«ие под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятного влияния внешней среды; качественное изменение конфигурации; резонансные колебания, приводящие к нарушению эксплуатации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести или чрезмерного развития трещин).

К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или снижающие долговечность их вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний, трещин и т. п. Нормальной считается эксплуатация, осуществляемая (без ограничений и без внеочередного ремонта) в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими или бытовыми условиями.

Расчет конструкции по предельным состояниям направлен на предотвращение наступления любого из предельных состояний при возведении сооружения и в течение всего срока его службы.

Граничное условие первой группы предельных состояний

iV<0, (IV.I)

где - наибольшее расчетное усилие в элементе конструкции (зависит от нагрузок и других воздействий); Ф-предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (зависит от материала и размеров элемента).

Граничное условие второй группы предельных состояний

= /пр. (IV.2)

где / - деформация или перемещение конструкции (зависит от нагрузок, материала и системы конструкции); /прпредельная деформация или перемещение (зависит от назначения конструкции и устанавливается строительными нормами и правилами).

2. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА СООРУЖЕНИЕ

В процессе эксплуатации конструкция подвергается воздействию различных нагрузок (собственная масса, технологические нагрузки), а также атмосферным воздействиям и др. Нагрузки, отвечающие условиям нормальной эксплуатации, называются нормативными - iV«. Нормативные нагрузки устанавливаются СНиП II-6-74 «Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия».

В процессе работы конструкции возможны некоторые превышения нормативных нагрузок из-за случайных отступлений от условий нормалыюй эксплуатации. Наибольшая возможная на-1рузка, которая может случайно появиться за время существования конструкции, называется расчетной /V.

Неразрушимость конструкции должна быть обеспечена на всем протяжении ее работы, поэтому расчет конструкции по несущей способности производится на расчетные нагрузки.

Расчетную нагрузку определяют как произведение нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки п,

N = nN". (IV. 3)

Коэффициенты перегрузок для различных нагрузок изучают статистическими методами, они приведены в СНиП. Величины некоторых основных коэффициентов перегрузок приведены в табл. 1 прил. I.

В зависимости от продолжительности действия на конструкцию нагрузки делят на постоянные и временные. Временные нагрузки подразделяют на длительные, кратковременные и особые.

Постоянными нагрузками называют такие, которые действуют на конструкцию постоянно: собственная масса строительных конструкций, давление грунта, воздействие предварительного напряжения конструкций и т. п.

Длительными нагрузками называют такие, которые воздействуют на конструкцию продолжительное время (но могут и отсутствовать) : масса технологического оборудования, давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах, масса складируемых грузов и т. д.

кратковременными нагрузками iia3biBaraT нагрузки, действующие непродолжительное время: снег, ветер, подвижные краны, нагрузки, возникающие при перевозке и монтаже, ремонтах и испытаниях конструкций, температурные климатические воздействия и т. д.

Особые нагрузки - это нагрузки, которые могут появиться в исключительных случаях: сейсмические воздействия, аварийные нарушения технологического процесса, резкие просадки грунтов.

На конструкцию или сооружение может воздействовать одновременно несколько нагрузок. Чем большее число временных нагрузок воздействует на конструкцию, тем меньше вероятность совпадения их наибольших значений, а конструкция, рассчитанная на простую суммарную комбинацию всех нагрузок, будет иметь излишний запас прочности. Поэтому конструкции рассчитывают на расчетные сочетания нагрузок.

СНиП II-6-74 установлены два расчетных сочетания нагрузок:

1) основные сочетания, состоящие из постоянных, длительных н кратковременных нагрузок;

2) особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Если в основное сочетание входят две (или более) кратковременные нагрузки, то расчетные значения этих кратковременных нагрузок умножают на коэффициент сочетания Лс = 0,9 (если в сочетании нагрузок участвует только одна кратковременная на-

грузка, значение ее суммируют с постоянной и длительными нагрузками без снижения).

При составлении особых сочетаний нагрузок расчетные значения суммируемых кратковременных нагрузок умножают на коэффициент сочетания Пс==0,8, при этом особая нагрузка должна приниматься без снижения.

3. ПРЕДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА

За предельное сопротивление материала, отвечающее моменту потери несущей способности, в металлических конструкциях принимается преимущественно предел текучести ат- В случаях когда по характеру работы конструкции допустимо развитие существенных деформаций и несущая способность конструкции определяется только прочностью или когда нет выраженной площадки текучести, а условный предел текучести близко подходит к временному сопротивлению, за нормативное сопротивление принимается временное сопротивление 0в.

Нормативное значение предела текучести и временного сопротивления установлено ГОСТ на материал, в соответствии с чем сопротивление материала, отвечающее значению предела текучести или временного сопротивления, называется нормативным сопротивлением R.

Наименьшая возможная величина нормативного сопротивления называется расчетным сопротивлением R. Расчетное сопротивление получают делением нормативного сопротивления на коэффициент безопасности по материалам >1.

Коэффициент безопасности по материалам учитывает изменчивость механических свойств металла (нормативные значения механических характеристик являются браковочными минимумами, однако они определяются выборочными методами, хотя и с обеспеченностью не менее 0,95, и поэтому не исключена возможность попадания металла в конструкцию с пониженным по отношению к нормативному сопротивлением). Кроме этого, коэффициент безопасности по материалам учитывает неполное соответствие работы материала в образце при испытании и в реальной конструкции, а также минусовые допуски при прокатке.

Численные величины коэффициентов безопасности по материалам приняты:

при установлении расчетного сопротивления по пределу текучести =1,1 для стали класса С 38/23 и =1,2 для более прочных (но менее пластичных) сталей;

при установлении расчетного сопротивления по временному сопротивлению - k= 1,45 для сталей классов С 38/23-С 44/29, /г= 1,5 для сталей классов С 46/33 и С 52/40 и k= 1,6 для сталей классов С 60/45-С 85/15.

В основном при расчете металлических конструкций используют расчетное сопротивление, установленное по пределу текучести.