Volumul util pe scări. Valorile de reglementare a sarcinilor

Ministerul Educației și Științei al Regiunii Chelyabinsk

NUMELE INSTITUTULUI DUMNEAVOASTRĂ

"Procesele fizice ale materialelor sub sarcină externă.

A terminat corespondența studenților. ... ..

Sukhorukov A.V.

Profesorul de la Phioclass a verificat profesorul asistent

Procesele fizice care apar în natură înseamnă schimbarea formei corpului, a poziției sale sau a stării de agregare. Schimbările de masă, lungime și lățime, timpul și temperatura corpurilor sunt măsurate și documentate. De asemenea, se iau în considerare modificările planificate ale stării fizice a materialelor pentru a ajunge la indicatorii doriți la sfârșitul lucrării. Schimbarea formei obiectelor, cum ar fi îndoirea armăturii, se face cu ajutorul mașinilor și mecanismelor. În primul rând, tot ceea ce ne înconjoară și chiar intră în compoziția noastră poate fi reprezentat sub formă de forțe fizice și este obișnuit să împărțim forțele fizice pe cele externe și interne. Forțele externe sunt numite sarcini, iar forțele interne sunt numite solicitări. În plus, în funcție de natura problemei care trebuie rezolvată, forțele externe pot fi considerate interne și viceversa. Este relativ ușor și imperceptibil ca un observator ocazional să permită ca acest lucru să se facă prin puterea gândirii, în special prin legea egalității de forță formulată de Newton. Înțelesul acestei legi este redus la faptul că forța opoziției este egală în sens cu forța de acțiune și este direcționată în direcția opusă. Această lege face relativ ușor să compunem și să rezolvăm ecuațiile de echilibru ale unui sistem. Mecanica teoretică tratează forțele - forțele exterioare și forțele interne - stresul - mulțimea teoriei rezistenței materialelor și a diferitelor teorii ale elasticității. Ca și în materialul studiat, apar stresuri, ele fiind distribuite pe lungimea, lățimea și înălțimea elementului, unde sunt direcționate și la care sunt egale - separate un subiect important, dar în acest caz suntem interesați de locul în care provine încărcăturile externe, provoacă aceste stresuri interne.

Cele mai des luate în considerație, atunci când se calculează structurile clădirilor, sunt masele corporale (și nu numai masa fizică și, uneori, inerțială, dar mai târziu, și diferența de presiune). Dar nu este tot ce se poate spune despre încărcături.

În mecanica teoretică și rezistența materialelor, este obișnuit să se distingă sarcinile care acționează asupra structurilor calculate sau a elementelor structurale în funcție de diferite criterii. Unul dintre aceste semne este timpul de încărcare. Până în momentul acțiunii încărcăturii sunt împărțite în permanență și temporar:

Sarcină constantă.

Sarcini care acționează asupra structurii pe întreaga perioadă de funcționare a structurii, fie ea o secundă sau un mileniu.

De regulă, numai sarcina din greutatea proprie a structurii se referă la sarcini constante. De exemplu, pentru o fundație de benzi, sarcina constantă va fi greutatea proprie a tuturor elementelor unei clădiri, iar pentru o structură de tavan, greutatea proprie a curelelor superioare și inferioare, a rafturilor, a bretelelor și a elementelor de legătură. În același timp, pentru piatră sau elemente din beton armat, sarcina din propria greutate poate fi mai mult de jumătate din sarcina de proiectare, iar la calcularea fundației, toate cele 90%, iar pentru metal și structuri din lemn   acoperiri și pardoseli sarcina de propria greutate, de regulă, nu depășește 3-10%.

Sarcini temporare

Acestea sunt toate celelalte sarcini care acționează asupra structurii.

La rândul său, sarcinile temporare pot fi împărțite pe termen lung și pe termen scurt:

Sarcini lungi

Încărcături - timp de acțiune care este mult mai lung decât timpul în care se produc deformări în structură sub acțiunea acestor sarcini.

