конструкции в то или иное предельное состояние зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются:

1. внешние нагрузки и воздействия;

2. механические характеристики бетона и арматуры;

3. условия работы материалов и конструкции.

Каждый фактор характеризуется изменчивостью в процессе эксплуатации, причем изменчивость каждого фактора в отдельности не зависит от остальных и является процессом случайным. Так нагрузки и воздействия могут отличаться от заданной вероятности превышения средних значений, а механические характеристики материалов — от заданной вероятности снижения средних значений.

В расчетах по предельным состояниям учитывают статистическую изменчивость нагрузок и прочностных характеристик материалов, а также различные неблагоприятные или благоприятные условия работы.

2.2.3. Нагрузки

Нагрузки делятся на постоянные и временные. Временные, в зависимости от продолжительности действия, подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

К постоянным нагрузкам относятся вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунта, усилие предварительного обжатия.

К длительным временным нагрузкам относят вес стационарного оборудования на перекрытиях; давление газов, жидкостей, сыпучих тел в емкостях; нагрузки в складских помещениях; длительные температурные технологические воздействия, часть полезной нагрузки жилых и общественных зданий, от 30 до 60% веса снега, часть нагрузок мостовых кранов и т.д.

Кратковременными нагрузками или временными нагрузками непродолжительного действия считаются: вес людей, материалов в зонах обслуживания и ремонта; часть нагрузки на перекрытиях жилых и общественных зданий; нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и монтаже; нагрузки от подвесных и мостовых кранов; снеговые и ветровые нагрузки.

Особые нагрузки возникают при сейсмических, взрывных и аварийных воздействиях.

Различают две группы нагрузок — нормативные и расчетные.

Нормативными называют такие нагрузки, которые не могут быть превышены при нормальной эксплуатации.

Нормативные нагрузки устанавливаются на основе опыта проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Принимаются они по нормам с учетом заданной вероятности превышения средних значений. Величины постоянных нагрузок определяют по проектным значениям геометрических параметров и средним величинам плотности материалов.

Нормативные временные нагрузки устанавливаются по наибольшим значениям, например, ветровые и снеговые нагрузки -по средним из ежегодных значений для неблагоприятного периода их действия.

Расчетные нагрузки.

Изменчивость нагрузок, в результате которой возникает вероятность превышения их величин, а в отдельных случаях и снижения, по сравнению с нормативными, оценивается введением коэффициента надежности .

Расчетные нагрузки определяются умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности, т.е.

(2.38)

где q_n — нормативная нагрузка.

При расчете конструкций по первой группе предельных состояний принимается, как правило, больше единицы и только в том случае, когда уменьшение нагрузки ухудшает условия работы конструкции, принимают < 1 .

Расчет конструкции по второй группе предельных состояний производится на расчетные нагрузки с коэффициентом =1, учитывая меньшую опасность их наступления.

Сочетание нагрузок

На сооружение действует одновременно несколько нагрузок. Одновременное достижение их максимальных значений маловероятно. Поэтому расчет производится на различные неблагоприятные сочетания их, с введением коэффициента сочетаний.

Различают два вида сочетаний: основные сочетания, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Если в основное сочетание входит только одна кратковременная нагрузка, коэффициент сочетаний принимается равным единице, при учете двух и более кратковременных нагрузок последние умножаются на 0,9.

При проектировании следует учитывать степень ответственности и капитальности зданий и сооружений.

Учёт осуществляется введением коэффициента надёжности по назначению, который принимается в зависимости от класса сооружений.Для сооружений 1 класса (объекты уникальные и монументальные) , дляобъектов II класса (многоэтажные жилые, общественные, производственные) . Для сооружений III класса

Первая группа — предельное состояние

Первая группа — предельное состояние

Cтраница 2

Расчет трубопроводов производится по предельным состояниям: а) по первой группе предельных состояний — по прочности и устойчивости; б) по второй группе предельных состояний — для трубопроводов, величина деформации которых может затруднить нормальную эксплуатацию их и ограничить применение.  [17]

Прогиб для трубопроводов, прокладываемых по балочной схеме, расчет которых ведется только по первой группе предельных состояний, ограничивается Vsoo размера пролета. Трубопроводы, в которых может скапливаться конденсат, или которые являются несущей конструкцией для других трубопроводов, где может скапливаться конденсат, проверяются по второй группе предельных состояний. Конструктивные характеристики таких трубопроводов должны обеспечить их прогиб, не препятствующий образованию непрерывного одностороннего уклона для стока конденсата, заданного технологическим заданием.  [19]

Железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний: по несущей способности — первая группа предельных состояний; по пригодности к нормальной эксплуатации — вторая группа предельных состояний.  [20]

Расчеты прочности грунтов основания и устойчивости фундамента на сдвиг и опрокидывание ведут на различные сочетания нагрузок, учитываемых в расчетах по первой группе предельных состояний.  [21]

Размеры сечения фундамента и его армирование определяют как из расчета прочности на воздействия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по

первой группе предельных состояний.  [22]

При расчете изгибаемых элементов конструкций на прочность используются методы, рассмотренные в § 3.7. При расчете строительных конструкций применяется метод расчета по первой группе предельных состояний; в машиностроении — метод допускаемых напряжений. В подавляющем большинстве случаев решающее значение на прочность элементов конструкций оказывают нормальные напряжения, действующие в крайних волокнах балок и лишь в некоторых случаях касательные напряжения, а также главные напряжения в наклонных сечениях. Во всех случаях наибольшие напряжения, возникающие в балке, не должны превышать некоторой допустимой для данного материала величины.  [23]

Металлические конструкции рассчитываются по двум группам предельных состояний: по потере несущей способности и по непригодности к нормальной эксплуатации. По

первой группе предельных состояний производятся расчеты на прочность, устойчивость и выносливость.  [24]

Расчет проводим только по первой группе предельных состояний. Плита размером 5760X2000X220 мм имеет десять круглых пустот.  [26]

При расчете на прочность по допускаемым напряжениям вводится один общий коэффициент запаса. Расчет на прочность по первой группе предельных состояний отличается более гибким подходом к назначению необходимого запаса прочности. При этом вместо одного коэффициента запаса вводятся несколько коэффициентов.  [27]

Поэтому за предельное принимают такое состояние конструкции, при котором в ней от многократно повторяющейся нагрузки возникают напряжения, равные пределу выносливости. Такое состояние отнссится к первой подгруппе

первой группы предельных состояний.  [28]

Задача сводится к определению расчетной длины подземного контура ГЭС, безопасной для данного напора по условиям фильтрационной прочности основания. Проверка фильтрационной прочности основания производится по первой группе предельных состояний.  [30]

Страницы:      1    2    3

Основные положения расчета по первой и второй группе предель…

    При расчете по 1-ой группе предельных состояний (несущей способности) должно выполняться условие:F≤Fu

Левая часть этого уравнения представляет собой расчетное усилие, равное возможному максимальному усилию в сечении элемента при самой невыгодной комбинации расчетных нагрузок; оно зависит от усилий F, вызванных расчетными нагрузками q при f >1, коэффициентов сочетаний и коэффициентов надежности по назначению конструкции п.

         Расчетное усилие F не должно превышать расчетную несущую способность сечения Fu, которая является функцией расчетных сопротивлений материалов и коэффициентов условий работы bi и si, учитывающих неблагоприятные условия эксплуатации конструкций, а также формы и размеры сечения.

