Razvrstitev zunanjih obremenitev, ki delujejo na konstrukcijske elemente.
Splošna klasifikacija strukturnih elementov.
Tehnični objekti in konstrukcije so sestavljeni iz ločenih delov in elementov, ki se razlikujejo velika raznolikost po obliki, velikosti, drugih parametrih in značilnostih. Z vidika inženirskih izračunov je običajno razlikovati štiri glavne skupine konstrukcijskih elementov: palice, plošče, lupine in nizi.
Palice– to so ravni ali ukrivljeni konstrukcijski elementi, pri katerih ena dimenzija (dolžina) bistveno presega dve drugi dimenziji (v prostorskem pravokotnem koordinatnem sistemu), glej sliko 20. Primeri konstrukcijskih elementov, kot so palice: noge stola ali mize, steber gradbena konstrukcija, avtomobili z dvižno vrvjo, prestavna ročica avtomobilskega menjalnika itd.
Z Ukrivljena palica
Ravna palica
Slika 20. Diagrami strukturnih elementov tipa palice
t (debelina plošče)
Slika 21. Diagram konstrukcijskega elementa tipa plošče
Slika 22. Diagram strukturnega elementa lupine (cilindričnega)
riž. 23. Diagram strukturnega elementa matričnega tipa
Plošče- to so ploščati konstrukcijski elementi, pri katerih je ena velikost (debelina) bistveno manjša od drugih dveh. Primeri krožnikov: mizna plošča; sten in stropov stavb itd., glej sliko 21, iz katere je razvidno, da je debelina plošče bistveno manjša od njenih dveh dimenzij v tlorisu.
Školjke- to so neravni tankostenski konstrukcijski elementi, pri katerih je ena dimenzija (debelina stene) bistveno manjša od drugih dimenzij. Primeri ohišij: cevovodi za transport tekočih in plinastih produktov (cilindrična ohišja); cilindrične, sferične ali kombinirane posode za tekočine; stožčaste posode za razsuti material; neravne prevleke različnih struktur itd., glej sliko 22, ki prikazuje valjasto lupino (tankostensko cilindrično cev), pri kateri je debelina stene bistveno manjša od njenega premera in dolžine.
Nizi- to so strukturni elementi, v katerih so vse tri velikosti primerljive. Primeri nizov: temeljni bloki obdelovalnih strojev, strojev in gradbenih konstrukcij; masivni mostni nosilci itd., glejte sliko 23.
Tečaji inženirske mehanike in trdnosti materialov poudarjajo temeljno študijo strukturnih elementov, kot so členi. Plošče, lupine in nizi se preučujejo v naprednih tečajih trdnosti materialov in specialnih tečajih.
Koncentrirane sile- to so sile, ki delujejo na konstrukcijski element na njegovi površini, katerih dimenzije v primerjavi z dimenzijami celotne površine konstrukcijskega elementa lahko zanemarimo. Praviloma so koncentrirane sile posledica vpliva drugega telesa (predvsem drugega konstrukcijskega elementa) na dano telo (konstrukcijski element). V mnogih praktično pomembnih primerih koncentrirano
sile se lahko štejejo za uporabljene na konstrukcijski element na točki brez opazne škode za natančnost inženirskih izračunov. Merske enote koncentriranih sil N (Newton), kN (kilonewton) itd.
Volumske sile- to so sile, ki delujejo po celotni prostornini konstrukcijskega elementa, na primer porazdeljene gravitacijske sile. Merske enote porazdeljenih volumetričnih sil N/m 3, kN/m 3 itd. Skupna gravitacijska sila (N, kN) konstrukcijskega elementa se v izračunih pogosto običajno upošteva kot koncentrirana sila, ki deluje na točko, imenovano njegovo težišče.
