Szakaszszámítás határállapotokhoz. Határállapotok számítási módja Az 1. csoport határállapotai

2011. november 16

Az ezzel a módszerrel történő számításnál a szerkezetet a tervezési határállapotában veszik figyelembe. A tervezési határállapothoz a szerkezetnek azt az állapotát veszik fel, amelyben már nem elégíti ki a vele szemben támasztott üzemeltetési követelményeket, azaz vagy elveszíti a külső hatásokkal szembeni ellenálló képességét, vagy elfogadhatatlan alakváltozást vagy helyi károsodást szenved.

Az acélszerkezetek esetében két tervezési határállapotot állapítanak meg:

1. az első tervezési határállapot, amelyet a teherbírás ( , stabilitás vagy tartósság) határoz meg; ezt a határállapotot minden acélszerkezetnek teljesítenie kell;
2. a második tervezési határállapot, amelyet a túlzott alakváltozások (elhajlás és elmozdulás) kialakulása határoz meg; ezt a határállapotot olyan szerkezeteknek kell kielégíteniük, amelyekben az alakváltozások nagysága korlátozhatja működésük lehetőségét.

Az első tervezési határállapotot az egyenlőtlenség fejezi ki

ahol N a tervezési erő a szerkezetben a P tervezési terhelések hatásainak összegéből a legkedvezőtlenebb kombinációban;

Ф a szerkezet teherbíró képessége, amely a szerkezet geometriai méreteinek, az R anyag tervezési ellenállásának és az m munkakörülmények együtthatójának a függvénye.

A P tervezési terhelések, amelyekre a szerkezetet (a határállapotnak megfelelően) számítják, a normatívaknál valamivel nagyobbak. A tervezési terhelést az n (egynél nagyobb) túlterhelési tényező szorzataként határozzuk meg, figyelembe véve a terhelés standard értékéhez viszonyított túllépésének veszélyét az esetleges terhelési változékonyság miatt:

A p együtthatók értékeit a Szabályozási és tervezési terhelések, túlterhelési tényezők táblázat tartalmazza.

Így a szerkezeteket nem üzemi (normatív), hanem tervezési terhelések hatására tekintjük. A tervezési terhelések szerkezetre gyakorolt ​​hatásából határozzák meg a tervezési erőket (N tengelyirányú erő vagy M nyomaték), amelyek az anyag- és szerkezeti mechanikai ellenállás általános szabályai szerint találhatók.

Az (1.I) főegyenlet jobb oldala- a szerkezet teherbírása Ф - függ az anyag erőhatásokkal szembeni végső ellenállásától, amelyet az anyag mechanikai tulajdonságai jellemeznek, és amelyet R n normatív ellenállásnak nevezünk, valamint a szelvény geometriai jellemzőitől (metszeti terület) F, W modulus stb.).

Szerkezeti acél esetében a normatív ellenállást egyenlőnek kell tekinteni a folyáshatárral,

(a legáltalánosabb építőacél minősége St. 3 σ t \u003d 2400 kg / cm 2).

Az R acél tervezési ellenállását a szabványos ellenállás és a k (egynél kisebb) egyenletességi együttható szorzatának megfelelő feszültségnek tekintjük, figyelembe véve annak veszélyét, hogy az anyag ellenállása csökken a standard értékéhez képest a változékonyság miatt. az anyag mechanikai tulajdonságairól

Közönséges alacsony széntartalmú acéloknál k = 0,9, jó minőségű acéloknál (gyengén ötvözött) k = 0,85.

Így a számított ellenállás R- ez az anyag folyáshatárának lehető legkisebb értékével megegyező feszültség, amely a tervezésnél határértékként elfogadott.

Így az (1.I) fő számítási egyenlet a következő formában lesz:

• a szerkezet szilárdságának ellenőrzése során tengelyirányú erők vagy nyomatékok hatására

ahol N és M a tervezési tengelyirányú erők vagy a tervezési terhelésekből származó nyomatékok (figyelembe véve a túlterhelési tényezőket); F nt - nettó keresztmetszeti terület (mínusz furatok); W nt - háló szakasz modulusa (mínusz furatok);

• a szerkezet stabilitásának ellenőrzésekor

ahol F br és W br - a bruttó szakasz területe és ellenállási nyomatéka (a lyukak levonása nélkül); φ és φ b - együtthatók, amelyek csökkentik a tervezési ellenállást olyan értékekre, amelyek stabil egyensúlyt biztosítanak.

Általában a tervezett kialakítás kiszámításakor először az elem metszetét választják ki, majd ellenőrzik a tervezési erőkből eredő feszültséget, amely nem haladhatja meg a tervezési ellenállás szorozva az üzemi feltételek együtthatójával.

Ezért a (4.I) és (5.I) formájú képletekkel együtt ezeket a képleteket munkaformába írjuk a számított feszültségeken keresztül, például:

• amikor erőpróbálkozik

• a stabilitás ellenőrzésekor

ahol σ a tervezési feszültség a szerkezetben (a tervezési terhelésekből).

A (8.I) és (9.I) képletekben a φ és φ b együtthatók helyesebben az egyenlőtlenség jobb oldalára vannak írva olyan együtthatókként, amelyek csökkentik a kritikus feszültségekkel szembeni számított ellenállásokat. És csak a számítás elvégzésének és az eredmények összehasonlításának megkönnyítése érdekében ezeket a képleteket a bal oldali nevezőbe írják.

* A szabványos ellenállások és az egyenletességi együtthatók értékeit az "Építési normák és szabályok" (SNiP), valamint az "Acélszerkezetek tervezésére vonatkozó normák és előírások" (NiTU 121-55) adják meg.

"Acélszerkezetek tervezése",
K. K. Muhanov

A feszültségeknek több kategóriája van: alap, helyi, kiegészítő és belső. Az alapfeszültségek olyan feszültségek, amelyek a testben a külső terhelések hatásainak kiegyenlítése következtében alakulnak ki; számítanak. Az erőáramlás egyenetlen eloszlása ​​esetén a keresztmetszetben, amelyet például a keresztmetszet éles változása vagy egy lyuk jelenléte okoz, helyi feszültségkoncentráció lép fel. Azonban a műanyagokban, köztük az építőacélokban, ...

A megengedett feszültségek kiszámításakor a szerkezetet üzemállapotában kell figyelembe venni, a szerkezet normál működése során megengedett terhelések hatására, azaz normál terhelések hatására. A szerkezeti szilárdsági feltétel az, hogy a szerkezetben a szabványos terhelésekből származó feszültségek ne haladják meg a normákban meghatározott megengedett feszültségeket, amelyek az építőacélhoz elfogadott anyag határfeszültségének bizonyos részét jelentik ...

Az épületszerkezeteknek mindenekelőtt kellő megbízhatósággal kell rendelkezniük - azaz képesnek kell lenniük bizonyos funkciók megfelelő körülmények között, meghatározott ideig történő ellátására. Az épületszerkezet legalább egy funkciójának megszűnését meghibásodásnak nevezzük.

Így a kudarc alatt egy ilyen véletlenszerű esemény bekövetkezésének lehetőségét értjük, amelynek eredménye társadalmi vagy gazdasági veszteség. Úgy gondolják, hogy a meghibásodást megelőző pillanatban a szerkezet a határállapotba kerül.

A határállapotok olyan állapotok, amelyek bekövetkezésekor a szerkezet már nem elégíti ki a vele szemben támasztott követelményeket, azaz elveszíti külső terhelésnek ellenálló képességét, vagy elfogadhatatlan elmozdulásokat, helyi sérüléseket szenved.

Az épületszerkezetekben a határállapotok kialakulásának okai lehetnek a túlterhelések, az anyagok alacsony minősége, amelyekből készültek, stb.

A fő különbség a vizsgált módszer és a korábbi számítási módszerek (megengedhető feszültségekkel történő számítás) között az, hogy itt egyértelműen meghatározzák a szerkezetek határállapotait, és egyetlen biztonsági tényező helyett. k a számításba bevezetik a tervezési együtthatók rendszerét, amely bizonyos biztonságot nyújt ezen állapotok kialakulása ellen a legkedvezőtlenebb (de reálisan lehetséges) körülmények között. Jelenleg ez a számítási módszer elfogadott fő hivatalos.

A vasbeton szerkezetek két okból veszíthetik el a szükséges teljesítményt:

1. A teherbírás kimerülése következtében (az anyag tönkremenetele a leginkább terhelt szakaszokban, az egyes elemek vagy a teljes szerkezet egészének stabilitásvesztése);

2. Túlzott alakváltozások (kihajlások, rezgések, ülepedések), valamint repedések kialakulása vagy túlzott kinyílása következtében.