         При расчете по 2-ой группе предельных состояний:

 

         а) по перемещениям — требуется, чтобы прогибы от нормативной нагрузки Ä не превышали предельных значений прогибов Äu, установленных

нормами для данного конструктивного элемента: Ä≤Äu.

Значения Äu принимают по СниП.

         б) по образованию трещин – усилие от расчетной или нормативной нагрузки должно быть меньше или равно усилию, при котором возникают трещины в сечении: F≤Fсrc. (F – определяется расчетом; Fсrc. – определяется по СниП)

         в) по раскрытию трещин – ширина их раскрытия на уровне растянутой арматуры должна быть меньше установленного нормами предельного их раскрытияaсrc, u.

         aсrc≤ aсrc, u=0.1 – 04мм.

 

Вопросы для самопроверки.

 

1.     Предельное – это такое состояние строительной конструкции –

2.     Расчет по первой группе предельных состояний –

3.     Расчет по второй группе предельных состояний —

4.     f –

5.     п –

6.     b и s –

7.     bi и si –

8.     Постоянные нагрузки –

9.     Временные нагрузки –

10.            Кратковременные нагрузки –

11.            Особые нагрузки –

12.            Нормативные нагрузки –

13.            Расчетные нагрузки –

14.            Rb

15.            Rs

16.            Rsп

17.            Rbп

18.            Rb

19.            Rbt 

Предельные состояния при расчете МК

Предельным считается состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям или требованиям, предъявляемым в процессе возведения зданий и сооружений.

Различают две группы предельных состояний: первая – непригодность к эксплуатации по причине потери несущей способности; вторая – непригодность к нормальной эксплуатации в соответствии с предусмотренными технологическими или бытовыми условиями.

В правильно запроектированном сооружении не должно возникнуть ни одно из указанных предельных состояний.

При расчете сооружений по предельным состояниям принимаются несколько групп коэффициентов, устанавливаемые СНиП.

Первая группа – коэффициенты γf≥1 по нагрузке, учитывающие возможное отклонение значений нагрузок от их нормативных значений.

Расчетные значения нагрузок определяются из:

P=γf ∙Pн, q= γf ∙qн, где Pн, qн  — нормативные значения нагрузок принимаются из СНиП.

Коэффициент надежности по нагрузке при расчете по второму предельному состоянию принимается равным единице (γf=1).

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Вторая группа – коэффициенты γm>1 по материалу, учитывающие возможные отклонения от нормативного сопротивления материала Rн, которые устанавливаются СНиПом с учетом условий контроля и статической изменчивости механических свойств материала (обычно принимается: Rн=σт – для упругопластичных материалов или Rн=σв – для хрупких).

Величина, полученная в результате деления нормативного сопротивления на коэффициент по материалу, называется расчетным сопротивлением: R=Rн /γm

Значения расчетного сопротивления устанавливается СНиПом.

Третья группа – коэффициенты условий работы γd<1, отражающие влияние температуры, агрессивности среды, длительности и многократной повторяемости, приближенности расчетных схем и т.п.

Четвертая группа – коэффициенты по назначению γn≤1, учитывающие степень ответственности и капитальности тех или иных конструкций.

Условие выполнения предельных состояний первой группы (по несущей способности):

N≤S, где N — усилие, действующее в рассматриваемом элементе конструкции;

S — предельное усилие, которое может воспринимать рассчитываемый элемент.

S=AнтRнγdγn/γm=AнтRγdγn

где Ант — геометрическая характеристика сечений.

Условие выполнения предельных состояний второй группы (по жесткости):

Δ ≤ , где Δ — максимальная деформация, возникающая в конструкции; — предельная деформация, которая может быть допущена в рассматриваемой конструкции.

Расчет конструкций по второй группе предельных состояний ведется на действие нормативных нагрузок без учета коэффициентов перегрузки – γf.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Понятие о расчёте по предельным состояниям

Цель расчёта по предельным состояниям первой группы заключается в том, чтобы предотвратить наступление любого из предельных состояний первой группы ( общая потеря устойчивости формы, потеря устойчивости положения, хрупкое, вязкое или иного характера разрушение, разрушение под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды), т.е. обеспечить несущую способность как отдельной конструкции, так и всего здания в целом.

Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если удовлетворяется неравенство типа

N ≤ Ф,

где  N – расчётные, т.е. наибольшие возможные усилия, могущие возникнуть в сечении элемента ( для сжатых и растянутых элементов – это продольная сила, для изгибаемых – изгибающий момент)

Ф – наименьшая возможная несущая способность сечения элемента, подвергающегося сжатию, растяжению или изгибу. Она зависит от прочностных свойств материала конструкции, геометрии (формы и размеров) сечения , т.е.

 

Ф = [ R;А ],

 

где R – расчётное сопротивление материала

А – геометрический фактор ( площадь поперечного сечения – при растяжении и сжатии, момент сопротивления – при изгибе.

 

Цель расчёта по предельным состояниям второй группы – не допустить ни одного из предельных состояний второй группы (прогибы, осадки, углы поворота, колебания и трещины), т.е. обеспечить нормальную эксплуатацию строительных конструкций или здания в целом.

Считается, что предельные состояния второй группы не наступят, если будет удовлетворено условие

 

f ≤ fₑ,

где f (в общем случае) – это определённая из расчёта деформация конструкции.

Для изгибаемых элементов это прогиб конструкции, для стержневых систем – укорочение или удлинение стержней, для оснований – величина осадки.

fₑ — предельная деформация конструкции, которая определяется СНиП

Основы расчета по предельным состояниям. Расчет элементов конструкций цельного сечения.

Лекция №2

Основы расчета по предельным состояниям.

Расчет элементов конструкций цельного сечения.

В соответствии с действующими в России нормами деревянные конструкции должны рассчитываться по методу предельных состояний.

Предельными являются такие состояния конструкций, при которых они перестают удовлетворять требованиям эксплуатации. Внешней причиной, которая приводит к предельному состоянию является силовое воздействие (внешние нагрузки, реактивные силы). Предельные состояния могут наступать под влиянием условий работы деревянных конструкций, а также качества, размеров и свойств материалов. Различают две группы предельных состояний:

1 – по несущей способности (прочности, устойчивости).

2 – по деформациям (прогибам, перемещениям).

Первая группа предельных состояний характеризуется потерей несущей способности и полной непригодностью к дальнейшей эксплуатации. Является наиболее ответственной. В деревянных конструкциях могут возникать следующие предельные состояния первой группы: разрушение, потеря устойчивости, опрокидывание, недопустимая ползучесть. Эти предельные состояния не наступают, если выполняются условия:

σ ≤ R,

τ ≤ R_ск (или R_ср),

т.е. когда нормальные напряжения (σ) и касательные напряжения (τ) не превышают некоторой предельной величины R, называемой расчетным сопротивлением.

Вторая группа предельных состояний характеризуется такими признаками, при которых эксплуатация конструкций или сооружений хотя и затруднена, однако, полностью не исключается, т.е. конструкция становится непригодной только к нормальной эксплуатации. Пригодность конструкции к нормальной эксплуатации обычно определяется по прогибам

f ≤ [f], или

f/l ≤ [f/l].

Это означает, что изгибаемые элементы или конструкции пригодны к нормальной эксплуатации, когда наибольшая величина отношения прогиба к пролету меньше предельно допустимого относительного прогиба [f/l] (по СНиП II-25-80).

