Расчетные и нормативные сопротивления материалов строительных конструкций.

В качестве основного параметра, который характеризует сопротивление материала силовым воздействиям, нормы проектирования устанавливают его нормативное сопротивление jRH, кгс/см2 (МПа). Величина RH равна значению контрольной (или браковочной) 'характеристики прочности, устанавливаемой соответствующими государственными стандартами на материалы. Обеспеченность значений нормативных сопротивлений материалов принимается не менее 0,95. Это значит, что не менее 95% испытанных образцов имеют сопротивление, равное или большее RH.

Расчетное сопротивление /?, кгс/см2 (МПа), получают делением нормативного сопротивления на соответствующий коэффициент безопасности &б>1> а в необходимых случаях умножают на коэффициент условий работы

Значения нормативных сопротивлений, коэффициентов безопасности, условий работы и расчетных сопротивлений для материалов металлических и 'железобетонных конструкций приведены в разделах. II и III. В практических расчетах используют, как правило,расчетные сопротивления.

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп в качестве главного прочностного показателя материала, как уже отмечалось, устанавливается его сопротивление, которое (на­ряду с другими характеристиками) может принимать норматив­ные и расчетные значения:

R_n— нормативное сопротивление материала, представляет со­бой основной параметр сопротивления материалов внешним воз­действиям и устанавливается соответствующими главами стро­ительных норм (с учетом условий контроля и статистической из­менчивости сопротивлений). Физический смысл нормативного сопротивления R_n — это контрольная или браковочная характери­стика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0,95%;

R —расчетное сопротивление материала, определяется по фор­муле

R = R_n(2.5)

у_т

где у_т — коэффициент надежности по материалу, учитывает воз­можные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, у_т > 1. '

Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответ­ствие фактической работы материала в конструкциях и его рабо­ты при испытании в образцах, а также возможность попадания в конструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с ко­эффициентом условий работы у_е:

у_с — коэффициент условий работы, учитывает особенности ра­боты материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют сис­тематический характер, но не отражаются в расчетах прямым пу­тем (учет температуры, влажности, агрессивности среды, прибли­женности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что расчетные сопротивления умножаются на у„ но если ко­эффициент условия работы отличается от единицы, на него все­гда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех форму­лах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение Ry_c.

Нормативные R_n и расчетные R сопротивления приводятся в соответствующих главах СНиП в зависимости от материала (см. главу 2.3).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются не толь­ко для сопротивлений материалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их определения с абсолютной точностью:

N _n — нормативная нагрузка, рассчитывается по проектным раз­мерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

N — расчетная нагрузка, определяется по формуле

N=N_nу_f, (2.6)

где у_f — коэффициент надежности по нагрузкам, учитывает воз­можные отклонения нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Как правило,

у_f > 1.

Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при помощи коэффициента надежности по от­ветственности, на который умножаются расчетные нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения:

N y_n,

где y_n — коэффициент надежности по ответственности, учиты­вает экономические, социальные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Большинство зда­ний (сооружений) массового строительства (жилые, обществен­ные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооруже­ния) относятся к нормальному уровню ответственности, для ко­торого установлено значение коэффициента y_n = 0,95. Подробнее см. Приложение 7 СНиП 2.01.07-85*.

Вследствие того, что наступление предельных состояний, отно­сящихся ко второй группе, не связано с потерей несущей способ­ности конструкций или здания в целом, нагрузки сопротивления материалов, а также сопротивления фунтов, которые используют­ся в расчетах по этой группе, принимаются численно равными нор­мативным значениям и называются сервисными: N_sеr, R_sеr.

Соответственно, сервисная нагрузка N_serи сервисное сопротив­ление R_{se r} считаются расчетными для расчетов по предельным со­стояниям второй группы.

При расчетах по первой группе предельных состояний, которые связаны с обеспечением несущей способности конструкции (зда­ния), принимают расчетные значения: расчетные нагрузки N и расчетные сопротивления материала R.

При сравнении расчетных и нормативных значений видно, что расчетные нагрузки обычно больше нормативных, а расчетные сопротивления меньше нормативных сопротивлений. Так учиты­вается в определенном смысле большая ответственность расчета по предельным состояниям первой группы по сравнению с рас­четами, относящимися ко второй группе.

При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состояний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответ­ствии с табл. 2.1. перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы опре­делить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих в конструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предель­ными значениями обычно не представляет труда.