A fenti két okkal összhangban, amelyek a szerkezetek teljesítménycsökkenését okozhatják, a szabványok határállapotaik két csoportját határozzák meg:

Teherbírás szerint (első csoport);

Normál működésre való alkalmasság szerint (második csoport).

A számítás feladata, hogy a gyártás, szállítás, beépítés és üzemeltetés ideje alatt a vizsgált szerkezetben ne fordulhasson elő határállapot.

Az első csoport határállapotaira vonatkozó számításoknak biztosítaniuk kell a szerkezet működése során és a munka egyéb szakaszaiban annak szilárdságát, alakstabilitását, helyzetstabilitását, állóképességét stb.

A második csoport határállapotaira vonatkozó számításokat annak érdekében végezzük, hogy a szerkezet működése során és működésének egyéb szakaszaiban elkerülhető legyen a túlzott szélességi repedés, amely a vasalás idő előtti korróziójához, illetve azok kialakulásához vezet. mint a túlzott mozgások.

Becsült tényezők

Ezek az anyagok (beton és vasalás) terhelései és mechanikai jellemzői. Statisztikai variabilitásuk vagy értékkülönbségük van. A határállapot-számítások figyelembe veszik (implicit formában) a terhelések és az anyagok mechanikai jellemzőinek változékonyságát, valamint a beton és a vasalás különféle kedvezőtlen vagy kedvező működési feltételeit, az épületek és építmények elemeinek gyártási és üzemeltetési feltételeit.

A terhelések, az anyagok mechanikai jellemzői és a tervezési együtthatók normalizálva vannak. A vasbeton szerkezetek tervezésekor a terhelések, a beton és a vasalás ellenállásának értékeit az SNiP 2.01.07-85 * és az SP 52-101-2003 fejezetei szerint kell meghatározni.

A terhelések osztályozása. Normatív és számított terhelések

Az épületekre és építményekre gyakorolt ​​terhelések és hatások hatásuk időtartamától függően állandó és átmeneti jellegűek. Ez utóbbiak pedig hosszú távúra, rövid távúra és speciálisra oszlanak.

az épületek és építmények teherhordó és bezáró szerkezeteinek súlya, a talajok súlya és nyomása, a feszített vasbeton szerkezetek hatása.

ide tartozik: a padlón lévő helyhez kötött berendezések súlya - szerszámgépek, készülékek, motorok, tartályok stb.; gázok, folyadékok, ömlesztett szilárd anyagok nyomása tartályokban; raktárban, hűtőben, magtárban, könyvtárolóban, levéltárban és hasonló helyiségekben tárolt anyagokból és polcberendezésekből származó padlóterhelés; helyhez kötött berendezések hőmérséklet-technológiai hatásai; a vízréteg súlya vízzel telt sík felületeken stb.

Ezek közé tartozik: az emberek súlya, a javítási anyagok a berendezések karbantartása és javítása területén, a teljes szabvány értékű hóterhelés, a szélterhelés, a szerkezeti elemek gyártása, szállítása és felszerelése során felmerülő terhelések és néhány más.

ide tartoznak: szeizmikus és robbanásveszélyes hatások; a technológiai folyamat éles zavaraiból, a berendezések átmeneti meghibásodásából vagy meghibásodásából adódó terhelések stb.

Az SNiP 2.01.07-85 * szerinti terheléseket normatív és számított terhelésekre is osztják.

Szabályozási terhelésnek nevezzük azokat a terheléseket vagy hatásokat, amelyek nagyságrendjükben közel vannak az épületek és építmények normál működése során a lehető legnagyobbhoz. Értékeiket a normák adják meg.

A kedvezőtlen terhelési változékonyságot a terhelésbiztonsági tényezővel becsüljük meg γ f.

A g terhelés tervezési értékét a szerkezet szilárdsági vagy stabilitási kiszámításához a standard érték szorzatával határozzuk meg g pγ f együtthatóval, általában nagyobb, mint 1

Az értékek a terhelések jellegétől és nagyságától függően differenciáltak. Így például, ha figyelembe vesszük a beton és vasbeton szerkezetek saját tömegét = 1,1; a különféle esztrichek, utántöltések, fűtőtestek saját tömegét figyelembe véve, gyárilag, = 1,2, és az építkezésen = 1,3. Az egyenletesen elosztott terhelések terhelésbiztonsági tényezőit kell figyelembe venni:

1,3 - 2 kPa-nál (2 kN / m 2) kisebb teljes standard értékkel;

1,2 - 2 kPa (2 kN / m 2) és több teljes standard értéknél. A terhelés saját tömegére vonatkozó biztonsági tényezőjét 0,9-nek veszik a szerkezet emelkedés, borulás és csúszás elleni stabilitásának kiszámításakor, valamint más esetekben, amikor a tömeg csökkenése rontja a szerkezet munkakörülményeit.

A második csoport határállapotaira vonatkozó számításokat szabványos terhelések vagy számított terhelések szerint végezzük, γ f = 1 értékkel.

Az épületek és építmények egyidejűleg különböző terheléseknek vannak kitéve. Ezért az épület vagy építmény egészének, illetve egyes elemeinek számítását ezen terhelések vagy az általuk okozott erők legkedvezőtlenebb kombinációinak figyelembevételével kell elvégezni. A tervezés során a terhelések kedvezőtlen, de valóban lehetséges kombinációit az SNiP 2.01.07-85* ajánlásainak megfelelően választják ki.

A figyelembe vett terhelések összetételétől függően a kombinációkat megkülönböztetik:

- fő-, beleértve az állandó, hosszú távú és rövid távú terheléseket

T \u003d ΣT post + ψ 1 ΣT hosszú + ψ 2 ΣT többszörös,

ahol T = M, T, Q;

ψ - kombinációs együttható (ha 1 rövid távú terhelést veszünk figyelembe, akkor ψ 1 \u003d ψ 2 \u003d 1,0, ha a kombináció 2 vagy több rövid távú terhelést tartalmaz, akkor ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,9);

- különleges, beleértve az állandó, hosszú távú és rövid távú terhelések mellett egy speciális terhelést (ψ 1 \u003d 0,95, ψ 2 \u003d 0,80).

20.12.2018

A szerkezetek határállapot-elemzése a szerkezetek határállapotainak egyértelműen meghatározott két csoportján alapul, amelyeket tervezési együtthatók rendszerével kell kivédeni; bevezetésük garantálja, hogy a határállapotok nem lépnek fel kedvezőtlen terheléskombinációk és az anyagok szilárdsági jellemzőinek legalacsonyabb értékei mellett. A határállapotok kialakulásakor a szerkezetek már nem teljesítik az üzemelési követelményeket, - külső terhelések és hatások hatására összeomlanak, elveszítik stabilitásukat, illetve elfogadhatatlan elmozdulások, repedések alakulnak ki bennük. A megfelelőbb és gazdaságosabb számítás érdekében a határállapotokat két alapvetően különböző csoportra osztjuk - a kritikusabb első csoportra (a struktúrák megsemmisülnek, amikor ennek a csoportnak az állapota bekövetkezik) és a második kevésbé kritikusra (a szerkezetek már nem felelnek meg megfelelnek a normál működés követelményeinek, de nem semmisülnek meg, javíthatók). Ez a megközelítés lehetővé tette az anyagok terheléseinek és szilárdsági mutatóinak differenciált hozzárendelését: a határállapotok kialakulása elleni védelem érdekében az első csoportra vonatkozó számításokban a terheléseket valamelyest túlbecsülik, az anyagok szilárdsági jellemzőit pedig alulbecsülik. a második csoportra vonatkozó számításokhoz képest. Ezzel elkerülhető az I. csoport határállapotainak kialakulása.

A felelősebb első csoportba a teherbírás szempontjából határállapotok tartoznak, a másodikba a normál működésre való alkalmasság szempontjából. Az első csoport határállapotai a rideg, képlékeny vagy más típusú törések; a szerkezet alakjának vagy helyzetének stabilitásának elvesztése; fáradtság kudarca; pusztulás az erőtényezők és a káros környezeti hatások (környezeti agresszivitás, váltakozó fagyasztás-olvadás stb.) együttes hatásából. Végezze el a szilárdság számítását, szükség esetén figyelembe véve a szerkezet roncsolás előtti elhajlását; számítás támfalak, excentrikusan terhelt magas alapok felborulására, elcsúszására; eltemetett vagy föld alatti tározók emelkedésének számítása; többször ismétlődő mozgó vagy pulzáló terhelés hatására működő szerkezetek állóképességi számítása; vékonyfalú szerkezetek stabilitásának számítása stb. A közelmúltban az első csoport számításaihoz egy új számítást egészítettek ki a magas épületek fokozatos összeomlására olyan hatások esetén, amelyeket a normál működési feltételek nem biztosítanak.

