Muatan di tangga. Nilai pengaturan beban

Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Daerah Chelyabinsk

NAMA INSTITUTE ANDA

“Proses fisik material di bawah beban eksternal.

Menyelesaikan korespondensi siswa. ... ..

Sukhorukov A.V.

Guru Phioclass memeriksa asisten profesor

Proses fisik yang terjadi di alam, berarti mengubah bentuk tubuh, posisi atau keadaan agregasi. Perubahan massa, panjang dan lebar, waktu dan suhu benda diukur dan didokumentasikan. Juga, perubahan yang direncanakan dalam keadaan fisik bahan dipertimbangkan untuk mencapai indikator yang diinginkan pada akhir pekerjaan. Mengubah bentuk benda, seperti bengkok perkuatan, dilakukan dengan bantuan mesin dan mekanisme. Untuk memulainya, segala sesuatu yang mengelilingi kita dan bahkan masuk ke dalam komposisi kita dapat direpresentasikan dalam bentuk kekuatan fisik, dan adalah kebiasaan untuk membagi kekuatan fisik menjadi kekuatan eksternal dan internal. Gaya eksternal disebut beban, dan gaya internal disebut tekanan. Selain itu, tergantung pada sifat masalah yang dipecahkan, kekuatan eksternal dapat dianggap sebagai internal dan sebaliknya. Adalah relatif mudah dan tidak kelihatan bagi pengamat biasa untuk membiarkan ini dilakukan oleh kekuatan pikiran, khususnya, hukum tindakan yang setara yang dirumuskan oleh Newton. Makna hukum ini direduksi menjadi fakta bahwa kekuatan oposisi sama artinya dengan kekuatan aksi dan diarahkan ke arah yang berlawanan. Undang-undang ini membuatnya relatif mudah untuk menyusun dan menyelesaikan persamaan keseimbangan sistem. Mekanika teoretis berhubungan dengan beban - gaya luar, dan gaya dalam - tekanan - banyak teori ketahanan material dan berbagai teori elastisitas. Seperti pada material yang diteliti, tekanan muncul, karena terdistribusi sepanjang panjang, lebar dan tinggi elemen, di mana mereka diarahkan dan di mana keduanya sama - terpisah sebuah topik besar, tetapi dalam hal ini kami tertarik pada dari mana beban eksternal berasal, tekanan yang sangat internal ini menyebabkan.

Beban yang paling sering dipertimbangkan ketika menghitung struktur bangunan adalah massa tubuh (dan tidak hanya massa fisik, dan kadang-kadang inersia, tetapi lebih pada hal itu nanti) dan perbedaan tekanan. Tapi ini tidak semua yang bisa dikatakan tentang beban.

Dalam mekanika teoretis dan kekuatan material, merupakan kebiasaan untuk membedakan beban yang bekerja pada struktur yang dihitung atau elemen struktural sesuai dengan berbagai kriteria. Salah satu dari tanda-tanda ini adalah waktu buka. Pada saat aksi beban dibagi menjadi permanen dan sementara:

Beban konstan.

Beban yang bekerja pada struktur selama seluruh periode operasi struktur, baik itu satu detik atau satu milenium.

Sebagai aturan, hanya beban berat sendiri dari struktur yang disebut sebagai beban konstan. Misalnya, untuk fondasi strip, beban konstan akan menjadi berat sendiri dari semua elemen bangunan, dan untuk rangka atap, berat sendiri dari sabuk atas, bawah, rak, kawat gigi, dan elemen penghubung. Pada saat yang sama, untuk elemen batu atau beton bertulang, beban dari beratnya sendiri dapat lebih dari setengah beban desain, dan dalam perhitungan pondasi, semuanya 90%, dan untuk logam dan struktur kayu  pelapis dan lantai memuat beratnya sendiri sebagai suatu peraturan tidak melebihi 3-10%.

Beban sementara

Ini semua adalah beban lain yang bekerja pada struktur.

Pada gilirannya, beban sementara dapat dibagi menjadi jangka panjang dan jangka pendek:

Beban panjang

Beban - waktu aksi yang jauh lebih lama daripada waktu selama deformasi terjadi pada struktur di bawah aksi beban ini.