Porazdeljene sile (obremenitve)- to so sile, ki delujejo na del površine (ali dolžine) deformabilnega telesa, ki je sorazmeren z dimenzijami celotnega telesa. Obstajajo površinsko porazdeljene sile (obremenitve), katerih merske enote so N/m 2, kN/m 2 itd. (na primer porazdeljeno snežne obremenitve na gradbenih oblogah), kot tudi linearno porazdeljene obremenitve (po dolžini konstrukcijskih elementov), katerih merske enote so N/m, kN/m itd. (na primer porazdeljene sile pritiska plošč, ki so podprte na nosilcih gradbenih konstrukcij).
Statične sile (obremenitve)– to so sile (obremenitve), ki med delovanjem konstrukcije ne spremenijo (ali nebistveno spremenijo) svoje vrednosti, položaja in smeri delovanja.
Dinamične sile (obremenitve)– to so sile (obremenitve), ki v kratkih časovnih obdobjih bistveno spremenijo svojo vrednost, položaj in/ali smer in povzročijo tresljaje konstrukcije.
Nazivne obremenitve– to so običajne največje obremenitve, ki nastanejo med delovanjem konstrukcije.
1) Kaj se preučuje pri predmetu Trdnost materialov? Kakšen je njegov pomen za visoko usposobljene tehnične strokovnjake?
2) Kaj so zunanje obremenitve in notranje sile?
3) Razložite pojme deformacija, trdnost, togost in stabilnost.
4) Pojasnite pojme homogenost, kontinuiteta, izotropija in anizotropija.
5) Podajte klasifikacijo konstrukcijskih elementov.
6) Podajte klasifikacijo zunanjih obremenitev, ki delujejo na konstrukcijske elemente.
1. Aleksandrov A.V. in drugi Trdnost materialov. Učbenik za univerze - M .: Višje. šola, 2001. – 560 str. (str. 5...20).
2. Stepin P.A. Trdnost materialov. – M.: Višje. šola, 1983. – 303 str. (str. 5...20).
3. Priročnik o trdnosti materialov / Pisarenko G.S. in drugi - Kijev: Naukova Dumka, 1988. - 737 str. (str. 5...9).
Testne naloge za SRS– s pomočjo izobraževalne literature razširite informacije o naslednjih vprašanjih:
1) kaj so elastične sile?
2) kaj je bistvo načela odsotnosti začetnih notranjih naporov v telesu (str. 9-10)?
3) kakšna so načela za shematizacijo zunanjih obremenitev, ki delujejo na strukturne elemente, ki se uporabljajo v inženirskih izračunih (str. 8-11)?
4) razloži princip neodvisnosti delovanja sil (, str. 18-20; , str. 10)?
5) razloži princip Saint-Venant (, str. 10-11);
6) kakšna je razlika med deformacijo in premikom (, str. 17-18; , str. 13-14)?;
7) splošni koncept metode rezov (, str. 13-16; , str. 14-17);
8) splošen koncept napetosti v deformabilnem telesu, oznake normalnih in tangencialnih napetosti (, str. 13-15;, str. 17-20).
9) klasifikacija zunanjih obremenitev, ki delujejo na strukturne elemente (glej klavzulo 5.3).
Predavanje 6. Tema 6. “Centralna napetost-stiskanje ravnih togih palic”
Namen predavanja– oriše uvodne določbe o temi, bistvu in uporabi metode prerezov za določanje notranjih sil v palicah pri centralnem nategu-stisku; podati začetne pojme o diagramih notranjih sil.
1.2. Razvrstitev zunanjih sil in strukturnih elementov
Zunanje sile, ki delujejo na konstrukcijske elemente," kot je znano iz tečaja teoretične mehanike, so razdeljene na aktivne in reaktivne (reakcije povezav). Aktivne zunanje sile se običajno imenujejo. Izvor in narava delovanja obremenitve določata namen, pogoji delovanja in konstrukcijske značilnosti obravnavanega element. Na primer, za pogonsko gred, prikazano na sl. 1.8 so obremenitve sile, ki delujejo na zobnike zobnikov, in napetost vej jermena, pa tudi gravitacijska sila same gredi in delov, nameščenih na njej (zobnik in jermenica).