A második csoport határállapotai közé tartozik a szélességben elfogadhatatlan és a hosszú távú repedésnyílás (ha az üzemi körülmények között elfogadható), a szerkezetek elfogadhatatlan elmozdulása (elhajlás, elfordulási szög, ferde szög és oszcillációs amplitúdó). A szerkezetek és elemeik határállapotaira vonatkozó számításokat a gyártás, a szállítás, a beépítés és az üzemeltetés szakaszaira végezzük. Tehát egy közönséges hajlítóelem esetében az I. csoport határállapota a szilárdság kimerülése (roncsolása) a normál és ferde szakaszok mentén; csoport határállapotai - repedések kialakulása és megnyílása, elhajlás (3.12. ábra). Ebben az esetben a megengedhető repedésnyílás szélessége tartós terhelés esetén 0,3 mm, mivel ezen a szélességen a repedések öngyógyulnak a cementkőben növekvő kristályosodás révén. Mivel a hagyományos vasalással ellátott szerkezeteknél minden tizedmilliméter megengedhető repedésnyílás jelentősen befolyásolja a vasalás fogyasztását, a vasalás megtakarításában nagyon fontos szerepe van a megengedett repedésnyílás szélességének akár 0,1 mm-rel történő növelésének is.

A határállapot-számításba (tervezési tényezők) beleszámítanak a szerkezetek terhelései, azok méretei, valamint a beton és a vasalás mechanikai jellemzői. Nem állandóak, és az értékek szétszóródása (statisztikai változékonyság) jellemzi őket. A számítások figyelembe veszik a terhelések és az anyagok mechanikai jellemzőinek változékonyságát, valamint a nem statisztikai tényezőket, a beton és a vasalás különböző üzemi feltételeit, az épületek és építmények elemeinek gyártását és üzemeltetését. Minden tervezési tényezőt és tervezési együtthatót normalizálnak a megfelelő vegyesvállalatokban.

A határállapotok további mélyreható tanulmányozást igényelnek: például a számítások során egy elemben szétválasztják a normál és a ferde szakaszokat (egységes megközelítés kívánatos), a ferde szakaszban irreális törési mechanizmust, ferde repedésben másodlagos hatásokat vesznek figyelembe. nem veszik figyelembe (az erősítés csaphatása és a ferde repedésben fellépő kapcsolódási erők (lásd 3.12. ábra stb.)).

Az első számítási tényező a terhelés, amely normatív és számított, valamint a hatás időtartama szerint állandó és ideiglenes; ez utóbbi lehet rövid és hosszú távú. A ritkábban megnyilvánuló speciális terheléseket külön kell figyelembe venni. Az állandó terhelések közé tartozik a szerkezetek saját tömege, a talaj súlya és nyomása, a vasalás előfeszítő erői. A hosszú távú terhelés a helyhez kötött berendezések súlya a padlón, a gázok, folyadékok nyomása, a konténerekben lévő ömlesztett testek nyomása, a tartalom súlya a raktárakban, könyvtárakban stb.; a normák által megállapított ideiglenes terhelés egy része lakóépületekben, kiszolgáló- és közüzemi helyiségekben; berendezések hosszú távú hőmérséklet-technológiai hatásai; hóterhelés a III...VI éghajlati régiókra 0,3...0,6 együtthatóval. Ezek a terhelési értékek a teljes értékük részét képezik, figyelembe véve a terhelés időtartamának az elmozdulásokra, deformációkra és repedésekre gyakorolt ​​​​hatását a számításba. A rövid távú terhelések közé tartozik a lakó- és középületek padlózatának egy része; az emberek, alkatrészek, anyagok súlya a berendezések karbantartása és javítása területén; a szerkezeti elemek gyártása, szállítása és felszerelése során keletkező terhelések; hó- és szélterhelés; hőmérsékleti éghajlati hatások.

A különleges terhelések közé tartoznak a szeizmikus és robbanásveszélyes hatások; a berendezés meghibásodása és a folyamat megszakadása által okozott terhelések; az alap egyenetlen alakváltozásai. A normatív terheléseket a normák az átlagértékek túllépésének előre meghatározott valószínűsége szerint vagy a névleges értékek szerint határozzák meg. A szabályozási állandó terheléseket az elemek geometriai és szerkezeti paramétereinek tervezési értékei és az anyagsűrűség átlagos értékei alapján veszik. A normatív ideiglenes technológiai és beépítési terhelések a normál működéshez biztosított legmagasabb értékek szerint vannak beállítva; hó és szél - az éves kedvezőtlen értékek átlaga szerint vagy az ismétlődésük egy bizonyos átlagos időszakának megfelelő kedvezőtlen értékek szerint. A tervezési terhelések értékeit a szerkezetek számításakor az I. határállapotcsoporthoz úgy határozzuk meg, hogy a szabványos terhelést megszorozzuk az yf terhelés biztonsági tényezőjével, általában yf > 1 (ez az egyik olyan tényező, amely megakadályozza határállapot kezdete). yf együttható = 1,1 vasbeton szerkezetek önsúlyára; yf = 1,2 könnyű adalékanyagon betonból készült szerkezetek saját tömegére; yf = 1,3 különböző feszültségű terheléseknél; de yf = 0,9 a szerkezetek tömegére azokban az esetekben, amikor a tömeg csökkenése rontja a szerkezet üzemi körülményeit - az emelkedés, borulás és csúszás elleni stabilitás számításánál. A kevésbé veszélyes II határállapot-csoport számításánál yf = 1.

Mivel az összes maximális értékű terhelés egyidejű hatása szinte hihetetlen, a nagyobb megbízhatóság és hatékonyság érdekében a tervezések a terhelések különböző kombinációira támaszkodnak: lehetnek alapvetőek (tartós, hosszú távú és rövid távú terheléseket tartalmaznak). ), és speciális (beleértve az állandó, hosszú távú, esetleges rövid távú és az egyik speciális terhelést). A fő kombinációkban, legalább két ideiglenes terhelés figyelembevételével, azok számított értékeit (vagy a megfelelő erőfeszítéseket) megszorozzák a kombinációs tényezőkkel: hosszú távú terheléseknél w1 = 0,95; rövid távú w2 = 0,9; egy feszültség alatti terhelésnél w1 = w2 = 1. Három vagy több rövid távú terhelés esetén ezek számított értékeit megszorozzuk a kombinációs tényezőkkel: w2 = 1 az első rövid távú terhelésnél fontossági sorrendben; w2 = 0,8 a másodiknál; w2 = 0,6 a harmadik és az összes többi esetében. Speciális terheléskombinációknál a hosszú távú terheléseknél w2 = 0,95, a rövid távú terheléseknél w2 = 0,8, kivéve a szeizmikus régiókban lévő szerkezetek tervezésének eseteit. A gazdaságos tervezés érdekében, figyelembe véve a terhelések egyidejű hatásának valószínűségét, az oszlopok, falak, többszintes épületek alapjainak kiszámításakor a padlók átmeneti terhelése együtthatós szorzással csökkenthető: lakóépületek, szállók esetében , irodahelyiségek stb. rakterével A > 9 m2

A > 36 m2 rakterű ipari helyiségekben olvasótermek, tárgyalók, kereskedelmi és egyéb berendezések szervizelésére és javítására szolgáló helyiségek számára

ahol n az összes emelet száma, amelyekből származó ideiglenes terheléseket figyelembe veszik a figyelembe vett szakasz kiszámításakor.

A számítások figyelembe veszik az épületek és építmények felelősségi fokát; az anyagi és társadalmi kár mértékétől függ, hogy a struktúrák mikor érik el határállapotukat. Ezért a tervezés során figyelembe veszik az épületek vagy építmények felelősségi osztályától függő, rendeltetésszerű yn megbízhatósági együtthatót. A teherbírás határértékeit, az ellenállások számított értékeit, az alakváltozások határértékeit, a repedésnyílásokat elosztjuk a célnak megfelelő megbízhatósági tényezővel és a terhelések számított értékeivel. , az erők és egyéb hatások megsokszorozódnak általa. A felelősség mértéke szerint az épületek és építmények három osztályba sorolhatók: I. osztály. уn = 1 - nagy nemzetgazdasági vagy társadalmi jelentőségű épületek és építmények; hőerőművek főépületei, atomerőművek; televíziós tornyok; fedett sportlétesítmények lelátókkal; színházak, mozik stb. épületei; II. osztály yn = 0,95 - kevésbé jelentős épületek és építmények, amelyek nem tartoznak az I. és III. osztályba; III. osztály yn = 0,9 - raktárak, egyszintes lakóépületek, ideiglenes épületek és építmények.