Цель расчета конструкций – не допустить наступления ни одного из возможных предельных состояний, как при транспортировке и монтаже, так и при эксплуатации конструкций. Расчет по первому предельному состоянию производится по расчетным значениям нагрузок, а по второму – по нормативным. Нормативные значения внешних нагрузок приведены в СНиП «Нагрузки и воздействия». Расчетные значения получают с учетом коэффициента безопасности по нагрузке γ_n. Конструкции рассчитывают на неблагоприятное сочетание нагрузок (собственный вес, снег, ветер) вероятность которых учитывается коэффициентами сочетаний (по СНиП «Нагрузки и воздействия»).

Основной характеристикой материалов, по которой оценивается их способность сопротивляться силовым воздействиям, является нормативное сопротивление R^н. Нормативное сопротивление древесины вычисляется по результатам многочисленных испытаний малых образцов чистой (без включения пороков) древесины одной породы, влажностью 12%:

R^н=, где

– среднее арифметическое значение предела прочности,

V – вариационный коэффициент,

t – показатель достоверности.

Нормативное сопротивление R^н является минимальным вероятностным пределом прочности чистой древесины, получаемым при статической обработке результатов испытаний стандартных образцов малого размера на кратковременную нагрузку.

Расчетное сопротивление R – это максимальное напряжение, которое может выдержать материал в конструкции не разрушаясь при учете всех неблагоприятных факторов в условиях эксплуатации, снижающих его прочность.

При переходе от нормативного сопротивления R^н к расчетному R необходимо учесть влияние на прочность древесины длительного действия нагрузки, пороков (сучков, косослоя и пр.), перехода от малых стандартных образцов к элементам строительных размеров. Совместное влияние всех этих факторов учитывается коэффициентом безопасности по материалу (к). Расчетное сопротивление получают делением R^н на коэффициент безопасности по материалу:

R= R^н/к,

, где

к_дл=0,67 – коэффициент длительности при совместном действии постоянных и временных нагрузок;

к_одн=0,27÷0,67 – коэффициент однородности, зависящий от вида напряженного состояния, учитывающий влияние пороков на прочность древесины.

Минимальное значение к_одн принимается при растяжении, когда влияние пороков особенно велико. Расчетные сопротивления к приведены в табл. 3 СНиП II-25-80 (для древесины хвойных пород). R древесины других пород получают с помощью переходных коэффициентов, также приведенных в СНиПе.

Сохранность и прочность древесины и деревянных конструкций зависят от температурно-влажностных условий. Увлажнение способствует загниванию древесины, а повышенная температура (за известным пределом) снижает ее прочность. Учет этих факторов требует введения коэффициентов условия работы: m_в≤1, m_Т≤1.

Кроме этого СНиП предполагает учет коэффициента слойности для клееных элементов: m_сл=0,95÷1,1;

балочный коэффициент для высоких балок, высотой более 50 см.: m_б≤1;

коэффициент антисептирования: m_а≤0,9;

коэффициент гнутья для гнутоклееных элементов: m_гн≤1 и др.

Модуль упругости древесины независимо от породы принимается равным:

Е=10000 МПа;

Е₉₀=400 МПа.

Расчетные характеристики строительной фанеры также приведены в СНиПе, причем, при проверке напряжений в элементах из фанеры, как и для древесины, вводят коэффициенты условия работы m. Кроме этого для расчетного сопротивления древесины и фанеры вводится коэффициент m_дл=0,8 в случае, если суммарное расчетное усилие от постоянных и временных нагрузок превышает 80% полного расчетного усилия. Этот коэффициент вводится в дополнение к тому снижению, которое включено в коэффициент безопасности по материалу.

Расчет элементов конструкций цельного сечения

Элементами деревянных конструкций называют доски, бруски, брусья и бревна цельного сечения с размерами, указанными в сортаментах пилёных и круглых материалов. Они могут являться самостоятельными конструкциями, например, балками или стойками, а также стержнями более сложных конструкций. Усилия в элементах определяют общими методами строительной механики. Проверка прочности и прогибов элемента заключается в определении напряжений в сечениях, которые не должны превышать расчетных сопротивлений древесины, а также его прогибов, которые не должны превосходить предельных, установленных нормами проектирования. Деревянные элементы рассчитывают в соответствии со СНиП II-25-80.

Растянутые элементы

На растяжение работают нижние пояса и отдельные раскосы ферм, затяжки арок и других сквозных конструкций. Растягивающее усилие N действует вдоль оси элемента и во всех точках его поперечного сечения возникают растягивающие напряжения σ, которые с достаточной точностью считаются одинаковыми по величине.

Древесина на растяжение работает почти упруго и показывает высокую прочность. Разрушение происходит хрупко в виде почти мгновенного разрыва. Стандартные образцы при испытаниях на растяжение имеют вид «восьмерки».

Как видно из диаграммы растяжения древесины без пороков, зависимость деформаций от напряжений близка к линейной, а прочность достигает 100 МПа.

Однако прочность реальной древесины при растяжении, учитывая ее значительные колебания, большое влияние пороков и длительности нагружения значительно ниже: для неклееной древесины I сорта R_р=10 МПа, для клееной древесины влияние пороков уменьшается, поэтому R_р=12 МПа. Прочность растянутых элементов в тех местах, где есть ослабления снижается в результате концентрации напряжений у их краев, т.е. вводится коэффициент условия работы m₀=0,8. Тогда получается расчетное сопротивление R_р=8 МПа. Проверочный расчет растянутых элементов производится по формуле:

σ, где

– площадь рассматриваемого поперечного сечения, причем ослабления, расположенные на участке длиной 20 см. считаются совмещенными в одном сечении. Для подбора сечений пользуются этой же формулой, но относительно искомой (требуемой) площади .

Сжатые элементы

На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и отдельные стержни ферм. В сечениях элемента от сжимающего усилия N, действующего вдоль его оси, возникают почти одинаковые по величине сжимающие напряжения σ (эпюра прямоуголная).

Стандартные образцы при испытании на сжатие имеют вид прямоугольной призмы с размерами, указанными на рис. 2.

Древесина работает на сжатие надежно, но не вполне упруго. Примерно до половины предела прочности рост деформаций происходит по закону близкому к линейному, и древесина работает почти упруго. При росте нагрузки увеличение деформаций все более опережает рост напряжений, указывая на упруго-пластический характер работы древесины.

Разрушение образцов без пороков происходит при напряжениях, достигающих 44 МПа, пластично, в результате потери устойчивости ряда волокон, о чем свидетельствует характерная складка. Пороки меньше снижают прочность древесины, чем при растяжении, поэтому расчетное сопротивление реальной древесины при сжатии выше и составляет для древесины 1 сорта R_с=14÷16 МПа, а для 2 и 3 сортов эта величина немного ниже.

Расчет на прочность сжатых элементов производится по формуле:

σ, где

R_с – расчетное сопротивление сжатию.

Аналогичным образом рассчитываются и сминаемые по всей поверхности элементы. Сжатые стержни, имеющие большую длину и не закрепленные в поперечном направлении должны быть, помимо расчета на прочность, рассчитаны на продольный изгиб. Явление продольного изгиба заключается в том, что гибкий центрально-сжатый прямой стержень теряет свою прямолинейную форму (теряет устойчивость) и начинает выпучиваться при напряжениях, значительно меньших предела прочности. Проверку сжатого элемента с учетом его устойчивости производят по формуле:

σ, где

– расчетная площадь поперечного сечения,

φ – коэффициент продольного изгиба.