Za nosilne drogove mostnega žerjava (slika 1.9) so glavne obremenitve teža dviganega tovora in voziček; Gravitacijske sile nosilca so manj pomembne.
Glavna obremenitev bobna parnega kotla je tlak pare v njem.
Če se zadevni strukturni element premika s pospeškom, potem obremenitve, ki delujejo nanj, vključujejo tudi vztrajnostne sile.
Gravitacijske sile določenega dela konstrukcije in vztrajnostne sile, ki nastanejo pri njegovem pospešenem gibanju, so volumetrična sporočila, to pomeni, da delujejo na vsak infinitezimalni element volumna. Obremenitve, ki se prenašajo z enega strukturnega elementa na drugega, so razvrščene kot površinske sile.
Površinske plasti delimo na koncentrirane in porazdeljene. Ne smemo pozabiti, da koncentrirane sile seveda ne obstajajo - to je abstrakcija, uvedena zaradi udobja tehničnih izračunov. Sila se šteje za koncentrirano, če se prenaša na del na območju, katerega dimenzije so zanemarljive v primerjavi z dimenzijami samega konstrukcijskega elementa. Na primer, silo pritiska avtomobilskega kolesa na tirnico lahko štejemo za koncentrirano, saj sta kljub deformaciji kolesa in tirnice na točki stika dimenzije območja, ki izhaja iz te deformacije, zanemarljive v primerjavi z dimenzijami obeh tirnico in kolo.
Za obremenitve, porazdeljene po določeni površini, je značilno pritisk, to je razmerje med silo, ki deluje na površinski element, ki je normalen nanj, in površino tega elementa in je zato izraženo v paskalih (1 Pa = 1 N/m~), MPa itd.
V mnogih primerih je treba obravnavati obremenitve, porazdeljene po dolžini konstrukcijskega elementa. na primer lahko govorimo o sili težnosti na enoto dolžine žarka, in če prečni prerez žarka ni konstanten, potem bo sila težnosti na enoto dolžine spremenljiva.
Za obremenitev, porazdeljeno po dolžini, je značilno intenzivnost, običajno označena s q in izražena v enotah sile na dolžinsko enoto: N/m, kN/m itd.
Glede na naravo sprememb skozi čas jih ločimo: statične obremenitve, počasi in gladko narašča od nič do končne vrednosti; Ko ga dosežejo, se v prihodnosti ne spremenijo. Primer so centrifugalne sile med obdobjem pospeševanja in med kasnejšim enakomernim vrtenjem rotorja;
ponavljajoče se obremenitve, se skozi čas večkrat spreminja v skladu z enim ali drugim zakonom. Primer take obremenitve so sile, ki delujejo na zobe zobnikov;
kratkotrajne obremenitve, deluje na konstrukcijo takoj ali celo z začetno hitrostjo v trenutku dotika (te obremenitve se pogosto imenujejo dinamično oz bobni). Primer udarca je na primer obremenitev delov parnega kladiva med kovanjem.
Vprašanje vezi in njihovih reakcij je dovolj podrobno obravnavano v tečaju teoretične mehanike. Tu se bomo omejili le na opomnik najpogostejših vrst povezav.
Zgibna podpora(preprosto povezana podpora) je shematično prikazano, kot je prikazano na sl. 1.10, a. Reakcija take podpore je vedno pravokotna na podporno površino.
Zgibno-fiksna podpora(dvojno povezana podpora) je shematično prikazano na sl. 1.10, b. Reakcija zgibno-fiksne opore poteka skozi. središče tečaja, njegova smer pa je odvisna od delujočih aktivnih sil. Namesto iskanja številčne vrednosti in smeri te reakcije je bolj priročno iskati njeni dve komponenti ločeno.
V trdem tesnilu(trivezana opora) nastane reaktivni par sil (moment) in reaktivna sila; slednjega je bolj priročno predstaviti v obliki njegovih dveh komponent (slika 1.11).