Faktanya adalah bahwa setiap benda, termasuk tubuh manusia, mengalami deformasi akibat aksi beban, yaitu parameter geometris tubuh berubah, seperti panjang, lebar, tinggi, kelurusan sumbu, dll., dan ini dapat secara langsung mempengaruhi kerja elemen yang bersangkutan. Sebagai contoh, ketika, ketika menghitung kekuatan (perhitungan untuk 1 kelompok keadaan pembatas), kami menyusun persamaan kesetimbangan untuk balok, dianggap sebagai batang lurus, kami tidak memperhitungkan efek deformasi. Akuntansi untuk deformasi dilakukan ketika menghitung 2 kelompok negara batas. Jadi, deformasi benda apa pun bukanlah proses instan. Sederhananya, fakta bahwa material itu terdeformasi - butuh waktu dan semakin banyak massa inersia elemen yang dipertanyakan, semakin banyak waktu untuk deformasi diperlukan. Misalnya, untuk bahan ringan, seperti karung kapal yang terbuat dari goni, embusan angin dapat dianggap sebagai beban kontinu, tetapi untuk dinding batu setebal 1 meter, embusan angin yang sama dapat dianggap sebagai beban jangka pendek. Oleh karena itu, pembagian menjadi muatan jangka panjang dan jangka pendek agak sewenang-wenang dan tergantung pada massa inersia material yang dimaksud. Selain itu, ini harus mempertimbangkan faktor-faktor lain yang mempengaruhi waktu deformasi. Misalnya, waktu deformasi tanah yang surut atau naik-turun dapat diukur selama berminggu-minggu bahkan berbulan-bulan, karena beban dari salju yang berada selama beberapa hari di atap sebuah bangunan dapat dianggap sebagai jangka pendek ketika menghitung pondasi. Tetapi ketika menghitung atap, beban yang sama harus dianggap panjang.

Beban jangka pendek

Beban - durasi yang sebanding dengan waktu selama struktur dideformasi dalam aksi beban ini.

Tetapi dalam kasus ini, untuk menggambarkan beban jangka pendek, hanya waktu tindakan saja tidak cukup, karena jika Anda dengan hati-hati meletakkan satu kantong semen di lantai selama 1 detik, itu adalah satu beban, dan jika Anda menjatuhkan kantong semen yang sama di lantai dari ketinggian 1 meter, kali ini kantong kontak dengan lantai akan semua sama 1 detik, tetapi itu akan menjadi beban yang sama sekali berbeda.

Untuk penentuan beban yang lebih akurat dibagi lagi menjadi statis dan dinamis.

Beban statis

Secara relatif, ini adalah kekuatan yang diterapkan dengan akselerasi minimal atau akselerasi yang cenderung ke nol.

Dengan demikian, aksi gaya inersia pada akselerasi kecil seperti itu cenderung nol dan perhitungan dilakukan hanya pada aksi gaya dari massa fisik. Atau ini: Ketika terkena beban statis, peningkatan deformasi yang relatif lambat terjadi, dan karena itu massa inersia elemen struktural individu yang bergerak selama proses deformasi dapat diabaikan, karena percepatan perpindahan seperti itu tidak signifikan. Akibatnya, keseimbangan antara kekuatan eksternal dan internal setiap saat selama aksi beban statis tetap tidak berubah.

Statis termasuk beban permanen dan jangka panjang, terkadang beban jangka pendek.

Sekali waktu, faktor keamanan untuk beban disebut faktor kelebihan beban - istilah yang lebih dimengerti, tetapi tidak cukup akurat. Faktanya adalah bahwa dalam sejumlah kasus, penyimpangan muatan tidak menguntungkan, tetapi ke bawah, yaitu. tidak overload, tetapi underload. Lalu tunjuk gf < 1 (например, для собственного веса конструкции при расчете ее на устойчивость от опрокидывания или сдвига).

190. Kapan beban desain dan regulasi digunakan?

Seperti yang sudah dinyatakan dalam respons 26, kerugian daya dukung  struktur (kekuatan, stabilitas, dll.) penuh dengan konsekuensi yang serius, oleh karena itu, dalam menghitung kelompok keadaan batas pertama, mereka tidak hanya menggunakan tahanan bahan yang dihitung (diambil dengan margin relatif terhadap standar), tetapi juga beban yang dihitung (juga diambil dengan margin dalam kaitannya dengan regulasi). Singkatnya, stok disuntikkan dari dua sisi.

