Тема 4.2.1. Понятие о предельных состояниях строительных конструкций
1. Предельными называются состояния здания, сооружения, основания или конструкций, при которых они:
А) перестают удовлетворять эксплуатационным требованиям
Б) а также требованиям, заданным при их возведении.
Прим. Далее говорится только о конструкциях и зданиях, имея при этом в виду и сооружения, и основания, и соединения конструкций.
2. Группы предельных состояний конструкций (зданий):
а) первая группа — по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации. Состояния этой группы считаются предельными, если в К наступило опасное напряженно-деформированное состояние или она разрушилась;
б) вторая группа — по непригодности к нормальной эксплуатации. Нормальная — это эксплуатация здания (К) в соответствии с нормами: технологическими или бытовыми условиями.
Пример. Конструкция не потеряла несущей способности, т.е. удовлетворяет требованиям первой группы п.с., но ее деформации (прогибы или трещины) нарушают технологический процесс или нормальные условия нахождения людей в помещении.
Примеры предельных состояний 1 й и 2 й группы.
1. К предельным состояниям первой группы относятся:
а) общая потеря устойчивости формы (рис. 2.1, а, б – с.26);
б) потеря устойчивости положения (рис. 2.1, в, г);
в) хрупкое, вязкое или иного характера разрушение (рис. 2.1, д);
г) разрушение под совместным воздействием силовых факторов и внешней среды и др.
2. К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию К (З) или снижающие их долговечность от недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний и трещин.
Пример 1. Прочная надёжная подкрановая балка прогнулась больше норматива. Мостовой кран с грузом «выезжает из ямы» от прогиба балки, что создает лишние нагрузки на узлы и ухудшает условия нормальной эксплуатации.
Пример 2. При прогибе деревянного оштукатуренного потолка > чем на 1/300 длины пролета отпадает штукатурка. Прочность балки не исчерпывается, но нарушаются бытовые условия и возникает опасность здоровью людей.
Пример 3. Чрезмерное раскрытие трещин, которые допустимы в ЖБ и КК, но ограничиваются нормами.
Суть расчета по предельным состояниям.
1. Цель метода расчета СК по предельным состояниям: не допустить ни одного из предельных состояний в К (З) при их эксплуатации в течение срока службы и при возведении.
2. Суть расчёта по предельным состояниям — величины усилий, напряжений, деформаций, раскрытия трещин или других воздействий не должны превышали предельных значений по нормам проектирования.
А) т.е. предельное состояние не наступит, если перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами.
Б) сложность расчета в определении напряжений, деформаций и т.д., в конструкциях от нагрузок. Сравнить их с предельными не сложно.
Структура и содержание основных расчетных формул при расчете
по предельным состояниям 1 й группы
1. Расчет по предельным состояниям первой группы — расчет по несущей способности (непригодности к эксплуатации).
2. Цель расчета — предотвратить наступление любого предельного состояния первой группы,, т.е. обеспечить несущую способность как К, и всего З в целом.
3. Несущая способность конструкции обеспечена, если
N ≤ Ф (2.1)
N — расчетные, т.е. наибольшие возможные усилия, могущие возникнуть в сечении элемента (для сжатых и растянутых элементов — это продольная сила, для изгибаемых — изгибающий момент и т.д.).
Ф — наименьшая возможная несущая способность сечения элемента, подвергающегося сжатию, растяжению или изгибу, зависит от прочности материала К, геометрии (формы и размеров) сечения и выражена:
R — расчетное сопротивление материала — одна из основных прочностных характеристик материала
А — геометрический фактор (площадь поперечного сечения — при растяжении и сжатии, момент сопротивления — при изгибе и т.д.).
4. Для некоторых конструкций несущая способность обеспечена, если
где σ — нормальные напряжения в сечении К (иногда касательные, главные и др.).
Структура и содержание основных расчетных формул при расчете
по предельным состояниям 2 й группы (п.с)
1. Цель расчета — не допустить предельных состояний второй группы, т.е. обеспечить нормальную эксплуатацию СК или здания. П.С. второй группы не наступят при условии:
f — деформация конструкции (перемещение, угол поворота сечения и т. д.).