A vasbeton szerkezetek gazdaságosabb és ésszerűbb tervezése érdekében a repedésállóság három követelménykategóriáját határozzák meg (a repedésképződéssel szembeni ellenállásra az I. szakaszban vagy a repedéskinyílással szembeni ellenállásra a feszültség-húzódási állapot II. szakaszában). Az elemrepedések normál és a hossztengelyéhez képest ferde repedések kialakulásának és nyitásának követelményei az alkalmazott vasalás típusától és az üzemi feltételektől függenek. Az első kategóriában a repedések kialakulása nem megengedett; a második kategóriában megengedett a repedések rövid távú, korlátozott szélességű felnyitása, feltéve, hogy azokat utólag megbízhatóan lezárják; a harmadik kategóriában a szélességben korlátozott rövid és hosszú távú repedésnyílás megengedett. A rövid távú nyitás magában foglalja a repedések megnyitását állandó, hosszú távú és rövid távú terhelés hatására; hosszú távú - repedések megnyitása csak állandó és hosszú távú terhelés hatására.

Az acc maximális repedésnyílás szélesség, amelynél az épületek normál működése, a vasalás korrózióállósága és a szerkezet tartóssága biztosított, a repedésállóság követelményi kategóriájától függően nem haladhatja meg a 0,1 ... 0,4 mm-t (lásd a 3.1 táblázatot). ).

Folyadék- vagy gáznyomás alatt előfeszített elemek (tartályok, nyomócsövek stb.) teljesen feszített szakaszban rúd- vagy huzalerősítéssel, valamint részben összenyomott, 3 mm vagy annál kisebb átmérőjű huzalerősítésű szakaszban meg kell felelniük a az első kategóriák követelményei. A többi előfeszített elemnek a szerkezet üzemi körülményeitől és a vasalás típusától függően meg kell felelnie a második vagy harmadik kategória követelményeinek. Az A400, A500 osztályú rúderősítésű előfeszítés nélküli szerkezeteknek meg kell felelniük a harmadik kategória követelményeinek (lásd 3.1. táblázat).

A terhelések figyelembevételének eljárása a szerkezetek repedésállóságának kiszámításakor a követelménykategóriától függ (3.2. táblázat). Az előfeszített vasalás betonból terhelés alatti kihúzódásának és a szerkezetek hirtelen tönkremenetelének elkerülése érdekében az elemek végein a vasalástól a betonig terjedő feszültségátviteli zóna hosszában az összes terhelés együttes hatására nem keletkezhetnek repedések. (a speciálisak kivételével) yf = 1 együtthatóval kerültek be a számításba A zónában a gyártás, szállítás és beépítés során fellépő repedések, amelyek ezután terhelés hatására összenyomódnak, a megfeszített zónában a repedési erők csökkenéséhez vezetnek. működés közben a nyílásszélesség növekedése és az elhajlások növekedése. A számítások során figyelembe vették ezeknek a repedéseknek a hatását. A szerkezetre vagy épületre vonatkozó legfontosabb szilárdsági számítások a feszültség-nyúlás állapot III. fokozatán alapulnak.

A szerkezetek akkor rendelkeznek a szükséges szilárdsággal, ha a számított terhelésekből származó erők (hajlítónyomaték, hossz- vagy keresztirányú erő stb.) nem haladják meg a metszet által az anyagok tervezési ellenállásainál észlelt erőket, figyelembe véve a munkakörülmények együtthatóit. A tervezési terhelésekből származó erőkifejtést a szabványos terhelések, biztonsági tényezők, tervezési sémák stb. befolyásolják. A számított elem metszetében érzékelt erő nagysága függ az alakjától, a metszet méreteitől, a beton szilárdságától Rbn, a vasalás Rsn, a megbízhatósági tényezőktől. ys és уb anyagokra, valamint beton és vasalás ybi és ysi munkafeltételeinek együtthatóira. Az erőviszonyokat mindig egyenlőtlenségek fejezik ki, és a bal oldal (külső hatás) nem haladhatja meg jelentősen a jobb oldalt (belső erők); legfeljebb 5%-os többlet megengedése javasolt, ellenkező esetben a projekt gazdaságtalanná válik.

A második csoport határállapotai. Az elem hossztengelyéhez képest normál és ferde repedések kialakulásának számítását azon elemek repedésállóságának ellenőrzésére végezzük, amelyekre az első kategória követelményei vonatkoznak (ha a repedések kialakulása elfogadhatatlan). Ezt a számítást azokra az elemekre is elvégezzük, amelyek repedésállóságára a második és harmadik kategória követelményei vonatkoznak, hogy megállapítsuk, előfordulnak-e repedések, és ha igen, akkor folytassuk a nyitásuk számítását.

A hossztengelyre merőleges repedések nem jelennek meg, ha a külső terhelésből származó hajlítónyomaték nem haladja meg a belső erők nyomatékát

Az elem hossztengelyére hajló repedések (a tartózónában) nem jelennek meg, ha a betonban a fő húzófeszültségek nem haladják meg a számított értékeket. A normál és a hossztengelyhez képest ferde repedésnyílás kiszámításakor a repedésnyílás szélességét a feszítővasalás szintjén úgy határozzuk meg, hogy az ne legyen nagyobb, mint a normák által megállapított maximális nyílásszélesség

Az elmozdulások (elhajlások) számításakor az elemek terhelésektől való elhajlását az fsks hatás időtartamának figyelembevételével határozzuk meg úgy, hogy az ne haladja meg a megengedett fcrc,ult elhajlást. A határelhajlásokat korlátozzák az esztétikai és pszichológiai követelmények (hogy ne legyen vizuálisan észrevehető), technológiai követelmények (különböző technológiai berendezések normál működésének biztosítása stb.), szerkezeti követelmények (figyelembe véve a szomszédos elemek deformációt korlátozó hatását) , élettani követelmények stb. (3.3. táblázat). Az előfeszített elemek esztétikai és lélektani követelmények által meghatározott maximális lehajlásait növelni kell az előfeszítés (épületemelés) miatti hajlítás magasságával, ha ezt technológiai vagy szerkezeti követelmények nem korlátozzák. Az elhajlások kiszámításakor, ha azokat technológiai vagy tervezési követelmények korlátozzák, a számítást állandó, hosszú távú és rövid távú terhelésekre kell elvégezni; ha a szerkezet esztétikai követelményei korlátozzák őket, akkor állandó és hosszú távú terhelésre támaszkodnak. A konzolok maximális kihajlása a konzol távozásához kapcsolódóan 2-szeresére nő. A normák az élettani követelményeknek megfelelően határozzák meg a maximális elhajlást. Az ingadozásokat a lépcsők, lépcsők stb. szakaszaira is ki kell számítani, hogy a rövid távú 1000 N koncentrált terhelésből származó járulékos kitérés a legkedvezőtlenebb alkalmazási sémával ne haladja meg a 0,7 mm-t.

A hajlított és excentrikusan összenyomott, viszonylag nagy excentricitású elemek hossztengelyére merőleges metszetekben a feszültség-nyúlás állapot III. szakaszában kétértékű feszültségdiagrammal azonos hajlítási feszültség-nyúlás állapot figyelhető meg (3.13. ábra). . Az elem hossztengelyére merőleges metszet által érzékelt erőket az anyagok számított ellenállásai határozzák meg, figyelembe véve az üzemi feltételek együtthatóit. Ugyanakkor feltételezzük, hogy a feszítőzóna betonja nem működik (obt = O); az összenyomott zóna betonjában a feszültségek megegyeznek Rb-vel téglalap alakú feszültségdiagrammal; a feszültségek a hosszirányú húzóerősítésben egyenlőek Rs-el; a hosszirányú vasalás a szelvény összenyomott zónájában az Rsc feszültséget tapasztalja.

Szilárdsági feltételek mellett a külső erők nyomatéka nem lehet nagyobb, mint a nyomaték, amelyet a belső erők érzékelnek a nyomott betonban és a feszített vasalásban. Szilárdsági állapot a feszítőerősítés súlypontján átmenő tengelyhez képest

ahol M a tervezési terhelésekből származó külső erők nyomatéka (excentrikusan összenyomott elemekben - a külső hosszirányú erő nyomatéka ugyanahhoz a tengelyhez képest), M = Ne (e az N erő és a súlypont távolsága a szakítószilárdító szakasz); Sb az összenyomott zóna betonszakaszának területének statikus nyomatéka ugyanazon tengelyhez képest; zs a feszített és összenyomott vasalás súlypontjai közötti távolság.

