Скачать презентацию Лекция 1 Основные этапы проектирования строительных конструкций Конструктивная Скачать презентацию Лекция 1 Основные этапы проектирования строительных конструкций Конструктивная

Пр1.Вопросы 1-6.ppt

  • Количество слайдов: 18

Лекция 1. Основные этапы проектирования строительных конструкций. Конструктивная и расчётная схемы Этапы Конструктивная схема Лекция 1. Основные этапы проектирования строительных конструкций. Конструктивная и расчётная схемы Этапы Конструктивная схема (КС) (1) Компоновка конструктивной схемы отражает действительные размеры элементов и фактические условия их закрепления (2) Формирование расчётной схемы Расчётная схема (РС) (3) Сбор нагрузок является упрощённой (условной, идеализированной) и с необходимой степенью точности отражает работу элемента под действием нагрузок (4) Статический расчёт Определение внутренних усилий (M, Q, N) методами статики (строительной механики) (5) Конструктивный расчёт Подбор и проверка сечений (6) Расчёт и конструирование узлов (7) Выполнение рабочих чертежей КС РС Конструктивная и расчётная схемы балки (пример)

Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок Постоянные Воздействия Силовые (нагрузки) Несиловые • Средовые (температурное, влажностное, Нагрузки и воздействия. Классификация нагрузок Постоянные Воздействия Силовые (нагрузки) Несиловые • Средовые (температурное, влажностное, коррозионноагрессивное и др. ); • Кинематические (смещение опор и др. ) Классификация нагрузок Действуют в течение всего срока службы сооружения Временные Кратковременные Действуют в течение определённого времени Длительные Вертикальные Особые Горизонтальные по площади (к. Н/м 2) поверхностные (1) По длительности действия Равномерно распределённые по длине (к. Н/м) (2) По направлению Сосредоточенные (к. Н) линейные, погонные (3) По характеру распределения (4) По вероятности реализации Нормативные (эксплуатационные) Расчётные (предельные)

Постоянные, временные и особые нагрузки Постоянные • Вес несущих и ограждающих конструкций; • Вес Постоянные, временные и особые нагрузки Постоянные • Вес несущих и ограждающих конструкций; • Вес и давление грунтов; • Усилия от предварительного напряжения. Кратковременные • Нагрузки от людей и оборудования с полным значением; • Снеговая нагрузка с полным значением; • Ветровая нагрузка; Нагрузки и воздействия • Гололёдная нагрузка. Длительные Особые (аварийные) • Вес стационарного оборудования; • Давление газов, жидкостей и сыпучих тел; • Вес складируемых материалов; • Нагрузки от людей и оборудования с пониженным значением; • Снеговая нагрузка с пониженным значением. по СНи. П 2. 01. 07 -85*. Нагрузки и воздействия (п. 1. 4… 1. 9)

Аварийные воздействия имеют малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но могут привести к серьёзным Аварийные воздействия имеют малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но могут привести к серьёзным последствиям, если не приняты специальные меры. Аварийные воздействия Проектные (нормированные) Запроектные (ненормированные) • Пожары • Отказы отдельных несущих элементов • Промышленные взрывы • Взрывы бытового газа • Сейсмические воздействия • Взрывы устройств, используемых террористами • Карстовые воронки и провалы в основаниях сооружений и др. • Столкновения с движущимися транспортными средствами и др. Учёт этих воздействий регламентирован нормативными документами на проектирование объектов данного класса Необходимость учёта этих воздействий анализируется для каждого конкретного уникального объекта и отражается в «Техническом задании» и специальных «Технических условиях» на проектирование При дальнейшем совершенствовании нормативных документов возможен перевод отдельных аварийных ситуаций из запроектных в проектные.

Нормативные и расчётные нагрузки Нормативная, или эксплуатационная, нагрузка Коэффициенты надёжности по нагрузке (по СНи. Нормативные и расчётные нагрузки Нормативная, или эксплуатационная, нагрузка Коэффициенты надёжности по нагрузке (по СНи. П 2. 01. 07 -85*. Нагрузки и воздействия) qn – это наибольшая величина нагрузки, позволяющая нормально эксплуатировать здание (сооружение). Вид нагрузки Постоянная – от собственного веса конструкций металлических f Пункт СНи. П 1, 05 табл. 1 q – это наибольшая величина нагрузки, используемая в расчётах конструкций по несущей способности: Временная f – коэффициент надёжности по нагрузке (обычно f > 1); учитывает возможные неблагоприятные отклонения нагрузки от нормативного значения (обычно в сторону увеличения) вследствие её статистической изменчивости. железобетонных, каменных, деревянных 1, 1 изоляционных, выравнивающих и отделочных слоёв, выполняемых на строительной площадке 1, 3 полезная при полном нормативном значении менее 200 кг/м 2 1, 3 полезная при полном нормативном значении 200 кг/м 2 и более 1, 2 крановая 1, 1 п. 4. 8 снеговая 1, 4 п. 5. 7 ветровая Расчётная нагрузка 1, 4 п. 6. 11 п. 3. 7 Чем более изменчива нагрузка, тем выше для неё коэффициент f. Наибольшей изменчивостью обладают атмосферные нагрузки – снеговая, ветровая ( f = 1, 4).

