Berechnung von Bauwerken nach der Methode „Grenzzustände. Bemessung nach Grenzzuständen 2 Gruppen von Grenzzuständen

1. Das Wesen der Methode

Die Berechnungsmethode von Tragwerken nach Grenzzuständen ist eine Weiterentwicklung der Berechnungsmethode nach Zerstörungskräften. Bei der Berechnung nach dieser Methode werden die Grenzzustände von Tragwerken eindeutig festgelegt und ein System von Bemessungsbeiwerten eingeführt, das das Tragwerk gegen das Eintreten dieser Zustände unter den ungünstigsten Lastkombinationen und bei den niedrigsten Werten der Festigkeitskennwerte garantiert von Materialien.

Die Stadien der Zerstörung, aber die Sicherheit der Struktur unter Last wird nicht durch einen synthetisierenden Sicherheitsfaktor, sondern durch ein System von Designkoeffizienten bewertet. Etwas wirtschaftlicher sind Tragwerke, die nach dem Grenzzustandsverfahren bemessen und berechnet werden.

2. Zwei Gruppen von Grenzzuständen

Als Grenzzustände gelten die Zustände, in denen die Bauwerke die an sie im Betrieb gestellten Anforderungen nicht mehr erfüllen, d. h. die Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Belastungen und Einflüssen verlieren oder unzulässige Bewegungen oder örtliche Beschädigungen erfahren.

Stahlbetonkonstruktionen müssen die Anforderungen der Berechnung für zwei Gruppen von Grenzzuständen erfüllen: für die Tragfähigkeit - die erste Gruppe von Grenzzuständen; nach Eignung für den Normalbetrieb - die zweite Gruppe von Grenzzuständen.

Stabilitätsverlust der Bauwerksform (Berechnung für die Standsicherheit dünnwandiger Bauwerke etc.) oder ihrer Lage (Berechnung für Kippen und Gleiten von Stützmauern, exzentrisch belastete Hochgründungen; Berechnung für das Aufsteigen erdverlegter oder unterirdischer Stauseen etc .);

Ermüdungsbruch (Ermüdungsanalyse von Strukturen unter dem Einfluss einer sich wiederholenden beweglichen oder pulsierenden Belastung: Kranbalken, Schwellen, Rahmenfundamente und Decken für unwuchtige Maschinen usw.);

Zerstörung durch die kombinierte Wirkung von Kraftfaktoren und nachteiligen Umwelteinflüssen (regelmäßige oder ständige Einwirkung einer aggressiven Umgebung, Einwirkung von abwechselndem Einfrieren und Auftauen usw.).

Die Berechnung für die Grenzzustände der zweiten Gruppe erfolgt zur Vermeidung von:

die Bildung übermäßiger oder längerer Rissöffnungen (wenn die Bildung oder verlängerte Öffnung von Rissen unter den Betriebsbedingungen zulässig ist);

übermäßige Bewegungen (Durchbiegungen, Drehwinkel, Schräglagen und Schwingungsamplituden).

Die Berechnung der Grenzzustände des Tragwerks als Ganzes sowie seiner einzelnen Elemente oder Teile wird für alle Phasen durchgeführt: Herstellung, Transport, Installation und Betrieb; Gleichzeitig müssen Entwurfspläne den angenommenen Entwurfslösungen und jeder der aufgeführten Phasen entsprechen.

3. Geschätzte Faktoren

Bemessungsfaktoren – Lasten und mechanische Eigenschaften von Beton und Bewehrung (Zugfestigkeit, Streckgrenze) – weisen statistische Schwankungen auf (Streuung der Werte). Lasten und Einwirkungen können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit des Überschreitens von Mittelwerten abweichen, und die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen können von der angegebenen Wahrscheinlichkeit fallender Mittelwerte abweichen. Grenzzustandsberechnungen berücksichtigen die statistische Variabilität von Lasten und mechanischen Eigenschaften von Materialien, nichtstatistische Faktoren und verschiedene ungünstige oder günstige physikalische, chemische und mechanische Bedingungen für den Betrieb von Beton und Bewehrung, die Herstellung und den Betrieb von Elementen von Gebäuden und Bauwerken . Belastungen, mechanische Materialeigenschaften und Konstruktionskoeffizienten werden normiert.

Die Werte für Lasten, Betonwiderstand und Bewehrung werden gemäß den Kapiteln von SNiP „Lasten und Einwirkungen“ und „Beton- und Stahlbetonkonstruktionen“ festgelegt.

4. Klassifizierung der Lasten. Gesetzliche und Auslegungslasten

Je nach Dauer der Einwirkung wird die Belastung in permanent und temporär unterteilt. Temporäre Lasten wiederum werden in Langzeit-, Kurzzeit- und Sonderlasten unterteilt.

Lasten aus dem Gewicht der tragenden und umschließenden Konstruktionen von Gebäuden und Bauwerken, der Masse und dem Druck von Böden und der Wirkung von vorgespannten Stahlbetonkonstruktionen sind konstant.

Langfristige Belastungen entstehen durch das Gewicht stationärer Geräte auf Fußböden - Werkzeugmaschinen, Apparate, Motoren, Tanks usw.; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, Schüttgütern in Behältern; Lasten in Lagerhäusern, Kühlschränken, Archiven, Bibliotheken und ähnlichen Gebäuden und Bauwerken; Teil der durch die Normen festgelegten vorübergehenden Belastung in Wohngebäuden, Büro- und Aufenthaltsräumen; langfristige temperaturtechnische Auswirkungen von stationären Anlagen; Lasten von einem Laufkran oder einem Laufkran, multipliziert mit den Koeffizienten: 0,5 für mittelschwere Krane und 0,7 für schwere Krane; Schneelasten für III-IV-Klimaregionen mit Koeffizienten von 0,3-0,6. Die angegebenen Kran-, einige temporäre und Schneelasten sind Teil ihres Gesamtwerts und werden unter Berücksichtigung der Einwirkungsdauer dieser Lastarten auf Verschiebungen, Verformungen und Risse in die Berechnung aufgenommen. Die vollen Werte dieser Lasten sind kurzfristig.

Kurzfristig sind die Belastungen durch das Gewicht von Personen, Teilen, Materialien in den Bereichen Wartung und Reparatur von Geräten - Laufgänge und andere gerätefreie Bereiche; ein Teil der Belastung auf den Böden von Wohn- und öffentlichen Gebäuden; Lasten, die bei der Herstellung, dem Transport und der Installation von Bauteilen entstehen; Lasten von Lauf- und Brückenkränen, die beim Bau oder Betrieb von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden; Schnee- und Windlasten; Temperatur klimatische Auswirkungen.

Zu den Sonderlasten gehören: seismische und explosive Einwirkungen; Belastungen, die durch eine Fehlfunktion oder einen Ausfall von Geräten und eine scharfe Verletzung des technologischen Prozesses verursacht werden (z. B. mit einem starken Temperaturanstieg oder -abfall usw.); die Auswirkungen ungleichmäßiger Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer grundlegenden Veränderung der Bodenstruktur (z. B. Verformungen von absinkenden Böden beim Einweichen oder Permafrostböden beim Auftauen) usw.

Die normativen Lasten werden von den Normen nach einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der Durchschnittswerte oder nach den Nennwerten festgelegt. Die regulatorischen konstanten Lasten werden gemäß den Bemessungswerten der geometrischen und strukturellen Parameter und gemäß den durchschnittlichen Dichtewerten genommen. Die regulatorischen vorübergehenden technologischen und Installationslasten sind auf die höchsten Werte eingestellt, die für den Normalbetrieb vorgesehen sind. Schnee und Wind - nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholung entsprechen.

Bemessungslasten für die Bemessung von Tragwerken auf Festigkeit und Stabilität werden durch Multiplikation der Standardlast mit dem Tragsicherheitsfaktor Vf bestimmt, der normalerweise größer als eins ist, z. B. g=gnyf. Zuverlässigkeitsbeiwert aus dem Gewicht von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen Yf = M; aus dem Gewicht von Konstruktionen aus Beton auf leichten Zuschlagstoffen (mit einer durchschnittlichen Dichte von 1800 kg / m3 oder weniger) und verschiedenen Estrichen, Hinterfüllungen, Heizungen, ausgeführt im Werk, Yf = l.2, bei der Installation yf = \.3 ; aus verschiedenen temporären Lasten in Abhängigkeit von ihrem Wert yf = it 2. 1.4. Der Überlastungskoeffizient aus dem Gewicht von Strukturen bei der Berechnung der Stabilität der Position gegen Aufsteigen, Umkippen und Rutschen sowie in anderen Fällen, wenn eine Abnahme der Masse die Bedingungen für den Betrieb der Struktur verschlechtert, wird mit 7f = 0,9 angenommen. Bei der Berechnung von Strukturen in der Bauphase werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Die Bemessungslasten für die Berechnung von Strukturen für Verformungen und Verschiebungen (für die zweite Gruppe von Grenzzuständen) werden gleich den Standardwerten mit dem Beiwert Yf -1- genommen.

Kombination von Lasten. Bauwerke müssen für verschiedene Lastkombinationen bzw. die entsprechenden Kräfte ausgelegt werden, wenn die Berechnung nach einem inelastischen Schema erfolgt. Je nach Zusammensetzung der berücksichtigten Lasten gibt es: die Hauptkombinationen, bestehend aus ständigen, langzeitigen und kurzzeitigen Lasten oder Kräften aus nx; besondere Kombinationen bestehend aus dauerhaft, langfristig, eventuell kurzfristig und einer der besonderen Belastungen oder Anstrengungen daraus.

Es werden fünf Gruppen von Grundlastkombinationen betrachtet. Bei der Berechnung von Strukturen für die Hauptkombinationen der ersten Gruppe werden konstante, langfristige und eine kurzfristige Belastung berücksichtigt; bei der Berechnung der Strukturen für die Hauptkombinationen der zweiten Gruppe werden konstante, langfristige und zwei (oder mehr) kurzfristige Belastungen berücksichtigt; während die Werte kurzfristig

Belastungen oder entsprechende Kräfte sind mit einem Kombinationsfaktor von 0,9 zu multiplizieren.

Bei der Berechnung von Bauwerken für spezielle Kombinationen sollten die Werte der Kurzzeitlasten oder der entsprechenden Kräfte mit einem Kombinationsfaktor von 0,8 multipliziert werden, mit Ausnahme der in den Bemessungsnormen für Gebäude und Bauwerke in Erdbebengebieten festgelegten Fälle.

Die Normen ermöglichen es auch, die Verkehrslasten bei der Berechnung von Balken und Querstangen abhängig von der Fläche des belasteten Bodens zu reduzieren.

5. Der Grad der Verantwortung von Gebäuden und Bauwerken

Der Grad der Verantwortung des Gebäudes und der Bauwerke beim Erreichen der Grenzzustände der Bauwerke wird durch die Höhe des materiellen und sozialen Schadens bestimmt. Beim Entwerfen von Bauwerken sollte der Zuverlässigkeitsfaktor für den Zweck des einheitlichen Unternehmens berücksichtigt werden, dessen Wert von der Verantwortungsklasse von Gebäuden oder Bauwerken abhängt. Die Grenzwerte der Tragfähigkeit, die berechneten Werte der Widerstände, die Grenzwerte der Verformungen, Rissöffnungen oder die berechneten Werte der Belastungen, Kräfte oder sonstigen Einflüsse sind mit diesem Beiwert entsprechend zu multiplizieren der Zweck.

Experimentelle Studien, die in Fabriken für vorgefertigte Stahlbetonprodukte durchgeführt wurden, zeigten, dass für schweren Beton und Beton auf porösen Gesteinskörnungen der Variationskoeffizient U

0,135, was in den Normen akzeptiert wird.

In der mathematischen Statistik wird unter Verwendung von pa oder keinem von beiden die Wahrscheinlichkeit geschätzt, Werte mit vorübergehendem Widerstand von weniger als V zu wiederholen.Wenn wir x = 1,64 akzeptieren, ist die Wiederholung von Werten wahrscheinlich<В не более чем у 5 % (и значения В не менее чем у 95 %) испытанных образцов. При этом достигается нормированная обеспеченность не менее 0,95.

Bei der Kontrolle der Betonklasse in Bezug auf die axiale Zugfestigkeit wird der normative Widerstand des Betons gegen axiale Zugfestigkeit Rbtn gleich seiner garantierten Festigkeit (Klasse) angesetzt. axiale Dehnung.

Der Bemessungswiderstand des Betons für die Berechnung für die erste Grenzzustandsgruppe ergibt sich aus der Division der Normwiderstände durch die entsprechenden Sicherheitsbeiwerte für Beton bei Druck ybc = 1,3 prn Zug ^ = 1,5 und bei Zugfestigkeit yy = 1,3 . Bemessungswiderstand von Beton gegen axialen Druck

Die berechnete Druckfestigkeit von schwerem Beton der Klassen B50, B55, B60 wird mit Koeffizienten multipliziert, die die Besonderheit der mechanischen Eigenschaften von hochfestem Beton (Reduzierung von Kriechverformungen) berücksichtigen, jeweils gleich 0,95; 0,925 und 0,9.

Die Werte des Bemessungswiderstandes von Beton mit Rundung sind in App. ICH.

Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die berechneten Betonwiderstände Rb und Rbt reduziert und in einigen Fällen durch Multiplikation mit den entsprechenden Koeffizienten der Betonarbeitsbedingungen uj unter Berücksichtigung der Betoneigenschaften erhöht: Belastungsdauer und seine wiederholte Wiederholung; Bedingungen, Art und Betriebszustand des Bauwerks; Herstellungsverfahren, Querschnittsabmessungen usw.