Če je povezava palica s tečaji na koncih (slika 1.12), potem je reakcija usmerjena vzdolž njene osi, to je, da sama palica deluje v napetosti ali stiskanju.
Oblike strukturnih elementov so zelo raznolike, vendar se lahko z večjo ali manjšo stopnjo natančnosti vsak od njih v izračunih obravnava bodisi kot žarek, bodisi kot lupina ali plošča ali kot niz.
Na področju trdnosti materialov proučujejo predvsem metode izračuna trdnosti, togosti in stabilnosti nosilca, torej telesa, katerega dve dimenziji sta majhni v primerjavi s tretjo (dolžino). Predstavljajmo si ravno figuro, ki se premika po določeni premici tako, da je težišče figure na tej premici, ravnina lika pa je pravokotna nanjo. Telo, dobljeno kot posledica takšnega gibanja, je žarek (slika 1.13).
Ravna figura, s premikanjem katere nastane žarek, je njena prečni prerez, in premica, vzdolž katere se je premikalo njegovo težišče, je os žarka.
Os žarka je geometrijska lokacija težišč njegovih prerezov. Glede na obliko osi žarka in kako se njegov prečni prerez spreminja (ali ostaja konstanten), jih ločimo ravno in ukrivljeno tramovi s konstantnim, zvezno ali stopničasto spreminjajočim se presekom (slika 1.14). Nekaj primerov delov, izračunanih kot ravni nosilci, vključuje pogonsko gred (glej sliko 1.8), katero koli nosilno palico mostnega žerjava (glej sliko 1.9); kavelj tega žerjava je izračunan kot ukrivljen žarek.
Plošča in školjka(sl. 1.15) je značilno, da je njihova debelina majhna v primerjavi z drugimi velikostmi. Krožnik lahko štejemo za poseben primer lupine, tako rekoč "zravnane" lupine. Primeri delov, ki se štejejo za lupine in plošče, so različni rezervoarji za tekočine in pline, elementi trupa ladij, podmornic in trupov letal.
Array pokličite telo, katerega vse tri dimenzije so količine istega reda, na primer temelj za avto, kroglo ali valj kotalnega ležaja.
S tehniko mejna stanja vse obremenitve so razvrščene glede na verjetnost njihovega vpliva na regulativni in računski.
Glede na vpliv obremenitve jih delimo na stalne in začasne. Slednji imajo lahko dolgoročne ali kratkoročne učinke.
Poleg tega obstajajo obremenitve, ki so razvrščene kot posebne obremenitve in vplivi.
Stalne obremenitve– lastna teža nosilnih in ograjnih konstrukcij, pritisk tal, prednapetost.
Začasne dolgotrajne obremenitve– teža mirujočega materiala tehnološka oprema, teža skladiščenih materialov v skladiščih, tlak plinov, tekočin in razsutih materialov v posodah itd.
Kratkotrajne obremenitve– standardne obremenitve zaradi snega, vetra, premikajoče se dvižne in transportne opreme, mase ljudi, živali itd.
Posebne obremenitve– potresni vplivi, eksplozivni vplivi. Obremenitve, ki nastanejo med namestitvijo konstrukcij. Obremenitve, povezane z okvarami tehnološke opreme, vplivi, povezani z deformacijami podlage zaradi sprememb v strukturi tal (ugrezne prsti, posedanje tal na kraških območjih in nadzemnih delih).
Včasih obstaja izraz "tovor". Uporabno se imenujejo obremenitve, katerih zaznavanje predstavlja celoten namen konstrukcij, na primer teža ljudi za most za pešce. Lahko so začasni in trajni, na primer teža monumentalne razstavne strukture je stalna obremenitev na podstavku. Za temelj predstavlja teža vseh nadležečih struktur tudi koristno obremenitev.
Kadar na konstrukcijo deluje več vrst obremenitev, se sile v njej določajo kot v najbolj neugodnih kombinacijah s kombinacijskimi koeficienti.