Определение нагрузок Нормативные значения нагрузок определяются: a для постоянных нагрузок – по проектным данным; Определение нагрузок Нормативные значения нагрузок определяются: a для постоянных нагрузок – по проектным данным; a для полезных нагрузок – по наибольшим значениям, которые предусмотрены условиями нормальной эксплуатации; a для снеговой и ветровой нагрузок – по данным метеонаблюдений. Сбор нагрузки на перекрытие жилого здания Состав Нормативная нагрузка, кг/м 2 Коэффициент надёжности по нагрузке f Расчётная нагрузка, кг/м 2 600· 0, 02 = 12 1, 1 12· 1, 1 = 13, 2 1800· 0, 02 = 36 1, 3 36· 1, 3 = 46, 8 2500· 0, 25 = 625 1, 1 625· 1, 1 = 687, 5 Итого постоянная нагрузка 673 - 747, 5 Временная (полезная) нагрузка 150 1, 3 150· 1, 3 = 195 673 + 150 = 823 - 942, 5 Паркетный пол; 600 кг/м 3; толщ. 20 мм Стяжка из ц/п р-ра; 1800 кг/м 3; толщ. 20 мм Ж/б плита; 2500 кг/м 3; толщ. 250 мм Итого полная нагрузка

Полезные нагрузки Полезными принято называть нагрузки, восприятие которых составляет целевое назначение сооружений. Полезные нагрузки Полезные нагрузки Полезными принято называть нагрузки, восприятие которых составляет целевое назначение сооружений. Полезные нагрузки (по табл. 3 СНи. П 2. 01. 07 -85*. Нагрузки и воздействия) Здания и помещения Нормативные значения нагрузок, к. Па (кг/м 2) полное пониженное Квартиры жилых зданий 1, 5 (150) 0, 3 (30) Помещения административные, учебные 2, 0 (200) 0, 7 (70) Залы читальные 2, 0 (200) 0, 7 (70) обеденные 3, 0 (300) 1, 0 (100) зрительные, концертные, спортивные 4, 0 (400) 1, 4 (140) не менее 4, 0 (400) не менее 1, 4 (140) Книгохранилища, архивы не менее 5, 0 (500) Автостоянки* не менее 3, 5 (350) не менее 1, 5 (150) кратковременная нагрузка длительная нагрузка торговые, выставочные *по МГСН 4. 19 -05

Лекция 2. Сочетания нагрузок На конструкцию действует, как правило, несколько нагрузок, и при расчёте Лекция 2. Сочетания нагрузок На конструкцию действует, как правило, несколько нагрузок, и при расчёте необходимо выявить их наиболее неблагоприятное сочетание. При учёте одновременного действия более двух нагрузок их расчётные значения умножают на коэффициенты сочетаний < 1. Коэффициент сочетаний учитывает маловероятность одновременного действия максимальных значений нескольких нагрузок. СНи. П 2. 01. 07 -85* предусматривает основные и особые сочетания нагрузок. Сочетание Учитываемые нагрузки Коэффициенты сочетаний для нагрузок постоянных длительных кратковременных особых Основное 1 Постоянная + одна временная 1 1 1 - Основное 2 Постоянная + две и более временных 1 0, 95 0, 9 - Особое Постоянная + временные + одна особая 1 0, 95 0, 8 1 Сейсмич. Постоянная + временные + сейсмич. 0, 9 0, 8 0, 5 1

Снеговая нагрузка Вар. 1 Вар. 2 Расчётная снеговая нагрузка на горизонтальную проекцию покрытия : Снеговая нагрузка Вар. 1 Вар. 2 Расчётная снеговая нагрузка на горизонтальную проекцию покрытия : 1, 25 учитывается при 20° ≤ ≤ 30° 0, 75 где sg – расчётное значение веса снегового покрова; определяется в зависимости от снегового района; – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие; Учёт снеговых мешков при h > sg /2 h – в м; sg – в к. Па = 1; при уклоне кровли ≥ 60° = 0 (снега нет). при уклоне кровли 25° Снеговой район b = 2 h I II IV V VI VIII sg, к. Па 0, 8 1, 2 1, 8 2, 4 3, 2 4, 0 4, 8 5, 6 sg, кг/м 2 80 120 180 240 320 400 480 560 (табл. 4* СНи. П 2. 01. 07 -85* «Нагрузки и воздействия» ) Москва Учёт снеговых мешков в Москве необходим при высоте парапета h > sg/2 = 1, 8/2 = 0, 9 м