Faptul este că orice corp, inclusiv corpul uman, este deformat sub acțiunea încărcăturilor, adică parametrii geometrici ai schimbării corpului, cum ar fi lungimea, lățimea, înălțimea, elasticitatea axelor etc., iar acest lucru poate afecta în mod direct lucrarea elementului în cauză. De exemplu, atunci când calculăm forța (calcul pentru 1 grup de stări limitative), compunem ecuațiile de echilibru pentru un fascicul, considerat ca o tijă dreaptă, nu luăm în considerare efectul deformărilor. Contabilizarea deformărilor se efectuează la calcularea celor două grupuri de stări limită. Deci, deformarea oricărui corp nu este un proces instantaneu. Pur și simplu, faptul că materialul este deformat - este nevoie de timp și cu cât este mai mare masa inerțială a elementului în cauză, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru deformare. De exemplu, pentru un material ușor, cum ar fi un sac de navă din pânză, o rafală de vânt poate fi considerată o sarcină continuă, dar pentru un perete de piatră cu grosimea de 1 metru aceeași rafală de vânt poate fi considerată o sarcină pe termen scurt. Prin urmare, împărțirea în sarcini pe termen lung și pe termen scurt este mai degrabă arbitrară și depinde de masa inerțială a materialului în cauză. În plus, acest lucru ar trebui să ia în considerare și alți factori care afectează timpul de deformare. De exemplu, timpul de deformare a solurilor subțiri sau de înălțare poate fi măsurat de săptămâni și chiar luni, deoarece încărcătura din zăpada care stă pe mai multe zile pe acoperișul unei clădiri poate fi considerată ca pe termen scurt la calcularea fundației. Dar când se calculează acoperișul, aceeași încărcătură ar trebui considerată lungă.

Sarcini pe termen scurt

Încărcături - a căror durată este comparabilă cu timpul în care structura este deformată sub acțiunea acestor sarcini.

Dar în acest caz, pentru a descrie o încărcătură pe termen scurt, doar timpul de acțiune nu este suficient, deoarece dacă puneți cu grijă o pungă de ciment pe podea timp de o secundă, este o sarcină și dacă aruncați aceeași pungă de ciment pe podea de la o înălțime de 1 metru, de data aceasta punga de contact cu podea va fi la fel de 1 secundă, dar va fi o sarcină complet diferită.

Pentru o determinare mai precisă a sarcinii este în continuare împărțită în statică și dinamică.

Încărcări statice

Relativ vorbind, acestea sunt forțe aplicate cu accelerație minimă sau accelerație tinzând spre zero.

Astfel, acțiunea forței inerțiale la astfel de accelerații mici tinde la zero, iar calculul se efectuează numai pe acțiunea forței din masa fizică. Sau: Când este expus la sarcini statice, are loc o creștere relativ lentă a deformărilor și, prin urmare, masele inerțiale ale elementelor structurale individuale care se mișcă în timpul procesului de deformare pot fi neglijate, deoarece accelerațiile unor astfel de deplasări sunt nesemnificative. Ca urmare, echilibrul dintre forțele externe și cele interne în orice moment în timpul acțiunii unei sarcini statice rămâne neschimbat.

Staticul include sarcini permanente și pe termen lung, uneori sarcini pe termen scurt.

Odată, factorul de siguranță pentru sarcină a fost numit factorul de supraîncărcare - un termen mai ușor de înțeles, dar nu destul de precis. Faptul este că, într-un număr de cazuri, abaterea de sarcină nu este nefavorabilă, ci în jos, adică nu supraîncărcare, dar subîncărcare. Apoi numiți gf < 1 (например, для собственного веса конструкции при расчете ее на устойчивость от опрокидывания или сдвига).

190. Când se folosesc sarcini de proiectare și reglementare?

După cum sa menționat deja în răspunsul 26, pierderea capacitatea de încărcare   (rezistența, stabilitatea etc.) sunt pline de consecințe grave, prin urmare, la calcularea grupului I de stări limită, ele utilizează nu numai rezistența calculată a materialelor (luată cu o marjă relativă la standard), ci și încărcăturile calculate (de asemenea luate cu o marjă în ceea ce privește reglementarea). Pe scurt, stocurile sunt injectate din două părți.