Der Bemessungsdruckwiderstand der Bewehrung Rsc, der bei der Berechnung von Tragwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen verwendet wird, wenn die Bewehrung mit Beton verbunden ist, wird gleich der entsprechenden Bemessungszugfestigkeit der Bewehrung Rs angenommen, jedoch nicht mehr als 400 MPa (basierend auf die ultimative Kompressibilität der Betonwanne). Bei der Berechnung von Bauwerken, für die der Bemessungswiderstand von Beton für eine Langzeitbelastung angenommen wird, unter Berücksichtigung des Arbeitsbedingungskoeffizienten y&2

Bei der Berechnung von Strukturelementen werden die Bemessungswiderstände der Bewehrung reduziert oder in einigen Fällen erhöht, indem sie mit den entsprechenden Koeffizienten der Arbeitsbedingungen ySi multipliziert werden, wobei die Möglichkeit einer unvollständigen Nutzung ihrer Festigkeitseigenschaften aufgrund einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung im Querschnitt berücksichtigt wird , geringe Betonfestigkeit, Verankerungsbedingungen, das Vorhandensein von Biegungen , die Art des Stahlzugdiagramms, die Änderung seiner Eigenschaften in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Struktur usw.

Bei der Berechnung der Elemente für die Einwirkung einer Querkraft werden die Bemessungswiderstände der Querbewehrung durch Einführung des Arbeitsbedingungsbeiwerts -um ^ OD reduziert, der die ungleichmäßige Verteilung der Spannungen in der Bewehrung über die Länge der Bewehrung berücksichtigt geneigter Abschnitt. Darüber hinaus wird für geschweißte Querbewehrung aus Draht der Klassen Вр-I und Stabbewehrung der Klasse A-III der Beiwert Vs2=0,9 eingeführt, der die Möglichkeit eines Sprödbruchs der Schweißverbindung von Klemmen berücksichtigt. Tisch 1 und 2 app. v.

Darüber hinaus sollten die Bemessungswiderstände Rs, Rsc und Rsw mit den Koeffizienten der Betriebsbedingungen multipliziert werden: Ys3, 7 * 4 - bei wiederholter Aufbringung der Last (siehe Kapitel VIII); ysb^lx/lp oder uz

1x/1ap - in der Zone der Spannungsübertragung und in der Zone der Verankerung der nicht gespannten Bewehrung ohne Anker; 7 ^ 6 - bei der Verarbeitung 'hochfester Bewehrung bei Spannungen oberhalb der bedingten Streckgrenze (7o.2.

Der Bemessungswiderstand der Bewehrung für die Berechnung der zweiten Gruppe von Grenzzuständen wird mit einem Zuverlässigkeitsfaktor für Bewehrung 7s = 1 angesetzt, d. h. werden gleich den Standardwerten Rs, ser = Rsn genommen und mit dem Verstärkungskoeffizienten der Betriebsbedingungen berücksichtigt

Der Risswiderstand einer Stahlbetonkonstruktion ist der Widerstand gegen Rissbildung in Stufe I des Spannungs-Dehnungs-Zustands oder Rissöffnungswiderstand in Stufe II des Spannungs-Dehnungs-Zustands.

Je nach Art der verwendeten Bewehrung werden bei der Berechnung unterschiedliche Anforderungen an den Risswiderstand einer Stahlbetonkonstruktion oder ihrer Teile gestellt. Diese Anforderungen gelten für normale und zur Längsachse des Bauteils geneigte Risse und werden in drei Kategorien eingeteilt:

Das Öffnen von Rissen unter Einwirkung konstanter Langzeit- und Kurzzeitbelastungen wird als kurz angesehen; Eine kontinuierliche Rissöffnung wird nur unter Einwirkung konstanter und langzeitiger Lasten berücksichtigt. Die maximale Breite der Rissöffnung (acr - kurz und accr2 lang), die den normalen Betrieb von Gebäuden, die Korrosionsbeständigkeit der Bewehrung und die Dauerhaftigkeit der Struktur gewährleistet, sollte je nach Anforderungskategorie für die Rissbeständigkeit 0,05 nicht überschreiten. 0,4 mm (Tab. II.2).

Vorgespannte Elemente unter Flüssigkeits- oder Gasdruck (Tanks, Druckrohre usw.) müssen sich im voll gespannten Abschnitt mit Stab- oder Drahtverstärkung sowie im teilweise komprimierten Abschnitt mit Drahtverstärkung mit einem Durchmesser von 3 mm oder weniger treffen die Anforderungen der ersten Kategorien. Andere vorgespannte Elemente müssen je nach Bemessungsbedingungen und Art der Bewehrung die Anforderungen der zweiten oder dritten Kategorie erfüllen.

Die Vorgehensweise zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung der Risssicherheit richtet sich nach der Kategorie der Anforderungen an die Risssicherheit: Bei den Anforderungen der ersten Kategorie erfolgt die Berechnung nach den Bemessungslasten mit einem Sicherheitsfaktor für die Last yf> l (wie in der Berechnung für Festigkeit); Unter den Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie wird die Berechnung für die Einwirkung von Lasten mit dem Koeffizienten V / \u003d b durchgeführt. Die Berechnung für die Bildung von Rissen zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Überprüfung auf kurzfristige Öffnung von Rissen für die Anforderungen der zweiten Kategorie wird die Berechnung der Rissbildung für die Einwirkung von Bemessungslasten mit dem Koeffizienten yf>U durchgeführt. Die Nachweise für die Rissöffnung unter den Anforderungen der dritten Kategorie werden unter der Einwirkung von Lasten mit dem Koeffizienten Y / geführt. -1. Bei der Berechnung der Risstragfähigkeit wird die gemeinsame Einwirkung aller Lasten außer Sonderlasten berücksichtigt. Besondere Belastungen werden bei der Berechnung der Rissbildung berücksichtigt, wenn Risse zu einer katastrophalen Situation führen. Die Berechnung zum Schließen von Rissen nach den Anforderungen der zweiten Kategorie erfolgt für die Einwirkung konstanter und langfristiger Lasten mit einem Koeffizienten y / -1 Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten ist in Tabelle angegeben. PZ An den Endabschnitten der vorgespannten Elemente innerhalb der Länge der Spannungsübertragungszone von der Bewehrung auf den Beton 1P ist eine Rissbildung unter der kombinierten Wirkung aller Lasten (außer Sonderlasten), die mit dem Koeffizienten Y / = L in die Berechnung eingehen, nicht zulässig Die Anforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass vorzeitige Rissbildung im Beton an den Endabschnitten der Elemente - unter Last zum Herausziehen der Bewehrung aus dem Beton und zum plötzlichen Versagen führen kann.

Erhöhung der Durchbiegung. Die Auswirkung dieser Risse wird in statischen Berechnungen berücksichtigt. Bei Elementen, die unter S&-Bedingungen der Einwirkung wiederholter Belastungen betrieben und auf Dauerfestigkeit berechnet werden, ist die Bildung solcher Risse nicht zulässig.

Grenzzustände der ersten Gruppe. Festigkeitsberechnungen gehen von Stufe III des Spannungs-Dehnungs-Zustands aus. Der Abschnitt der Struktur hat die erforderliche Festigkeit, wenn die Kräfte aus den Bemessungslasten die vom Abschnitt wahrgenommenen Kräfte bei den Bemessungswiderständen der Materialien unter Berücksichtigung des Koeffizienten der Arbeitsbedingungen nicht überschreiten. Die Kraft aus Konstruktionslasten T (z. B. Biegemoment oder Längskraft) ist eine Funktion von Standardlasten, Sicherheitsfaktoren und anderen Faktoren C (Konstruktionsmodell, Dynamikfaktor usw.).

Grenzzustände der zweiten Gruppe. Die Berechnung der Bildung von Rissen, senkrecht und geneigt zur Längsachse des Elements, wird durchgeführt, um die Rissbeständigkeit von Elementen zu überprüfen, an die die Anforderungen der ersten Kategorie gestellt werden, und auch um festzustellen, ob Risse in Elementen auftreten, deren Rissbeständigkeit wird durch die Anforderungen der zweiten und dritten Kategorie auferlegt. Es wird angenommen, dass Risse senkrecht zur Längsachse nicht auftreten, wenn die Kraft T (Biegemoment oder Längskraft) aus der Einwirkung von Lasten die Kraft TSgf nicht überschreitet, die vom Querschnitt des Elements wahrgenommen werden kann

Es wird davon ausgegangen, dass zur Längsachse des Bauteils geneigte Risse nicht auftreten, wenn die Hauptzugspannungen im Beton die Bemessungswerte nicht überschreiten,

Die Berechnung der Rissöffnung normal und geneigt zur Längsachse besteht darin, die Rissöffnungsweite in Höhe der Zugbewehrung zu ermitteln und mit der maximalen Öffnungsweite zu vergleichen. Angaben zur maximalen Rissöffnungsbreite sind in der Tabelle angegeben. II.3.

Die Verschiebungsberechnung besteht darin, die Durchbiegung des Elements durch Lasten zu bestimmen, die Dauer ihrer Einwirkung zu berücksichtigen und sie mit der endgültigen Durchbiegung zu vergleichen.

Grenzabweichungen werden durch verschiedene Anforderungen festgelegt: technologisch, aufgrund des normalen Betriebs von Kränen, technologischen Anlagen, Maschinen usw.; konstruktiv, aufgrund des Einflusses benachbarter Elemente, die Verformungen begrenzen, die Notwendigkeit, bestimmten Neigungen standzuhalten usw.; ästhetisch.

Grenzdurchbiegungen vorgespannter Elemente können um die Höhe der Biegung vergrößert werden, wenn dies nicht durch technische oder konstruktive Erfordernisse eingeschränkt wird.

Das Verfahren zur Berücksichtigung von Lasten bei der Berechnung von Durchbiegungen ist wie folgt: wenn durch technologische oder konstruktive Anforderungen eingeschränkt - für die Einwirkung von ständigen, langzeitigen und kurzzeitigen Lasten; wenn sie durch ästhetische Anforderungen begrenzt sind - zur Einwirkung konstanter und langfristiger Belastungen. In diesem Fall wird der Lastsicherheitsfaktor als Yf angenommen

Die von den Normen festgelegten Grenzdurchbiegungen für verschiedene Stahlbetonbauteile sind in Tabelle II.4 angegeben. Die Grenzdurchbiegungen der Konsolen, bezogen auf die Ausladung der Konsole, werden doppelt so groß angesetzt.

Zusätzlich ist für Stahlbetondecken, Treppenläufe, Podeste etc., die nicht mit angrenzenden Bauteilen verbunden sind, eine zusätzliche Pendelberechnung durchzuführen: zusätzliche Durchbiegung ab einer kurzzeitigen Einzellast von 1000 N bei ungünstigstem Schema ihrer Anwendung sollte 0,7 mm nicht überschreiten.

Methode zur Berechnung des Grenzzustands

Kapitel 2. Experimentelle Grundlagen der Widerstandstheorie von Stahlbeton und Methoden zur Berechnung von Stahlbetontragwerken

Methode zur Berechnung des Grenzzustands

Bei der Berechnung nach diesem Verfahren wird das Tragwerk in seinem Bemessungsgrenzzustand betrachtet. Als Bemessungsgrenzzustand wird ein Zustand des Bauwerks angenommen, in dem es die an es gestellten betrieblichen Anforderungen nicht mehr erfüllt, d. h. entweder die Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen verliert oder unzulässige Verformungen oder örtliche Schäden erleidet.

Für Stahlkonstruktionen werden zwei Bemessungsgrenzzustände festgelegt:

der erste Bemessungsgrenzzustand, bestimmt durch die Tragfähigkeit (Festigkeit, Standsicherheit oder Dauerhaltbarkeit); dieser Grenzzustand muss von allen Stahlkonstruktionen eingehalten werden;
der zweite Bemessungsgrenzzustand, bestimmt durch die Entwicklung übermäßiger Verformungen (Durchbiegungen und Verschiebungen); Dieser Grenzzustand muss von Strukturen erfüllt werden, bei denen die Größe der Verformungen die Möglichkeit ihres Betriebs einschränken kann.

Der erste Bemessungsgrenzzustand wird durch die Ungleichung ausgedrückt

wobei N die Bemessungskraft im Tragwerk aus der Summe der Einwirkungen der Bemessungslasten P in der ungünstigsten Kombination ist;

Ф - die Tragfähigkeit der Struktur, die eine Funktion der geometrischen Abmessungen der Struktur, des Bemessungswiderstands des Materials R und des Koeffizienten der Arbeitsbedingungen m ist.

Die von den Normen (SNiP) festgelegten maximalen Lastwerte, die während des normalen Betriebs von Strukturen zulässig sind, werden als Standardlasten R n bezeichnet (siehe Anhang I, Lasten und Lastfaktoren).

Die Bemessungslasten P, für die das Tragwerk (je nach Grenzzustand) berechnet wird, werden etwas höher angesetzt als die normativen. Die Auslegungslast ist definiert als das Produkt der Standardlast mit dem Überlastfaktor n (größer als eins), wobei die Gefahr einer Überschreitung der Last im Vergleich zu ihrem Standardwert aufgrund möglicher Lastschwankungen berücksichtigt wird:

Die Werte der Koeffizienten p sind in der Tabelle angegeben Vorschrifts- und Auslegungslasten, Überlastfaktoren.

Somit werden Bauwerke unter dem Einfluss von nicht betrieblichen (normativen), sondern Bemessungslasten betrachtet. Aus den Einwirkungen der Bemessungslasten im Tragwerk werden die Bemessungskräfte (Normalkraft N bzw. Moment M) ermittelt, die sich nach den allgemeinen Regeln der Festigkeitslehre und Baumechanik ergeben.

Die rechte Seite der Hauptgleichung (1.I)- die Tragfähigkeit der Struktur Ф - hängt von der endgültigen Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Krafteinwirkung ab, die durch die mechanischen Eigenschaften des Materials gekennzeichnet ist und als normativer Widerstand R n bezeichnet wird, sowie von den geometrischen Eigenschaften des Abschnitts (Querschnittsfläche F, Modul W usw.).