принимается равной:

1. При отсутствии ослаблений =,

2. При ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослаблений не превышает 25% , =,

3. То же, если площадь ослаблений превышает 20% , =4/3,

1. При симметричных ослаблениях, выходящих на кромки =,

При несимметричном ослаблении, выходящем на кромки, элементы рассчитывают как внецентренно сжатые.

Коэффициент продольного изгиба φ всегда меньше 1, учитывает влияние устойчивости на снижение несущей способности сжатого элемента в зависимости от его расчетной максимальной гибкости λ.

Гибкость элемента равна отношению расчетной длины l₀ к радиусу инерции сечения элемента:

; .

Расчетную длину элемента l₀ следует определять умножением его свободной длины l на коэффициент μ₀:

l₀=l μ₀, где

коэффициент μ₀принимается в зависимости от типа закрепления концов элемента:

— при шарнирно закрепленных концах μ₀=1;

— при одном шарнирно закрепленном, а другом защемленном μ₀=0,8;

— при одном защемленном, а другом свободном нагруженном конце μ₀=2,2;

— при обоих защемленных концах μ₀=0,65.

Гибкость сжатых элементов ограничивается с тем, чтобы они не получились недопустимо гибкими и недостаточно надежными. Отдельные элементы конструкций (отдельные стойки, пояса, опорные раскосы ферм и т.п.) должны иметь гибкость не более 120. Прочие сжатые элементы основных конструкций – не более 150, элементы связей – 200.

При гибкости более 70 (λ>70) сжатый элемент теряет устойчивость, когда напряжения сжатия в древесине еще невелики и она работает упруго.

Коэффициент продольного изгиба (или коэффициент устойчивости), равный отношению напряжения в момент потери устойчивости σ_кр к пределу прочности при сжатии R_пр, определяют по формуле Эйлера с учетом постоянного отношения модуля упругости древесины к пределу прочности:

, где

А=3000 – для древесины,

А=2500 – для фанеры.

При гибкостях, равных и меньших 70 (λ≤70) элемент теряет устойчивость, когда напряжения сжатия достигают упругопластической стадии и модуль упругости древесины понижается. Коэффициент продольного изгиба при этом определяют с учетом переменного модуля упругости по упрощенной теоретической формуле:

, где

=0,8 – коэффициент для древесины;

=1 – коэффициент для фанеры.

При подборе сечения используют формулу расчета на устойчивость, предварительно задаваясь величиной λ и φ.

Изгибаемые элементы

В изгибаемых элементах от нагрузок, действующих поперек продольной оси, возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q, определяемые методами строительной механики. Например, в однопролетной балке пролетом l от равномерно-распределенной нагрузки q возникают изгибающие моменты и поперечные силы .

От изгибающего момента в сечениях элемента возникают деформации и напряжения изгиба σ, которые состоят из сжатия в одной части сечения и растяжения в другой, в результате элемент изгибается.

Диаграмма как и для сжатия, примерно до половины, имеет линейное очертание, затем изгибается, показывая ускоренный рост прогибов.

=80 МПа – предел прочности чистой древесины на изгиб при кратковременных испытаниях. Разрушение образца начинается с появления складок в крайних сжатых волокнах и завершается разрывом крайних растянутых. Расчетное сопротивление изгибу по СНиП II-25-80 рекомендуется принимать таким же, как и при сжатии, т.е. для 1 сорта R_и=14 МПа – для элементов прямоугольного сечения высотой до 50 см. Брусья с размерами сечения 11 – 13 см. при высоте сечения 11 – 50 см. имеют меньше перерезанных волокон при распиловке, чем доски, поэтому их прочность повышается до R_и=15 МПа. Бревна шириной свыше13 см. при высоте сечения 13 – 50 см. совсем не имеют перерезанных волокон, поэтому R_и=16 МПа.

1. Расчет изгибаемых элементов на прочность

Производится по формуле:

σ=, где

М – максимальный изгибающий момент,

W_расч – расчетный момент сопротивления поперечного сечения.

Для наиболее распространенного прямоугольного сечения

; .

Подбор сечения изгибаемых элементов производится по этой же формуле, определяя , затем, задавая один из размеров сечения (b или h), находят другой размер.

2. Расчет на устойчивость поской формы дефорирования элементов прямоугольного постоянного сечения

Производят по формуле:

σ=, где

М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке l_p,

W_бр – максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке l_p,

φ_м – коэффициент устойчивости.

Коэффициент φ_м для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения шарнирно-закрепленных от смещения из плоскости изгиба, следует определять по формуле:

,где

l_p – расстояние между опорными сечениями элемента (расстояние между точками закрепления сжатого пояса),

b – ширина поперечного сечения,

h – максимальная высота поперечного сечения на участке l_p,

k_ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры на участке l_p (определяется по таблице СНиП II-25-80).

При расчете элементов переменной высоты сечения значение коэффициента φ_м следует умножать на коэффициент k_жм, а при подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой кромки – на коэффициент k_пм.

Оба эти коэффициента определяются по СНиП.

При наличии точек закрепления растянутых зон n≥4, k_жм=1.

Проверку устойчивости плоской формы изгиба элементов постоянного двутаврового или коробчатого сечения следует производить в тех случаях, когда l_p≥7b, где b – ширина сжатого пояса поперечного сечения. Расчет следует производить по формуле:

, где

φ – коэффициент продольного изгиба сжатого пояса,

R_c – расчетное сопротивление сжатию,

W_бр – момент сопротивления брутто, в случае фанерных стенок – приведенный момент сопротивления в плоскости изгиба элемента.

3. Проверка на скалывание при изгибе

Выполняется по формуле Журавского:

, где

Q – расчетная поперечная сила;

I_бр – момент инерции брутто рассматриваемого сечения;

S_бр – статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;

b – ширина сечения;

R_ск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе (для древесины I сорта R_ск=1,8 МПа для неклееных элементов, R_ск=1,6 МПа – для клееных элементов вдоль волокон).

В балках прямоугольного сечения при l/h≥5 скалывания не происходит, однако оно может быть в элементах других форм сечения, например, в двутавровых балках с тонкой стенкой.

4. Проверка изгибаемых элементов по прогибам

Определяется относительный прогиб, значение которого не должно превышать предельного значения, регламентированного СНиПом:

Наибольший прогиб f шарнирно-опертых и консольных изгибаемых элементов постоянного и переменного сечения следует определять по формуле:

, где

f₀ – прогиб балки постоянного сечения без учета деформаций сдвига (например, для однопролетной балки ;

h – наибольшая высота сечения;

k – коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, для балки постоянного сечения k=1;

с – коэффициент, учитывающий деформации сдвига от поперечной силы.

Значения коэффициентов k и с приведены в СНиП.

Клееные криволинейные элементы, изгибаемые моментом М, уменьшающим их кривизну, следует проверять дополнительно на радиальные растягивающие напряжения по формуле:

σ_r=, где

σ₀ – нормальные напряжения в крайнем волокне растянутой зоны.