Saat menghitung kelompok ke-2 (deformasi, ketahanan retak) gunakan beban pengaturan. Pengecualian adalah elemen-elemen dari kategori 1 ketahanan retak, yang, berdasarkan pada pembentukan retak, mengandalkan dampak beban desain - pembentukan retak di dalamnya menyebabkan hilangnya sifat kinerja.

191. Untuk tujuan apa beban dibagi menjadi konstan, jangka panjang dan jangka pendek?

Durasi beban berpengaruh pada kekuatan dan deformabilitas bahan apa pun, dan beton pada khususnya (lihat Bab 1). Oleh karena itu, seluruh beban dibagi menjadi dua bagian: permanen dan sementara, dan sementara, pada gilirannya, menjadi jangka panjang dan pendek. Selain itu, keringat yang konstan dan jangka panjang biasanya digabungkan (dijumlahkan) sebagai beban yang bekerja untuk waktu yang lama. Yang permanen termasuk beban-beban yang ada sepanjang “masa pakai” bangunan atau struktur: beratnya sendiri struktur pendukung dan penutup, berat atau tekanan lateral tanah, dll. Pemisahan beban sementara menjadi beban jangka panjang dan jangka pendek bersifat kondisional. Tidak ada tindakan, jadi dalam setiap kasus tertentu, perlu merujuk ke Standar Desain.

192. Panjang atau pendek beban salju?

Itu semua tergantung pada wilayah geografis. Di daerah selatan salju ada sedikit dan tidak tahan lama, oleh karena itu, di mana beban salju standar tidak melebihi 7 kPa, semuanya disebut sebagai jangka pendek. Di wilayah utara, tutupan salju dapat bertahan 6 ... 8 bulan atau bahkan lebih, namun beban salju meningkat secara bertahap sepanjang musim dingin, karena curah hujan turun, oleh karena itu, sebagian dari beban dianggap jangka panjang, dan beberapa - jangka pendek (Gambar 97). Selain itu, semakin besar ketebalan lapisan salju, semakin besar proporsi beban jangka panjangnya.

193. Bagaimana cara memperhitungkan durasi beban saat mendesain struktur beton bertulang?

Saat memeriksa kekuatan dihitung resistensi beton Rb (Rbt) dikalikan dengan koefisien kondisi kerja gb2. Jika ada muatan permanen, jangka panjang dan jangka pendek (kecuali untuk beban “kerja pendek”, yaitu beban jangka pendek - angin, derek, transportasi, dll.), Maka gb2  = 0,9. Jika ada banyak "aksi pendek", maka mereka dirangkum dengan sisanya, dan Rb(Rbt) dikalikan dengan gb2  = 1.1. Misalnya, dalam satu lantai bingkai bangunan  beban dari crane angin dan jembatan (mis. muatan "durasi pendek") bekerja pada kolom, tetapi tidak bekerja pada balok rangka (balok, rangka), oleh karena itu baut dihitung dari gb2  = 0,9, dan kolom dihitung dua kali: sekali dengan gb2  = 1.1 untuk muatan penuh ( Fii), dan kedua kalinya - dengan gb2  = 0,9 untuk aksi muatan yang sama, tetapi minus muatan derek dan angin ( FI). Jika Ni< 0,82Nii, dapat dibatasi hanya dengan menghitung beban Fii  (di sini di bawah N menyiratkan segala upaya - momen lentur, gaya longitudinal dan transversal, yang diperoleh dari perhitungan statis saat diekspos, masing-masing FIdan Fii).

Dengan resistensi yang dihitung dari penguatan terhadap kompresi Rsc  situasinya justru sebaliknya: semakin lama beban bekerja, semakin besar kompresibilitas beton sbu, semakin tinggi tegangan tekan baja (lihat pertanyaan 27). Karena itu, jika diasumsikan beton gb2  = 0,9, lalu nilainya Rscdapat ditingkatkan dari 400 hingga 500 MPa (jika kelas penguatan memungkinkan). Ketika memeriksa kekuatan struktur pada tahap transportasi dan instalasi, ketika beban (bobot mati) sangat pendek, ambil gb2  = 1.1, namun Rsc  berkurang menjadi 330 MPa, karena batas kompresibilitas beton dalam kasus ini sangat kecil (lihat juga pertanyaan 82).