Für Baustahl wird die normative Tragfähigkeit gleich der Streckgrenze angenommen,

(für die gebräuchlichste Baustahlsorte St. 3 σ t \u003d 2.400 kg / cm 2).

Der Bemessungswiderstand des Stahls R wird als Spannung gleich dem Standardwiderstand multipliziert mit dem Gleichmäßigkeitskoeffizienten k (kleiner als eins) angenommen, wobei die Gefahr einer Verringerung des Widerstands des Materials im Vergleich zu seinem Standardwert aufgrund der Variabilität berücksichtigt wird der mechanischen Eigenschaften des Materials

Für gewöhnliche kohlenstoffarme Stähle ist k = 0,9 und für hochwertige Stähle (niedrig legiert) k = 0,85.

Somit ergibt sich der errechnete Widerstand R- Dies ist die Spannung, die dem kleinstmöglichen Wert der Streckgrenze des Materials entspricht, der für die Bemessung als Grenze angenommen wird.

Darüber hinaus müssen für die Sicherheit des Bauwerks alle möglichen Abweichungen von den normalen Bedingungen berücksichtigt werden, die durch die Merkmale des Betriebs des Bauwerks verursacht werden (z. B. Bedingungen, die zum Auftreten erhöhter Korrosion beitragen usw.). Dazu wird der Koeffizient der Arbeitsbedingungen m eingeführt, der für die meisten Bauwerke und Verbindungen gleich eins angenommen wird (siehe Anhang Koeffizienten der Arbeitsbedingungen m).

Somit hat die Hauptberechnungsgleichung (1.I) die folgende Form:

bei der Festigkeitsprüfung der Struktur unter Einwirkung von Normalkräften oder Momenten

wobei N und M Bemessungsaxialkräfte oder Momente aus Bemessungslasten (unter Berücksichtigung von Überlastfaktoren) sind; F nt - Nettoquerschnittsfläche (minus Löcher); W nt - Nettowiderstandsmoment (minus Löcher);

bei der Prüfung der Konstruktion auf Standsicherheit

wo F br und W br - Fläche und Widerstandsmoment des Bruttoquerschnitts (ohne Löcher); φ und φ b - Koeffizienten, die den Konstruktionswiderstand auf Werte reduzieren, die ein stabiles Gleichgewicht bieten.

Üblicherweise wird bei der Berechnung des vorgesehenen Entwurfs zuerst der Querschnitt des Elements ausgewählt und dann die Beanspruchung aus den Entwurfskräften geprüft, die den Entwurfswiderstand multipliziert mit dem Koeffizienten der Betriebsbedingungen nicht überschreiten sollte.

Daher schreiben wir diese Formeln zusammen mit Formeln der Form (4.I) und (5.I) in Arbeitsform durch die berechneten Spannungen, zum Beispiel:

wobei σ die Bemessungsspannung in der Struktur ist (aus Bemessungslasten).

Die Koeffizienten φ und φ b in den Formeln (8.I) und (9.I) werden korrekter auf der rechten Seite der Ungleichung als Koeffizienten geschrieben, die die berechneten Widerstände gegen kritische Spannungen reduzieren. Und nur um die Berechnung durchzuführen und die Ergebnisse zu vergleichen, werden sie in den Nenner der linken Seite dieser Formeln geschrieben.

* Die Werte der Standardwiderstände und Gleichmäßigkeitskoeffizienten sind in den "Baunormen und -regeln" (SNiP) sowie in den "Normen und Spezifikationen für die Bemessung von Stahlkonstruktionen" (NiTU 121-55) angegeben.

"Entwurf von Stahlkonstruktionen",

Es gibt mehrere Kategorien von Spannungen: Grundspannung, lokale Spannung, Zusatzspannung und interne Spannung. Grundspannungen sind Spannungen, die im Inneren des Körpers durch den Ausgleich äußerer Belastungen entstehen; Sie zählen. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung des Kraftflusses über den Querschnitt, verursacht beispielsweise durch eine starke Querschnittsänderung oder das Vorhandensein eines Lochs, kommt es zu lokalen Spannungskonzentrationen. In Kunststoffmaterialien, zu denen Baustahl gehört, ...

Bei der Berechnung der zulässigen Spannungen wird die Struktur in ihrem Betriebszustand unter der Einwirkung von Lasten betrachtet, die während des normalen Betriebs der Struktur zulässig sind, d. h. Standardlasten. Die strukturelle Festigkeitsbedingung ist, dass die Spannungen in der Struktur aus Standardlasten die in den Normen festgelegten zulässigen Spannungen nicht überschreiten, die einen bestimmten Teil der für Baustahl akzeptierten Bruchspannung des Materials darstellen ...

Grenzzustandsanalyseverfahren – Stahlkonstruktionsanalysemethode – Konstruktionsgrundlagen – Stahlkonstruktionskonstruktion

Bei der Berechnung nach diesem Verfahren wird das Tragwerk in seinem Bemessungsgrenzzustand betrachtet. Ein solcher Zustand wird als Auslegungsgrenzzustand angenommen ...

Zwei Gruppen von Grenzzuständen

Die Berechnung für die Grenzzustände der ersten Gruppe erfolgt zur Vermeidung von:

Spröder, duktiler oder sonstiger Bruch (Festigkeitsberechnung, ggf. unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Struktur vor der Zerstörung);

Stabilitätsverlust der Bauwerksform (Berechnung für die Standsicherheit dünnwandiger Bauwerke etc.) oder seiner Lage (Berechnung für Kippen und Gleiten von Stützmauern, exzentrisch belastete Hochfundamente; Berechnung für das Aufsteigen erdverlegter oder unterirdischer Stauseen etc .);

Zerstörung durch die kombinierte Einwirkung von Krafteinwirkung und nachteiligen Umwelteinflüssen (regelmäßige oder ständige Einwirkung einer aggressiven Umgebung, Einwirkung von abwechselndem Einfrieren und Auftauen usw.).

Die Berechnung für die Grenzzustände der zweiten Gruppe erfolgt zur Vermeidung von:

Bildung einer übermäßigen oder verlängerten Rissöffnung (sofern die Bildung oder verlängerte Rissöffnung unter Betriebsbedingungen zulässig ist);

Übermäßige Bewegungen (Durchbiegungen, Drehwinkel, Schräglagen und Schwingungsamplituden).

Die Werte für Lasten, Betonwiderstand und Bewehrung werden gemäß den Kapiteln von SNiP „Lasten und Einwirkungen“ und „Beton- und Stahlbetonkonstruktionen“ festgelegt.

Klassifizierung von Lasten. Gesetzliche und Auslegungslasten

Je nach Dauer der Einwirkung wird die Belastung in permanent und temporär unterteilt. Temporäre Lasten wiederum werden in Langzeit-, Kurzzeit- und Sonderlasten unterteilt.

Die normativen Lasten werden von den Normen nach einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der Durchschnittswerte oder nach den Nennwerten festgelegt. Gesetzliche konstante Lasten werden gemäß den Bemessungswerten der geometrischen und konstruktiven Parameter und gemäß genommen

Durchschnittliche Dichtewerte. Normativ vorübergehend; technologische und Installationslasten werden gemäß den höchsten für den Normalbetrieb vorgesehenen Werten eingestellt; Schnee und Wind - nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholung entsprechen.

Die Bemessungslasten zur Berechnung von Tragwerken auf Festigkeit und Standsicherheit werden ermittelt, indem die Standardlast mit dem Tragsicherheitsfaktor Yf multipliziert wird, der beispielsweise in der Regel größer als eins ist G= Gnyt. Zuverlässigkeitsbeiwert aus dem Gewicht von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen Yf = M; auf das Gewicht von Konstruktionen aus Beton auf leichten Zuschlagstoffen (mit einer durchschnittlichen Dichte von 1800 kg / m3 oder weniger) und verschiedenen Estrichen, Hinterfüllungen, Heizungen, die im Werk durchgeführt werden, Yf = l,2, bei der Installation Yf = l>3 ; aus verschiedenen Verkehrslasten in Abhängigkeit von ihrem Wert Yf = l. 2. 1.4. Der Überlastungskoeffizient aus dem Gewicht von Strukturen bei der Berechnung der Stabilität der Position gegen Aufsteigen, Umkippen und Rutschen sowie in anderen Fällen, wenn eine Gewichtsabnahme die Arbeitsbedingungen der Struktur verschlechtert, wird angenommen yf = 0,9. Bei der Berechnung von Strukturen in der Bauphase werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Die Bemessungslasten für die Berechnung von Strukturen für Verformungen und Verschiebungen (für die zweite Gruppe von Grenzzuständen) werden gleich den Standardwerten mit dem Koeffizienten Yf = l- genommen.

Es werden zwei Gruppen von Grundlastkombinationen betrachtet. Bei der Berechnung von Strukturen für die Hauptkombinationen der ersten Gruppe werden konstante, langfristige und eine kurzfristige Belastung berücksichtigt; bei der Berechnung der Strukturen für die Hauptkombinationen der zweiten Gruppe werden konstante, langfristige und zwei (oder mehr) kurzfristige Belastungen berücksichtigt; In diesem Fall sollten die Werte der Kurzzeitbelastungen oder der entsprechenden Anstrengungen mit einem Kombinationsfaktor von 0,9 multipliziert werden.

Lastreduzierung. Bei der Berechnung von Säulen, Wänden, Fundamenten von mehrstöckigen Gebäuden können temporäre Lasten auf Böden unter Berücksichtigung des Wahrscheinlichkeitsgrades ihrer gleichzeitigen Einwirkung durch Multiplikation mit einem Koeffizienten reduziert werden

Wo a - gleich 0,3 für Wohngebäude, Bürogebäude, Wohnheime usw. und gleich 0,5 für verschiedene Säle genommen wird: Lesesäle, Versammlungen, Handel usw.; m ist die Anzahl der belasteten Stockwerke über den betrachteten Abschnitt.

Die Normen ermöglichen es auch, die Verkehrslasten bei der Berechnung von Balken und Querstangen abhängig von der Fläche des belasteten Bodens zu reduzieren.

Verstärkter Beton

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WIEDERAUFBAU VON INDUSTRIEGEBÄUDEN

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Zwei Gruppen von Grenzzuständen

Als Grenzzustände gelten die Zustände, in denen die Bauwerke die an sie im Betrieb gestellten Anforderungen nicht mehr erfüllen, d.h. verlieren

Berechnungsgrundlagen für Grenzzustände. Berechnung von Strukturelementen eines Massivprofils.

Gemäß den in Russland geltenden Normen müssen Holzkonstruktionen nach der Grenzzustandsmethode berechnet werden.

Grenzzustände sind solche Zustände von Bauwerken, in denen sie den Anforderungen des Betriebs nicht mehr genügen. Die äußere Ursache, die zum Grenzzustand führt, ist die Krafteinwirkung (äußere Lasten, Reaktionskräfte). Grenzzustände können unter dem Einfluss der Betriebsbedingungen von Holzkonstruktionen sowie der Qualität, Abmessungen und Eigenschaften von Materialien auftreten. Es gibt zwei Gruppen von Grenzzuständen:

1 - je nach Tragfähigkeit (Festigkeit, Stabilität).

2 - durch Verformungen (Durchbiegungen, Verschiebungen).

Erste Gruppe Grenzzustände ist durch Tragfähigkeitsverlust und völlige Untauglichkeit für den weiteren Betrieb gekennzeichnet. Ist am verantwortungsvollsten. Bei Holzkonstruktionen können folgende Grenzzustände der ersten Gruppe auftreten: Zerstörung, Knicken, Umkippen, unzulässiges Kriechen. Diese Grenzzustände treten nicht auf, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

jene. bei normaler Belastung ( σ ) und Schubspannungen ( τ ) einige Grenzwerte nicht überschreiten R, Nennwiderstand genannt.

Zweite Gruppe Grenzzustände sind durch solche Vorzeichen gekennzeichnet, bei denen der Betrieb von Bauwerken oder Bauwerken zwar schwierig, aber nicht vollständig ausgeschlossen ist, d.h. Design wird ungeeignet für normal Betrieb. Die Eignung einer Konstruktion für den normalen Gebrauch wird normalerweise durch Durchbiegungen bestimmt

Dies bedeutet, dass Biegeelemente oder -konstruktionen für den normalen Gebrauch geeignet sind, wenn der Höchstwert des Verhältnisses von Durchbiegung zu Spannweite kleiner als die maximal zulässige relative Durchbiegung ist [ f/ l] (gemäß SNiP II-25-80).

Der Zweck der statischen Berechnung besteht darin, das Auftreten aller möglichen Grenzzustände sowohl während des Transports und der Installation als auch während des Betriebs von Bauwerken zu verhindern. Die Berechnung für den ersten Grenzzustand erfolgt nach den berechneten Lastwerten und für den zweiten nach den normativen. Standardwerte für externe Belastungen sind in SNiP "Lasten und Auswirkungen" angegeben. Bemessungswerte werden unter Berücksichtigung des Lastsicherheitsfaktors erhalten γ n. Bauwerke beruhen auf einer ungünstigen Lastkombination (Eigengewicht, Schnee, Wind), deren Wahrscheinlichkeit durch die Kombinationsbeiwerte (nach SNiP „Lasten und Einwirkungen“) berücksichtigt wird.

Die Haupteigenschaft von Materialien, nach der ihre Fähigkeit bewertet wird, Kräften zu widerstehen, ist regulatorischer Widerstand R n . Die normative Beständigkeit von Holz wird aus den Ergebnissen zahlreicher Tests von kleinen Proben von sauberem (fehlerfreiem) Holz derselben Art mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12% berechnet:

R n = , wo

ist das arithmetische Mittel der Zugfestigkeit,

v- Variationskoeffizient,

t- ein Indikator für Zuverlässigkeit.