σ_i – нормальные напряжения в промежуточном волокне сечения для которого определяются радиальные растягивающие напряжения;

h_i – расстояние между крайними и рассматриваемыми волокнами;

r_i – радиус кривизны линии, проходящей через центр тяжетси эпюры нормальных растягивающих напряжений, заключенной между крайними и рассматриваемыми волокнами.

Косой изгиб

Возникает в элементах, оси сечений которых расположены наклонно к направлению нагрузок, как например, в брусчатых прогонах скатных покрытий.

q_x=qsinα;

q_y=qcosα;

M_x=Msinα;

M_y=Mcosα.

Вертикальная нагрузка q и изгибающие моменты М при косом изгибе под углом α раскладываются на нормальную (q_y) и скатную (q_x) составляющие.

Проверку прочности при косом изгибе производят по формуле:

σ=.

Подбор сечений косоизгибаемых элементов производят методом попыток. Расчет по прогибам производят с учетом геометрической суммы прогибов относительно каждой из осей сечения:

.

Растянуто-изгибаемые элементы

Работают одновременно на растяжение и изгиб. Так работают, например, растянутый нижний пояс фермы с межузловой нагрузкой; стержни, в которых растягивающие усилия действуют с эксцентриситетом относительно оси (такие элементы называют внецентренно-растянутыми). В сечениях растянуто-изгибаемого элемента от продольной растягивающей силы N возникают равномерные растягивающие напряжения, а от изгибающего момента М – напряжения изгиба. Эти напряжения суммируются, благодаря чему растягивающие напряжения увеличиваются, а сжимающие уменьшаются. Расчет растянуто-изгибаемых элементов производится по прочности с учетом всех ослаблений:

σ=, .

Отношение R_p/R_u позволяет привести напряжения растяжения и изгиба к единому значению для сравнения их с расчетным сопротивлением растяжению.

Сжато-изгибаемые элементы

Работают одновременно на сжатие и изгиб. Так работают, например, верхние сжатые пояса ферм, нагруженные дополнительно межузловой поперечной нагрузкой, а также при эксцентричном приложении сжимающей силы (внецентренно-сжатые элементы).

В сечениях сжато-изгибаемого элемента возникают равномерные напряжения сжатия от продольных сил N и напряжения сжатия и растяжения от изгибающего момента М, которые суммируются.

Искривление сжато-изгибаемого элемента поперечной нагрузкой приводит к появлению дополнительного изгибающего момента с с максимальным значением:

М_N=N·f, где

f – прогиб элемента.

Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов выполняют по формуле:

, где

М_д – изгибающий момент по деформированной схеме от действия поперечных и продольных нагрузок.

Для шарнирно-опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов синусоидального, параболического и близких к ним очертаний:

, где

М – изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы;

ξ – коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

, где

φ – коэффициент продольного изгиба (коэффициент устойчивости) для сжатых элементов.

Кроме проверки на прочность, сжато-изогнутые элементы проверяются на устойчивость по формуле:

, где

F_бр – площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_p;

W_бр – максимальный момент сопротивления на рассматриваемом участке l_p;

n=2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования,

n=1 – для элементов, имеющих закрепления в растянутой зоне из плоскости деформирования;

φ – коэффициент устойчивости для сжатия, определяемый по формуле:

, где

А=3000 – для древесины,

А=2500 – для фанеры;

φ_м – коэффициент устойчивости для изгиба, формула для определения этого коэффициента была дана раньше.

Предельные состояния железобетонных конструкций. Группы

Конструкции из железобетона сегодня широко используются в строительстве различных объектов, поэтому работа с ними и их состоянием является крайне важной. Предельные состояния железобетонных конструкций представляют собой состояния, при которых эти конструкции перестают отвечать предъявляемым им требованиям – например, в них появляются трещины либо же прогибы в них превышают допустимые и т.д. А сущность метода, в котором осуществляют расчет железобетонных конструкций по предельным состояниям заключается в том, что вводится система расчетных коэффициентов, которые защищают сооружение от наступления этих предельных состояний при плохих условиях.

Группы предельных состояний

На данный момент являются установленными две главные группы предельных состояний у конструкций из железобетона, каждая из которых имеет свои задачи и включает в себя несколько расчетов, которые должны обеспечивать решение названных задач. Итак, это:

Предельные состояния по несущей возможности ЖБИ или же по их пригодности к эксплуатации.

Расчет по первой группе проводят затем, чтобы гарантировать эту несущую возможность и предотвратить такие явления, как хрупкое, вязкое или другое разрушение конструкции, потерю ее устойчивости или положения, а также так называемое усталостное разрушение и разрушение от одновременного воздействия силовых факторов и негативных влияний внешней среды (сменяющихся замораживания и оттаивания, агрессивности среды и т.д.).

Предельные состояния железобетонных конструкций по их пригодности к нормальной эксплуатации.

Во второй группе проводятся расчеты по образованию, раскрытию и закрытию трещин, по деформациям. Благодаря их результатам нормальная эксплуатация становится возможной.

Основным считает расчет предельных состояний по первой группе, как раз его применяют при выборе размеров поперечных сечений необходимых элементов и арматуры. А расчет по прочности проводят для тех сечений, которые нормальны для продольной оси элемента и наклонны к этой оси в наиболее опасном направлении. В целом расчет по прочности для конструкций из железобетона необходимо осуществлять из условия, по которому усилия, деформации, напряжения в них от различных внешних воздействий не должны быть выше соответствующих значений, которые установлены специально установленными нормами.

В свою очередь, расчет по устойчивости формы конструкции или положения необходимо осуществлять также в соответствии с указаниями нормативных документов по отдельным изделиям ЖБИ. Желать это нужно с учетом совместной работы основания и конструкции, их деформационных качеств, сопротивления сдвигу с основанием по контакту и др. Иногда, если есть такая необходимость, исходя из типа и назначения железобетонной конструкции нужно производить расчеты по предельным состояниям, которые связаны с явлениями, от которых возникает потребность в прекращении эксплуатации – чрезмерные дефекты и т.д.

Изначально железобетон как строительный материал был создан в целях использования бетона как такового для работы не только на сжатие, но еще и на растяжение, соединив в одном элементе два различных по механическим характеристикам материала. Благодаря своим свойствам железобетон способен оказывать значительное сопротивление нагрузкам в статике и динамике, устойчив к сейсмическим воздействиям, вибрации и огню, отлично сопротивляется атмосферным воздействиям, долговечен и может увеличивать прочность.

Проект предельного состояния — Designing Buildings Wiki

Расчет по предельным состояниям (LSD) относится к методу структурного инженерного проектирования.

Степень нагрузки или других воздействий на конструкцию может привести к «предельному состоянию», когда состояние конструкции больше не соответствует ее проектным критериям, например: пригодность к использованию, структурная целостность, долговечность и т. д. Предельные состояния — это условия потенциального отказа.

Все действия, которые могут произойти в течение расчетного срока службы конструкции, учитываются при использовании метода LSD, чтобы гарантировать, что конструкция остается пригодной для использования с соответствующими уровнями надежности.

LSD включает оценку действующих нагрузок на конструкцию, выбор размеров элементов для проверки и выбор соответствующих критериев проектирования. LSD требует соблюдения двух основных критериев: предельного состояния (ULS) и предельного состояния эксплуатационной пригодности (SLS).