Când se calculează grupul 2 (deformare, rezistență la fisurare), utilizați încărcătura normală. Excepțiile sunt elementele categoriei I de rezistență la fisuri care, pe baza formării fisurilor, se bazează pe impactul încărcărilor de proiectare - formarea fisurilor în ele duce la pierderea proprietăților de performanță.

191. În ce scop este sarcina divizată într-o perioadă constantă, pe termen lung și pe termen scurt?

Durata efectului de încărcare asupra rezistenței și deformabilității oricăror materiale, în special a betonului (vezi capitolul 1). Prin urmare, întreaga încărcătură este împărțită în două părți: permanentă și temporară, și temporară, la rândul său, pe termen lung și pe termen scurt. Mai mult decât atât, transpirația constantă și pe termen lung este de obicei combinată (sumarizată) ca sarcini care acționează mult timp. Încărcările permanente sunt cele care există pe parcursul "vieții" unei clădiri sau a unei structuri: propria greutate a structurilor portante și de încărcare, greutatea sau presiunea laterală a solurilor etc. Separarea încărcăturilor temporare de cele pe termen lung și pe termen scurt este condiționată; Nu există nicio acțiune, deci în fiecare caz specific este necesar să se facă referire la standardele de proiectare.

192. Este lungă sau scurtă încărcare de zăpadă?

Totul depinde de aria geografică. În regiunile sudice de zăpadă există puțin și nu se menține mult timp, deci, în cazul în care sarcina zăpezii standard nu depășește 7 kPa, este denumită pe termen scurt. În regiunile de nord, stratul de zăpadă poate dura 6 ... 8 luni sau chiar mai mult, însă încărcătura de zăpadă crește treptat pe tot parcursul iernii, deoarece precipitațiile scad, deci o parte a sarcinii este considerată a fi pe termen lung și parțial pe termen scurt (Fig. Mai mult, cu cât este mai mare grosimea stratului de zăpadă, cu atât este mai mare proporția de sarcină pe termen lung.

193. Cum se ia în considerare durata sarcinii la proiectarea structurilor din beton armat?

La verificarea rezistenței rezistenței calculate a betonului rb (RBT) înmulțită cu coeficientul condițiilor de muncă gb2. Dacă există încărcături permanente, pe termen lung și pe termen scurt (cu excepția încărcăturilor așa-numite "cu acțiune scurtă", adică foarte scurte - vânt, macara, transport etc.), atunci gb2   = 0,9. Dacă există o mulțime de "acțiuni scurte", atunci acestea sunt rezumate împreună cu restul și rb(RBT) înmulțiți cu gb2   = 1.1. De exemplu, în poveste construirea de cadre   încărcăturile de la macaralele de vânt și punți (adică sarcini de "durată scurtă") acționează asupra coloanelor, dar nu acționează asupra grinzilor de cadru (grinzi, ferme), prin urmare șuruburile sunt calculate din gb2   = 0,9, iar coloanele sunt calculate de două ori: o dată cu gb2   = 1.1 pentru sarcini totale ( FII), și a doua oară - cu gb2   = 0,9 pentru acțiunea acelorași sarcini, dar minus încărcăturile macaralei și vântului ( FI). dacă NI< 0,82NII, se poate limita la calcularea doar a sarcinilor FII   (aici sub N implică orice efort - momentul de încovoiere, forțele longitudinale și transversale obținute din calculul static atunci când este expus FIși FII).

Cu rezistența calculată a armăturii la compresie rsc   situația este exact opusă: cu cât acționează mai mult sarcina, cu atât este mai mare compresibilitatea finală a betonului sbu, cu atât este mai mare presiunea compresivă a oțelului (a se vedea întrebarea 27). Prin urmare, dacă se presupune că este vorba despre beton gb2   = 0.9, apoi valoarea rscpoate fi mărită de la 400 la 500 MPa (dacă clasa de armare permite). Atunci când verificați rezistența structurilor în stadiul de transport și instalare, atunci când sarcina (greutatea mortală) este foarte scurtă, luați-o gb2   = 1.1, cu toate acestea rsc   redusă la 330 MPa, deoarece compresibilitatea limită a betonului în acest caz este foarte mică (a se vedea și întrebarea 82).