Regulatorischer Widerstand R n ist die minimale probabilistische Zugfestigkeit von reinem Holz, die durch statische Verarbeitung der Ergebnisse von Tests von Standardproben kleiner Größe für Kurzzeitbelastung erhalten wird.

Design-Widerstand R - Dies ist die maximale Belastung, der das Material in der Struktur standhalten kann, ohne zusammenzubrechen, unter Berücksichtigung aller nachteiligen Faktoren unter Betriebsbedingungen, die seine Festigkeit verringern.

Im Übergang vom normativen Widerstand R n zum Berechneten R Es ist notwendig, den Einfluss einer Langzeitbelastung auf die Festigkeit des Holzes, Defekte (Äste, Schrägschicht usw.), den Übergang von kleinen Standardmustern zu Elementen mit Gebäudeabmessungen zu berücksichtigen. Der kombinierte Einfluss all dieser Faktoren wird durch den Sicherheitsfaktor für das Material berücksichtigt ( zu). Der errechnete Widerstand ergibt sich durch Division R n zum Sicherheitsfaktor für das Material:

zu dl=0,67 - Dauerfaktor unter der kombinierten Einwirkung von ständigen und vorübergehenden Lasten;

zu ein = 0,27 ÷ 0,67 - Gleichmäßigkeitskoeffizient, abhängig von der Art des Spannungszustands, unter Berücksichtigung der Auswirkung von Fehlern auf die Festigkeit des Holzes.

Mindestwert zu ein unter Spannung genommen, wenn der Einfluss von Defekten besonders groß ist. Widerstände entwerfen zu sind in der Tabelle angegeben. 3 SNiP II-25-80 (für Nadelholz). R Holz anderer Arten wird mit Umrechnungsfaktoren erhalten, die ebenfalls in SNiP angegeben sind.

Die Sicherheit und Festigkeit von Holz und Holzkonstruktionen hängen von Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ab. Die Befeuchtung trägt zum Zerfall des Holzes bei, und eine erhöhte Temperatur (über eine bekannte Grenze hinaus) verringert seine Festigkeit. Die Berücksichtigung dieser Faktoren erfordert die Einführung von Koeffizienten für die Arbeitsbedingungen: m in ≤1, m T ≤1.

Darüber hinaus geht SNiP davon aus, dass der Lagenfaktor für verklebte Elemente berücksichtigt wird: m sl = 0,95÷1,1;

Lichtkegelbeiwert für Fernlicht über 50 cm Höhe: m b ≤1;

Biegebeiwert für gebogene geklebte Elemente: m Herr≤1 usw.

Der Elastizitätsmodul von Holz wird unabhängig von der Holzart gleichgesetzt mit:

In SNiP sind auch die Konstruktionsmerkmale von Bausperrholz angegeben, außerdem werden bei der Überprüfung der Spannungen in Sperrholzelementen wie bei Holz die Koeffizienten der Arbeitsbedingungen eingeführt m. Zusätzlich wird für den Bemessungswiderstand von Holz und Sperrholz ein Koeffizient eingeführt m dl=0,8, wenn die Gesamtbemessungskraft aus ständigen und vorübergehenden Lasten 80 % der Gesamtbemessungskraft übersteigt. Dieser Faktor kommt zu der im Materialsicherheitsfaktor enthaltenen Abminderung hinzu.

Vorlesung Nr. 2 Berechnungsgrundlagen für Grenzzustände

Vorlesung Nr. 2 Berechnungsgrundlagen für Grenzzustände. Berechnung von Strukturelementen eines Massivprofils. Gemäß den in Russland geltenden Normen müssen Holzkonstruktionen nach berechnet werden

Zustandsdesign begrenzen

Grenzzustände sind Zustände, in denen die Konstruktion infolge äußerer Belastungen und innerer Spannungen nicht mehr verwendet werden kann. Bei Bauwerken aus Holz und Kunststoff können zwei Gruppen von Grenzzuständen auftreten - die erste und die zweite.

Die Berechnung der Grenzzustände von Bauwerken im Allgemeinen und ihrer Elemente sollte für alle Phasen durchgeführt werden: Transport, Installation und Betrieb – und sollte alle möglichen Lastkombinationen berücksichtigen. Der Zweck der Berechnung besteht darin, weder den ersten noch den zweiten Grenzzustand in den Prozessen des Transports, der Montage und des Betriebs des Bauwerks zu verhindern. Dies erfolgt auf der Grundlage der Berücksichtigung der normativen und konstruktiven Belastungen und Beständigkeiten von Materialien.

Die Grenzzustandsmethode ist der erste Schritt, um die Zuverlässigkeit von Bauwerken sicherzustellen. Zuverlässigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Objekts, die dem Design innewohnende Qualität während des Betriebs aufrechtzuerhalten. Die Besonderheit der Theorie der Zuverlässigkeit von Bauwerken ist die Notwendigkeit, zufällige Lastwerte auf Systemen mit zufälligen Festigkeitsindikatoren zu berücksichtigen. Charakteristisch für die Grenzzustandsmethode ist, dass alle in die Berechnung einfließenden Ausgangsgrößen zufälliger Natur in den Normen durch deterministische, wissenschaftlich fundierte Normwerte repräsentiert werden und der Einfluss ihrer Variabilität auf die Zuverlässigkeit von Bauwerken berücksichtigt wird durch die entsprechenden Koeffizienten berücksichtigt. Jeder der Zuverlässigkeitsfaktoren berücksichtigt die Variabilität nur eines Anfangswerts, d. h. ist privat. Daher wird die Methode der Grenzzustände manchmal als Methode der Teilkoeffizienten bezeichnet. Faktoren, deren Variabilität das Zuverlässigkeitsniveau von Bauwerken beeinflusst, können in fünf Hauptkategorien eingeteilt werden: Belastungen und Einwirkungen; geometrische Abmessungen von Strukturelementen; der Grad der Verantwortung von Strukturen; mechanische Eigenschaften von Materialien; Arbeitsbedingungen der Struktur. Berücksichtigen Sie diese Faktoren. Die mögliche Abweichung von Standardlasten nach oben oder unten wird durch den Lastsicherheitsfaktor 2 berücksichtigt, der je nach Art der Last einen unterschiedlichen Wert größer oder kleiner als eins hat. Diese Koeffizienten sind zusammen mit den Standardwerten im Kapitel SNiP 2.01.07-85 Designstandards aufgeführt. "Lasten und Einflüsse". Die Wahrscheinlichkeit der gemeinsamen Einwirkung mehrerer Lasten wird berücksichtigt, indem die Lasten mit dem Kombinationsfaktor multipliziert werden, der im selben Kapitel der Normen dargestellt ist. Mögliche ungünstige Abweichungen der geometrischen Abmessungen von Bauteilen werden durch den Genauigkeitsfaktor berücksichtigt. Dieser Koeffizient in seiner reinen Form wird jedoch nicht akzeptiert. Dieser Faktor wird bei der Berechnung der geometrischen Eigenschaften verwendet, wobei die Konstruktionsparameter von Abschnitten mit einer Minustoleranz verwendet werden. Um die Kosten von Gebäuden und Bauwerken für verschiedene Zwecke angemessen auszugleichen, wird ein Zuverlässigkeitskoeffizient für den Zweck eingeführt< 1. Степень капитальности и ответственности зданий и сооружений разбивается на три класса ответственности. Этот коэффициент (равный 0,9; 0,95; 1) вводится в качестве делителя к значению расчетного сопротивления или в качестве множителя к значению расчетных нагрузок и воздействий.

Der Hauptparameter der Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Krafteinwirkungen ist die normative Widerstandsfähigkeit, die durch behördliche Dokumente auf der Grundlage der Ergebnisse statistischer Studien zur Variabilität der mechanischen Eigenschaften von Materialien durch Testen von Materialproben nach Standardmethoden festgelegt wurde. Eine mögliche Abweichung von den Normwerten wird durch den Materialsicherheitsfaktor y > 1 berücksichtigt. Er spiegelt die statistische Variabilität der Materialeigenschaften und deren Abweichung von den Eigenschaften der geprüften Standardproben wider. Die Eigenschaft, die durch Teilen des normativen Widerstands durch den Koeffizienten m erhalten wird, wird als Designwiderstand R bezeichnet. Dieses Hauptmerkmal der Holzfestigkeit ist durch SNiP P-25-80 „Designstandards. Holzkonstruktionen“.

Die ungünstigen Einflüsse der Umgebung und der Betriebsumgebung, wie z. B.: Wind- und Installationslasten, Profilhöhe, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, werden durch die Einführung von Koeffizienten der Arbeitsbedingungen m berücksichtigt. Der Koeffizient m kann bei diesem Faktor kleiner als eins sein oder eine Kombination von Faktoren verringert die Tragfähigkeit der Struktur und andernfalls mehr Einheiten. Für Holz sind diese Koeffizienten in SNiP 11-25-80 „Designstandards.

Die gesetzlichen Grenzwerte für Durchbiegungen erfüllen die folgenden Anforderungen: a) technologisch (Gewährleistung der Bedingungen für den normalen Betrieb von Maschinen und Handhabungsgeräten, Instrumenten usw.); b) konstruktiv (Gewährleistung der Unversehrtheit benachbarter Bauelemente, ihrer Fugen, Vorhandensein einer Lücke zwischen den Tragkonstruktionen und den Trennwandkonstruktionen, Fachwerk usw., Gewährleistung der angegebenen Neigungen); c) ästhetisch und psychologisch (Bereitstellung günstiger Eindrücke durch das Erscheinungsbild von Strukturen, Vermeidung von Gefahrengefühlen).

Die Größe der Bruchlasten hängt von der Spannweite und der Art der aufgebrachten Lasten ab. Für Holzkonstruktionen, die Gebäude unter Einwirkung dauerhafter und vorübergehender Langzeitlasten bedecken, reicht die maximale Durchbiegung von (1/150) - i bis (1/300) (2). Die Festigkeit von Holz wird auch unter dem Einfluss einiger Chemikalien aus der biologischen Zerstörung verringert, die unter Druck in Autoklaven bis zu einer beträchtlichen Tiefe eingeführt werden. In diesem Fall ist der Betriebszustandskoeffizient tia = 0,9. Der Einfluss der Spannungskonzentration in den berechneten Abschnitten von durch Löcher geschwächten Spannelementen sowie in gebogenen Elementen aus Rundholz mit Hinterschneidung im berechneten Abschnitt spiegelt den Betriebszustandsbeiwert m0 = 0,8 wider. Die Verformbarkeit von Holz bei der Berechnung von Holztragwerken für die zweite Gruppe von Grenzzuständen wird durch den Basis-Elastizitätsmodul E berücksichtigt, der bei Krafteinleitung entlang der Holzfasern mit 10.000 MPa und quer angesetzt wird die Fasern, 400 MPa. Bei der Berechnung der Stabilität wird ein Elastizitätsmodul von 4500 MPa angenommen. Der Grundschubmodul von Holz (6) in beiden Richtungen beträgt 500 MPa. Das Poisson-Verhältnis von Holz über die Fasern bei entlang der Fasern gerichteten Spannungen wird gleich pdo o \u003d 0,5 und entlang der Fasern bei über die Fasern gerichteten Spannungen n900 \u003d 0,02 angenommen. Da die Dauer und Höhe der Belastung nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Verformungseigenschaften von Holz beeinflusst, wird bei der Berechnung von Konstruktionen, in denen die Spannungen in den Elementen auftreten, der Wert des Elastizitätsmoduls und des Schubmoduls mit dem Koeffizienten m = 0,8 multipliziert durch dauerhafte und kurzzeitige Langzeitlasten, 80 % der Gesamtspannung aller Lasten überschreiten. Bei der Berechnung von Metall-Holz-Konstruktionen werden die elastischen Eigenschaften und Bemessungswiderstände von Stahl und Verbindungen von Stahlelementen sowie die Bewehrung gemäß den Kapiteln von SNiP für die Bemessung von Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen berücksichtigt.

Von allen Plattenbaumaterialien, die Holzrohstoffe verwenden, wird empfohlen, nur Sperrholz als Elemente von tragenden Konstruktionen zu verwenden, deren grundlegende Bemessungswiderstände in Tabelle 10 von SNiP P-25-80 angegeben sind. Die Berechnung für die erste Gruppe von Grenzzuständen sieht unter den entsprechenden Betriebsbedingungen von verleimten Sperrholzkonstruktionen die Multiplikation der grundlegenden Bemessungswiderstände von Sperrholz mit den Beiwerten der Betriebsbedingungen tv, tj, tn und tl vor. Bei der Berechnung für die zweite Gruppe von Grenzzuständen werden die elastischen Eigenschaften von Sperrholz in der Plattenebene gemäß Tabelle angenommen. 11 SNiP P-25-80. Der Elastizitätsmodul und der Schubmodul für Konstruktionen unter verschiedenen Betriebsbedingungen sowie solche, die der kombinierten Einwirkung von ständigen und vorübergehenden Langzeitbelastungen ausgesetzt sind, sollten mit den entsprechenden für Holz angenommenen Koeffizienten der Betriebsbedingungen multipliziert werden.