A terhelések hatására összenyomott zónában elhelyezkedő előfeszítő vasalás feszültségét osc munka határozza meg. Előfeszítés nélküli elemekben osc = Rsc. Az x összenyomott zóna magasságát az 1. esetben üzemelő szakaszokra, amikor a feszítővasalásban és az összenyomott betonban határellenállásokat érünk el, a határerők egyensúlyi egyenletéből határozzuk meg.

ahol Ab a beton metszetterülete az összenyomott zónában; N esetében a mínusz jelet veszik az excenteres összenyomásra, a + jelet a feszítésre, N = 0-t a hajlításra.

Az x összenyomott zóna magasságát a 2. esetben üzemelő szakaszoknál, amikor a roncsolás a nyomott beton mentén törékeny, és a húzóvasalásban a feszültségek nem érik el a határértéket, szintén a (3.12) egyenletből határozható meg. Ho ebben az esetben a számított Rs ellenállást az os feszültség helyettesíti< Rs. Опытами установлено, что напряжение os зависит от относительной высоты сжатой зоны e = x/ho. Его можно определить по эмпирической формуле

ahol ω = xo/ho az összenyomott zóna feszültség alatti relatív magassága a vasalásban os = osp (előfeszítés nélküli elemekben os = O).

os = osp (vagy os = 0) esetén az összenyomott zóna tényleges relatív magassága e = 1, és co a tényleges feszültségdiagram teljességi együtthatójának tekinthető a betonban, ha azt feltételes téglalap diagramra cseréljük; ebben az esetben az összenyomott zóna konkrét ereje Nb = w*ho*Rb (lásd 3.13. ábra). A w értékét a beton alakváltozási tulajdonságainak jellemzőjének nevezzük az összenyomott zónában. A szilárdsági számításoknál nagy szerepe van az összenyomott zóna határ relatív magasságának, mivel ez korlátozza az optimális tönkremeneteli esetet, amikor a feszítő- és nyomózóna egyszerre meríti ki a szilárdságot. Az összenyomott zóna eR = xR/h0 határrelatív magassága, amelynél a vasalásban a húzófeszültségek elkezdik elérni az Rs határértéket, az eR = 0,8/(1 + Rs/700) függésből adódik, ill. táblázat szerint. 3.2. Általános esetben a hossztengelyre merőleges szelvény szilárdságának számítása az összenyomott zóna relatív magasságának értékétől függően történik. Ha e< eR, высоту сжатой зоны определяют из уравнения (3.12), если же e >eR, szilárdság számítva. A nagyszilárdságú vasalás os feszültségei határállapotban meghaladhatják a feltételes folyáshatárt. A kísérleti adatok szerint ez akkor történhet meg, ha pl< eR. Превышение оказывается тем большим, чем меньше значение e, Опытная зависимость имеет вид

A szelvények szilárdságának számításánál a vasalás Rs tervezési ellenállását megszorozzuk a vasalás működési feltételeinek együtthatójával

ahol n egy együttható, amely egyenlő: A600 osztályok megerősítésére - 1,2; A800, Vr1200, Vr1500, K1400, K1500 - 1,15; A1000 - 1.1. 4 értéke ys6 = 1.

A normák meghatározzák a vasalás határszázalékát: a hosszirányú feszített vasalás keresztmetszeti területét, valamint összenyomva, ha számítással szükséges, a beton keresztmetszeti terület százalékában, us = As / bh0 take legalább: 0,1% - hajlító, excentrikusan feszített és excentrikusan összenyomott elemekhez l0/i rugalmassággal< 17 (для прямоугольных сечений l0/h < 5); 0,25 % - для внецентренно сжатых элементов при гибкости l0/i >87 (téglalap alakú szakaszokhoz l0/h > 25); Az elemek köztes karcsúsági értékeinél az us értéket interpoláció határozza meg. A hajlítóelemek egyszeres vasalással (a húzózónában) történő megerősítésének határszázalékát a határoló erők egyensúlyi egyenlete alapján határozzuk meg az összenyomott zóna határértékével megegyező magasságában. Téglalap alakú részhez

A vasalás százalékos határértéke, figyelembe véve az eR értékét, előfeszített elemeknél

Előfeszítés nélküli elemekhez

A vasalás limitáló százaléka az erősítési osztály növekedésével csökken. A hajlítóelemek szakaszai akkor tekintendők megerősítettnek, ha vasalási arányuk a határérték felett van. Az erősítés minimális százaléka szükséges a zsugorodás, a hőmérséklet és más olyan erők érzékeléséhez, amelyeket a számítás nem vesz figyelembe. Általában umin = 0,05% négyszögletes metszetű hajlított elemek hosszirányú húzóerősítésére. A kő- és vasbeton falazott szerkezetek számítása a vasbeton szerkezetekhez hasonlóan két határállapot-csoport szerint történik. Az I. csoportra vonatkozó számításnak meg kell akadályoznia a szerkezet tönkremenetelét (teherbírás szerinti számítás), az alak- vagy helyzetstabilitás elvesztését, a kifáradást, az erőtényezők és a külső környezet hatásának együttes hatására bekövetkező tönkremenetelét (fagyás, agresszió stb.). .). A II. csoportra vonatkozó számítás célja, hogy megakadályozza a szerkezet elfogadhatatlan alakváltozásait, túlzott repedések nyílását és a falazat bélésének leválását. Ezt a számítást akkor végezzük el, ha a szerkezetekben nem megengedettek repedések vagy korlátozott a nyílásuk (tartálybélések, excentrikusan összenyomott falak és nagy excentricitású pillérek stb.), vagy a deformáció kialakulása a fugamunkák körülményeitől (falkitöltés) korlátozott. , keret stb.). .d.).

Az első csoport határállapotainak megakadályozását célzó struktúra számítását az egyenlőtlenség fejezi ki:

N ≤ Ф, (2.1)

ahol N- erő a vizsgált elemben (hosszirányú erő, hajlítónyomaték, keresztirányú erő) a terhelések tervezési határértékeinek hatására; F az elem teherbírása.

Az első csoport határállapotainak ellenőrzéséhez az F m terhelések határértékeit használják, amelyeket a következő képlet határoz meg:

F m = F 0 g fm ,

ahol F0- a terhelés jellemző értéke, gfm,- a terhelés határértékének megbízhatósági tényezője, figyelembe véve a terhelés esetleges kedvezőtlen irányú eltérését. A terhelések jellemző értékei F0és együttható értékek gfm DBN szerint határozzák meg. Ennek a módszertani fejlesztésnek az 1.6-1.8 pontjait szenteljük ezeknek a kérdéseknek.

A terhelések kiszámításakor általában figyelembe veszik a szerkezet megbízhatósági tényezőjét gn, melynek értékeit a szerkezet felelősségi osztályától és a tervezési helyzet típusától függően a táblázat tartalmazza. 2.3. Ekkor a terhelések határértékeinek meghatározására szolgáló kifejezés a következőképpen alakul:

F m = F 0 g fm ∙g n

Az (1.1) egyenlőtlenség jobb oldala a következőképpen ábrázolható:

Ф \u003d S R y g c,(2.2)

ahol Ry- az acél tervezési ellenállása, amelyet a folyáshatár határoz meg; S- a szakasz geometriai jellemzői (feszítésben vagy összenyomódásban S a keresztmetszeti terület DE, hajlításban - az ellenállás pillanata W); g c- a szerkezet üzemi körülményeinek együtthatója, amelynek értékeit a szerkezet anyagától függően a vonatkozó szabványok határozzák meg. Acélszerkezeteknél értékek g c táblázatban vannak megadva. 2.4.

