9. Класифікація навантажень. Нормативні та розрахункові навантаження

Існують три методи розрахунку ЗБК – за допустимими напруженнями, за руйнівними зусиллями та за граничними станами.

Про суть розрахунку за першими двома методами див. п.3 вступу.

Згідно з діючими нормами проектування, ЗБК розраховують за третім методом – за методом граничних станів. В основу цього методу покладено наступне:

– введено поняття граничного стану конструкції і встановлено дві групи граничних станів (перша – за втратою несучої здатності, стійкості або витривалості; друга – за придатністю до нормальної експлуатації);

– розрахунок міцності перерізів виконують на стадії руйнування (ІІІ стадія н.д.с.); при цьому епюру напружень у стиснутій зоні бетону приймають прямокутною;

– в розрахунки вводиться система коефіцієнтів надійності – щодо навантаження, матеріалів, умов роботи.

Граничними називають такі стани, за яких конструкція більше не задовольняє заданих умов нормальної експлуатації.

Завдання розрахунку полягає в тому, щоб не допустити за весь період експлуатації конструкції виникнення будь-якого граничного стану.

Розрахунок за першою групою граничних станів виконують, щоб запобігти руйнуванню конструкції (розрахунок на міцність), втрати стійкості форми або положення, руйнуванню від утомленості (розрахунок на витривалість), руйнуванню від спільної дії силових факторів і несприятливих впливів зовнішнього середовища.

Розрахунок за другою групою граничних станів виконують, щоб запобігти розвиткові недопустимих деформацій (прогинів, кутів повороту та коливань), утворення тріщин або їх надмірного розкриття.

За першою групою граничних станів розраховують усі конструкції, а за другою розрахунок виконують тільки у випадках, коли такі стани можуть виникнути.

Розрахунок за граничними станами виконують не тільки в стадії експлуатації, а й у стадіях виготовлення, монтажу і транспортування конструкцій.

Виникнення граничного стану конструкції залежить від ряду факторів: навантажень, міцнісних характеристик матеріалів та умов роботи. Ці фактори можуть змінюватися у певних межах.

Нормативні і розрахункові навантаження. Навантаження поділяються на постійні і тимчасові (довго– та короткочасні і особливі). Конструкції розраховують на невигідні, але реально можливі комбінації навантажень. Розрізняють нормативні і розрахункові навантаження.

Нормативні навантаження встановлені нормами, а розрахункові визначаються із залежності , деg_n – нормативне навантаження; _f – коефіцієнт надійності щодо навантаження;  – коефіцієнт сполучення.

Нормативні навантаження від маси конструкції визначаються її об’ємом і середньою густиною матеріалу. Проте фактичні розміри конструкції можуть бути збільшені або зменшені. Змінюється також густина матеріалу. Якщо відхилення фактичної густини матеріалу конструкції не перевищує 10%, то в розрахунок вводять коефіцієнт надійності щодо навантаження, який дорівнює 1,1.

Відхилення густини утеплювача від середнього значення і можливість його зволоження враховують коефіцієнтом _f, який дорівнює 1,2 або 1,3.

Снігові та вітрові нормативні навантаження визначаються за даними довгострокових метеорологічних спостережень. Для снігових навантажень коефіцієнт _f=1,4...1,6, а для вітрових – 1,2.

Нормативне навантаження на перекриття громадських будівель від скупчення людей прийнято за 4 кН/м². При цьому виходять з припущення, що на 1 м² перекриття можуть розміститися 5 чол. масою по 80 кг кожен. Однак цілком імовірно, що маса людини може перевищувати 80 кг. Тому вводять коефіцієнт надійності щодо навантаження _f=1,2, і розрахункове навантаження на перекриття вважають за 4,8 кН/м².

Крім того, згідно з правилом урахування ступеня відповідальності будівель і споруд, під час проектування конструкцій до розрахунку вводять коефіцієнти надійності щодо призначення конструкцій, які враховують ступінь відповідальності і капітальності будівель та споруд. Їх приймають меншими чи рівними за одиницю (для більшості будівель та споруд _n=0,95).