Erste Gruppe das gefährlichste. Sie wird durch die Unbrauchbarkeit bestimmt, wenn das Bauwerk durch Zerstörung oder Standsicherheitsverlust seine Tragfähigkeit verliert. Dies geschieht nicht bis zum Maximum normal Über oder Schubspannungen in seinen Elementen die berechneten (Mindest-)Widerstände der Materialien, aus denen sie hergestellt sind, nicht überschreiten. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben

Zu den Grenzzuständen der ersten Gruppe gehören: Zerstörung jeglicher Art, allgemeiner Stabilitätsverlust des Tragwerks oder lokaler Stabilitätsverlust eines Tragwerks, Verletzung der Fugen, die das Tragwerk zu einem variablen System machen, Entstehung unzulässiger Restverformungen . Die Tragfähigkeitsberechnung erfolgt nach dem wahrscheinlich ungünstigsten Fall, nämlich: nach der höchsten Belastung und dem niedrigsten Widerstand des Materials, ermittelt unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren. Ungünstige Kombinationen sind in den Regeln angegeben.

Zweite Gruppe weniger gefährlich. Es wird durch die Untauglichkeit der Struktur für den normalen Betrieb bestimmt, wenn sie sich auf einen nicht akzeptablen Wert verbiegt. Dies geschieht erst, wenn seine maximale relative Auslenkung /// die maximal zulässigen Werte nicht überschreitet. Diese Bedingung wird durch die Formel geschrieben

Die Berechnung von Holztragwerken nach dem zweiten Grenzzustand für Verformungen gilt hauptsächlich für Biegetragwerke und zielt darauf ab, die Größe der Verformungen zu begrenzen. Die Berechnung erfolgt auf den Standardlasten, ohne sie mit den Zuverlässigkeitsfaktoren zu multiplizieren, unter der Annahme der elastischen Arbeit des Holzes. Die Berechnung der Verformungen erfolgt nach den durchschnittlichen Eigenschaften des Holzes und nicht nach den reduzierten wie bei der Überprüfung der Tragfähigkeit. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Erhöhung der Durchbiegung in einigen Fällen bei der Verwendung von Holz geringerer Qualität keine Gefahr für die Integrität von Strukturen darstellt. Dies erklärt auch die Tatsache, dass die Berechnung der Verformungen für normative und nicht für Bemessungslasten durchgeführt wird. Zur Verdeutlichung des Grenzzustandes der zweiten Gruppe sei ein Beispiel genannt, wenn infolge einer unzulässigen Durchbiegung der Sparren Risse in der Dacheindeckung auftreten. Der Feuchtigkeitsfluss stört in diesem Fall den normalen Betrieb des Gebäudes, führt zu einer Verringerung der Haltbarkeit von Holz aufgrund seiner Feuchtigkeit, aber das Gebäude wird weiterhin genutzt. Die Berechnung für den zweiten Grenzzustand ist in der Regel von untergeordneter Bedeutung, weil Die Hauptsache ist, die Tragfähigkeit sicherzustellen. Bei Konstruktionen mit nachgiebigen Bindungen sind Durchbiegungsgrenzen jedoch von besonderer Bedeutung. Daher muss die Verformung von Holzkonstruktionen (Verbundgestelle, Verbundträger, Brett-Nagel-Konstruktionen) unter Berücksichtigung des Einflusses der Nachgiebigkeit der Bindungen bestimmt werden (SNiP P-25-80. Tabelle 13).

Ladungen, Einwirkungen auf Bauwerke werden durch die Bauvorschriften und -regeln - SNiP 2.01.07-85 "Lasten und Auswirkungen" bestimmt. Bei der Berechnung von Konstruktionen aus Holz und Kunststoff wird hauptsächlich die ständige Belastung durch das Eigengewicht von Konstruktionen und anderen Bauelementen berücksichtigt. g und kurzzeitige Belastungen durch Schneelasten S, Winddruck W. Belastungen durch das Gewicht von Personen und Geräten werden ebenfalls berücksichtigt. Jede Ladung hat einen Standard- und Designwert. Der normative Wert wird zweckmäßigerweise durch den Index n bezeichnet.

Regulatorische Lasten sind die Anfangswerte der Lasten: Verkehrslasten werden als Ergebnis der Verarbeitung von Daten aus Langzeitbeobachtungen und Messungen ermittelt. Ständige Lasten werden aus dem Eigengewicht und Volumen von Bauwerken, anderen Bauteilen des Gebäudes und der Ausrüstung berechnet. Bei der Berechnung von Tragwerken für die zweite Gruppe von Grenzzuständen – für Durchbiegungen – werden regulatorische Belastungen berücksichtigt.

Lasten entwerfen werden auf der Grundlage normativer Werte unter Berücksichtigung ihrer möglichen Variabilität, insbesondere nach oben, bestimmt. Dazu werden die Werte der Normlasten mit dem Tragsicherheitsfaktor multipliziert y, deren Werte für verschiedene Lasten unterschiedlich sind, aber alle größer als Eins sind. Verteilte Lastwerte werden in Kilopascal (kPa) angegeben, was Kilonewton pro Quadratmeter (kN/m) entspricht. Die meisten Berechnungen verwenden lineare Lastwerte (kN/m). Designlasten werden bei der Berechnung von Tragwerken für die erste Gruppe von Grenzzuständen für Festigkeit und Standsicherheit verwendet.

g", die auf die Struktur einwirken, besteht aus zwei Teilen: Der erste Teil ist die Belastung aller Elemente der umschließenden Strukturen und Materialien, die von dieser Struktur getragen werden. Die Belastung jedes Elements wird bestimmt, indem sein Volumen mit der Dichte des Materials und dem Abstand der Strukturen multipliziert wird; der zweite Teil ist die Belastung durch das Eigengewicht der Haupttragkonstruktion. In der Vorkalkulation kann die Belastung aus dem Eigengewicht der Haupttragkonstruktion näherungsweise ermittelt werden, wenn man die tatsächlichen Abmessungen der Abschnitte und Volumina der Konstruktionselemente berücksichtigt.

ist gleich dem Produkt des normativen Faktors mit dem Belastungszuverlässigkeitsfaktor j. Für Belastung durch Eigengewicht von Bauwerken y= 1.1, jedoch für Belastungen aus Isolierung, Bedachung, Dampfsperre und anderen y= 1.3. Dauerbelastung durch herkömmliche Schrägdächer mit Neigungswinkel a es ist praktisch, sich auf ihre horizontale Projektion zu beziehen, indem sie durch cos dividiert wird a.

Die normative Schneelast s H wird auf der Grundlage des normativen Gewichts der Schneedecke so bestimmt, das in den Lastnormen (kN / m 2) der horizontalen Projektion der Beschichtung in Abhängigkeit von der Schneeregion des Landes angegeben ist. Dieser Wert wird mit dem Koeffizienten p multipliziert, der die Neigung und andere Merkmale der Beschichtungsform berücksichtigt. Dann ist die Normlast s H = s 0 p<х > 25° p == (60° - a°)/35°. Das. die Belastung ist gleichmäßig und kann zweiseitig oder einseitig sein.

Bei Gewölbedecken entlang von Segmentbindern oder Bögen wird eine gleichmäßige Schneelast unter Berücksichtigung des Koeffizienten p ermittelt, der vom Verhältnis der Spannweite / zur Gewölbehöhe / abhängt: p = //(8/).

Mit dem Verhältnis der Höhe des Bogens zur Spannweite f/l= 1/8 Schneelast kann dreieckig sein mit einem Maximalwert von s” auf einem Bein und 0,5 s” auf dem anderen und einem Nullwert am First. Die Koeffizienten p, die die Werte der maximalen Schneelast bei den Verhältnissen bestimmen f/l= 1/8, 1/6 und 1/5, jeweils gleich 1,8; 2.0 und 2.2. Die Schneelast auf gewölbten Gehwegen kann als Giebel definiert werden, wobei herkömmlicherweise der Gehweg als Giebel entlang der Ebenen angesehen wird, die durch die Sehnen der Achsen des Bodens an den Bögen verlaufen. Die berechnete Schneelast ist gleich dem Produkt aus der Standardlast und dem Sicherheitsfaktor 7- Für die meisten leichten Holz- und Kunststoffkonstruktionen mit einem Verhältnis von Standard-Konstantlast und Schneelast g n /s H < 0,8 коэффициент y= 1.6. Für große Verhältnisse dieser Lasten beim =1,4.

Die Belastung durch das Gewicht einer Person mit einer Belastung wird gleich genommen - normativ R"= 0,1 kN und berechnet R = p und y = 0,1 1,2 = 1,2 kN. Windlast. Normative Windlast w besteht aus Druck sh’+ und Sog w n - Wind. Die Ausgangsdaten zur Bestimmung der Windlast sind die Werte des Winddrucks, der senkrecht auf die Oberflächen der Beschichtung und Wände von Gebäuden gerichtet ist Wi(MPa), abhängig von der Windregion des Landes und gemäß den Normen für Belastungen und Auswirkungen akzeptiert. Gesetzliche Windlasten w” werden ermittelt, indem der normale Winddruck mit dem Koeffizienten multipliziert wird k, unter Berücksichtigung der Gebäudehöhe und des aerodynamischen Koeffizienten mit, in Anbetracht seiner Form. Für die meisten Gebäude aus Holz und Kunststoff, deren Höhe 10 m nicht überschreitet, k = 1.

Aerodynamischer Koeffizient mit hängt von der Form des Gebäudes, seinen absoluten und relativen Abmessungen, Neigungen, relativen Höhen der Beschichtungen und der Windrichtung ab. Auf den meisten Schrägdächern, deren Neigungswinkel a = 14° nicht überschreitet, wirkt die Windlast in Form von Sog W-. Gleichzeitig erhöht es im Grunde nicht, sondern verringert die Kräfte in Bauwerken aus konstanten und Schneelasten und darf bei der Berechnung nicht im Sicherheitsspielraum berücksichtigt werden. Die Windlast muss bei der Berechnung von Pfeilern und Wänden von Gebäuden sowie bei der Berechnung von Dreiecks- und Lanzettenkonstruktionen berücksichtigt werden.

Die berechnete Windlast ist gleich der Norm multipliziert mit dem Sicherheitsfaktor y= 1.4. Auf diese Weise, w = = w”y.

Regulatorische Widerstände Holz RH(MPa) sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von fehlerfreien Holzflächen. Sie werden durch die Ergebnisse zahlreicher Laborkurzzeitversuche an kleinen Standardproben von trockenem Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % auf Zug, Druck, Biegung, Quetschung und Absplitterung ermittelt.

95 % der getesteten Holzproben haben eine Druckfestigkeit, die gleich oder größer als der Standardwert ist.

Die in App. 5 werden praktisch bei der Laborkontrolle der Holzfestigkeit bei der Herstellung von Holzkonstruktionen und bei der Bestimmung der Tragfähigkeit von in Betrieb befindlichen Tragkonstruktionen während ihrer Prüfung verwendet.

Widerstände entwerfen Holz R(MPa) - dies sind die Hauptmerkmale der Festigkeit von Echtholzelementen realer Strukturen. Dieses Holz hat natürliche Schönheitsfehler und hält vielen Jahren Belastungen stand. Bemessungswiderstände werden auf Basis von Normwiderständen unter Berücksichtigung des Zuverlässigkeitsfaktors für das Material ermittelt beim und Belastungsdauerfaktor t al laut Formel

Koeffizient beim viel mehr als Einheit. Es berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von echtem Holz aufgrund der Heterogenität der Struktur und des Vorhandenseins verschiedener Mängel, die in Laborproben nicht vorhanden sind. Grundsätzlich wird die Festigkeit von Holz durch Äste reduziert. Sie reduzieren die Arbeitsquerschnittsfläche, indem sie ihre Längsfasern schneiden und auseinanderdrücken, wodurch eine Exzentrizität der Längskräfte und eine Neigung der Fasern um den Knoten herum erzeugt wird. Die Neigung der Fasern bewirkt, dass sich das Holz quer und in einem Winkel zu den Fasern dehnt, deren Festigkeit in diesen Richtungen viel geringer ist als entlang der Fasern. Holzfehler reduzieren die Zugfestigkeit von Holz um fast die Hälfte und bei Druck etwa um das Eineinhalbfache. Risse sind am gefährlichsten in Bereichen, in denen Holz gehackt wird. Mit zunehmender Größe der Abschnitte der Elemente nehmen die Spannungen während ihrer Zerstörung aufgrund der größeren Inhomogenität der Spannungsverteilung über die Abschnitte ab, was auch bei der Bestimmung der Bemessungswiderstände berücksichtigt wird.

Belastungsdauerfaktor t dl<С 1- Он учитывает, что древесина без пороков может неограниченно долго выдерживать лишь около половины той нагрузки, которую она выдерживает при кратковременном нагружении в процессе испытаний. Следовательно, ее длительное R ein Widerstand Ich yL fast W^ die Hälfte kurzfristig /tg.

Die Qualität des Holzes beeinflusst natürlich die Größe seiner berechneten Widerstände. Holz der 1. Klasse - mit den geringsten Mängeln hat die höchste Designbeständigkeit. Der Bemessungswiderstand von Holz der 2. und 3. Klasse ist jeweils geringer. Aus dem Ausdruck ergibt sich beispielsweise die berechnete Druckfestigkeit von Kiefern- und Fichtenholz der 2. Klasse

Die berechnete Widerstandsfähigkeit von Kiefern- und Fichtenholz gegen Druck, Zug, Biegung, Absplittern und Quetschen sind in App. 6.

