ОСНОВЫ РАСЧЕТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Основные положения метода расчета по предельным состояниям

Цель расчета строительных конструкций - обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.

Строительные конструкции и основания рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации по предельным состояниям.

Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при которых конструкции или основания перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе эксплуатации или возведении требованиям, заданным в соответствии с назначением и ответственностью сооружений.

I группа предельных состояний - по потере несущей способности или полной непригодности к эксплуатации.

II группа предельных состояний - по непригодности к нормальной эксплуатации.

К I группе предельных состояний относятся:

1) потеря общей устойчивости формы;

2) потеря устойчивости положения;

3) вязкое, хрупкое, усталостное или иного характера разрушение;

4) разрушение под совместным воздействием силовых факторов и внешней среды;

5) качественное изменение конфигурации;

6) резонансные колебания;

7) текучесть материала, сдвиги в соединениях.

К предельным состояниям II группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота).

Для предельных состояний I группы предельное условие имеет вид:

(1)

где N - усилие в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и воздействий);

Ф - предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (функция свойств материала и размеров элементов).

(2)

где ψ - коэффициент сочетаний;

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, учитывает возможное отклонение

нагрузок в неблагоприятную сторону (большую или меньшую);

γ_n - коэффициент надежности по назначению;

F^H _i- основная нормативная нагрузка, отвечающая условиям нормальной эксплуатации;

N_i - усилие при F_i = 1;

F_i - расчетная нагрузка.

(3)

где γ_с- коэффициент условий работы;

А- геометрическая характеристика сечения (площадь, момент сопротивления);

R_n- нормативное сопротивление:

R_yn- предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести по ГОСТ и ТУ,

R_un- временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению по ГОСТ и ТУ;

γ_m- коэффициент надежности по материалу, учитывает отличие сопротивления материала в конструкции от сопротивлений, определяемых испытанием контрольных образцов;

R - расчетное сопротивление:
R_y - по пределу текучести;
R_u - по временному сопротивлению.

Итак (4)

Для предельных состояний II группы предельное условие может быть записано в виде:

(5)

где f - деформация или перемещение конструкции, возникающие в результате внешних нормативных воздействий на нее (функция нагрузок, материала и системы конструкций);

γ_n - коэффициент надежности по назначению, для большинства конструкций, γ_n =1;

f_np - предельные деформации или перемещения, ограничивающие нормальную эксплуатацию (функция назначения конструкции).