SNiP 2.01.07-85 "Obremenitve in vplivi" razlikuje:
osnovne kombinacije, sestavljen iz trajnih in začasnih obremenitev;
posebne kombinacije, ki ga sestavljajo stalne, začasne in ena od posebnih obremenitev.
Za glavno kombinacijo, ki vključuje eno začasno obremenitev, je koeficient kombinacije . Pri večjem številu začasnih obremenitev se slednje pomnožijo s faktorjem kombinacije.
V posebnih kombinacijah se žive obremenitve upoštevajo s faktorjem kombinacije, posebna obremenitev pa s faktorjem. V vseh vrstah kombinacij ima konstantna obremenitev koeficient.
naloženih elementov
Upoštevanje kompleksnih napetostnih stanj v izračunih kovinske konstrukcije se izvede preko izračunanega upora, ki se ugotovi na podlagi preskušanja kovinskih vzorcev pri enoosni obremenitvi. Vendar pa je v realnih konstrukcijah material praviloma v kompleksnem večkomponentnem napetostnem stanju. V zvezi s tem je treba določiti pravilo za enakovrednost kompleksnega napetostnega stanja z enoosnim.
Kot merilo enakovrednosti je običajno uporabiti potencialno energijo, ki se nabere v materialu, ko se deformira zaradi zunanjih vplivov.
Za udobje analize lahko deformacijsko energijo predstavimo kot vsoto dela pri spreminjanju volumna A o in spreminjanju oblike telesa A f. Prvi ne presega 13% polno delo med elastično deformacijo in je odvisna od povprečne normalne napetosti.
1 - 2υ
A o = ----------(Ơ Χ + Ơ У + Ơ Ζ) 2(2.3.)
Drugo delo je povezano s premiki v materialu:
A f = -------[(Ơ Χ 2 +Ơ Υ 2 + Ơ z 2 -(Ơ x Ơ y +Ơ y Ơ z +Ơ z Ơ x) + 3 (τ xy 2 +τ yz 2 + τ zx 2)] (2.4.)
Znano je, da je uničenje kristalne strukture gradbenih jekel in aluminijevih zlitin povezano s strižnimi pojavi v materialu (premikanje dislokacij itd.).
Delo spremembe oblike (2.4.) je invariantno, zato velja v enoosnem napetostnem stanju Ơ = Ơ A 1 = [(1 + ) / 3E ] Ơ 2
Če to vrednost enačimo z izrazom (2.4) in vzamemo kvadratni koren, dobimo:
Ơ pr = =Ơ(2.5)
To razmerje vzpostavlja energijsko enakovrednost kompleksnega napetostnega stanja z enoosnim. Izraz na desni strani se včasih imenuje zmanjšana napetost Ơ pr, pomeni redukcijo v neko stanje z enoosno napetostjo Ơ .
Če je največja dovoljena napetost v kovini (načrtovana odpornost) nastavljena glede na mejo tečenja standardnega vzorca ƠT, potem ima izraz (2.5) obliko Ơ pr = Ơ T in predstavlja stanje plastičnosti v kompleksnem napetostnem stanju, tj. pogoj za prehod materiala iz elastičnega stanja v plastično.
V stenah I-nosilcev v bližini uporabe bočne obremenitve
Ơ x 0 . Ơ y 0 . τ xy 0. preostale komponente napetosti lahko zanemarimo. Nato pogoj plastičnosti prevzame obliko
Ơ pr = = Ơ T (2.6)
Na točkah, ki so oddaljene od mesta delovanja obremenitve, lahko zanemarimo tudi lokalne napetosti Ơy = 0, potem bo pogoj plastičnosti še poenostavljen: Ơ pr = = Ơ T .
Samo z enostavnim strigom vseh komponent napetosti
τ xy 0. Potem Ơ pr = = Ơ T. Od tod
τ xy = Ơ T / = 0,58 Ơ T (2.7)
V skladu s tem izrazom je SNiP sprejel razmerje med izračunano strižno in natezno trdnostjo,
kjer je projektna strižna odpornost; - meja tečenja.