A (2.2) értéket a (2.1) képletbe behelyettesítve megkapjuk a feltételt

N ≤ S R y g c

A feszített elemekhez S=A

N ≤ A R y g c

Az egyenlőtlenség bal és jobb oldalának elosztása a területtel DE, megkapjuk a nyújtott vagy összenyomott elem szilárdsági feltételét:

Hajlító elemekhez S=W akkor

M ≤ W R y g c

Az utolsó kifejezésből következik a hajlítóelem szilárdságának ellenőrzésére szolgáló képlet

Az összenyomott elem stabilitásának ellenőrzésére szolgáló képlet a következő:

ahol φ – kihajlási együttható a rúd rugalmasságától függően

2.4 táblázat - Munkakörülmények együtthatója g

Szerkezeti elemek	g -val
1. Padlórácsok tömör gerendái és összenyomott elemei színházak, klubok, mozik termei alatt, üzletek, archívumok stb. helyiségei alatt. a födém súlyát meg nem haladó ideiglenes terheléssel 2. Középületek oszlopai és víztornyok tartói. 3. Egyszintes ipari épületek oszlopai függődarukkal 4. Összenyomott főelemek (a tartóelemek kivételével) Kompozit téiőszelvény rácsok a bevonatok és födémek hegesztett rácsainak sarkaiból ezek stabilitási számításaiban rugalmassággal l ≥ 60 5. Puffok, rudak, merevítők, felfüggesztések szilárdsági számításokban gyengítetlen szakaszokon 6. Statikus terhelést hordozó, legfeljebb 440 N / mm 2 folyáshatárú acél szerkezeti elemek szilárdsági számításokban csavarral gyengített szakaszon. furatok (kivéve a súrlódó kötéseket) 8. Egy polccal összeerősített, egyes sarkokból összenyomott elemek (egyenlőtlen szögeknél - kisebb polc), kivéve a térszerkezetek rácsos elemeit és az egyszögű lapos rácsokat 9 Acél alaplemezek folyáshatár 390 N / mm 2-ig, statikus terhelést viselve, vastagság, mm: a) 40-ig b) 40-60-ig c) 60-80	0,90 0,95 1,05 0,80 0,90 1,10 0,75 1,20 1,15 1,10
Megjegyzések: 1. Együttható g -val< 1 при расчете одновременно учитывать не следует. 2. При расчетах на прочность в сечении, ослабленном отверстиями для болтов, коэффициенты gVal vel pozíció. 6 és 1, 6 és 2, 6 és 5 egyszerre kell figyelembe venni. 3. Az alaplemezek számításakor a pos. A 9. és 2., 9. és 3. pontokat egyszerre kell figyelembe venni. 4. Az összefüggések számításakor a g -vel együtthatók a poz.-ban megadott elemekre. 1-et és 2-t a g tényezővel együtt kell figyelembe venni ban ben. 5. A táblázatban nem szereplő esetekben a számítási képleteket kell figyelembe venni g -val =1

Az ismétlődő terhelési körülmények között működő szerkezetek számításánál (például daru gerendák számításakor) az erők meghatározására ciklikus tervezési terhelést használnak, amelynek értékét a képlet határozza meg.

Tömör keresztmetszetű szerkezeti elemek számítása

Az Oroszországban érvényben lévő szabványoknak megfelelően a faszerkezeteket határállapot-módszerrel kell kiszámítani.

A határállapotok a szerkezetek olyan állapotai, amelyekben már nem felelnek meg a működési követelményeknek. A határállapothoz vezető külső ok az erőhatás (külső terhelések, reaktív erők). A határállapotok a faszerkezetek üzemi körülményei, valamint az anyagok minősége, méretei és tulajdonságai hatására léphetnek fel. A határállapotoknak két csoportja van:

• 1 - a teherbírásra (szilárdság, stabilitás).
• 2 - deformációk (elhajlások, elmozdulások) által.

A határállapotok első csoportját a teherbírás-csökkenés és a további üzemeltetésre való teljes alkalmatlanság jellemzi. A leginkább felelős. Faszerkezeteknél az első csoport következő határállapotai fordulhatnak elő: tönkremenetel, kihajlás, felborulás, elfogadhatatlan kúszás. Ezek a határállapotok nem fordulnak elő, ha a következő feltételek teljesülnek:

f? R sk (vagy R Házasodik ),

azok. normál stressz esetén ( nál nél) és nyírófeszültségek ( f) ne lépjenek túl bizonyos határértékeket R, tervezési ellenállásnak nevezzük.

A határállapotok második csoportját olyan előjelek jellemzik, amelyekben a szerkezetek vagy szerkezetek működése bár nehézkes, de nem teljesen kizárt, i. a kialakítás csak normál működésre válik alkalmatlanná. Egy szerkezet normál használatra való alkalmasságát általában az elhajlások határozzák meg

f? [f], vagy

f/l? .

Ez azt jelenti, hogy a hajlítóelemek vagy szerkezetek normál használatra alkalmasak, ha az elhajlás és a fesztáv arányának maximális értéke kisebb, mint a megengedett legnagyobb relatív elhajlás (az SNiP II-25-80 szerint). tervezési szakasz fa hajlat

A szerkezeti elemzés célja az esetleges határállapotok előfordulásának megakadályozása mind a szállítás, mind a szerelés, mind a szerkezetek üzemeltetése során. Az első határállapot számítása a terhelések számított értékei szerint történik, a második pedig a normatívak szerint. A külső terhelések standard értékeit az SNiP "Teherek és hatások" tartalmazza. A tervezési értékeket a terhelésbiztonsági tényező figyelembevételével kapjuk G n. A szerkezetek a terhelések (önsúly, hó, szél) kedvezőtlen kombinációjára támaszkodnak, amelynek valószínűségét a kombinációs együtthatók figyelembe veszik (az SNiP "Teherek és hatások" szerint).

Az anyagok fő jellemzője, amely szerint az erőhatásokkal szembeni ellenálló képességüket értékelik, a normatív ellenállás. R n. A fa normatív ellenállását az azonos fajból származó, 12% nedvességtartalmú, tiszta (hibák nélküli) fa számos kis mintájának vizsgálati eredményeiből számítják ki:

R n =

Hol van a szakítószilárdság számtani középértéke,

V- variációs együttható,

t- a megbízhatóság mutatója.

Szabályozási ellenállás R n a tiszta fa minimális valószínűségi szakítószilárdsága, amelyet kis méretű standard minták vizsgálati eredményeinek statikus feldolgozásával kapnak rövid távú terhelésre.

Tervezési ellenállás R- ez az a maximális feszültség, amelyet a szerkezetben lévő anyag összeomlás nélkül képes ellenállni, figyelembe véve a szilárdságát csökkentő működési körülmények összes kedvezőtlen tényezőjét.

A normatív ellenállásból való átmenetben R n a számítotthoz R Figyelembe kell venni a hosszú távú terhelés, a hibák (csomók, ferde réteg stb.) fa szilárdságára gyakorolt ​​​​hatását, a kis szabványos mintákról az épületméret elemeire való átmenetet. Mindezen tényezők együttes hatását az anyag biztonsági tényezője veszi figyelembe ( nak nek). A számított ellenállást osztással kapjuk R n az anyag biztonsági tényezőjéről:

R = R n /nak nek,

nak nek dl\u003d 0,67 - tartós és ideiglenes terhelések együttes hatásának időtartama;

nak nek egy = 0,27x0,67 - homogenitási együttható, a feszültségi állapot típusától függően, figyelembe véve a hibáknak a fa szilárdságára gyakorolt ​​hatását.

Minimális érték nak nek egy feszültségben veszik, amikor a hibák hatása különösen nagy. Tervezési ellenállások nak nek táblázatban vannak megadva. 3 SNiP II-25-80 (tűlevelű fához). R más fafajták faanyagát az SNiP-ben is megadott konverziós tényezőkkel nyerik.

A fa és fa szerkezetek biztonsága és szilárdsága a hőmérsékleti és páratartalomtól függ. A párásítás hozzájárul a fa bomlásához, a magasabb hőmérséklet (az ismert határon túl) pedig csökkenti a fa szilárdságát. Ezen tényezők figyelembevétele megköveteli a munkakörülmények együtthatóinak bevezetését: m ban ben ?1, m T ?1.

Ezenkívül az SNiP feltételezi, hogy figyelembe veszi a ragasztott elemek rétegének együtthatóját: m sl = 0,95 óra 1,1;

50 cm-nél magasabb távolsági fények sugárzási együtthatója: m b ?1;

antiszeptikus együttható: m a ?0,9;

hajlítási együttható hajlított ragasztott elemekhez: m úr?1 és mások.

A fa rugalmassági modulusa fafajtól függetlenül egyenlő:

E=10000 MPa;

E 90 = 400 MPa.

Az építési rétegelt lemez tervezési jellemzőit az SNiP is megadja, továbbá a rétegelt lemez elemek feszültségeinek ellenőrzésekor, mint a fa esetében, bevezetik a munkakörülmények együtthatóit m. Ezenkívül a fa és rétegelt lemez tervezési ellenállása érdekében együtthatót vezetnek be m dl=0,8, ha az állandó és ideiglenes terhelésekből származó teljes tervezési erő meghaladja a teljes tervezési erő 80%-át. Ez a tényező az anyagbiztonsági tényezőben szereplő csökkentésen felül.

A faszerkezetek elemeit tömör keresztmetszetű deszkáknak, rudaknak, gerendáknak és rönköknek nevezik, amelyek mérete a fűrészelt és kerek anyagok választékában szerepel. Lehetnek független szerkezetek, például gerendák vagy oszlopok, valamint összetettebb szerkezetű rudak. Az elemekben lévő erőket a szerkezeti mechanika általános módszerei határozzák meg. Az elem szilárdságának és lehajlásának ellenőrzése a szakaszokban a feszültségek meghatározásából áll, amelyek nem haladhatják meg a fa tervezési ellenállását, valamint az elhajlásokat, amelyek nem haladhatják meg a tervezési szabványok által meghatározott határértéket. A fa elemek kiszámítása az SNiP II-25-80 szerint történik.