Конечное предельное состояние — это конструкция, обеспечивающая безопасность конструкции и ее пользователей за счет ограничения нагрузки, испытываемой материалами. Чтобы соответствовать техническим требованиям к прочности и устойчивости при расчетных нагрузках, ULS должен выполняться как установленное условие.

ULS — это чисто эластичное состояние, обычно расположенное в верхней части его упругой зоны (примерно на 15% ниже предела упругости). Это контрастирует с предельным состоянием (US), которое включает чрезмерные деформации, приближающиеся к структурному разрушению, и находится глубоко в пластической зоне.

Если все учтенные изгибные, сдвиговые и растягивающие или сжимающие напряжения ниже расчетных сопротивлений, то конструкция будет удовлетворять критерию ULS. Безопасность и надежность можно предполагать, пока выполняется этот критерий, поскольку конструкция будет вести себя одинаково при повторяющихся нагрузках.

BS EN 1990 Еврокод — «Основы проектирования конструкций» описывает четыре предельных состояния:

Предельное состояние эксплуатационной пригодности — это конструкция, обеспечивающая удобство и пригодность конструкции. Сюда входят вибрации и прогибы (движения), а также растрескивание и долговечность. Это условия, которые не основаны на прочности, но все же могут сделать конструкцию непригодной для предполагаемого использования, например, они могут вызвать дискомфорт у людей в обычных условиях.

Это может также включать ограничения неструктурных вопросов, таких как акустика и теплопередача.

Требования SLS, как правило, менее жесткие, чем предельные состояния, основанные на прочности, поскольку безопасность конструкции не подвергается сомнению. Чтобы соответствовать критерию SLS, конструкция должна оставаться функциональной для предполагаемого использования, подвергаясь рутинной нагрузке.

Проект предельного состояния — Designing Buildings Wiki

Расчет по предельным состояниям (LSD) относится к методу структурного инженерного проектирования.

Степень нагрузки или других воздействий на конструкцию может привести к «предельному состоянию», когда состояние конструкции больше не соответствует ее проектным критериям, например: пригодность к использованию, структурная целостность, долговечность и т. д.Предельные состояния — это условия потенциального отказа.

Все действия, которые могут произойти в течение расчетного срока службы конструкции, учитываются при использовании метода LSD, чтобы гарантировать, что конструкция остается пригодной для использования с соответствующими уровнями надежности.

LSD включает оценку действующих нагрузок на конструкцию, выбор размеров элементов для проверки и выбор соответствующих критериев проектирования. LSD требует соблюдения двух основных критериев: предельного состояния (ULS) и предельного состояния эксплуатационной пригодности (SLS).

Конечное предельное состояние — это конструкция, обеспечивающая безопасность конструкции и ее пользователей за счет ограничения нагрузки, испытываемой материалами. Чтобы соответствовать техническим требованиям к прочности и устойчивости при расчетных нагрузках, ULS должен выполняться как установленное условие.

ULS — это чисто эластичное состояние, обычно расположенное в верхней части его упругой зоны (примерно на 15% ниже предела упругости). Это контрастирует с предельным состоянием (US), которое включает чрезмерные деформации, приближающиеся к структурному разрушению, и находится глубоко в пластической зоне.

Если все учтенные изгибные, сдвиговые и растягивающие или сжимающие напряжения ниже расчетных сопротивлений, то конструкция будет удовлетворять критерию ULS. Безопасность и надежность можно предполагать, пока выполняется этот критерий, поскольку конструкция будет вести себя одинаково при повторяющихся нагрузках.

BS EN 1990 Еврокод — «Основы проектирования конструкций» описывает четыре предельных состояния:

Предельное состояние эксплуатационной пригодности — это конструкция, обеспечивающая удобство и пригодность конструкции.Сюда входят вибрации и прогибы (движения), а также растрескивание и долговечность. Это условия, которые не основаны на прочности, но все же могут сделать конструкцию непригодной для предполагаемого использования, например, они могут вызвать дискомфорт у людей в обычных условиях.

Это может также включать ограничения неструктурных вопросов, таких как акустика и теплопередача.

Требования SLS, как правило, менее жесткие, чем предельные состояния, основанные на прочности, поскольку безопасность конструкции не подвергается сомнению.Чтобы соответствовать критерию SLS, конструкция должна оставаться функциональной для предполагаемого использования, подвергаясь рутинной нагрузке.

Проект предельного состояния — Designing Buildings Wiki

Расчет по предельным состояниям (LSD) относится к методу структурного инженерного проектирования.

Степень нагрузки или других воздействий на конструкцию может привести к «предельному состоянию», когда состояние конструкции больше не соответствует ее проектным критериям, например: пригодность к использованию, структурная целостность, долговечность и т. д.Предельные состояния — это условия потенциального отказа.

Все действия, которые могут произойти в течение расчетного срока службы конструкции, учитываются при использовании метода LSD, чтобы гарантировать, что конструкция остается пригодной для использования с соответствующими уровнями надежности.

LSD включает оценку действующих нагрузок на конструкцию, выбор размеров элементов для проверки и выбор соответствующих критериев проектирования. LSD требует соблюдения двух основных критериев: предельного состояния (ULS) и предельного состояния эксплуатационной пригодности (SLS).

Конечное предельное состояние — это конструкция, обеспечивающая безопасность конструкции и ее пользователей за счет ограничения нагрузки, испытываемой материалами. Чтобы соответствовать техническим требованиям к прочности и устойчивости при расчетных нагрузках, ULS должен выполняться как установленное условие.

ULS — это чисто эластичное состояние, обычно расположенное в верхней части его упругой зоны (примерно на 15% ниже предела упругости). Это контрастирует с предельным состоянием (US), которое включает чрезмерные деформации, приближающиеся к структурному разрушению, и находится глубоко в пластической зоне.

Если все учтенные изгибные, сдвиговые и растягивающие или сжимающие напряжения ниже расчетных сопротивлений, то конструкция будет удовлетворять критерию ULS. Безопасность и надежность можно предполагать, пока выполняется этот критерий, поскольку конструкция будет вести себя одинаково при повторяющихся нагрузках.

BS EN 1990 Еврокод — «Основы проектирования конструкций» описывает четыре предельных состояния:

Предельное состояние эксплуатационной пригодности — это конструкция, обеспечивающая удобство и пригодность конструкции.Сюда входят вибрации и прогибы (движения), а также растрескивание и долговечность. Это условия, которые не основаны на прочности, но все же могут сделать конструкцию непригодной для предполагаемого использования, например, они могут вызвать дискомфорт у людей в обычных условиях.

Это может также включать ограничения неструктурных вопросов, таких как акустика и теплопередача.

Требования SLS, как правило, менее жесткие, чем предельные состояния, основанные на прочности, поскольку безопасность конструкции не подвергается сомнению.Чтобы соответствовать критерию SLS, конструкция должна оставаться функциональной для предполагаемого использования, подвергаясь рутинной нагрузке.

Проект предельного состояния — Designing Buildings Wiki

Расчет по предельным состояниям (LSD) относится к методу структурного инженерного проектирования.

Степень нагрузки или других воздействий на конструкцию может привести к «предельному состоянию», когда состояние конструкции больше не соответствует ее проектным критериям, например: пригодность к использованию, структурная целостность, долговечность и т. д.Предельные состояния — это условия потенциального отказа.

Все действия, которые могут произойти в течение расчетного срока службы конструкции, учитываются при использовании метода LSD, чтобы гарантировать, что конструкция остается пригодной для использования с соответствующими уровнями надежности.