Снеговая нагрузка • В СНи. П 2. 01. 07 -85* до 2003 г. приводилась Снеговая нагрузка • В СНи. П 2. 01. 07 -85* до 2003 г. приводилась нормативная снеговая нагрузка: Расчётная снеговая нагрузка: s = sn · f = 100 1, 4 = 140 кг/м 2, где f – коэффициент надёжности по нагрузке ( f = 1, 4). • В СНи. П 2. 01. 07 -85* после изменений 2003 г. стала приводиться расчётная снеговая нагрузка: для г. Москвы sg = 180 кг/м 2 (повышена), длительная sn = 100 кг/м 2. кратковременная = полная для г. Москвы Распределение снеговой нагрузки по месяцам а нормативное значение составило sn = 180/1, 4 = 126 кг/м 2. • По МГСН 4. 19 -05 расчётное значение снеговой нагрузки для Москвы составляет sg = 200 кг/м 2 (ещё более повышена). Длительной является снеговая нагрузка с пониженным расчётным значением, определяемым умножением полного значения на коэффициент 0, 5.

Ветровая нагрузка на сооружения определяется как сумма двух составляющих: 4 средней (статической) – учитывается Ветровая нагрузка на сооружения определяется как сумма двух составляющих: 4 средней (статической) – учитывается во всех случаях; Наветренная сторона, активное давление ветра Подветренная сторона, пассивное давление ветра (са = 0, 8) (ср = 0, 6) 4 пульсационной (динамической) – не учитывается, если высота здания менее 36 м и отношение высоты к пролёту менее 1, 5. ветер 10 м динамическая составляющая сооружение время статическая составляющая Схема загружения статической составляющей ветровой нагрузки

Ветровая нагрузка Москва Расчётное значение статической составляющей ветровой нагрузки : (по табл. 5 СНи. Ветровая нагрузка Москва Расчётное значение статической составляющей ветровой нагрузки : (по табл. 5 СНи. П 2. 01. 07 -85*) Ветровой район w 0, к. Па I II IV V VI VII 0, 23 0, 30 0, 38 0, 48 0, 60 0, 73 0, 85 Высота, м Коэффициент k для типов местности A B C где ≤ 5 0, 75 0, 4 w 0 – нормативное значение ветрового 10 1, 0 0, 65 0, 4 давления; определяется в зависимости от ветрового района; 20 1, 25 0, 85 0, 55 40 1, 5 1, 1 0, 8 ≥ 480 2, 75 k – коэффициент изменения ветрового давления по высоте; принимается в зависимости от типа местности (А, В, С); с – аэродинамический коэффициент; в простейшем случае са = 0, 8; ср = 0, 6; f – коэффициент надёжности по нагрузке; f = 1, 4. (по табл. 6 СНи. П 2. 01. 07 -85*) Тип А – открытые побережья морей, озёр; пустыни, степи, лесостепи, тундра; Тип В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; Тип С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Предельные состояния конструкций Предельное состояние конструкции – это состояние, при котором конструкция перестаёт отвечать Предельные состояния конструкций Предельное состояние конструкции – это состояние, при котором конструкция перестаёт отвечать предъявляемым к ней требованиям безопасности или эксплуатационной пригодности. Нормы проектирования предусматривают две группы предельных состояний. Предельные состояния 1 -й группы (по несущей способности) Предельные состояния 2 -й группы (по пригодности к нормальной эксплуатации) • разрушение любого порядка • появление недопустимых прогибов • общая потеря устойчивости формы • появление недопустимых осадок • переход конструкции в изменяемую систему • появление недопустимых углов поворота Несущая способность конструкции • в качественном отношении – это способность конструкции воспринимать действующую нагрузку. • в количественном отношении – это максимальная величина нагрузки, которую может выдержать конструкция. Нормальная эксплуатация – это эксплуатация, осуществляемая в соответствии с предусмотренными технологическими или бытовыми условиями. ГОСТ 27751 -89. Надёжность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчёту.