Cu cât acționează mai mult timp, cu atât mai mare este tendința betonului, cu atât este mai mare deformarea elementului și cu atât sunt mai mari crăpăturile. Această circumstanță este luată în considerare de coeficienții specifici: când se determină forța critică condiționată Ncrla calculul elementelor comprimate - coeficient jl, la determinarea deflecției elementelor de îndoire - coeficienți jb   și n, la determinarea lățimii deschiderii crack-ului - de către coeficientul n. În plus, în calculul deschiderii fisurilor se folosește coeficientul. jl, care ia în considerare încălcarea suplimentară a aderenței armăturii la beton pe ambele părți ale fisurii în timpul încărcării prelungite, ceea ce duce la o creștere a lățimii deschiderii fisurilor.

194. Ce este o combinație dificilă de încărcături?

Aceasta este o combinație care determină forțe maximale (modulo) în secțiuni periculoase. Nu există o rețetă generală pentru determinarea combinațiilor nefavorabile, în fiecare caz este necesară abordarea individuală. De exemplu, în calculul static al unui cadru transversal cu o singură etapă clădire de producție Este necesar să se aleagă astfel de direcții de încărcare a vântului și a macaralei, care determină momentele maxime de încovoiere în secțiunile transversale calculate ale rafturilor. Există, de asemenea, cazuri în care impactul uneia dintre sarcini este favorabil, deoarece reduce efortul în secțiunile transversale. De exemplu, presiunea laterală a unui fluid acționează pe pereții unui rezervor adâncit din interior și, în afara acestuia, eliberează presiunea laterală a solului. Prin urmare, două combinații sunt nefavorabile aici: 1) presiunea solului în absența lichidului și 2) presiunea lichidului în absența umplerii la sol (această combinație are loc înainte de a pune obiectul în funcțiune: înainte de umplere, rezervorul este umplut cu lichid și supus unui test de impermeabilitate).

195. Care sunt factorii de combinare a sarcinii?

Probabilitatea acțiunii simultane a tuturor sarcinilor temporare cele mai nefavorabile este mică (de exemplu, capacul maxim de zăpadă în combinație cu presiunea maximă a capului de viteză, încărcăturile maxime ale macaralelor etc.). În plus, durata expunerii lor simultane este nesemnificativă (și, mai sus, sa observat că cu cât sunt încărcări mai scurte, cu atât structurile le vor rezista mai bine). Ambele circumstanțe fac posibilă oarecum reducerea mărimii sarcinilor temporare prin înmulțirea valorilor acestora cu factorul de combinare y(cu condiția ca numărul sarcinilor pe termen scurt să nu fie mai mic de două): pentru sarcini pe termen lung y= 0,95, pe termen scurt y= 0,9.

În calculul suprapunerii clădiri cu mai multe etaje   combinațiile încărcăturilor temporare iau în considerare puțin diferit. Cu o creștere a suprafeței de încărcare a structurii podelei (grinzi sau șurub, a se vedea întrebarea 197), probabilitatea unui efect simultan asupra structurii încărcăturii maxime temporare uniform distribuite pe întreaga suprafață de încărcare scade, de aceea în unele cazuri (locuințe, săli de clasă, podele de tranzacționare etc.) sarcini temporare înmulțite cu combinații de factori de reducere yA.

Probabilitatea acționării simultane a încărcăturilor maxime temporare uniform distribuite pe etajele tuturor etajelor este de asemenea redusă, care este luată în considerare la calcularea coloanelor, pereților și fundațiilor prin factorul de combinare yn. Formule pentru determinare yA   și yn   sunt prezentate în Standardele de proiectare "Încărcături și Impacturi".

Toate cele de mai sus se aplică combinația principală   constând în sarcini constante, lungi și scurte. pentru combinație specială, care, pe lângă cele de mai sus, include, de asemenea special încărcături (efecte explozive, de urgență etc.), mărimea sarcinilor continue înmulțite cu y   = 0,95, pe termen scurt - pe y = 0,8.