LSD включает оценку действующих нагрузок на конструкцию, выбор размеров элементов для проверки и выбор соответствующих критериев проектирования. LSD требует соблюдения двух основных критериев: предельного состояния (ULS) и предельного состояния эксплуатационной пригодности (SLS).

Конечное предельное состояние — это конструкция, обеспечивающая безопасность конструкции и ее пользователей за счет ограничения нагрузки, испытываемой материалами. Чтобы соответствовать техническим требованиям к прочности и устойчивости при расчетных нагрузках, ULS должен выполняться как установленное условие.

ULS — это чисто эластичное состояние, обычно расположенное в верхней части его упругой зоны (примерно на 15% ниже предела упругости). Это контрастирует с предельным состоянием (US), которое включает чрезмерные деформации, приближающиеся к структурному разрушению, и находится глубоко в пластической зоне.

Если все учтенные изгибные, сдвиговые и растягивающие или сжимающие напряжения ниже расчетных сопротивлений, то конструкция будет удовлетворять критерию ULS. Безопасность и надежность можно предполагать, пока выполняется этот критерий, поскольку конструкция будет вести себя одинаково при повторяющихся нагрузках.

BS EN 1990 Еврокод — «Основы проектирования конструкций» описывает четыре предельных состояния:

Предельное состояние эксплуатационной пригодности — это конструкция, обеспечивающая удобство и пригодность конструкции.Сюда входят вибрации и прогибы (движения), а также растрескивание и долговечность. Это условия, которые не основаны на прочности, но все же могут сделать конструкцию непригодной для предполагаемого использования, например, они могут вызвать дискомфорт у людей в обычных условиях.

Это может также включать ограничения неструктурных вопросов, таких как акустика и теплопередача.

Требования SLS, как правило, менее жесткие, чем предельные состояния, основанные на прочности, поскольку безопасность конструкции не подвергается сомнению.Чтобы соответствовать критерию SLS, конструкция должна оставаться функциональной для предполагаемого использования, подвергаясь рутинной нагрузке.

(PDF) Некоторые положения расчетов гидротехнических сооружений по российским нормам и американским стандартам

Сводная система всех вышеперечисленных коэффициентов для различных расчетных случаев приведена в

, таблица 5.

Таблица 5. Значения коэффициентов надежности, сочетание нагрузок и условий работы.

Под действием внешних сил гидротехническая конструкция, например, плотина, должна быть

неподвижной (не двигаться и не опрокидываться), чтобы быть устойчивой.Выполнив расчеты устойчивости

, оцените соотношение сил удержания и сдвига. Требуется, чтобы плотина имела

некоторый запас устойчивости, измеряемый по коэффициенту устойчивости.

Горизонтальные силы, действующие на плотину: горизонтальная составляющая давления воды на

верхних и нижних поверхностях плотины; давление наносов из верхнего хвоста

; давление льда и волн. Вертикальные силы, действующие на плотину: собственный вес тела плотины

; вертикальная составляющая давления воды; взвешивание и фильтрация давления на дне плотины

.

Все силы, действующие на гидротехническую конструкцию, после суммирования можно представить

двумя составляющими: горизонтальной T и вертикальной G. Два основных типа равновесия: конструкция

будет смещена силой T. основание, или конструкция будет наклонена силой

T и силой противодавления W вокруг нижнего края дамбы.

Далее мы рассматриваем только устойчивость бетонной дамбы к сдвигу на поверхности основания

.Расчет устойчивости гравитационных плотин при сдвиге выполняется согласно [4].

Сопротивление конструкции поперечной силе T создается силой, пропорциональной вертикальной составляющей G

и равной f * G (без учета силы сцепления), где f — параметр сопротивления сдвигу

, равный 0,2 … 0,8, в зависимости от свойств материала основания и плотины

. Конструкция будет устойчивой к сдвигу, если T ≤ f * G.

Расчет устойчивости плотины при смене осуществляется расчетом коэффициента запаса

KZ = (G tgφ + C b) / T, где b — ширина подошвы плотины, сравнивая ее

тогда с допустимым коэффициентом запаса.Расчетные значения запаса прочности не должны быть меньше допустимого значения

, но и значительное их превышение нежелательно.

Таким образом, критерии надежности (прочности и устойчивости) и их числовые значения для гидротехнических сооружений

в России регулируются национальными стандартами, практическими правилами и другими нормативными документами

, утвержденными на государственном уровне.

Наибольшее распространение в мировой практике проектирования гидротехнических сооружений получили стандарты

американских организаций:

• Инженерный корпус армии США — 1995 (USACE).Предоставляет гражданские и военные услуги в США и за рубежом

, включая плотины, каналы и защиту от наводнений. Миссия

USACE: планирование, проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений и плотин, реализация

других проектов в области гражданского строительства, включая контроль максимального стока

и защиту от наводнений, дноуглубительные работы для навигации, окружающей среды. положение

и восстановление экосистем.

• Бюро мелиорации США (USBR). Контролирует управление водными ресурсами.

Координирует ирригацию и строительство плотин на национальном уровне. Официальная миссия мелиорации

состоит в том, чтобы «управлять, развивать и защищать водные и связанные с ними ресурсы экологически и экономически рациональным образом

в интересах американского общества».

4

Сеть конференций MATEC 251, 02004 (2018) https://doi.org/10.1051 / matecconf / 201825102004

IPICSE-2018

Максимальные предельные состояния пластинчатых и коробчатых балок

Часть Международный центр механических наук CISM серия книг (CISM, том 358)

Резюме

Проектирование стальных конструкций (для зданий и, возможно, мостов) в настоящее время основано на философии предельных состояний. Эта серия из шести лекций направлена ​​на ознакомление с основными концепциями, на которых основывается такой окончательный расчет по предельным состояниям для плоских и коробчатых балок.

Две первые лекции посвящены изучению поведения пластинчатых элементов. В лекции 1 пластинчатый элемент рассматривается как идеальная конструкция, сделанная из неопределенно эластичного материала, и вводится понятие упругой критической нагрузки продольного изгиба пластины. Напротив, реальное поведение кратко рассмотрено в лекции 2, где концепция предельной нагрузки противопоставляется упругой критической нагрузке продольного изгиба.

Критерии проектирования фланцев и стенок рассматриваются в лекции 3.Они рассматриваются с общей точки зрения; более подробная информация о сопротивлении прямым напряжениям и напряжениям сдвига дана в лекциях с 4 по 0.

Модели поля растяжения для перегородок, подверженных сдвигу, которые используют запас прочности на последующее заклинивание, рассматриваются в лекции 4. Особое внимание уделяется модель натяжной ленты и простая посткритическая модель, которые являются основой настоящих спецификаций Еврокода 3 для зданий.

Устойчивость к прямым нагрузкам, определяемая на основе концепции эффективной ширины, является предметом лекции 5.

И наконец, лекция 6 посвящена усиленным компрессионным фланцам коробчатых балок. Выделены некоторые специфические аспекты.

Эти лекции нацелены на ознакомление с научным обоснованием, а не с проектными спецификациями. Читателя просят использовать и эксплуатировать материал соответствующим образом.

Ключевые слова

Конечный предел эффективной ширины полосы натяжения Конечное предельное состояние Косынка

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами. Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Список литературы

1. 1.