Koeffizienten der Arbeitsbedingungen t Bei der Bemessungsfestigkeit von Holz werden die Bedingungen berücksichtigt, unter denen Holzkonstruktionen hergestellt und betrieben werden. Rassefaktor t" berücksichtigt die unterschiedliche Stärke von Hölzern verschiedener Holzarten, die sich von der Stärke von Kiefern- und Fichtenholz unterscheiden. Der Lastfaktor t berücksichtigt die kurze Einwirkungsdauer von Wind- und Installationslasten. Wenn zerquetscht n= 1,4, für andere Spannungsarten t n = 1.2. Der Höhenkoeffizient der Abschnitte beim Biegen von Holz aus Leimholzbalken mit einer Abschnittshöhe von mehr als 50 cm / 72b verringert sich von 1 auf 0,8, bei einer Abschnittshöhe von 120 cm - sogar noch mehr. Der Schichtdickenbeiwert von verleimten Holzelementen berücksichtigt die Zunahme ihrer Druck- und Biegefestigkeit mit abnehmender Dicke der verleimten Bretter, wodurch die Homogenität der Struktur des verleimten Holzes zunimmt. Seine Werte liegen innerhalb von 0,95. 1.1. Der Biegebeiwert m rH berücksichtigt die zusätzlichen Biegespannungen, die beim Durchbiegen der Bretter bei der Herstellung von gebogenen Leimholzelementen entstehen. Sie ist abhängig vom Verhältnis des Biegeradius zur Dicke der h/b-Platten und hat einen Wert von 1,0. 0,8, wenn dieses Verhältnis von 150 auf 250 ansteigt. Temperaturkoeffizient m t berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Holzkonstruktionen, die bei Temperaturen von +35 bis +50 °C betrieben werden. Sie nimmt von 1,0 auf 0,8 ab. Feuchtigkeitskoeffizient Abschleppen berücksichtigt die Abnahme der Festigkeit von Holzkonstruktionen, die in einer feuchten Umgebung betrieben werden. Bei Luftfeuchtigkeit in Räumen von 75 bis 95 % t vl = 0,9. Im Freien in trockenen und normalen Bereichen t ow = 0,85. Bei konstanter Feuchtigkeit und im Wasser t ow = 0,75. Stresskonzentrationsfaktor t k = 0,8 berücksichtigt die lokale Festigkeitsminderung des Holzes im Bereich von Einspannungen und Zuglöchern. Der Einwirkungsfaktor t dl = 0,8 berücksichtigt die Festigkeitsabnahme von Holz dadurch, dass Dauerlasten teilweise mehr als 80 % der gesamten auf das Bauwerk einwirkenden Lasten ausmachen.

Elastizitätsmodul von Holz ermittelt in Kurzzeit-Labortests, E kr= 15–10 3 MPa. Bei Berücksichtigung von Verformungen unter Dauerbelastung, bei Berechnung durch Durchbiegungen £ = 10 4 MPa (Anlage 7).

Die normativen und konstruktiven Tragfähigkeiten von Bausperrholz wurden mit den gleichen Methoden wie für Holz ermittelt. In diesem Fall wurden seine Blattform und eine ungerade Anzahl von Schichten mit zueinander senkrechter Richtung der Fasern berücksichtigt. Daher ist die Festigkeit von Sperrholz in diesen beiden Richtungen unterschiedlich und entlang der Außenfasern etwas höher.

Am weitesten verbreitet in Konstruktionen ist siebenschichtiges Sperrholz der Marke FSF. Seine berechneten Widerstände entlang der Fasern der Außenfurniere sind: Zugfestigkeit # f. p = 14 MPa, Kompression #f. c \u003d 12 MPa, Biegen aus der Ebene /? f.„ = 16 MPa, Ausbrüche in der Ebene # f. sk \u003d 0,8 MPa und Schnitt /? f. cf - 6 MPa. Über die Fasern der Außenfurniere hinweg sind diese Werte jeweils gleich: ich f_r= 9 MPa, Kompression # f. c \u003d 8,5 MPa, Biegen # F.i \u003d 6,5 MPa, Absplittern R$. CK= 0,8 MPa, Schnitt # f. cf = = 6 MPa. Die Elastizitäts- und Schermodule entlang der äußeren Fasern sind jeweils E f = 9–10 3 MPa und b f = 750 MPa und über die äußeren Fasern £ f = 6–10 3 MPa und G $ = 750 MPa.

Zustandsdesign begrenzen

Grenzzustand Bemessung Grenzzustände sind Zustände, bei denen das Tragwerk infolge äußerer und innerer Lasten nicht mehr genutzt werden kann

Was sind Grenzzustände und wie sind sie bei statischen Berechnungen zu behandeln? Jeder weiß, dass es zwei Gruppen von Grenzzuständen gibt: den ersten und den zweiten. Was bedeutet diese Aufteilung?

Der Name selbst Grenzzustand» bedeutet, dass für jede Struktur unter bestimmten Bedingungen ein Zustand eintritt, in dem eine bestimmte Grenze ausgeschöpft ist. Herkömmlicherweise wurden zur Vereinfachung von Berechnungen zwei solcher Grenzen abgeleitet: Der erste Grenzzustand ist, wenn die endgültige Festigkeit, Stabilität und Dauerhaftigkeit der Struktur erschöpft ist; der zweite Grenzzustand - wenn die Verformungen der Struktur das maximal zulässige überschreiten (der zweite Grenzzustand für Stahlbeton umfasst auch die Einschränkung des Auftretens und Öffnens von Rissen).

Bevor Sie mit der Analyse der Berechnungen für den ersten und zweiten Grenzzustand fortfahren, müssen Sie verstehen, welcher Teil der Entwurfsberechnung im Allgemeinen in diese beiden Teile unterteilt ist. Jede Berechnung beginnt mit der Abholung der Ladung. Dann folgt die Wahl des Konstruktionsschemas und die Berechnung selbst, wodurch wir die Kräfte in der Struktur ermitteln: Momente, Längs- und Querkräfte. Und erst nachdem die Kräfte bestimmt sind, fahren wir mit den Berechnungen für den ersten und zweiten Grenzzustand fort. Normalerweise werden sie in dieser Reihenfolge ausgeführt: zuerst auf der ersten, dann auf der zweiten. Es gibt zwar Ausnahmen, aber darüber weiter unten.

Es lässt sich nicht sagen, was für manche Struktur wichtiger ist: Festigkeit oder Verformbarkeit, Stabilität oder Risssicherheit. Es ist notwendig, die Berechnung für zwei Grenzzustände durchzuführen und herauszufinden, welche der Einschränkungen die ungünstigste ist. Aber jeder Strukturtyp hat seine eigenen Besonderheiten, die zu wissen nützlich sind, um das Navigieren im Umfeld von Grenzzuständen zu erleichtern. In diesem Artikel werden wir die Grenzzustände für verschiedene Arten von Stahlbetonkonstruktionen anhand von Beispielen analysieren.

Berechnung von Balken, Platten und anderen Biegeelementen für den ersten und zweiten Grenzzustand

Sie müssen also ein Biegeelement berechnen und fragen sich, wo Sie mit der Berechnung beginnen sollen und wie Sie nachvollziehen können, ob alles berechnet wurde? Alle empfehlen, nicht nur für den ersten, sondern auch für den zweiten Grenzzustand zu rechnen. Aber was ist es? Wo sind die Besonderheiten?

Zur Berechnung von Biegeelementen benötigen Sie das "Handbuch für die Bemessung von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen aus schwerem Beton ohne Vorspannbewehrung (nach SNiP 2.03.01-84)" und direkt SNiP 2.03.01-84 "Beton und Stahlbeton Strukturen" selbst, unbedingt mit Änderung 1 (sehr wichtig für die Berechnung der zweiten Gruppe von Grenzzuständen).

Öffnen Sie Abschnitt 3 des Handbuchs „Berechnung von Stahlbetonbauteilen nach den Grenzzuständen der ersten Gruppe“, nämlich „Berechnung von Stahlbetonbauteilen nach Festigkeit“ (ab Abschnitt 3.10). Jetzt müssen Sie herausfinden, aus welchen Phasen es besteht:

- Dies ist der Teil der Berechnung, in dem wir prüfen, ob unsere Struktur der Einwirkung eines Biegemoments standhalten kann. Die Kombination zweier wichtiger Faktoren wird überprüft: die Größe des Abschnitts des Elements und die Fläche der Längsbewehrung. Wenn die Überprüfung zeigt, dass das auf die Struktur wirkende Moment kleiner als das maximal zulässige ist, ist alles in Ordnung und Sie können mit dem nächsten Schritt fortfahren.

2) Berechnung von Schnitten, die zur Längsachse des Elements geneigt sind- Dies ist die Berechnung der Struktur für die Einwirkung einer Querkraft. Für den Nachweis ist es uns wichtig, die Abmessungen des Abschnitts des Elements und des Bereichs der Querbewehrung festzulegen. Wie im vorigen Berechnungsschritt gilt, wenn die einwirkende Querkraft kleiner als die maximal zulässige ist, die Festigkeit des Elements als gewährleistet.

Beide Phasen werden zusammen mit Beispielen im Handbuch ausführlich besprochen. Diese beiden Berechnungen sind erschöpfende Festigkeitsberechnungen für klassische Biegeelemente. Liegen besondere Bedingungen (wiederkehrende Belastungen, Dynamik) vor, müssen diese hinsichtlich Kraft und Ausdauer berücksichtigt werden (häufig erfolgt die Bilanzierung durch Einführung von Koeffizienten).

1) Berechnung von Stahlbetonbauteilen zur Rissbildung- das ist der allererste Schritt, in dem wir herausfinden, ob sich in unserem Element Risse bilden, wenn es den einwirkenden Kräften ausgesetzt wird. Risse bilden sich nicht, wenn unser maximales Moment Mr kleiner ist als das Moment Mcrc, das Risse verursacht.

2) Berechnung von Stahlbetonelementen zur Rissöffnung- Dies ist die nächste Phase, in der wir die Rissöffnung in der Struktur überprüfen und mit den zulässigen Abmessungen vergleichen. Beachten Sie Abschnitt 4.5 des Handbuchs, in dem festgelegt ist, in welchen Fällen diese Berechnung nicht durchgeführt werden muss - wir benötigen keine zusätzliche Arbeit. Wenn die Berechnung erforderlich ist, müssen Sie zwei Teile davon ausführen:

a) Berechnung für die Öffnung von Rissen senkrecht zur Längsachse des Elements- Wir führen es gemäß den Abschnitten 4.7-4.9 des Handbuchs durch ( unter obligatorischer Berücksichtigung der Änderung 1 des SNiP, da die Rechnung ist dort schon radikal anders);

b) Berechnung für die Öffnung von Rissen, die zur Längsachse des Elements geneigt sind- Es muss gemäß Abschnitt 4.11 des Handbuchs durchgeführt werden, auch unter Berücksichtigung von Änderung 1.

Wenn sich nach der ersten Berechnungsstufe keine Risse bilden, überspringen wir natürlich Stufe 2.

3) Definition der Durchbiegung- Dies ist die letzte Stufe der Berechnung für den zweiten Grenzzustand für das Biegen von Stahlbetonelementen, sie wird gemäß den Abschnitten 4.22-4.24 des Handbuchs durchgeführt. In dieser Berechnung müssen wir die Durchbiegung unseres Elements finden und sie mit der durch DSTU B.V.1.2-3:2006 „Durchbiegungen und Verschiebungen“ normalisierten Durchbiegung vergleichen.

Wenn alle diese Teile der Berechnungen abgeschlossen sind, ist davon auszugehen, dass die Elementbemessung sowohl für den ersten als auch für den zweiten Grenzzustand abgeschlossen ist. Wenn es Konstruktionsmerkmale gibt (Hinterschnitt an einer Stütze, Löcher, konzentrierte Lasten usw.), müssen Sie die Berechnung natürlich unter Berücksichtigung all dieser Nuancen ergänzen.

Berechnung von Stützen und anderen mittig und außermittig gedrückten Bauteilen nach dem ersten und zweiten Grenzzustand

Die Phasen dieser Berechnung unterscheiden sich nicht sehr von den Phasen der Berechnung von Biegeelementen, und die Literatur ist dieselbe.

Die Berechnung für den Grenzzustand der ersten Gruppe beinhaltet:

1) Berechnung der Schnitte senkrecht zur Elementlängsachse- Diese Berechnung sowie für Biegeelemente bestimmt die erforderliche Größe des Abschnitts des Elements und seiner Längsbewehrung. Aber anders als bei der Berechnung von Biegeelementen, wo die Festigkeit des Querschnitts für die Einwirkung des Biegemoments M überprüft wird, wird bei dieser Berechnung die maximale vertikale Kraft N und die Exzentrizität der Aufbringung dieser Kraft "e" unterschieden (wenn multipliziert , sie ergeben jedoch das gleiche Biegemoment). Das Handbuch beschreibt ausführlich die Berechnungsmethodik für alle Standard- und Nicht-Standard-Profile (ab Abschnitt 3.50).

Ein Merkmal dieser Berechnung ist, dass der Einfluss der Durchbiegung des Elements berücksichtigt werden muss und auch der Einfluss der indirekten Bewehrung berücksichtigt wird. Die Durchbiegung des Elements wird bei der Berechnung für die zweite Gruppe von Grenzzuständen bestimmt, es ist jedoch zulässig, die Berechnung bei der Berechnung für den ersten Grenzzustand zu vereinfachen, indem ein Beiwert gemäß Abschnitt 3.54 des Handbuchs eingeführt wird.

2) Berechnung von Schnitten, die zur Längsachse des Elements geneigt sind- Diese Berechnung für die Einwirkung einer Querkraft gemäß Abschnitt 3.53 des Handbuchs ist ähnlich der Berechnung von Biegeelementen. Als Ergebnis der Berechnung erhalten wir die Fläche der Querbewehrung in der Struktur.

Die Berechnung für den Grenzzustand der zweiten Gruppe besteht aus folgenden Schritten:

1) Berechnung von Stahlbetonbauteilen durch Rissbildung.

2) Berechnung von Stahlbetonelementen zur Rissöffnung.

Diese beiden Phasen sind der Berechnung von Biegeelementen absolut ähnlich - es gibt maximale Kräfte, es sollte festgestellt werden, ob Risse entstehen; und wenn sie gebildet werden, dann führen Sie, falls erforderlich, eine Berechnung für die Öffnung von Rissen durch, senkrecht und geneigt zur Längsachse des Elements.