Nyújtott elemek

A rácsok alsó hevederei és egyedi merevítői, ívek felfújásai és egyéb átmenő szerkezetek feszültségben működnek. Húzóerő N az elem tengelye mentén hat, és keresztmetszete minden pontján húzófeszültségek keletkeznek nál nél, amelyeket kellő pontossággal egyenlő nagyságúnak feltételezünk.

A húzó fa szinte rugalmasan működik és nagy szilárdságot mutat. A törés törékeny, szinte azonnali szakadás formájában. A szakítóvizsgálatok szabványos mintái "nyolc" formájúak.

Amint a fa hibamentes szakítódiagramjából látható, az alakváltozások feszültségektől való függése közel lineáris, a szilárdság eléri a 100 MPa-t.

A valódi fa szakítószilárdsága azonban, figyelembe véve annak jelentős ingadozásait, a hibák nagy befolyását és a terhelés időtartamát, sokkal kisebb: az I. osztályú nem ragasztott fánál R R= 10 MPa, ragasztott fa esetén a hibák befolyása csökken, ezért R R=12 MPa. A feszített elemek szilárdsága azokon a helyeken, ahol gyengülések vannak, az élükön történő feszültségkoncentráció következtében csökken, pl. az üzemállapot-együttható beírásra kerül m 0 =0,8. Ezután megkapjuk a számított ellenállást R R=8 MPa. A feszített elemek ellenőrzési számítása a következő képlet szerint történik:

A vizsgált keresztmetszet területét és a 20 cm hosszúságú szakaszon található gyengüléseket egy szakaszban egyesítik. A szakaszok kiválasztásához ugyanazt a képletet használjuk, de a kívánt (szükséges) területhez viszonyítva.

Tömörített elemek

A fogaslécek, támasztékok, felső húrok és az egyes rácsos rudak tömörítésben működnek. Az elem metszeteiben a nyomóerőtől N, tengelye mentén hatva szinte azonos nyomófeszültségek lépnek fel nál nél(a telek téglalap alakú).

A tömörítési vizsgálatban használt szabványos próbatestek téglalap alakú hasáb alakúak, az ábrán látható méretekkel. 2.

A fa tömörítésben megbízhatóan működik, de nem teljesen rugalmas. A szakítószilárdság körülbelül feléig az alakváltozások növekedése a lineárishoz közeli törvény szerint megy végbe, és a fa szinte rugalmasan működik. A terhelés növekedésével az alakváltozások növekedése egyre inkább felülmúlja az igénybevételek növekedését, jelezve a fa megmunkálásának rugalmas-plasztikus jellegét.

A minták hibamentes roncsolódása a 44 MPa-t elérő feszültségeknél plasztikusan, számos szál stabilitásvesztése következtében következik be, amit egy jellegzetes ránc bizonyít. A hibák kevésbé csökkentik a fa szilárdságát, mint a húzásban, ezért a valódi fa számított nyomásállósága nagyobb, és az 1. osztályú fára vonatkozik R Val vel = 14h16 MPa, és a 2. és 3. évfolyamon ez az érték valamivel alacsonyabb.

Az összenyomott elemek szilárdságának kiszámítása a következő képlet szerint történik:

ahol R Val vel- tervezési nyomásállóság.

A teljes felületen zúzott elemeket hasonló módon számítjuk ki. A nagy hosszúságú, keresztirányban nem rögzített, összenyomott rudakat a szilárdság számítása mellett a kihajlásra is ki kell számítani. A hosszirányú hajlítás jelensége abban áll, hogy a flexibilis, központilag összenyomott egyenes rúd elveszti egyenes alakját (elveszíti stabilitását), és a szakítószilárdságnál jóval kisebb feszültségekre kidudorodni kezd. Az összenyomott elem ellenőrzése, figyelembe véve annak stabilitását, a következő képlet szerint történik:

hol a számított keresztmetszeti terület,

c - kihajlási együttható.

egyenlőnek veszi:

• 1. Gyengülés hiányában =,
• 2. A szélekig nem terjedő gyengítésekkel, ha a gyengülési terület nem haladja meg a 25%-ot =,
• 3. Ugyanez, ha a csillapítási terület meghaladja a 20%-ot , = 4/3 ,

Szimmetrikus gyengítésekkel az élek felé =,

Az élekhez vezető aszimmetrikus gyengítéssel az elemek excentrikusan összenyomottnak számítanak.

Kihajlási arány c mindig kisebb, mint 1, figyelembe veszi a stabilitás hatását az összenyomott elem teherbírásának csökkenésére, annak számított maximális rugalmasságától függően l.

Az elem rugalmassága megegyezik az effektív hosszúság arányával l 0 az elemmetszet tehetetlenségi sugarához:

Az elem becsült hossza l 0 szabad hosszának szorzatával kell meghatározni l együttható szerint m 0 :

l 0 \u003d l m 0 ,

ahol együttható m 0 az elem végei rögzítésének típusától függően:

• - csuklós végekkel m 0 =1;
• - az egyik csuklós, a másik beszorított m 0 =0,8;
• - az egyik becsípett, a másik szabadon terhelt véggel m 0 =2,2;
• - mindkét végével m 0 =0,65.

Az összenyomott elemek rugalmassága korlátozott, így nem bizonyulnak elfogadhatatlanul rugalmasnak és nem kellően megbízhatónak. A különálló szerkezeti elemek (egyes oszlopok, húrok, rácsos támasztó merevítők stb.) rugalmassága legfeljebb 120. A fő szerkezetek egyéb összenyomott elemei - legfeljebb 150, merevítő elemek - 200.

70-nél nagyobb rugalmassággal ( l>70), az összenyomott elem elveszti stabilitását, amikor a fában lévő nyomófeszültségek még kicsik, és rugalmasan működik.

A kihajlási arány (vagy kihajlási tényező) megegyezik a kihajlás idején fennálló feszültség arányával nál nél kr nyomószilárdságra R stb., az Euler-képlet határozza meg, figyelembe véve a fa rugalmassági modulusának a szakítószilárdsághoz viszonyított állandó arányát:

DE=3000 - fára,

DE=2500 - rétegelt lemezhez.

70 vagy annál kisebb rugalmassággal ( l?70) az elem elveszti stabilitását, amikor a nyomófeszültségek elérik az elasztoplasztikus fokot, és a fa rugalmassági modulusa csökken. Ebben az esetben a kihajlási együtthatót a változó rugalmassági modulus figyelembevételével határozzuk meg egy egyszerűsített elméleti képlet szerint:

Ahol \u003d 0,8 - a fa együtthatója;

1 - rétegelt lemez együtthatója.

A szakasz kiválasztásakor a stabilitásszámítási képletet használjuk, amelyet előzetesen az érték ad meg lés c.

Hajlító elemek

A hajlítóelemeknél a hossztengelyen át ható terhelések hatására hajlítónyomatékok keletkeznek Més keresztirányú erők K a szerkezeti mechanika módszerei határozzák meg. Például egy fesztávú gerendában fesztávval l egyenletesen elosztott terheléstől q hajlítónyomatékok és keresztirányú erők lépnek fel.

Az elem metszeteiben a hajlítónyomatékból deformációk és hajlítófeszültségek keletkeznek nál nél, amelyek a szelvény egyik részén összenyomódásból, a másikon pedig feszültségből állnak, ennek következtében az elem meghajlik.

A diagramnak, akárcsak a kompressziónál, lineáris körvonala van körülbelül a felére, majd meghajlik, ami az elhajlások felgyorsult növekedését mutatja.

80 MPa - tiszta fa szakítószilárdsága hajlításkor rövid távú vizsgálatok során. A minta megsemmisülése az extrém összenyomott szálak redőinek megjelenésével kezdődik, és a szélsőségesen megnyúlt rostok felszakadásával ér véget. Az SNiP II-25-80 szerinti tervezési hajlítási ellenállást javasolt ugyanúgy venni, mint a tömörítésnél, azaz. 1. évfolyamhoz R és\u003d 14 MPa - legfeljebb 50 cm magas téglalap alakú elemekhez A 11 - 13 cm keresztmetszetű, 11 - 50 cm-es profilmagasságú rudak fűrészeléskor kevesebb vágott szálat tartalmaznak, mint a deszkák, így a szilárdságuk megnő R és=15 MPa. A 13 cm-nél nagyobb szélességű, 13-50 cm szelvénymagasságú rönkökben egyáltalán nincs vágott rost, ezért R és=16 MPa.