   E.C.C.S .: Поведение и проектирование металлоконструкций. Под редакцией П. Дубаса и Э. Гери, Прикладная статика и стальные конструкции, Швейцарский федеральный технологический институт, Цюрих, публикация ECCS — Technical Working Group 8.3., № 44, 1986.

   Google Scholar

2. 2.

   Конструкция из конструкционной стали: международное руководство. Под редакцией П.Дж. Доулинга, Дж.Э. Хардинга и Р. Бьорховде. Elsevier Applied Science, 1992.

   Google Scholar

3. 3.

   Джубек, Дж., Коднар, Р. и М. Скалоуд: Предельное состояние пластинчатых элементов стальных конструкций. Birkhauser Verlag, Basel-Boston-Stuttgart, 1992.

   Google Scholar

4. 4.

   C.E.N .: Еврокод 3 — Расчет конструкций в помещении — Часть 1.1: Общие положения и правила для строительства.ENV 1993–1 — 1, июль 1992.

   Google Scholar

5. 5.

   E.C.C.S .: Европейские рекомендации по проектированию перемычек с продольной жесткостью и сжатых фланцев с жесткостью. Публикация № 60, E.C.C.S., Брюссель, 1990.

   Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer-Verlag Wien 1995

Авторы и аффилированные лица

1. 1. University of LiègeLiègeBelgium

Бесплатный полнотекстовый | Расчет предельного состояния эксплуатационной пригодности на основе надежности опорной конструкции кожуха морской ветряной турбины

5.1. Идентификация важных инженерных параметров спроса

Для определения важных параметров конструкции был проведен статистический корреляционный анализ, упомянутый в разделе 2, для целевой опорной конструкции оболочки. Статистические свойства неопределенных параметров, связанных со структурной моделью, были сведены в Таблицу 1. Геометрические параметры были консервативно приняты таким образом, чтобы значения допуска были такими же, как стандартные отклонения параметров, а не напрямую принимать вариативность, обнаруженную на практике.Результаты статистического корреляционного анализа с использованием SRC показаны на рисунке 7, где представлены значения SRC между максимальным боковым отклонением и каждым из параметров геометрии конструкции и свойств материала. Видно, что диаметр нижней части башни (TD2) оказал наиболее значительное влияние на поперечный прогиб ступицы, показав значение SRC, равное -0,64. Отрицательное значение означает, что увеличение диаметра днища башни привело к уменьшению смещения.Другие параметры, которые оказали значительное влияние, включают модуль упругости (EM), диаметр верхней распорки (D3) и толщину нижней части башни (TT2). Другие параметры, такие как D1, D6, T3, D7, T4, D4, TT1, T6 и T7, имели относительно небольшое влияние на максимальный прогиб, а D5, T5, TW, WF и HW почти не имели значительного влияния. Чтобы учесть влияние каждого проектного параметра на общую стоимость, учитывалось значение SRC между каждым параметром и общим весом.Вес был выбран в качестве меры стоимости, поскольку он связан с количеством, транспортировкой и установкой строительных материалов. На рис. 7 показано, что расчетной переменной, оказывающей наибольшее влияние на общий вес, была толщина основания башни (TT2), а переменной, оказавшей второе по величине влияние, была толщина внешнего диаметра основания башни (TD2). Переменные TD1, TT1, D4, T4, D5, T6, D3, T3, D6, T5 и параметры, связанные с кольцевым лучом, то есть TW, HW, WF и TF, имели незначительный вклад в общий вес.По сравнению с традиционными морскими сооружениями, фундаменты OWT предъявляют более строгие требования к собственной частоте, чтобы избежать резонанса. Поэтому проектировщикам очень важно знать соотношение между собственной частотой и проектными параметрами. На рисунке 7 показано, что собственная частота рубашки сильно зависит от толщины днища башни (TD2) и модуля упругости (EM). Другими словами, рекомендуется регулировка толщины основания башни, если собственная частота конструкции фундамента не соответствует проектным требованиям.С другой стороны, T3, T4, T6, T7, D5, T4, T5 и параметры, связанные с кольцевым лучом, то есть TW, HW, WF и TF, не показали значительного влияния на собственную частоту первого порядка. Как видно из рисунка 7, статистический коэффициент корреляции оказался эффективным для определения важных параметров вместо проведения параметрического анализа чувствительности для каждого параметра. Также, рассматривая только идентифицированные параметры, размер проблемы оптимизации проекта может быть значительно уменьшен.В этом исследовании из 19 параметров были идентифицированы только 5 параметров со значительным вкладом в отклонение, а вклад всех других параметров был определен как незначительный. Пять наиболее важных параметров и пять наименее важных параметров сведены в Таблицу 5 с рейтингами 1–5 и 15–19. Чтобы проверить влияние этих проектных параметров на максимальный прогиб, собственную частоту и общий вес В структуре были выбраны и сопоставлены следующие три параметра: проектная переменная с наибольшим вкладом (TD2), одна из способствующих переменных (D3) и относительно менее чувствительная переменная (WF).Затем был проведен параметрический анализ. На Рисунке 8 показаны скорости изменения откликов конструкции, включая максимальное отклонение, общий вес и первую собственную частоту, соответствующие 10% -ному увеличению этих трех параметров, TD2, D3 и WF. На этом рисунке показано, что скорость изменения структурных ответов, касающихся этих параметров, была пропорциональна результатам SRC. Например, изменения собственной частоты, общего веса и максимального отклонения при изменении TD2 на 10% составили 3.64%, 3,18% и 8,42% соответственно, в то время как относящиеся к WF составили 0,02%, 0,06% и 0,04% соответственно. Это ясно показывает, что SRC успешно определяет ранг способствующих параметров.

5.2. Анализ надежности оболочки цели

При анализе надежности в основном учитывалась SLS, поскольку ожидалось, что она будет влиять на работу OWT чаще, чем ULS. Значения допусков, определяющие нарушение работоспособности, можно найти в практических правилах, таких как DNV, и в проектных спецификациях, предоставляемых производителями турбин.В этом исследовании было рассмотрено в общей сложности пять пороговых значений, т. Е. H / 200, H / 175, H / 150, H / 125 и H / 100, на основе следующих контрольных значений: H / 125 было указано в DNV. -OS-J101 code (2014) [32], где H — расчетная длина консольной балки или высота башни; H / 100 был указан в DNV GL-ST_0126 [4], а диапазон H / 200 – H / 125 был указан на основе их опыта эксплуатации [33]. Кроме того, чтобы учесть ошибку моделирования, дополнительный коэффициент был умножен на свойство материала, а частичные дескрипторы были определены на основе отношения между дополнительной случайной величиной и отклонением, которое было обнаружено в результате параметрического исследования.В таблице 6 приведены результаты вероятности для пяти различных пороговых значений отклонения. Количество выполненных MCS установлено равным 5000 с учетом затрат времени на каждый анализ FE и относительно не очень низких значений вероятности, необходимых для оценки для SLS по сравнению с ULS.

Результаты анализа были получены путем выполнения MCS и метода LHS с использованием модели конечных элементов.

Результаты, представленные в таблице 5, показывают, что вероятность отказа увеличивалась с уменьшением порогового значения.Также было отмечено, что выбор критериев SLS повлиял на конструкцию фундамента и затраты. Пороговое значение должно быть тщательно выбрано с учетом баланса между стоимостью эксплуатации и удобством эксплуатации.