3) Definition der Durchbiegung. Wie bei Biegeelementen ist auch bei exzentrisch gestauchten Elementen die Durchbiegung zu ermitteln. Grenzdurchbiegungen sind wie immer in DSTU B V.1.2-3:2006 „Durchbiegungen und Verschiebungen“ zu finden.

Berechnung der Fundamente für den ersten und zweiten Grenzzustand

Die Berechnung von Fundamenten unterscheidet sich grundlegend von den obigen Berechnungen. Wie immer muss bei der Berechnung von Fundamenten mit der Erhebung der Lasten bzw. mit der Berechnung des Gebäuderahmens begonnen werden, wodurch die Hauptlasten auf das Fundament N, M, Q ermittelt werden.

Nachdem die Lasten gesammelt und der Fundamenttyp ausgewählt wurden, muss mit der Berechnung der Bodenbasis unter dem Fundament fortgefahren werden. Diese Berechnung gliedert sich wie alle anderen Berechnungen in die Berechnung für den ersten und für den zweiten Grenzzustand:

1) Sicherstellung der Tragfähigkeit des Fundamentfundaments - die Festigkeit und Stabilität der Fundamente werden überprüft (erster Grenzzustand) - ein Beispiel für die Berechnung eines Streifenfundaments;

2) Berechnung des Fundaments durch Verformungen - Bestimmung des Bemessungswiderstands des Baugrunds, Bestimmung der Setzung, Bestimmung der Fundamentwalze (zweiter Grenzzustand).

Das "Handbuch für die Bemessung von Fundamenten von Gebäuden und Bauwerken (zu SNiP 2.02.01-83)" hilft bei der Bewältigung dieser Berechnung.

Wie Sie bereits aus dem Wortlaut verstanden haben, führen wir bei der Bestimmung der Größe der Fundamentbasis (sei es ein Streifen- oder ein Säulenfundament) zunächst die Berechnung der Bodenbasis und nicht des Fundaments durch. Und bei dieser Berechnung (außer bei felsigen Böden) ist es viel wichtiger, die Basis durch Verformungen zu berechnen - alles, was in Absatz 2 oben aufgeführt ist. Die Berechnung für den ersten Grenzzustand ist oft gar nicht erforderlich, weil Viel wichtiger ist es, Verformungen zu vermeiden, sie treten viel früher auf als der Verlust der Bodentragfähigkeit. In welchen Fällen es notwendig ist, die Berechnung für die erste Gruppe von Grenzzuständen durchzuführen, können Sie dem Abschnitt 2.259 des Handbuchs entnehmen.

Betrachten wir nun die Berechnung der Basis durch Verformungen. Meistens schätzen Konstrukteure den Bemessungswiderstand des Bodens, vergleichen ihn mit der Belastung des Bodens durch das Gebäude, wählen die erforderliche Fundamentfläche aus und halten dort an. Das ist der falsche Ansatz, denn nur ein Teil der Arbeiten ist abgeschlossen. Die Berechnung des Fundaments gilt als abgeschlossen, wenn alle in Absatz 2 aufgeführten Schritte abgeschlossen sind.

Es ist sehr wichtig, die Setzung von Fundamenten zu bestimmen. Dies ist besonders wichtig bei unterschiedlichen Belastungen oder unebenen Böden, wenn die Gefahr von ungleichmäßigen Fundamentsetzungen besteht (dies wird in diesem Artikel „Was Sie über ein monolithisches Streifenfundament wissen müssen“ ausführlich beschrieben). Um die weitere Unversehrtheit der Baukonstruktionen sicherzustellen, ist es immer erforderlich, die Differenz der Gründungssetzungen gemäß Tabelle 72 des Handbuchs zu überprüfen. Wenn der Setzungsunterschied größer als der maximal zulässige Wert ist, besteht die Gefahr von Rissen in den Strukturen.

Die Rolle des Fundaments muss bei auf das Fundament einwirkenden Biegemomenten bestimmt werden. Außerdem muss die Rolle mit einer ungleichmäßigen Belastung des Bodens überprüft werden - dies wirkt sich auch auf die Verformung der Bodenbasis aus.

Aber nachdem das Fundament nach dem zweiten und ggf. dem ersten Grenzzustand berechnet und die Abmessungen des Fundamentfußes bestimmt wurden, geht es an den nächsten Schritt: die Berechnung des Fundaments selbst.

Bei der Berechnung des Fundaments haben wir den Druck unter der Basis des Fundaments ermittelt. Dieser Druck wird als Last auf die Sohle ausgeübt (von unten nach oben gerichtet), und die Stütze ist eine Säule oder Wand, die auf dem Fundament ruht (z. B. ein Flip). Es stellt sich heraus, dass wir auf jeder Seite der Stütze eine Konsole haben (normalerweise sind diese Konsolen gleich) und sie müssen unter Berücksichtigung einer gleichmäßig verteilten Last berechnet werden, die dem Druck unter der Basis des Fundaments entspricht. Ein gutes Verständnis des Berechnungsprinzips am Beispiel eines Säulenfundaments kann mit Hilfe des "Handbuchs zur Bemessung von Fundamenten auf einem natürlichen Fundament für Säulen von Gebäuden und Bauwerken (zu SNiP 2.03.01-84 und SNiP 2.02.01-83)" - dort sind in den Beispielen alle Berechnungsschritte sowohl im ersten als auch im zweiten Grenzzustand beschrieben. Gemäß den Berechnungsergebnissen der Konsole bestimmen wir zuerst die Höhe ihres Querschnitts und der Bewehrung (dies ist die Berechnung für den ersten Grenzzustand), dann prüfen wir die Rissbeständigkeit (dies ist die Berechnung für den zweiten Grenzzustand).

In gleicher Weise muss bei der Berechnung des Streifenfundaments vorgegangen werden: Bei einem Sohlenüberstand in einer Richtung von der Wand und Druck unter dieser Sohle berechnen wir die Kragarmplatte (mit Einklemmen der Stütze), die Länge des Auslegers ist gleich der Laufsohle der Sohle, die Breite wird zur Vereinfachung der Berechnung mit einem Meter angenommen, die Belastung der Konsole ist gleich dem Druck unter der Sohle des Fundaments. Wir finden das maximale Moment und die maximale Querkraft in der Konsole und führen die Berechnung für den ersten und zweiten Grenzzustand durch - genau wie bei der Berechnung von Biegeelementen beschrieben.

Bei der Berechnung von Fundamenten durchlaufen wir also zwei Berechnungsfälle für die Grenzzustände der ersten und zweiten Gruppe: zuerst bei der Berechnung des Fundaments, dann bei der Berechnung des Fundaments selbst.

Ergebnisse. Bei jeder Berechnung ist es wichtig, die Reihenfolge einzuhalten:

1) Sammlung von Lasten.

2) Wahl des Designschemas.

3) Ermittlung der Kräfte N, M und Q.

4) Berechnung des Elements nach dem ersten Grenzzustand (für Festigkeit und Standsicherheit).

5) Berechnung des Elements nach dem zweiten Grenzzustand (hinsichtlich Verformbarkeit und Risssicherheit).

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Bemerkungen

0 #15 Irina 17.10.2018 19:39

Zitieren:

Ich weiß auch, dass früher die Progina durch die normativen Ambitionen nachgelassen wurde

Und du liegst auch falsch.
Hier ist ein Zitat aus SNiP 85:
Zitieren:

Der Bemessungswert der Last sollte als Produkt ihres Standardwerts mit dem Lastsicherheitsfaktor SNiP 2.01.07-85 * Lasten und Einwirkungen (mit Änderungen Nr. 1, 2) entsprechend dem betrachteten Grenzzustand bestimmt und genommen werden: a) * bei der Berechnung der Festigkeit und Stabilität - gemäß den Absätzen 2.2, 3.4, 3.7, 3.11, 4.8, 6.11, 7.3 und 8.7; b) bei der Berechnung der Ausdauer - gleich eins; c) in Berechnungen für Verformungen - gleich eins, sofern in den Bemessungsnormen für Bauwerke und Fundamente keine anderen Werte festgelegt sind; d) bei der Berechnung für andere Arten von Grenzzuständen - gemäß den Bemessungsnormen für Bauwerke und Gründungen.

Zitieren:

Von nun an versuche ich herauszufinden, was es möglich ist, normative (charakteristische) Werte der Präferenz für Chi zu verwenden, trotzdem müssen die Werte des Rozrachunk berücksichtigt werden, auch ohne Koeffizienten für CC1 . ..CC3. Wenn es nicht so ist, dann wird es dort ausgeschrieben.

Ihnen sowie dem russischsprachigen Valery (wenn Sie ein anderer Valery sind) empfehle ich, den Artikel zu lesen

Seit 1955 wird diese Methode in die Praxis der Bauwerksberechnung eingeführt. Als Grenzzustand wird ein solcher Zustand der Struktur bezeichnet, in dem ihr weiterer normaler Betrieb unmöglich ist. Gemäß den Bauvorschriften und -vorschriften (SNiP) wurden drei Grenzzustände festgelegt: der erste Grenzzustand, bestimmt durch die Tragfähigkeit (Festigkeit oder Stabilität); der zweite Grenzzustand, der auftritt, wenn übermäßige Verformungen oder Vibrationen auftreten, die den normalen Betrieb verletzen;  der dritte Grenzzustand, der sich aus Rissbildung oder anderen lokalen Beschädigungen ergibt. Die Berechnung für den ersten Grenzzustand ist eine der Möglichkeiten zur Berechnung der Grenz(zerstörer)lasten, jedoch wird im Gegensatz zu letzterer auch die Eintrittswahrscheinlichkeit des Grenzzustandes berücksichtigt. Bei der Berechnung nach Grenzzuständen werden anstelle eines allgemeinen Sicherheitsfaktors drei separate Faktoren eingeführt. Der Überlastfaktor n1 berücksichtigt Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Belastung. Typischerweise wird die Belastung durch die Normen auf der Grundlage der Ergebnisse von Langzeitbeobachtungen festgelegt. Eine solche Belastung wird als normativer Rn bezeichnet. Die tatsächliche Belastung kann in ungünstiger Richtung von der Norm abweichen. Um eine solche Abweichung zu berücksichtigen, wird ein Überlastfaktor eingeführt. Multipliziert man die Standardlast mit diesem Koeffizienten, erhält man die berechnete Last: P n. Der Genauigkeitsgrad bei der Bestimmung der verschiedenen Belastungen ist nicht gleich, daher wird für jede Belastungsart ein eigener Überlastfaktor eingeführt. Am genauesten lässt sich die Dauerlast (Eigengewicht der Konstruktion) berechnen, daher wird der Überlastfaktor mit n 1,1 klein angenommen. Die temporäre Belastung - das Gewicht des Zuges, die Menschenmenge, der Druck auf die Struktur von Wind, Schnee - kann nicht genau berechnet werden. Dabei werden für solche Belastungen erhöhte Überlastfaktoren eingeführt. Zum Beispiel für Schneelast n 1,4. Die berechnete Belastung ergibt sich aus der Summe aller einwirkenden Belastungsarten multipliziert mit den entsprechenden Überlastfaktoren. Gleichmäßigkeitskoeffizient des Materials k 1, unter Berücksichtigung der möglichen Abnahme der Festigkeit des Materials gegenüber den festgelegten Normen und als normativer Widerstand bezeichnet.Der Bemessungswiderstand dieses Materials wird durch Multiplizieren des normativen Widerstands mit dem Gleichmäßigkeitskoeffizienten erhalten. Je homogener das Material, desto näher liegt der Koeffizient k bei eins. Der normative Widerstand ist die Spannung, die mindestens bereitgestellt werden muss, wenn Proben eines Materials einer bestimmten Sorte geprüft werden. Als normativer Widerstand gilt bei duktilen Werkstoffen der niedrigste Wert der Streckgrenze, bei spröden Werkstoffen die Zugfestigkeit. Beispielsweise ist für die Stahlsorte St.3 der Normwert der Streckgrenze MPa. In Wirklichkeit sind einige Abweichungen in die eine oder andere Richtung möglich, daher wird der Gleichmäßigkeitskoeffizient mit k = 0,85 - 0,9 angenommen, und der berechnete Widerstand ist gleich aPM. Der Koeffizient der Arbeitsbedingungen m, der alle anderen sehr unterschiedlichen Umstände berücksichtigt, die zu einer Verringerung der Tragfähigkeit der Struktur führen können, wie z. B.: Besonderheiten der Materialarbeit, Ungenauigkeiten in den Berechnungsannahmen, Herstellungsungenauigkeiten, der Einfluss von Feuchtigkeit, Temperatur, ungleichmäßiger Spannungsverteilung über den Querschnitt und andere Faktoren, die nicht direkt in die Berechnung eingehen. Unter ungünstigen Bedingungen akzeptieren sie, unter normalen, unter besonders günstigen Bedingungen teilweise m 1. Die Hauptbemessungsbedingung des Grenzzustandsverfahrens kann in allgemeiner Form wie folgt geschrieben werden: wobei N die Bemessungskraft ist, d. h. Kraft (oder Biegemoment) aus Standardlasten multipliziert mit den entsprechenden Überlastfaktoren; – normative Festigkeiten des Materials (Zugfestigkeit, Streckgrenze); sind die Homogenitätskoeffizienten; S - geometrische Eigenschaften des Abschnitts (Fläche, Widerstandsmoment); ein,. .i – Koeffizienten der Arbeitsbedingungen; f ist eine Funktion, die der Art der Anstrengung entspricht (Druck, Zug, Torsion, Biegung usw.). Bei der Berechnung von Bauteilen, die auf Zug oder Druck wirken, kann die Bedingung des Grenzzustandsverfahrens in folgender Form geschrieben werden: wobei N die Bemessungskraft ist; FNT - Bereich (Netz) eines gefährlichen Abschnitts. Bei der Berechnung von Balken wird die Bedingung wie folgt geschrieben: Rm, wobei M das berechnete Biegemoment ist; W ist der Widerstandsmoment; m ist der Koeffizient der Arbeitsbedingungen, der für die verbleibenden Balken in den meisten Fällen gleich eins genommen wird. Dabei sind zwei Fälle möglich. Zulässige Restauslenkungen je nach Betriebsbedingungen. In diesem Fall wird die Tragfähigkeit des Trägers durch das Biegemoment bestimmt: , wobei WPL das plastische Widerstandsmoment ist; R ist der berechnete Widerstand. Wenn Restdurchbiegungen nicht akzeptabel sind, wird der Grenzzustand als derjenige angesehen, bei dem die Spannungen in den äußersten Fasern die Bemessungstragfähigkeit erreichen. Die Tragfähigkeit wird aus dem Zustand W ermittelt, wobei W das Widerstandsmoment bei Betrieb im elastischen Zustand ist. Bei der Bestimmung der Tragfähigkeit von I-Trägern und ähnlichen Trägern mit dünnen Wänden und schweren Gurten wird in jedem Fall empfohlen, die vorherige Formel MR W zu verwenden. Die Berechnung statisch unbestimmter Träger erfolgt unter der Annahme, dass die Biegemomente an Stellen, an denen sich plastische Gelenke bilden können, gleich sind. Die Berechnungsmethoden werden in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Struktur und den an sie gestellten Anforderungen ausgewählt. Wenn es aufgrund der Betriebsbedingungen erforderlich ist, das Ausmaß der strukturellen Verformungen zu begrenzen, wird eine Steifigkeitsberechnung durchgeführt. Natürlich ersetzt die Steifigkeitsberechnung nicht die Festigkeitsberechnung, aber es gibt Fälle, in denen die Querschnittsabmessungen von Bauteilen nach Steifigkeit größer ausfallen als die nach Festigkeit berechneten. In diesem Fall ist die Hauptentscheidung für diese Konstruktion die Berechnung der Steifigkeit.