Semakin lama beban bekerja, semakin besar creep beton, semakin besar defleksi elemen, dan semakin lebar retakannya. Keadaan ini diperhitungkan oleh koefisien khusus: ketika menentukan kekuatan kritis bersyarat Ncrdalam perhitungan elemen terkompresi - koefisien jl, ketika menentukan defleksi elemen lentur - koefisien jb  dan n, saat menentukan lebar celah retakan - dengan koefisien n. Apalagi dalam perhitungan pembukaan celah, koefisien digunakan. jl, yang memperhitungkan pelanggaran tambahan adhesi tulangan ke beton di kedua sisi retak selama pemuatan berkepanjangan, yang mengarah pada peningkatan lebar celah retak.

194. Apa kombinasi yang merugikan dari muatan?

Ini adalah kombinasi yang menyebabkan kekuatan (modulo) maksimum di bagian berbahaya. Tidak ada resep umum untuk menentukan kombinasi yang tidak menguntungkan, dalam setiap kasus perlu pendekatan secara individual. Misalnya, dalam perhitungan statis dari bingkai transversal satu lantai gedung produksi Penting untuk memilih arah angin dan beban crane seperti itu, yang menyebabkan momen lentur absolut maksimum pada penampang rak yang dihitung. Ada juga kasus di mana dampak salah satu beban menguntungkan, karena mengurangi upaya di penampang. Misalnya, tekanan lateral dari suatu fluida bekerja pada dinding reservoir yang dalam dari dalam, dan di luar itu mengurangi tekanan lateral tanah. Oleh karena itu, dua kombinasi tidak menguntungkan di sini: 1) tekanan tanah tanpa adanya cairan dan 2) tekanan cairan dengan tidak adanya pengisian tanah (kombinasi ini terjadi sebelum menempatkan objek ke dalam operasi: sebelum mengisi, tangki diisi dengan cairan dan menjalani uji impermeabilitas).

195. Apa faktor kombinasi beban?

Probabilitas aksi simultan dari semua beban sementara yang paling tidak menguntungkan adalah kecil (misalnya, penutup salju maksimum dalam kombinasi dengan tekanan head kecepatan maksimum, beban crane maksimum, dll.). Selain itu, durasi paparan simultan mereka tidak signifikan (dan di atas telah dicatat bahwa semakin pendek beban, semakin baik struktur akan menahannya). Kedua keadaan ini memungkinkan untuk agak mengurangi besarnya beban sementara dengan mengalikan nilainya dengan faktor kombinasi y(asalkan jumlah muatan jangka pendek tidak kurang dari dua): untuk muatan jangka panjang y= 0,95, untuk jangka pendek y= 0,9.

Dalam perhitungan tumpang tindih gedung bertingkat  kombinasi muatan sementara memperhitungkan sedikit berbeda. Dengan peningkatan area kargo pada struktur lantai (balok atau baut, lihat pertanyaan 197), kemungkinan efek simultan pada struktur maksimum sementara yang terdistribusi secara seragam di seluruh area kargo berkurang, oleh karena itu dalam beberapa kasus (tempat tinggal, ruang kelas, lantai perdagangan, dll.) beban sementara dikalikan dengan kombinasi faktor reduksi ya.

Peluang kerja simultan dari muatan maksimum sementara yang seragam di lantai semua lantai juga dikurangi, yang diperhitungkan saat menghitung kolom, dinding, dan fondasi dengan faktor kombinasi yn. Rumus untuk menentukan ya  dan yn  diberikan dalam Standar Desain "Beban dan Dampak".

Semua hal di atas berlaku untuk kombinasi utama  terdiri dari beban konstan, jangka panjang dan jangka pendek. Untuk kombinasi khusus, yang, di samping di atas, juga termasuk spesial beban (efek ledakan, darurat, dll.), besarnya beban kontinu dikalikan dengan y  = 0,95, jangka pendek - aktif y = 0,8.