Sarcinile temporare pe termen lung includ: greutatea echipamentului staționar; aparate, mașini-unelte, motoare, precum și greutatea lichidelor și a substanțelor solide care umple echipamentul; încărcături pe podele din materiale stocate în depozite de cărți, depozite, biblioteci, frigidere și spații similare. Sarcini temporare pe termen scurt includ: încărcături de la mase de oameni, zăpadă, vânt, macarale, precum și încărcături care apar în timpul instalării și reparării structurii.

Încărcări speciale pot apărea ca urmare a efectelor seismice și explozive sau ca urmare a întreruperii proceselor tehnologice. În cazurile în care este necesar să se țină seama de efectul duratei sarcinilor asupra deformațiilor și formării fisurilor, o parte din cele pe termen scurt sunt considerate sarcini pe termen lung. Aceasta este de la 30 la 60% zăpadă, de la 50 la 70% din sarcina totală de la macaralele de pod, o parte a încărcăturii de la masele de oameni. Aceste sarcini sunt legate pe termen lung, datorită faptului că acestea pot acționa pentru o perioadă suficientă pentru manifestarea deformărilor în fluaj, care cresc deformarea și lățimea deschiderii crăpăturilor.

Calculul structurilor pentru al doilea grup de stări limită se efectuează pe efectul încărcărilor de proiectare la yf = 1, luând în considerare riscul mai scăzut al instalării acestor condiții pentru clădiri și structuri.

Sarcinile combinate. La operarea clădirilor, toate sarcinile pot acționa în diferite combinații. Trebuie efectuate calcule ale structurilor pentru cele mai nefavorabile combinații posibile. Standardele stabilesc două tipuri de combinații de sarcini: principalele - sarcini permanente, pe termen lung și pe termen scurt; speciale - permanente, lungi, pe termen scurt și una dintre sarcinile speciale. Probabilitatea apariției simultane a celor mai mari sarcini este luată în considerare de coeficienții combinațiilor Φ1 și Φ2. Dacă combinația principală include o constantă și o singură dată (lungă sau scurtă), atunci coeficienții combinațiilor sunt luați egali cu 1; atunci când se iau în considerare două sau mai multe sarcini temporare, acestea din urmă se înmulțesc cu F1 = 0,95 pentru sarcinile pe termen lung și cu Φ2 = 0,9 pentru cele pe termen scurt, deoarece este puțin probabil ca acestea să ajungă simultan la cele mai ridicate valori calculate.

Gradul de responsabilitate al clădirilor este estimat de dimensiunea daunelor materiale și sociale în cazul distrugerii lor prematură. La proiectare, gradul de responsabilitate al clădirilor este luat în considerare prin înmulțirea sarcinii de proiectare cu factorul de fiabilitate la destinație, luată în funcție de clasa de responsabilitate a clădirilor. Pentru instalațiile și obiectele de clasă I de importanță economică deosebită (clădirile principale ale centralelor termice, centralelor nucleare, turnurilor de televiziune) γn = 1; pentru clădirile din clasa II - obiecte de importanță economică importantă (clădiri de construcții industriale și civile, neincluse în clasa I) γn = 0,95; pentru construcțiile de clasă III cu o importanță economică limitată (clădiri rezidențiale cu o singură etapă, depozite), γn = 0,9.

Dați clasificarea sarcinilor în funcție de durata acțiunii lor în SC.

Încărcați clasificarea.

4.1. Dați clasificarea sarcinilor în funcție de durata acțiunii lor în SC.

4.2. Ce încărcări sunt constantele? Dați exemple de astfel de sarcini.

4.3. Ce sarcini sunt temporare? Dați exemple de astfel de sarcini.

4.4. Ce încărcări sunt lungi? Dați exemple de astfel de sarcini.

4.5. Ce sarcini sunt pe termen scurt? Dați exemple de astfel de sarcini.

4.6. Care sunt încărcăturile speciale? Dați exemple de astfel de sarcini.

În funcție de durata încărcării se împarte permanent și temporar. Sarcini temporare, la rândul lor, sunt împărțite în lung, pe termen scurt, speciale.

4.2. Ce încărcări sunt constantele? Dați exemple de astfel de sarcini.

Sarcini constante   din greutatea rulmentului și a structurilor de închidere ale clădirii sunt de natură gravitațională.

