По методу предельных состояний

Существует несколько методик расчета строительных конструкций. До 1955 года в нашей стране металлические конструкции рассчитывались по методу допускаемых напряжений, в котором использовался единый коэффициент запаса, учитывающий изменчивость внешних воздействий, разброс прочностных характеристик материала и особенности работы материала в конкретных условиях.

В 1955 году были выпущены новые строительные нормы, основанные на методе предельных состояний, где используется три основных коэффициента запаса, определяемые методами математической статистики. Параллельно развивались вероятностные методы расчета строительных конструкций, в которых основные параметры расчета рассматриваются как случайные величины и представлены функциями статистического распределения.

В настоящее время расчет строительных конструкций, в том числе металлических, ведется по методу предельных состояний.

Предельное состояние (ПС) – такое состояние, когда конструкция перестает удовлетворять требованиям, предъявляемым к ней в процессе эксплуатации или монтажа. Предельные состояния подразделяются на две группы.

Предельные состояния I группы –

предельные состояния по потере несущей способности, то есть полной непригодности к эксплуатации. К ним относятся разрушения любого вида, потеря общей устойчивости конструкции или потеря местной устойчивости элемента конструкции, нарушение узлов соединения, превращающее конструкцию в изменяемую систему.

Расчет по предельным состояниям I группы обязателен для всех несущих конструкций, элементов и соединений.

Расчет по несущей способности производится на воздействие наибольших нагрузок, возможных в процессе эксплуатации (расчетных нагрузок).

Граничное условие – максимально возможное усилия в элементе или в конструкции не должно превышать минимальной несущей способности элемента или конструкции:

, где

N – максимальное усилие (зависит от нагрузок и расчетной схемы),

Ф – минимальная несущая способность (зависит от материала и геометрии сечения).

Предельные состояния II группы –

предельные состояния по деформациям и перемещениям, то есть по непригодности к нормальной эксплуатации. К ним относятся прогибы, перемещения и повороты узлов, осадки опор.

Расчет по предельным состояниям II группы производится в основном для изгибаемых элементов – определяется прогиб.

Расчет по деформациям производится на действие нормативных нагрузок.

Граничное условие – фактическая деформация не должна превышать нормируемой деформации:

, где

– фактическая деформация, определяется по формулам статики,

– нормируемая деформация, устанавливается по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» в разделе «Прогибы и перемещения»,

– коэффициент надежности по назначению.