Beban jangka panjang sementara meliputi: berat peralatan stasioner; peralatan, peralatan mesin, motor, serta berat cairan dan padatan yang mengisi peralatan; memuat di lantai dari bahan yang disimpan di penyimpanan buku, gudang, perpustakaan, lemari es, dan bangunan serupa. Beban sementara jangka pendek meliputi: beban dari massa manusia, salju, angin, crane, serta beban yang terjadi selama pemasangan dan perbaikan struktur.

Muatan khusus dapat terjadi sebagai akibat dari efek seismik dan ledakan atau sebagai akibat dari gangguan proses teknologi. Dalam kasus-kasus ketika perlu untuk mempertimbangkan efek dari durasi beban pada deformasi dan pembentukan retak, bagian dari yang jangka pendek dianggap sebagai beban jangka panjang. Ini adalah 30 hingga 60% salju, dari 50 hingga 70% dari total beban dari crane jembatan, bagian dari beban dari massa manusia. Beban ini terkait dengan jangka panjang, karena fakta bahwa mereka dapat bertindak untuk waktu yang cukup untuk manifestasi deformasi creep, yang meningkatkan defleksi dan lebar celah retak.

Perhitungan struktur untuk kelompok kedua dari kondisi pembatas dilakukan pada efek beban desain pada yf = 1, dengan demikian memperhitungkan risiko yang lebih rendah dari timbulnya kondisi ini untuk bangunan dan struktur.

Kombinasi banyak. Saat mengoperasikan gedung, semua muatan dapat bekerja dalam berbagai kombinasi. Perhitungan struktur harus dilakukan untuk kombinasi yang paling tidak menguntungkan. Standar menetapkan dua jenis kombinasi beban: beban utama - permanen, jangka panjang dan jangka pendek; khusus - permanen, panjang, jangka pendek dan salah satu beban khusus. Probabilitas terjadinya simultan dari beban terbesar diperhitungkan oleh koefisien kombinasi Φ1 dan Φ2. Jika kombinasi utama mencakup konstanta dan satu waktu (jangka panjang atau pendek), maka koefisien kombinasi diambil sama dengan 1; ketika memperhitungkan dua atau lebih muatan sementara, yang terakhir dikalikan dengan F1 = 0,95 untuk muatan jangka panjang dan dengan Ф2 = 0,9 untuk muatan jangka pendek, karena dianggap tidak mungkin bahwa mereka secara bersamaan mencapai nilai perhitungan tertinggi.

Tingkat tanggung jawab bangunan diperkirakan berdasarkan ukuran kerusakan materi dan sosial jika terjadi kerusakan dini. Saat mendesain, tingkat tanggung jawab bangunan diperhitungkan dengan mengalikan beban desain dengan faktor keandalan ke tujuan, yang diambil tergantung pada kelas tanggung jawab bangunan. Untuk fasilitas dan objek kelas I yang sangat penting secara ekonomi (bangunan utama pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga nuklir, menara televisi) γn = 1; untuk bangunan kelas II - objek yang memiliki kepentingan ekonomi penting (bangunan industri dan konstruksi sipil, tidak termasuk dalam kelas I) γn = 0,95; untuk konstruksi kelas III dengan kepentingan ekonomi terbatas (bangunan tempat tinggal berlantai satu, gudang), γn = 0,9.

Berikan klasifikasi beban tergantung pada durasi aksinya di SC.

Klasifikasi beban.

4.1. Berikan klasifikasi beban tergantung pada durasi aksinya di SC.

4.2. Beban apa yang merupakan konstanta? Berikan contoh beban seperti itu.

4.3. Apa beban sementara? Berikan contoh beban seperti itu.

4.4. Beban apa yang panjang? Berikan contoh beban seperti itu.

4.5. Apa beban jangka pendek? Berikan contoh beban seperti itu.

4.6. Apa muatan spesialnya? Berikan contoh beban seperti itu.

Tergantung pada durasi beban dibagi menjadi permanen dan sementara. Beban sementara, pada gilirannya, dibagi menjadi jangka panjang, jangka pendek, khusus.