Прим. Деформации: при изгибе – прогиб СК, стержни — укорочение или удлинение, основания — величина осадки
2. К п.с. 2 группы — образование чрезмерных трещин. Они допустимы для ЖБК и КК. Ширина их раскрытия, как и прогибы, ограничивается нормами.
Лекция 4
Тема 4.2.2. Работа материалов для несущих конструкций под нагрузкой
и расчетные характеристики
1. При выполнении расчётов нужно правильно определять связь конкретных материалов с характером их работы.
2. Показатели, необходимые для расчётов СК:
А) сопротивление материалов
Б) модуль упругости – устанавливает зависимость между напряжениями в материале и возникающими деформациями
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Термин: Предельное состояние строительных конструкций
Предельное состояние строительных конструкций — что это? Ответ на вопрос, что такое «Предельное состояние строительных конструкций» включая области применения можно найти на этой странице или в базе терминов и определений на странице «Термины».
Найдено 1 определений термина «Предельное состояние строительных конструкций»
© АО НПО «Техкранэнерго» Нижегородский филиал 2010-2023
Нижний Новгород, ул.Полтавская, д.22, офис 107
Предельное состояние строительных конструкций
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.
[Федеральный закон 30. 12. 2009 года N384-ФЗ Технический регламент о безопасности зданий и сооружений]
Рубрика термина: Отклонения при испытаниях
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
Полезное
Смотреть что такое «Предельное состояние строительных конструкций» в других словарях:
предельное состояние строительных конструкций — Cостояние 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 … Справочник технического переводчика
Предельное состояние строительных конструкций — 16) предельное состояние строительных конструкций состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна либо… … Официальная терминология
ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ — Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков: 1) потеря несущей… … Комплексное обеспечение безопасности и антитеррористической защищенности зданий и сооружений
Предельное состояние — Предельное состояние состояние конструкции (сооружения), при котором она перестаёт удовлетворять эксплуатационным требованиям[1], то есть либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или … Википедия
Предельное состояние конструкции — – техническое состояние конструкции при её переходе из работоспособного в неработоспособное состояние. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции. ЗАО ЦПИИПСК им. Мельникова, 1998 г, Москва, Издательство АВС.] Предельное… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Предельное состояние в строительной технике — – состояние строительной конструкции или основания здания (сооружения), при котором они перестают удовлетворять эксплуатационным требованиям. Понятием «П. с.» пользуются при расчёте конструкций по методу того же названия, разработанному в… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Предельное состояние конструкции по огнестойкости — – состояние конструкции, при котором она утрачивает способность сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара. [ГОСТ 30247.0 94] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Предельное состояние первой группы — – состояние конструкции, когда внутренние усилия в ней достигают наибольших величин, при которых еще обеспечиваются ее прочность и устойчивость. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Предельное состояние второй группы — – характеризует непригодность конструкции к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых прогибов. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство»… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ — в строительной механике состояние конструкции (сооружения), при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям. Метод предельного состояния является в Российской Федерации основным при расчете строительных конструкций … Большой Энциклопедический словарь
Общая характеристика предельных состояний
Предельное состояние — состояние конструкции (сооружения), при котором она перестаёт удовлетворять эксплуатационным требованиям [1] , то есть либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение [2] . Дальнейшая эксплуатация такой конструкции недопустима или нецелесообразна [3] .
Предельные состояния сооружений по степени возможных последствий [4] подразделяют [2] [5] следующим образом:
· первая группа — состояния, при которых происходит исчерпание несущей способности (прочность, устойчивость или выносливость) сооружений при соответствующих комбинациях нагрузок [6] , которые могут также сопровождаться разрушениями любого вида (вязкое, усталостное, хрупкое), превращением системы в механизм, образованием трещин, цепи пластических шарниров и др. [4]
· вторая группа — состояния, при которых нарушается нормальная эксплуатация сооружений или исчерпывается ресурс их долговечности вследствие появления недопустимых деформаций, колебаний и иных нарушений, требующих временной приостановки эксплуатации сооружения и выполнения его ремонта [4] .