1. Hajlítóelemek számítása szilárdságra

A következő képlet szerint készül:

y=, ahol

M- maximális hajlítónyomaték,

W kalc- a keresztmetszet tervezési modulusa.

A leggyakoribb téglalap alakú szakaszhoz

A hajlítóelemek metszetének kiválasztása ugyanazon képlet szerint történik, meghatározva, majd beállítva az egyik metszetméretet ( b vagy h), keressen másik méretet.

2. Négyszögletes állandó metszet elemeinek sík alakváltozási stabilitásának kiszámítása

A következő képlet szerint készül:

y=, ahol

M- maximális hajlítási nyomaték a vizsgált területen l p ,

W br- maximális bruttó modulus a vizsgált területen l p ,

c m- stabilitási együttható.

Együttható c m a téglalap alakú állandó keresztmetszetű, a hajlítási síktól való elmozdulás ellen csuklós hajlítóelemek esetében a következő képlettel kell meghatározni:

Ahol l p- az elem támasztó szakaszai közötti távolság (az összenyomott húr rögzítési pontjai közötti távolság),

b- keresztmetszeti szélesség,

h- a keresztmetszet maximális magassága a helyszínen l p ,

k f- együttható az oldalon lévő diagram alakjától függően l p(az SNiP II-25-80 táblázat szerint meghatározva).

Változó szelvénymagasságú elemek számításánál az együttható értéke c m tényezővel kell szorozni k nyomja meg, és a feszített él közbülső pontjain a hajlítás síkjából megerősítve - tényezővel k délután .

Mindkét együtthatót az SNiP határozza meg.

Feszült zónák rögzítési pontjainak jelenlétében n? 4, k nyomja meg =1.

A konstans I-szelvény vagy dobozszelvény elemei lapos hajlítási alakjának stabilitásának ellenőrzését olyan esetekben kell elvégezni, l p ? 7b, ahol b- a keresztmetszet összenyomott szalagjának szélessége. A számítást a következő képlet szerint kell elvégezni:

Ahol c- az összenyomott öv kihajlási együtthatója,

R c- tervezési nyomószilárdság,

W br- bruttó modulus, rétegelt lemez falak esetén - csökkentett modulus az elem hajlítási síkjában.

3. Hajlító forgácsolási próba

A Zhuravsky-képlet szerint hajtják végre:

Ahol K- tervezési keresztirányú erő;

én br- a vizsgált szakasz bruttó tehetetlenségi nyomatéka;

S br- a szakasz eltolt részének bruttó statikus nyomatéka a semleges tengelyhez képest;

b- szelvényszélesség;

R sk- tervezési ellenállás a hajlítás során bekövetkező forgácsolással szemben (I. faosztályhoz R sk= 1,8 MPa nem ragasztott elemekhez, R sk\u003d 1,6 MPa - a szálak mentén ragasztott elemekhez).

Téglalap alakú gerendákban l/h? Az 5. ábrán látható, hogy nyírás nem fordul elő, de előfordulhat más metszeti formájú elemekben, például vékonyfalú I-gerendákban.

4. A hajlítóelemek elhajlásának ellenőrzése

Meg kell határozni a relatív elhajlást, amelynek értéke nem haladhatja meg az SNiP által szabályozott határértéket:

Legnagyobb elhajlás f Az állandó és változó keresztmetszetű csuklós és konzolos hajlítóelemeket a következő képlettel kell meghatározni:

Ahol f 0 - egy állandó keresztmetszetű gerenda eltérítése a nyírási alakváltozások figyelembevétele nélkül (például egy fesztávú gerenda esetén;

h- a szakasz legnagyobb magassága;

k- állandó keresztmetszetű gerenda szelvénymagasságának változékonyságát figyelembe vevő együttható k=1;

Val vel- együttható figyelembe véve a keresztirányú erőből származó nyírási alakváltozásokat.

Együttható értékek kés Val vel SNiP-ben vannak megadva.

Ragasztott ívelt elemek nyomatéki hajlításnak kitéve M, amely csökkenti a görbületüket, a sugárirányú húzófeszültségeket a következő képlet szerint is ellenőrizni kell:

nál nél r =

ahol nál nél 0 - normál feszültségek a feszített zóna szélső szálában.

nál nél én- normál feszültségek a szakasz közbenső szálában, amelyre a sugárirányú húzófeszültségeket meghatározzák;

h én- a szélső és a figyelembe vett szálak közötti távolság;

r én- a normál húzófeszültségek diagramjának feszültségközéppontján átmenő vonal görbületi sugara, a szélső és a figyelembe vett szálak közé zárva.

ferde kanyar

Olyan elemekben fordul elő, amelyek keresztmetszeti tengelye a terhelés irányába hajlik, mint például a lejtős tetők burkolótartóiban.

q x =qsinb;

q y = qcosb;

M x =Msin;

M y =Mcosb.

és hajlító pillanatok M ferde kanyarban szögben b normálissá bomlik ( q y) és hangmagasság ( q x) alkatrészek.

A ferde hajlítószilárdságot a következő képlet szerint kell ellenőrizni:

A ferde elemek metszeteinek kiválasztása kísérleti módszerrel történik. Az elhajlások számítását a metszet egyes tengelyeihez viszonyított alakváltozások geometriai összegének figyelembevételével kell elvégezni:

Feszítő-hajlító elemek

Egyszerre dolgoznak feszítésben és hajlításban. Így működik például a rácsos feszített alsó húrja internodális terheléssel; rudak, amelyekben a húzóerők a tengelyhez képest excentricitással hatnak (az ilyen elemeket excenter-húzónak nevezik). A hosszirányú húzóerőtől húzó-hajlított elem szakaszaiban N egyenletes húzófeszültségek keletkeznek, és a hajlítónyomatékból M- hajlítófeszültségek. Ezeket a feszültségeket összegezzük, aminek következtében a húzófeszültségek nőnek, a nyomófeszültségek pedig csökkennek. A húzó-hajlított elemek számítását a szilárdság szerint végezzük, figyelembe véve az összes gyengülést:

Hozzáállás R p /R u lehetővé teszi, hogy a húzó- és hajlítófeszültségeket egyetlen értékre állítsa össze, hogy összehasonlítsa azokat a számított szakítószilárdsággal.

Nyomóhajlító elemek

Egyszerre dolgoznak kompresszióban és hajlításban. Így működnek például a tartószerkezetek felső összenyomott hevederei, kiegészítve internodális keresztirányú terheléssel, valamint excentrikus nyomóerő alkalmazásával (excentrikusan összenyomott elemek).

Az összenyomott-hajlított elem szakaszaiban hosszirányú erőkből származó egyenletes nyomófeszültségek keletkeznek N valamint a hajlítónyomatékból származó nyomó- és húzófeszültségek M, melyeket összefoglalunk.

Az összenyomott hajlított elem görbülete a keresztirányú terhelés hatására további hajlítónyomaték megjelenéséhez vezet, amelynek maximális értéke:

M N =N f,

Ahol f- az elem elhajlása.

Az összenyomott hajlított elemek szilárdságának kiszámítása a következő képlet szerint történik:

Ahol M d- hajlítónyomaték a deformált séma szerint a keresztirányú és hosszirányú terhelések hatására.

Szinuszos, parabolikus és hasonló körvonalú hajlítónyomatékok szimmetrikus diagramjaival rendelkező csuklós elemekhez:

Ahol M- hajlítónyomaték a számított szakaszban a hosszirányú erőből származó további nyomaték figyelembevétele nélkül;

ról ről- 1-ről 0-ra változó együttható, figyelembe véve az elem elhajlásából adódó hosszirányú erőből származó többletnyomatékot, amelyet a következő képlet határoz meg:

Ahol c- összenyomott elemek kihajlási együtthatója (stabilitási tényező).

A szilárdság ellenőrzése mellett az összenyomott-ívelt elemek stabilitását a következő képlet szerint ellenőrizzük:

Ahol F br- bruttó terület az elem telephelyi szakaszának maximális méreteivel l p ;

W br- a legnagyobb ellenállási momentum a vizsgált területen l p ;

n=2 - olyan elemek esetében, amelyek nem rögzítik a feszültségi zónát az alakváltozási síkból,

n=1 - a deformációs síkból a feszített zónában rögzítéssel rendelkező elemekre;

c- tömörítési stabilitási együttható, amelyet a következő képlet határoz meg:

Ahol DE=3000 - fára,

DE=2500 - rétegelt lemezhez;

c m- hajlítási stabilitási együttható, ennek az együtthatónak a meghatározására szolgáló képlet korábban megadásra került.