Ступінь відповідальності будівель і споруд - студопедія

СНиП 2.01.07-85 * встановлено три класи відповідальності для будівель і споруд:

- Клас I, = 1,0 і більше; до цього класу належать головні корпуси ТЕС, АЕС, телевізійні вежі, промислові труби висотою понад 200 м, резервуари для нафти і нафтопродуктів місткістю понад 10 тис. м 3. криті спортивні споруди з трибунами, будівлі театрів, кінотеатрів, цирків, критих ринків, навчальних закладів, дитячих дошкільних установ, лікарень, пологових будинків, музеїв, державних архівів і т. п .;

- Клас III, = 0,9; до цього класу належать будівлі та споруди, що мають обмежене народногосподарське і (або) соціальне значення: склади без процесів сортування і пакування для зберігання сільськогосподарських продуктів, добрив, хімікатів, вугілля, торфу та ін. теплиці, парники, одноповерхові житлові будинки і т. п .

Чисельні значення коефіцієнта мають вероятностно-економічне обґрунтування.

Нормативні та розрахункові опори бетону

Нормативні та розрахункові опори характеризують міцнісні якості матеріалів. З точки зору математичної статистики міцність бетону або арматури є величиною випадковою, що коливається в певних межах.

Характеристики міцності бетону в силу істотної неоднорідності його структури володіють значною мінливістю. За нормативний опір бетону осьовому стиску беруть межу міцності осьовому стиску бетонних призм розмірами 150'150'600 мм з забезпеченістю 0,95. Ця характеристика контролюється шляхом проведення випробувань.

Під забезпеченістю розуміють ймовірність потрапляння випадкових величин, що виражають міцність бетону, в інтервал від Rbn до ∞.

Розрахунковий опір бетону осьовому стиску для розрахунку за граничними станами першої групи отримують

де = 1,3 - коефіцієнт надійності по бетону при стисканні.

Аналогічно визначається розрахунковий опір бетону осьовому розтягу для розрахунку за граничними станами першої групи

де γbt - коефіцієнт надійності по бетону при розтягуванні; = 1,3 - при систематичному контролі міцності бетону при осьовому розтягу; = 1,5 - при відсутності такого.

Розрахункові опори бетону при розрахунку за граничними станами першої групи призначені в нормах з високою забезпеченістю рівній 0,99865.

В необхідних випадках розрахункові значення міцності бетону множать на наступні коефіцієнти умов роботи gbi. враховують особливості роботи бетону в конструкції (характер навантаження, умови навколишнього середовища і т.д.):

а) gb1 - для бетонних і залізобетонних конструкцій, що вводиться до розрахункових значень опорів Rb і Rbt і враховує вплив тривалості дії статичного навантаження:

gb1 = 1,0 - при нетривалому (короткочасному) дії навантаження;

gb1 = 0,9 - при тривалому (тривалому) дії навантаження;

б) gb2 - для бетонних конструкцій, що вводиться до розрахункових значень опору Rb і враховує характер руйнування таких конструкцій,

в) gb3 - для бетонних і залізобетонних конструкцій, що бетонуються у вертикальному положенні при висоті шару бетонування понад 1,5 м, що вводиться до розрахункового значення опору бетону Rb,

Наступ граничних станів другої групи не настільки небезпечно як першої, так як це зазвичай не тягне за собою аварій, обвалень, жертв, катастроф. Тому розрахункові опори бетону для розрахунку конструкцій за граничними станами другої групи встановлюють при = = 1, тобто приймають їх рівними нормативним значенням

Як правило, тут і = 1.

Нормативні та розрахункові опори арматури

За нормативне опір Rsn стрижневий арматури розтягуванню приймається найменше контрольоване значення межі текучості з забезпеченістю 0,95, т. Е.

Розрахункові опори арматури розтягуванню для розрахунків за граничними станами першої і другої групи визначають діленням нормативних опорів на відповідні коефіцієнти надійності по арматурі, т. Е.

де gs - коефіцієнт надійності по арматурі. що дорівнює:

для граничних станів першої групи: 1,1 - для арматури класів А240, А300 і А400; 1,15 - для арматури класу А500; 1,2 - для арматури класу В500; 1,0 - для граничних станів другої групи, т. Е.

Розрахунковий опір стрижневий арматури класів A240, А300, A400 стиску Rsc, використовувані при розрахунках за граничними станами першої групи, при наявності зчеплення з бетоном приймають Rsc - Rs. так як при такій арматурі межа плинності стали при стисненні зазвичай досягається раніше руйнування стисненого залізобетонного елемента.