Выделяют [5] также следующие группы предельных состояний:
· аварийное предельное состояние, соответствующее разрушению сооружений при аварийных воздействиях и ситуациях с катастрофическими последствиями;
· устанавливаемые в нормах или заданиях на проектирование другие предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию строительных объектов.
Метод предельных состояний
Основная статья: Метод предельных состояний
Метод предельных состояний — современный метод расчёта строительных конструкций, относящийся к полувероятностным методам [4] .
В соответствии с методом расчёта по предельным состояниям вместо ранее применявшегося единого коэффициента запаса прочности (по методу допускаемых напряжений) используется несколько, учитывающих особенности работы сооружения [7] , независимых коэффициентов, каждый из которых имеет определённый вклад в обеспечение надёжности конструкции и гарантии от возникновения предельного состояния [8] .
Метод предельных состояний, разработанный в СССР и основанный на исследованиях под руководством профессора Н. С. Стрелецкого [4] , введён строительными нормами и правилами в 1955 году [8] и в Российской Федерации является основным методом при расчёте строительных конструкций [1] .
Этот метод характеризуется полнотой оценки несущей способности и надёжности конструкций благодаря учёту [8] :
· вероятностных свойств действующих на конструкции нагрузок и сопротивлений этим нагрузкам;
· особенностей работы отдельных видов конструкций;
· пластических свойств материалов.
Расчёт конструкции по методу предельных состояний должен гарантировать ненаступление предельного состояния [4] .
Общая характеристика предельных состояний
Цель расчета строительных конструкций — обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.
Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по предельным состояниям.
Метод расчета по предельным состояниям впервые был разработан в Советском Союзе в 50-е годы. Целью метода является не допускать с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний при эксплуатации в течение всего заданного срока службы конструкции здания или сооружения, а также при производстве работ.
Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ.
В расчетах конструкций на действие статических и динамических нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение строительства и заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния:
первой группы — по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций;
второй группы — по затруднению нормальной эксплуатации сооружений.
К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчивости формы; потеря устойчивости положения; разрушение любого характера; переход конструкции в изменяемую систему; качественное изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или чрезмерного раскрытия трещин.
Первая группа по характеру предельных состояний разделяется на две подгруппы: по потере несущей способности (первые пять состояний) и по непригодности к эксплуатации (шестое состояние) вследствие развития недопустимых по величине остаточных перемещений (деформаций).
К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т. п.).
Предельные состояния первой группы проверяются расчетом на максимальные (расчетные) нагрузки и воздействия, возможные при нарушении нормальной эксплуатации, предельные состояния второй группы — на эксплуатационные (нормативные) нагрузки и воздействия, отвечающие нормальной эксплуатации конструкций.
Надежность и гарантия от возникновения предельных состояний конструкции обеспечиваются надлежащим учетом возможных наиболее неблагоприятных характеристик материалов; перегрузок и наиболее невыгодного (но реально возможного) сочетания нагрузок и воздействий; условий и особенностей действительной работы конструкций и оснований; надлежащим выбором расчетных схем и предпосылок расчета, учетом в необходимых случаях пластических и реологических свойств материалов.
Это условие для первой группы предельных состояний по несущей способности может быть записано в общем виде N≤Ф,(3.2)
где N — усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и других воздействий); Ф-предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (функция физико-механических свойств материала, условий работы и размеров элементов).
Предельные состояния первой группы, ведущие к полному прекращению эксплуатации и (или) обрушению конструкций, не должны быть нарушены ни разу за весь срок службы сооружения, т.е. усилие N следует рассматривать как максимальное за весь период эксплуатации, а несущую способность элемента Ф — как минимально возможную.
Для второй группы предельных состояний, связанных, как правило, с перемещениями, также можно записать предельное неравенство: ƒ ≤ [ƒ],(3.3)
где ƒ— перемещение конструкции (функция нагрузок): [ ƒ]— предельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации (функция конструкции и ее назначения).
Предельные состояния второй группы, ведущие к нарушению нормальной эксплуатации, можно рассматривать как более мягкие. Поэтому расчет по второй группе предельных состояний следует выполнять на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуатации, без учета экстремальных ситуаций, приводящих к превышению этих нагрузок.
В общем случае работа конструкций и переход их в предельное состояние зависят от нагрузок, свойств материала и условий работы.