Тема 1. Основи розрахунку будівельних конструкцій. Навантаження і впливи. Коефіцієнти надійності

Граничний стан конструкції - такий стан конструкції, після досягнення якого подальша експлуатація стає неможливою внаслідок втрати здатності чинити опір зовнішнім навантаженням або отримання неприпустимих переміщень або місцевих ушкоджень. Відповідно до цього встановлені дві групи граничних станів: перший - за втратою несучої здатності; другий – за непридатності до нормальної експлуатації.

Розрахунок за першою групою граничних станів виконується з метою запобігання руйнування конструкцій (розрахунок на міцність), втрата стійкості форми конструкції (розрахунок на поздовжній вигин) або її положення (розрахунок на перекидання або ковзання), втомного руйнування (розрахунок на витривалість). До І групи відносяться граничні стани, при яких конструкція втрачає здатність чинити опір зовнішнім навантаженням та стає непридатною для експлуатації.

До І групи належать наступні граничні стани:

• втрата сталості положення;
• крихке, в’язке, втомлене або інший тип руйнування;
• руйнування внаслідок спільної дії силових факторів та несприятливого впливу навколишнього середовища (вплив агресивного середовища та ін.).

Розрахунок за другою групою граничних станів має на меті не допустити розвиток надмірних деформацій (прогинів), виключити можливість утворення тріщин в бетоні або обмежити ширину їх розкриття, а також забезпечити в необхідних випадках закриття тріщин після зняття частини навантаження.

До ІІ групи відносяться граничні стани, які утруднюють нормальну експлуатацію конструкцій або знижують їх довговічність. Сюди належить виникнення недопустимих переміщень (прогини, осідання, кути повертання), недопустимих тріщин, коливань і т.п.

Задача розрахунку конструкцій – не допустити настання будь-якого граничного стану протягом всього строку експлуатації будівель та споруд, в тому числі і при їх монтажі. Виконання цієї умови досягається тим, що при розрахунках конструкцій враховуються:

1. Найбільш несприятливі навантаження (введенням коефіцієнту γ_f, а в сполучення навантажень – коефіцієнту Ψ);
2. Несприятливі механічні характеристики матеріалів (введенням коефіцієнту γ_m);
3. Умови експлуатації конструкцій. Можливі відхилення від передбачених умов роботи конструкцій враховуються пониженням (а іноді і підвищенням) розрахункових опорів сталі шляхом їх множення на коефіцієнти умов роботи с;
4. Ступінь відповідальності та капітальності будівель і споруд, а також значимість наслідків досягнення будь-якого граничного стану. Це здійснюється множенням значень розрахункових навантажень на коефіцієнт надійності за призначенням γ_n.

Значення коефіцієнта γ_n встановлені залежно від класу відповідальності будівель та споруд.

1. для І класу (найбільш відповідальні споруди) γ_n=1,0;
2. для ІІ класу γ_n=0,95;
3. для ІІІ класу γ_n=0,9.

Таким чином, у розрахунках за граничними станами використовують цілу систему коефіцієнтів надійності, які диференційовано враховують численні фактори, що впливають на роботу конструкцій.