Lektsia_2-3kurs_MSS_17
.pdfЛекция 2
Задачи проектирования и методика расчёта
инженерных конструкций по предельным
состояниям.
Очерк развития металлических
конструкций.
© Соколов М. С.
1.Основные понятия и определения
Проектирование строительных конструкций, представляет собой многоэтапный технологический процесс, включающий в себя строго определенную последовательность работ: выбор конструктивной схемы,
расчет и подбор сечений элементов, выбор и расчет соединений элементов, разработка чертежей для изготовления и монтажа конструкций.
Строительная конструкция – часть здания или сооружения,
выполняющая определённые несущие, ограждающие и (или)
эстетические функции.
© Соколов М. С. |
2 |
Цель расчета – обоснование габаритных размеров конструкций, сечений,
узлов соединений, обеспечивающих заданные условия эксплуатации в течение всего срока с необходимой надежностью и долговечностью при минимальных затратах труда и материалов.
Порой эти требования противоречат друг другу (например, минимальный расход металла и надежность), поэтому реальное проектирование является процессом поиска оптимального конструктивного решения, а принятое и реализованное решение почти всегда результат компромисса, один из многих возможных вариантов.
© Соколов М. С. |
3 |
Расчет конструкций
РАСЧЕТ ОБЫЧНО СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ
ЭТАПОВ:
1.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ;
2.СБОР НАГРУЗОК;
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ;
4.ПОДБОР ИЛИ ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ,
УЗЛОВ И КОНСТРУКЦИИ В ЦЕЛОМ.
© Соколов М. С. |
4 |
Методы выбора расчетной схемы и определения усилий в элементах конструкций изучаются в курсах сопротивления материалов,
строительной механики, теории упругости.
Существует несколько основных методик расчета строительных конструкций: метод допускаемых напряжений, метод предельных состояний, вероятностные методы.
Метод допускаемых напряжений использовался в СССР до 1955 года,
метод предельных состояний, разработанный группой советских ученых во главе с профессором Н.С. Стрелецким, был принят в 1955 году и сегодня является основным во всем мире, вероятностные методы мало используются в повседневной практике ввиду их сложности.
© Соколов М. С. |
5 |
Метод предельных состояний
Метод предельных состояний заложен во всех нормативных документах, отличается простотой использования, научной и статистической обоснованностью.
Предельным называется состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям.
Технический регламент о безопасности зданий и сооружений (ФЗ № 384) дает более широкое и юридически выверенное определение.
Предельное состояние строительных конструкций – состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна, либо восстановление работоспособного состояния здания или сооружения невозможно или нецелесообразно.
© Соколов М. С. |
6 |
Строительные объекты должны удовлетворять требованиям
(критериям), соответствующим следующим предельным состояниям:
-первая группа - состояния строительных объектов, превышение которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций и возникновению аварийной расчетной ситуации;
-вторая группа - состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных конструкций, исчерпывается ресурс их долговечности или нарушаются условия комфортности;
-особые предельные состояния - состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях и превышение которых приводит к разрушению сооружений с катастрофическими последствиями.
© Соколов М. С. |
7 |
К первой группе относятся:
- разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое,
усталостное); - потеря устойчивости отдельных конструктивных элементов или
сооружения в целом; - условия, при которых возникает необходимость прекращения
эксплуатации (например, чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин).
© Соколов М. С. |
8 |
Ко второй группе относятся:
- достижение предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, углов поворота) или предельных деформаций оснований,
устанавливаемых исходя из технологических, конструктивных или эстетико-
психологических требований;
- достижение предельных уровней колебаний конструкций или оснований,
нарушающих нормальную работу оборудования или вызывающих вредные для здоровья людей физиологические воздействия;
- образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию строительного объекта;
- достижение предельной ширины раскрытия трещин; - другие явления, при которых возникает необходимость ограничения во времени
эксплуатации сооружения из-за нарушения работы оборудования,
неприемлемого снижения эксплуатационных качеств или расчетного срока службы сооружения (например, коррозионные повреждения).
© Соколов М. С. |
9 |
В основе расчета по первой группе предельных состояний (прочности,
устойчивости) лежит условие: разрушение не наступит, если наибольшие напряжения не превысят минимального расчетного сопротивления.
Расчетные формулы для подбора сечений и проверки несущей способности конструкций по первому предельному состоянию получаются из основного неравенства:
N / S ≤1
где N – наибольшее усилие в конструкции, вызываемое, внешними нагрузками и воздействиями;
S – предельная наименьшая несущая способность конструкции,
зависящая от прочности материала, размеров сечения, условий её работы.
© Соколов М. С. |
10 |