Obnašanje sredinsko raztegnjenega elementa in sredinsko stisnjenega elementa pod obremenitvijo, če je zagotovljena njegova stabilnost, popolnoma ustreza delu materiala pri enostavnem napetostnem stiskanju (slika 1.1, b).
Predpostavlja se, da so napetosti v prerezu teh elementov enakomerno porazdeljene. Za zagotovitev nosilnosti takšnih elementov je potrebno, da napetosti iz projektnih obremenitev v odseku z najmanjše območje ni presegla konstrukcijske odpornosti.
Potem bo neenakost prvega mejnega stanja (2.2).
Kje - vzdolžna sila v elementih; - neto površina prečni prerez element; - konstrukcijska odpornost, vzeta kot , če razvoj plastičnih deformacij v elementu ni dovoljen; če so plastične deformacije dovoljene, potem je enaka največji od obeh vrednosti in (tukaj in so izračunane odpornosti materiala glede na mejo tečenja in začasno odpornost); - koeficient zanesljivosti materiala pri izračunu konstrukcije na podlagi začasne odpornosti; - koeficient delovnih pogojev.
Preverjanje drugega mejnega stanja se zmanjša na omejitev raztezka (skrajšanja) palice od standardnih obremenitev
N n l / (E A) ∆ (2.9)
kjer je vzdolžna sila v palici zaradi standardnih obremenitev; - konstrukcijska dolžina palice, ki je enaka razdalji med točkama uporabe obremenitve na palico; - modul elastičnosti; - bruto površina prečnega prereza palice; - največja vrednost raztezka (skrajšanja).
Na primer, odločili ste se narediti hišo zase. Neodvisno, brez vpletanja arhitektov in oblikovalcev. In na neki točki v času, običajno skoraj takoj, postane potrebno izračunati težo te hiše. In tu se začne vrsta vprašanj: kakšna je velikost snežne obremenitve, kakšno obremenitev naj prenese strop, kakšen koeficient uporabiti pri izračunu leseni elementi. Toda preden navedete konkretne številke, morate razumeti, kakšno je razmerje med trajanjem obremenitve in njeno velikostjo.
Naloži noter splošni pogled delimo na stalne in začasne. In začasno se spremeni v dolgoročno, kratkoročno in hipno. Zagotovo bo imel nepripravljen bralec vprašanje: kakšna je pravzaprav razlika, kako razvrstiti obremenitev? Vzemimo za primer obremenitev medetažnega stropa. SNiP navaja standardno vrednost 150 kgf na kvadratni meter. Ob natančnem branju dokumenta je zlahka opaziti, da je 150 kgf/m² (polna standardna vrednost) uporabljena pri razvrščanju obremenitve kot "Kratkoročna", če pa jo razvrstimo kot "dolgotrajna", potem je obremenitev na tleh že samo 30 kgf/m²! Zakaj se to dogaja? Odgovor se skriva v globinah teorije verjetnosti, vendar bom zaradi enostavnosti razložil s primerom. Predstavljajte si težo vsega v svoji sobi. Morda ste zbiratelj loput za vodnjake iz litega železa, a statistično gledano, če pogledate na tisoče sob različnih ljudi, se ljudje v povprečju omejijo na pol tone vseh vrst predmetov na sobo 17 m². Pol tone je premalo za sobo! Toda če obremenitev delimo s površino, dobimo le 30 kg/m². Številka je statistično potrjena in zapisana v SNiP. Zdaj pa si predstavljajte, da vi (tehtate 80 kg) vstopite v sobo, se usedete na stol (tehta 20 kg), vaša žena (tehta 50 kg) pa vam sedi v naročju. Izkazalo se je, da obremenitev 150 kg deluje na dokaj majhno površino. Seveda se lahko v takem tandemu vedno premikate po stanovanju ali preprosto sami tehtate vseh 150 kg, vendar ne morete sedeti pri miru 10 let. To pomeni, da obremenitev teh 150 kg ustvariš vsakič na drugem mestu, medtem ko na drugem mestu te obremenitve ni. Tisti. dolgoročno ne boste presegli povprečnih 500 kg na 17 m² oziroma 30 kg/m², kratkoročno pa lahko ustvarite obremenitev 150 kg/m². In če skačete na trampolinu s težo 150 kg, bo to že "trenutna" obremenitev, njen izračun pa se izvede na podlagi posamezne značilnosti, saj statistike za take primere enostavno ni.
