Для проектировщика конструкций наиболее важно, чтобы спроектированные им конструкции и сооружения были:
- Соответствовали своему назначению
- безопасными
- экономичными и долговечными.
Таким образом, безопасность является наиболее важной обязанностью проектировщика конструкций. Но сказать, насколько безопасна конструкция, сложнее из-за естественного изменения прочности материалова также нагрузки. Ниже перечислены неопределенности, влияющие на безопасность конструкции:
- Неопределенность в отношении нагрузки
- Неопределенность в отношении прочности материала
- Неопределенность в отношении размеров и поведения конструкции.
Все эти неопределенности не позволяют гарантировать безопасность конструкции. Таким образом, для проектировщика становится наиболее важным, чтобы он убедился, что риск отказа отсутствует или риск отказа крайне мал, несмотря на неопределенность.
Чтобы быть уверенным в том, что риск отказа минимален, проектировщик должен спроектировать конструкцию, основываясь на ее характеристическая прочность (также называемая характеристическим сопротивлением). Предположим, балка должна быть спроектирована для сопротивления определенной характерная нагрузкато ее характеристическое сопротивление должно быть больше, чем изгибающий момент, создаваемый характеристической нагрузкой. Но характерная прочность сопротивления материала сама по себе не является фиксированной, она меняется у разных элементов даже из одного и того же материала.
Максимальные нагрузки также варьируются и, таким образом, варьируются эффекты нагрузки, такие как изгибающий момент, для различных элементов конструкции в течение их срока службы. Вариации также происходят от элемента к элементу по нагрузкам, приложенным к конструкции, и распределению нагрузки по конструкции. Таким образом, если слабый элемент конструкции подвергается воздействию большой нагрузки, превышающей его прочность, элемент конструкции разрушается.
Таким образом, коэффициенты безопасности используются для получения характеристической прочности (сопротивления) или характеристической нагрузки, чтобы минимизировать влияние неопределенности в условиях нагружения и прочности материала.
Характеристическая прочность стали определяется как значение сопротивления, ниже которого можно ожидать падения не более чем на установленный процент результатов испытаний. При проектировании обычно характерный предел текучести определяется как предел текучести, ниже которого можно ожидать падения не более 5% результатов испытаний, т.е. прочность материалов должна быть превышена в 95% случаев.
Сайт характерная нагрузка это такое значение нагрузки, которое с принятой вероятностью не будет превышено в течение срока службы конструкции, т.е. нагрузка на конструкцию не будет превышать характерные нагрузки 95% времени.
Предельные состояния это условия, при которых считается, что конструкция не может служить цели, для которой она была спроектирована и построена. Существует два предельных состояния, которые рассматриваются на этапе проектирования:
Предельное состояние прочности:
- Прочность (текучесть, смятие)
- Устойчивость к опрокидыванию и раскачиванию конструкции
- Разрушение структурного элемента вследствие усталости
- Пластическое разрушение конструкции
- Хрупкое разрушение элемента конструкции
Предельное состояние работоспособности:
- Прогиб элемента конструкции
- Вибрация конструкции или ее части
- Проверки на усталость, включая восстанавливаемые повреждения, вызванные усталостью
- Коррозия стали
- Пожарная опасность в конструкциях
Таким образом, мы можем сказать, что предельное состояние прочности относится к потере равновесия конструкции и потере устойчивости конструкции. Предельное состояние работоспособности относится к пределам допустимой работоспособности конструкции.
Такие пределы, как коррозия, хрупкое разрушение, не учитываются при расчете конструкции. О них можно позаботиться, поддерживая качество материалов. Например, коррозия может быть покрыта такими методами защиты, как покраска, а хрупкое разрушение покрывается такими характеристиками материала, как вязкий материал.
Читайте далее:- Теория линии текучести для проектирования перекрытий – допущения, методы анализа.
- Оценка прочности бетонных конструкций с помощью испытания физической нагрузкой.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ НАДЕЖНОСТИ.
- Риски вибрации в строительстве.
- Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.
- Как происходит разрушение стальной конструкции? [PDF].
- Управление рисками в строительных проектах.