Sunt constante sarcinile din greutatea rulmentului și a structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor, masa și presiunea solurilor, efectele precomprimării structurilor din beton armat.

4.3. Ce sarcini sunt temporare? Dați exemple de astfel de sarcini.

Sarcini temporare sunt împărțite în lung, pe termen scurt, speciale.

4.4. Ce încărcări sunt lungi? Dați exemple de astfel de sarcini.

Durabile sunt încărcăturile din greutatea echipamentului staționar pe podea - mașini, aparate, motoare, rezervoare etc .; presiunea gazelor, a lichidelor, a corpurilor libere în containere; încărcări în depozitefrigidere, biblioteci de arhive și clădiri și structuri similare; porțiunea standard a sarcinii din clădiri rezidențialebirouri și spații de uz casnic; efecte tehnologice de temperatură îndelungată de la echipamente staționare; încărcăturile de la o macara suspendată sau unică, înmulțită cu anumiți factori.

4.5. Ce sarcini sunt pe termen scurt? Dați exemple de astfel de sarcini.

Încărcăturile pe termen scurt provin din greutatea oamenilor, pieselor, materialelor din domeniul întreținerii și reparării utilajelor - culoarelor și altor zone fără echipament; o parte din sarcina pe etajele clădirilor rezidențiale și publice; sarcinile rezultate din fabricarea, transportul și instalarea elementelor structurale; încărcături de la macarale suspendate și de punte folosite în construcția sau exploatarea clădirilor și a structurilor; zăpadă și vânt; temperaturile climatice.

4.6. Care sunt încărcăturile speciale? Dați exemple de astfel de sarcini.

Sarcinile speciale includ: efecte seismice și explozive; greutățile cauzate de o defecțiune sau defectare a echipamentelor și o încălcare accentuată a procesului tehnologic (de exemplu, cu o creștere sau scădere accentuată a temperaturii etc.); efectele deformărilor inegale ale bazei, însoțite de o schimbare fundamentală a structurii solului (de exemplu, deformarea solurilor de dărâmare în timpul udării sau a solurilor permafrost în timpul dezghețării), etc.

5.1. Ce se înțelege prin valoarea normativă a încărcăturii?

5.2. Ce se înțelege prin valoarea calculată a sarcinii?

5.3. Cum se determină valorile standard constante?

5.4. Cum se determină valorile normative ale sarcinilor temporare?

5.5. Cum se determină valorile calculate ale sarcinilor permanente și temporare?

5.6. Care este considerată rezistența reglementară a materialelor de construcție structurale?

5.7. Cum se determină rezistența calculată a materialelor de construcție structurale?

5.8. Ce rezistențe (normă sau rassch.) Sunt folosite în calculele Regatului Unit pentru primul grup de PS?

5.9. Ce rezistențe (normă sau rassch.) Sunt folosite în calculele Regatului Unit pentru al doilea grup de PS?

5.10. Ce încărcări (normă sau rassch.) Sunt utilizate la calcularea societății de asigurare pentru primul grup de PS?

5.11. Ce încărcări (normă sau rassch.) Sunt utilizate la calcularea societății de asigurare pentru al doilea grup de PS?

5.1. Ce se înțelege prin valoarea normativă a încărcăturii?

În calcule utilizând valorile normative și calculate ale sarcinilor. Înființată de normele celor mai mari valori ale încărcăturilor care pot acționa asupra structurii în timpul funcționării sale normale, numită reglementare.

Sarcina reală datorată unor circumstanțe diferite poate fi diferită de cea standard într-o direcție mai mare sau mai mică. Această abatere este luată în considerare de factorul de siguranță a sarcinii.

Sarcini tehnice și de instalare temporară de reglementare sunt stabilite în conformitate cu

cele mai ridicate valori pentru utilizarea normală

5.2. Ce se înțelege prin valoarea calculată a sarcinii?

Valoarea de încărcare calculată este valoarea de încărcare limitată (maximă sau minimă) pe durata duratei de viață a obiectului;

5.3. Cum se determină valorile normative ale încărcăturilor permanente?