Поверочные расчеты конструкций зданий и сооружений.

Основой расчетов конструкций жилых и общественных зданий в настоящее время является метод предельных состояний. По СНиП 2.08.01– 89* установлены две группы предельных состояний: по потере несущей способности (или непригодности к эксплуатации); по непригодности к нормальной эксплуатации, а также требований, учитывающих нелинейно режимно - наследственную составляющую. Предельные состояния разделены по степени ответственности и степени потери эксплуатационной способности. Цель расчетов по предельным состояниям — обеспечить надежность и комфортность при возведении сооружения и его эксплуатации

Согласно действующим нормативным документам, расчеты конструкций зданий и сооружений в соответствии с указанными предельными состояниями выполняются: по несущей способности (обеспечивающей прочность, общую и местную устойчивость зданий как в процессе монтажа, так и во время всего срока эксплуатации), по деформациям, появлению или раскрытию трещин (обеспечивающих пространственную жесткость зданий, недопустимость появления или чрезмерного развития трещин, нарушающих нормальную эксплуатацию, ухудшающих герметичность стыков, эстетических качеств помещений, элементов и узлов).

По первому предельному состоянию должны быть проверены: а) все конструкции зданий и их стыковые соединения — для предотвращения разрушения при действии силовых воздействий в процессе строительства и эксплуатации и расчетного срока эксплуатации зданий; сборные конструкции, кроме того, при их изготовлении и перевозке; б) здание в целом – для предотвращения его опрокидывания при действии горизонтальных нагрузок; в) основание здания — для предотвращения потери его несущей способности при совместном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок.

По второму предельному состоянию проверяют: а) здание в целом для ограничения прогибов верха здания, неравномерных Осадок и ускорения колебаний от пульсации ветра; б) стены здании — для ограничения трещинообразования и взаимных смещений при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок, неравномерных осадок и температурно-влажностных воздействий; в) перекрытия, покрытия, лестницы – для ограничения прогибов и трещин от вертикальных нагрузок.

Методы установления надежности конструкции сводятся к тому, чтобы приложенные нагрузки не превосходили ее несущую способность.

Рисунок 1.3. – Распределение нагрузки и прочности конструкций

На рис. 1.3 кривая N показывает распределение нагрузок, а кривая R — изменение величины прочности. Разрушение конструкции следует ожидать в точке пересечения кривых. При определенных условиях всегда существуют такие нагрузки и такая прочность сооружения, когда возможно наступление разрушения.

Высокая степень надежности конструкций и зданий в целом может быть обеспечена только при комплексном методе расчета с рассмотрением всех возникающих параметров. При этом степень надежности конструкций определяется как функция комплекса случайных величин.

Статистическую изменчивость нагрузок и механических свойств материалов конструкций учитывают в расчетах соответствующими коэффициентами запаса. При рассмотрении изменчивости этих коэффициентов во времени их подразделяют на две группы: коэффициенты, для которых на основе экспериментальных исследовании можно получить явные временные зависимости с вполне определенной надежностью, и коэффициенты, для которых получение таких зависимостей невозможно.

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность в зависимости от значения изделия и условий его эксплуатации включает безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность изделия в целом и его составных частей. Надежность обеспечивает техническую возможность использования изделия по назначению в нужное время и с требуемой эффективностью.

В процессе проектирования и конструирования здания закладывают его расчетную надежность. При изготовлении обеспечивается фактическая надежность конкретного элемента, зависящая от качества применяемых материалов, отдельных деталей, сборки и монтажа конструкций. После изготовления надежность следуетподдерживать на необходимом уровне правильной организацией эксплуатации. При проектировании необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на надежность конструкций: качество и количество применяемых элементов; режим работы элементов и дета стандартизацию и унификацию изготовления; доступностьдеталей, узлов и блоков для осмотра и ремонта.

Из-за нарушения правил монтажа здания; отсутствия соответствующего контроля материалов и комплектующих изделий; нарушения сортности и некачественной замены материалов; установки элементов, подвергающихся длительному хранению в неблагоприятных условиях; недостаточного контроля на отдельных операциях и при выпуске готовой продукции, а также нарушения самой технологии монтажа могут возникнуть условия, отрицательно влияющие на надежность конструкции здания в целом.

В процессе эксплуатации на надежность здания оказываютвлияния следующие факторы: внутренние напряжения в конструкциях, не соответствующие их проектным значениям; внешние воздействия (в заданных или иных режимах); система технического обслуживания (предупредительного и систематического); техническая квалификация обслуживающего и ремонтного персонала.

Принято считать, что эксплуатационная надежность равна произведению надежности собственно устройства (здания, машины) на надежность применения (человеческие факторы). Последнеe понятие учитывает все факторы применения и проявляется в более или менее значительном уменьшении надежности изделия. Для снижения отрицательного влияния этой составляющей определённую роль играют организационные мероприятия: подготовка и обучение обслуживающего персонала; организация на объектах сбора статистических данных об отказах конструкций; разработка специальных инструкций и методик по эксплуатации систем, их профилактике и ремонту.

Надежность зданий и отдельных конструкций обусловливается изменчивостью во времени, внутренних свойств (материалов) и внешних условий (нагрузки и воздействия). Характеристики и показатели этих факторов к моменту окончания монтажа здания определяют начальную его надежность, которая с первого дня эксплуатации постепенно снижается (рис. 1.1).

Если задаться минимально допустимым уровнем надежности на период расчетного срока службы N_min, то можно за счет удорожания изделия достичь высокого уровня начальной надежности N с учетом ее снижения во времени за период Т_р до уровня .

Это значение несколько условно можно назвать начальным резервированием. Определение начального резервирования в большей части является задачей экономической. Действительно, можно предположить систему и без начального резервирования, но с такой последовательностью ремонтов (кривая 2), которые бы поддерживали надежность на уровне не ниже N_min на всех этапах эксплуатации.