Gruppen

Die Grenzzustände von Bauwerken nach dem Grad der möglichen Auswirkungen werden wie folgt unterteilt:

Gemäß der Berechnungsmethode nach Grenzzuständen werden anstelle des bisher verwendeten Einzelsicherheitsbeiwerts (nach der Methode der zulässigen Spannungen) mehrere unabhängige Beiwerte verwendet, die jeweils die Merkmale des Betriebs der Struktur berücksichtigen trägt in gewissem Maße dazu bei, die Zuverlässigkeit des Bauwerks sicherzustellen und gegen das Auftreten eines Grenzzustands zu garantieren.

Die Grenzzustandsmethode, die in der UdSSR entwickelt wurde und auf Forschungen unter der Leitung von Professor N. S. Streletsky basiert, wurde 1955 durch Bauvorschriften und -vorschriften eingeführt und ist in der Russischen Föderation die Hauptmethode bei der Berechnung von Gebäudestrukturen.

Dieses Verfahren zeichnet sich durch die Vollständigkeit der Bewertung der Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit von Bauwerken aus, da Folgendes berücksichtigt wird:

Wahrscheinlichkeitseigenschaften von Belastungen, die auf die Struktur einwirken, und Widerstandsfähigkeit gegen diese Belastungen;
Merkmale des Betriebs bestimmter Arten von Strukturen;
plastische Eigenschaften von Materialien.

Die Berechnung des Tragwerks nach der Grenzzustandsmethode muss das Nichteintreten des Grenzzustands gewährleisten.

Anmerkungen

Literatur

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Sehen Sie, was "Limit State" in anderen Wörterbüchern ist:

Grenzzustand- Ein Bauzustand, in dem es die Fähigkeit verliert, eine seiner Brandbekämpfungsfunktionen aufrechtzuerhalten. [GOST R 53310 2009] [GOST R 53310 2013] Grenzzustand Der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb nicht akzeptabel ist oder ... Handbuch für technische Übersetzer

In der Strukturmechanik der Zustand eines Bauwerks (Bauwerk), in dem es den betrieblichen Anforderungen nicht mehr genügt. Die Grenzzustandsmethode ist die wichtigste in der Russischen Föderation bei der Berechnung von Gebäudestrukturen ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

Grenzzustand- 2.5. Grenzzustand Der Zustand eines Objekts, in dem sein weiterer Betrieb nicht akzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung seines Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist Quelle: GOST 27.002 89: ... ...

- (in der Strukturmechanik) der Zustand eines Bauwerks (Struktur), in dem es den betrieblichen Anforderungen nicht mehr genügt. Die Grenzzustandsmethode ist die wichtigste in Russland bei der Berechnung von Gebäudestrukturen. * * * ULTIMATIVE… … Enzyklopädisches Wörterbuch

Grenzzustand AL- 2.2. Der Grenzzustand der AL ist der Zustand der Leiter, in dem ihr weiterer Betrieb nicht akzeptabel oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung ihres Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist. Quelle … Wörterbuch-Nachschlagewerk von Begriffen der normativen und technischen Dokumentation

Grenzzustand- ribinė būsena statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Objekto būsena, kai tolesnis jo naudojimas neleistinas arba netikslingas. atitikmenys: engl. Grenzzustand vok. Grenzzustand, m rus. Grenzzustand, n pranc. et… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

Grenzzustand- ribinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angel. Grenzzustand vok. Grenzzustand, m rus. Grenzzustand, n pranc. état limite, m … Fizikos terminų žodynas

Der Zustand des Produkts, in dem die weitere Verwendung für den vorgesehenen Zweck unzumutbar oder unpraktisch ist oder die Wiederherstellung des gebrauchs- oder betriebsfähigen Zustands unmöglich oder unpraktisch ist ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Grenzzustand- - der Zustand des Objekts, in dem sein weiterer Betrieb nicht akzeptabel oder nicht praktikabel ist oder die Wiederherstellung seines betriebsbereiten Zustands unmöglich oder nicht praktikabel ist. GOST 27.002 89 ... Kommerzielle Energiewirtschaft. Wörterbuch-Referenz

Grenzzustand- der Zustand der Anlage, in dem ihr weiterer Betrieb wegen einer nicht behebbaren Verletzung von Sicherheitsanforderungen oder einer nicht behebbaren Verringerung der Betriebsfähigkeit oder einer unzulässigen Verringerung der Betriebseffizienz eingestellt werden muss ... Polytechnisches terminologisches erklärendes Wörterbuch

Bücher

Die Weisheit des Herrschers auf dem Weg der Langlebigkeit. Theory and Practice of Achieving Immortality (book + case), Vinogrodsky B.B. Im traditionellen China ist das Erreichen einer gesunden Langlebigkeit der höchste Wert des menschlichen Lebens. Gleichzeitig wird Gesundheit als ausgeglichener innerer Zustand eines Menschen verstanden, der sich in ...

Der Grenzzustand ist ein Zustand, in dem das Bauwerk (Bauwerk) den betrieblichen Anforderungen nicht mehr genügt, d.h. verliert die Fähigkeit, äußeren Einflüssen und Belastungen standzuhalten, erhält unzulässige Verschiebungen oder Rissöffnungsweiten usw.

Je nach Gefährdungsgrad legen die Normen zwei Gruppen von Grenzzuständen fest: die erste Gruppe - nach Tragfähigkeit;

die zweite Gruppe - weiter zum Normalbetrieb.

Zu den Grenzzuständen der ersten Gruppe gehören spröde, duktile, Ermüdung oder sonstiges Versagen, sowie Verlust der Formstabilität, Verlust der Lagestabilität, Zerstörung durch die kombinierte Einwirkung von Kraftfaktoren und widrigen Umgebungsbedingungen.

Die Grenzzustände der zweiten Gruppe sind gekennzeichnet durch Rissbildung und zu starke Rissöffnung, zu große Durchbiegungen, Drehwinkel und Schwingungsamplituden.

Die Berechnung für die erste Gruppe von Grenzzuständen ist die wichtigste und in allen Fällen obligatorisch.

Die Berechnung für die zweite Gruppe von Grenzzuständen wird für solche Bauwerke durchgeführt, die ihre Leistungsfähigkeit aufgrund des Eintretens der oben genannten Gründe verlieren.

Die Aufgabe der Grenzzustandsanalyse besteht darin, die geforderte Sicherheit zu geben, dass während des Betriebs eines Bauwerks oder Bauwerks keiner der Grenzzustände eintritt.

Der Übergang einer Struktur in den einen oder anderen Grenzzustand hängt von vielen Faktoren ab, von denen die wichtigsten sind:

1. äußere Belastungen und Einwirkungen;

2. mechanische Eigenschaften von Beton und Bewehrung;

3. Arbeitsbedingungen von Materialien und Konstruktion.

Jeder Faktor ist durch Variabilität während des Betriebs gekennzeichnet, und die Variabilität jedes Faktors separat hängt nicht von den anderen ab und ist ein zufälliger Prozess. So können Belastungen und Stöße von der gegebenen Wahrscheinlichkeit abweichen, die Durchschnittswerte zu überschreiten, und die mechanischen Eigenschaften von Materialien - von der gegebenen Wahrscheinlichkeit, die Durchschnittswerte zu verringern.

Grenzzustandsberechnungen berücksichtigen die statistische Variabilität von Belastungen und Festigkeitseigenschaften von Materialien sowie verschiedene ungünstige oder günstige Betriebsbedingungen.

2.2.3. Ladungen

Lasten werden in permanente und temporäre Lasten unterteilt. Temporäre werden je nach Dauer der Aktion in langfristige, kurzfristige und spezielle unterteilt.

Zu den ständigen Lasten gehören das Gewicht der tragenden und umschließenden Konstruktionen, das Gewicht und der Druck des Bodens und die Vordruckkraft.

Langfristige Verkehrslasten umfassen das Gewicht stationärer Geräte auf Böden; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, Schüttgütern in Behältern; Lasten in Lagern; langfristige temperaturtechnologische Auswirkungen, Teil der Nutzlast von Wohn- und öffentlichen Gebäuden, 30 bis 60% des Schneegewichts, Teil der Lasten von Laufkränen usw.

Als kurzfristige Lasten oder vorübergehende Lasten von kurzer Dauer werden berücksichtigt: das Gewicht von Personen, Materialien in Wartungs- und Reparaturbereichen; ein Teil der Belastung auf den Böden von Wohn- und öffentlichen Gebäuden; Belastungen, die bei Herstellung, Transport und Installation entstehen; Lasten von Lauf- und Brückenkränen; Schnee- und Windlasten.

Besondere Belastungen treten bei Erdbeben-, Explosions- und Notfalleinschlägen auf.

Es gibt zwei Gruppen von Lasten - Standard und Design.

Gesetzliche Lasten sind solche Lasten, die während des normalen Betriebs nicht überschritten werden können.

Gesetzliche Lasten werden auf der Grundlage von Erfahrungen in Planung, Bau und Betrieb von Gebäuden und Bauwerken festgelegt.

Sie werden gemäß den Normen unter Berücksichtigung der gegebenen Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der Durchschnittswerte akzeptiert. Die Werte der Dauerlasten werden durch die Bemessungswerte der geometrischen Parameter und die Durchschnittswerte der Dichte der Materialien bestimmt.

Gesetzliche temporäre Lasten werden nach den höchsten Werten festgelegt, beispielsweise Wind- und Schneelasten - nach dem Durchschnitt der Jahreswerte für den ungünstigen Zeitraum ihrer Einwirkung.

Geschätzte Lasten.

Die Variabilität der Lasten, wodurch die Möglichkeit besteht, dass ihre Werte im Vergleich zu den normativen überschritten und in einigen Fällen sogar verringert werden, wird durch die Einführung eines Zuverlässigkeitsfaktors geschätzt.

Bemessungslasten werden ermittelt, indem die Standardlast mit dem Sicherheitsfaktor multipliziert wird, d. h.

(2.38)

wo q

Bei der Tragwerksberechnung für die erste Gruppe von Grenzzuständen wird in der Regel größer als Einheit genommen und nur in dem Fall, wenn eine Abnahme der Last die Arbeitsbedingungen der Struktur verschlechtert, genommen < 1 .

Die Tragwerksberechnung für die zweite Grenzzustandsgruppe erfolgt für Bemessungslasten mit einem Beiwert =1, da das Risiko ihres Auftretens geringer ist.

Kombination von Lasten

Mehrere Lasten wirken gleichzeitig auf die Struktur. Das gleichzeitige Erreichen ihrer Maximalwerte ist unwahrscheinlich. Daher wird die Berechnung für verschiedene ungünstige Kombinationen von ihnen durchgeführt, wobei der Kombinationskoeffizient eingeführt wird.

Es gibt zwei Arten von Kombinationen: Grundkombinationen, bestehend aus Dauer-, Langzeit- und Kurzzeitbelastungen; Sonderkombinationen bestehend aus ständig, langzeitig, eventuell kurzzeitig und einer der Sonderbelastungen.

Enthält die Hauptkombination nur eine Kurzzeitbelastung, wird der Kombinationsbeiwert gleich eins angenommen, bei Berücksichtigung von zwei oder mehr Kurzzeitbelastungen werden letztere mit 0,9 multipliziert.

Bei der Planung sollten der Verantwortungsgrad und die Kapitalisierung von Gebäuden und Strukturen berücksichtigt werden.

Die Bilanzierung erfolgt durch Einführung des Zuverlässigkeitskoeffizienten für den vorgesehenen Zweck , die je nach Klasse der Bauwerke akzeptiert wird Für Bauwerke der 1. Klasse (einzigartige und monumentale Objekte)
, für Objekte der Klasse II (mehrgeschossiges Wohnen, öffentlich, gewerblich)
. Für Gebäude der Klasse III