Предельные состояния конструкций Группы предельных состояний Основные виды расчётов Первая группа – по несущей Предельные состояния конструкций Группы предельных состояний Основные виды расчётов Первая группа – по несущей способности • на прочность; • на устойчивость (общую и местную) – для металлических конструкций Вторая группа – по пригодности к нормальной эксплуатации • на жёсткость (деформативность) • на трещиностойкость (сопротивление образованию и раскрытию трещин) – только для железобетона Особые • • • на на на стойкость к прогрессирующему обрушению огнестойкость сейсмостойкость долговечность выносливость* Учитываемые нагрузки расчётные нормативные с пониженным значением * Расчёт на выносливость проводят для конструкций, непосредственно испытывающих воздействие многократно-повторных нагрузок (мосты, подкрановые балки).

Принцип расчёта по первому предельному состоянию плотность распределения р(F) р(Ф) Несущая способность конструкции (Ф) Принцип расчёта по первому предельному состоянию плотность распределения р(F) р(Ф) Несущая способность конструкции (Ф) Усилия от внешних нагрузок (F) нормативное усилие Fn расчётное усилие F расчётная несущая способность нормативная несущая способность Наибольшие усилия в конструкции N от внешних нагрузок не должны превышать её наименьшей несущей способности Ф: Ф Фn Резерв (запас) прочности • Расчётная нагрузка больше, чем нормативная. • Расчётная несущая способность меньше, чем нормативная. • Расчётное сопротивление меньше, чем нормативное.

Обобщённые условия расчёта по первому и второму предельным состояниям расчётная нагрузка нормативная нагрузка расчётное Обобщённые условия расчёта по первому и второму предельным состояниям расчётная нагрузка нормативная нагрузка расчётное сопротивление геометрия сечения коэффициент надёжности по нагрузке коэффициент сочетаний нормативное сопротивление коэффициент надёжности по материалу коэффициент надёжности по назначению коэффициент условий работы Прогибы (или перемещения) конструкции f от нормативных нагрузок не должны превышать предельно допустимых значений fu: прогиб от нормативных нагрузок жёсткость предельно допустимый прогиб

Учёт ответственности сооружений и условий работы конструкций Для учёта ответственности зданий и сооружений, характеризуемой Учёт ответственности сооружений и условий работы конструкций Для учёта ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, расчётные значения нагрузок умножают на коэффициент надёжности по назначению здания n ( «коэффициент важности» по терминологии EN). Для учёта условий работы конструкций, не отражённых непосредственно в расчётах, расчётные сопротивления материалов умножают на коэффициент условий работы с ( «коэффициент модели» по терминологии EN). По прил. 7* СНи. П 2. 01. 07 -85* Уровень ответственности Коэффициент надёжности по назначению n I повышенный 0, 95… 1, 2 II нормальный 0, 95 III пониженный 0, 8… 0, 95 Характеристика объектов Уникальные здания и сооружения Здания и сооружения массового строительства Здания сезонного или вспомогательного назначения По табл. 6* СНи. П II-23 -81* Элементы стальных конструкций Коэффициент условий работы с Колонны общественных зданий 0, 95 Элементы стержневых конструкций покрытий и перекрытий 0, 95 Сжатые раскосы (кроме опорных) и стойки ферм при гибкости более 60 0, 8 Сжатые элементы из уголков, прикрепляемых одной полкой 0, 75 Опорные плиты из стали с пределом текучести до 285 МПа, несущие статическую нагрузку, толщиной до 40 мм 1, 2

Развитие методов расчётной оценки безопасной работы конструкций Метод расчёта, его появление в нормах России Развитие методов расчётной оценки безопасной работы конструкций Метод расчёта, его появление в нормах России u/k, Метод допускаемых напряжений где - действующие напряжения, u – предельные напряжения, k – коэффициент запаса (k 1, 5) (с 1896 г. ) M Mu/k, Метод разрушающих усилий где M - действующие усилия, Mu – несущая способность, k – коэффициент запаса (с 1938 г. ) F f n Fu c / m, Метод предельных состояний где F – действующие напряжения (или усилия), Fu – предельные напряжения (или несущая способность), f , , n , c , m – коэффициенты надёжности (с 1951 -55 г. ) Вероятностный метод (с 2001 г. ) (? ) Условие расчёта P(t) Pn, где P(t) и Pn – вероятность надёжной работы конструкции в течение времени t и её допустимое (приемлемое) значение. Основные недостатки Не учитывается пластическая работа материала Единый коэффициент запаса не отражает многообразие реальных условий работы Не учитывается фактор времени. Не оценивается надёжность в явном виде Необходимо наличие обширных исходных статистических данных В методе предельных состояний единый коэффициент запаса был разделён на несколько «частных» коэффициентов надёжности