Структура розрахункових формул

У розрахунках за несучою здатністю (за граничними станами першої групи) виходять зі стадії III напружено-деформованого стану. При цьому проводиться перевірка виконання умови

де F - ймовірне найбільше зусилля, яке може виникнути в елементі при виняткових, критичних, але все ж можливих обставин;

Fult - ймовірна мінімальна несуча здатність елемента, визначена з урахуванням зниженої проти контрольованої міцності бетону і арматури.

Мінливість величин F і Fult як правило, описується законом нормального розподілу випадкових величин.

Детальніше умова можна записати так:

де С - коефіцієнт, що враховує наскільки точно обрана розрахункова схема відображає роботу реальної конструкції і інші чинники;

S - коефіцієнт, що враховує форму і розміри поперечного перерізу елемента.

Врахувавши, що g = gn γfg і v = vn γfv. a Rb =, Rs =, нерівність (2.15) можна записати кілька коротше

Розрахунок по переміщенням зазвичай полягає у визначенні прогину конструкції від навантажень з урахуванням їх тривалості дії і і в порівнянні його з гранично допустимим прогином

де fult - гранично допустимий прогин по нормам для даної конструкції.

Розрахунок по розкриттю тріщин полягає у визначенні ширини розкриття тріщин і порівнянні її з гранично допустимої шириною розкриття

Розрахунок залізобетонних елементів слід проводити за тривалого і по нетривалого розкриття нормальних і похилих тріщин.

Ширину тривалого розкриття тріщин визначають за формулою:

а нетривалого розкриття тріщин - за формулою

де acrc1 - ширина розкриття тріщин від тривалої дії постійних і тимчасових тривалих навантажень;

acrc2 - ширина розкриття тріщин від нетривалої дії постійних і тимчасових (тривалих і короткочасних) навантажень;

acrc3 - ширина розкриття тріщин від нетривалої дії постійних і тимчасових тривалих навантажень.

Вважається, що тріщини не з'являються, якщо зусилля N від дії зовнішніх навантажень не перевищує зусилля Fcrc, ult, тобто

де Fcrc, ult - зусилля, яке сприймає перетином в момент, що передує утворенню тріщин.

Метод розрахунку за граничними станами називають полувероятностним. Більшість величин, що входять в розрахункові формули, є величинами випадковими. Нормативні значення навантажень і впливів, а також опорів матеріалів обгрунтовані з позицій теорії ймовірностей. Однак проектувальник користується конкретними детермінованими величинами, отриманими на підставі теорії ймовірностей. Таким чином, теорія ймовірностей використовується в нормах проектування будівельних конструкцій в неявній формі, що послужило підставою метод розрахунку за граничними станами називати полувероятностним.

Основна ідея методу розрахунку за граничними станами полягає в забезпеченні гарантії того, щоб навіть в тих рідкісних випадках, коли на конструкцію діють максимально можливі навантаження, міцність бетону і арматури мінімальна, а умови експлуатації досить несприятливі, конструкція не руйнувалася або не отримувала б неприпустимих прогинів або тріщин.

1. Введенням в розрахунки замість єдиного коефіцієнта запасу міцності системи розрахункових коефіцієнтів, що враховують диференційовано вплив на несучу здатність елемента мінливості навантажень, міцності властивостей матеріалів, умов експлуатації, класу відповідальності досягають кращої збіжності теоретичних даних з досвідченими, ніж при єдиному коефіцієнті запасу k в колишніх методах розрахунку.

2. Кожне нове досягнення в підвищенні однорідності матеріалів може бути враховано в нормах, що призведе до їх економії.

3. Конструкції, розраховані за граничними станами, виходять кілька економічніше по витраті матеріалів.

1. Деякі коефіцієнти методу не отримали достатньої досвідченого обгрунтування. Так, наприклад, однаковий коефіцієнт надійності за навантаженням для власної ваги застосовуваний як для великопрольотних тонкостінних покриттів типу оболонок, де навантаження від ваги покриття є основною, так і для міжповерхових перекриттів, які працюють на значну тимчасове навантаження, недостатньо обґрунтований.

2. Визначення несучої здатності елементів, що складаються з двох і більше матеріалів (наприклад, залізобетонних) виконується в даний час без урахування спільного статистичного розкиду міцності цих матеріалів при розрахункових опорах, відповідних низької міцності кожного матеріалу. Імовірність виявити матеріал з міцністю нижче розрахункового опору приблизно дорівнює 0,001.

Можливість спільного невигідного попадання арматури і бетону мінімальної міцності є величиною надзвичайно малою (приблизно 2 х 10 -6), яка практично не може зустрітися в експлуатованих конструкціях. У зв'язку з цим запроектовані по нормам конструкції мають додаткові резервами міцності, які не враховуються в розрахунках.