4.2. Beban apa yang konstan? Berikan contoh beban seperti itu.

Beban konstan  dari berat struktur bantalan dan penutup bangunan bersifat gravitasi.

Konstan adalah beban dari berat struktur bantalan dan penutup bangunan dan struktur, massa dan tekanan tanah, efek dari struktur beton bertulang prategang.

4.3. Apa beban sementara? Berikan contoh beban seperti itu.

Beban sementara dibagi menjadi jangka panjang, jangka pendek, khusus.

4.4. Beban apa yang panjang? Berikan contoh beban seperti itu.

Tahan lama adalah beban dari berat peralatan stasioner di lantai - mesin, peralatan, mesin, tank, dll; tekanan gas, cairan, benda lepas dalam wadah; banyak masuk gudanglemari es, perpustakaan arsip dan bangunan dan struktur serupa; bagian hukum dari beban sementara di bangunan tempat tinggalkantor dan rumah tangga; efek teknologi suhu lama dari peralatan stasioner; beban dari satu jembatan gantung yang ditangguhkan atau tunggal dikalikan dengan faktor tertentu.

4.5. Apa beban jangka pendek? Berikan contoh beban seperti itu.

Beban jangka pendek berasal dari berat orang, suku cadang, bahan di area perawatan dan perbaikan peralatan - lorong dan area lain yang bebas dari peralatan; bagian dari beban di lantai bangunan tempat tinggal dan umum; beban yang timbul dari pembuatan, pengangkutan dan pemasangan elemen struktural; muatan dari jembatan gantung dan jembatan yang digunakan dalam konstruksi atau operasi bangunan dan struktur; salju dan angin; efek iklim suhu.

4.6. Apa muatan spesialnya? Berikan contoh beban seperti itu.

Beban khusus meliputi: efek seismik dan ledakan; beban yang disebabkan oleh kerusakan atau kerusakan peralatan dan pelanggaran tajam dari proses teknologi (misalnya, dengan kenaikan tajam atau penurunan suhu, dll.); efek deformasi alas yang tidak rata, disertai dengan perubahan mendasar pada struktur tanah (misalnya, deformasi tanah amblesan selama perendaman atau permafrost selama pencairan), dll.

5.1. Apa yang dimaksud dengan nilai normatif beban?

5.2. Apa yang dimaksud dengan nilai beban yang dihitung?

5.3. Cara menentukan nilai standar beban konstan?

5.4. Bagaimana cara menentukan nilai normatif dari beban sementara?

5.5. Bagaimana cara menentukan nilai terhitung beban permanen dan sementara?

5.6. Apa yang dianggap resistensi normatif bahan bangunan?

5.7. Bagaimana cara menentukan tahanan bahan bangunan yang dihitung?

5.8. Apa resistensi (norma atau rassch.) Yang digunakan dalam perhitungan perusahaan asuransi untuk kelompok 1 PS?

5.9. Resistansi apa (norma atau rassch.) Yang digunakan dalam perhitungan UK untuk kelompok PS ke-2?

5.10. Apa beban (norma atau rassch.) Digunakan ketika menghitung perusahaan asuransi untuk kelompok 1 PS?

5.11. Apa beban (norma atau rassch.) Digunakan ketika menghitung perusahaan asuransi untuk kelompok 2 PS?

5.1. Apa yang dimaksud dengan nilai normatif beban?

Dalam perhitungannya menggunakan nilai beban normatif dan dihitung. Ditetapkan oleh norma-norma nilai beban terbesar yang dapat bekerja pada struktur selama operasi normalnya, disebut peraturan.

Beban aktual karena keadaan yang berbeda mungkin berbeda dari standar dalam arah yang lebih besar atau lebih kecil. Penyimpangan ini diperhitungkan oleh faktor keamanan beban.

Beban teknologi dan pemasangan sementara yang diatur diatur sesuai dengan

nilai tertinggi untuk penggunaan normal

5.2. Apa yang dimaksud dengan nilai beban yang dihitung?

Nilai beban yang dihitung adalah nilai beban pembatas (maksimum atau minimum) selama masa objek;

5.3. Bagaimana cara menentukan nilai normatif beban permanen?