Torej, malo smo razčistili razliko med izrazi, zdaj pa k vprašanju: kakšna je razlika za nas, kot oblikovalce? Če na desko desetletja pritiskate na majhno maso, se bo ta upognila, če pa pritisnete močneje in nato spustite, se bo deska vrnila v prvotno stanje. Prav ta učinek je upoštevan pri dodeljevanju obremenitvenih razredov pri izračunu trdnosti lesa.
Vse informacije za ta članek izvirajo iz SNiP 2.01.07-85 "Obremenitve in vplivi". Ker sem navijač gradnja lesene hiše, se bom skliceval tudi na poseben primer klasifikacije obremenitev po veljavni za leto 2017, omenil pa bom tudi Eurocode EN 1991.
Razvrstitev obremenitev po SNiP 2.01.07-85
Glede na trajanje obremenitve je treba razlikovati med trajnimi in začasnimi obremenitvami.
Stalne obremenitve
težo delov konstrukcij, vključno s težo nosilnih in ograjnih gradbenih konstrukcij;
teža in pritisk zemljin (nasipi, nasutja), skalni pritisk;
hidrostatični tlak;
Kot sile trajnih obremenitev je treba pri izračunih upoštevati tudi sile prednapenjanja, ki ostanejo v konstrukciji ali temelju.
Žive obremenitve
Žive obremenitve so nadalje razdeljene v tri razrede:
1. Dolgotrajne obremenitve
0,3 - za III snežno območje,
0,5 - za okrožje IV;
0,6 - za regije V in VI;
teža začasnih predelnih sten, injekcijskih mas in temeljev za opremo;
teža stacionarne opreme: strojev, aparatov, motorjev, posod, cevovodov z opremo, nosilnimi deli in izolacijo, tračnih transporterjev, trajnih dvižnih strojev z vrvmi in vodili ter teža tekočin in trdnih snovi, ki polnijo opremo;
tlak plinov, tekočin in zrnatih teles v posodah in cevovodih, nadtlak in redčenje zraka, ki nastane med prezračevanjem rudnikov;
obremenitve tal zaradi skladiščenega materiala in regalne opreme v skladiščih, hladilnicah, kaščah, knjigarnah, arhivih in podobnih prostorih;
temperaturni tehnološki vplivi stacionarne opreme;
teža vodne plasti na z vodo napolnjenih ravnih površinah;
težo industrijskih usedlin prahu, če njihovo kopičenje ni izključeno z ustreznimi ukrepi;
obremenitve od ljudi z znižanimi standardnimi vrednostmi;
snežne obremenitve z zmanjšano standardno vrednostjo, ki se določi tako, da se polna standardna vrednost pomnoži s koeficientom:
temperaturni podnebni vplivi z znižanimi standardnimi vrednostmi;
vplivi, ki jih povzročajo deformacije podlage, ki jih ne spremlja bistvena sprememba strukture tal, kot tudi taljenje permafrostnih tal;
vplivi, ki jih povzročajo spremembe vlažnosti, krčenje in lezenje materialov.
2. Kratkotrajne obremenitve
obremenitve opreme, ki se pojavijo med zagonskim, prehodnim in preskusnim načinom, pa tudi med njegovo preureditvijo ali zamenjavo;
teža ljudi, material za popravilo na območjih vzdrževanja in popravil opreme;
obremenitve od ljudi, živali, oprema za tlake stanovanjskih, javnih in kmetijskih objektov s polnimi standardnimi vrednostmi;
obremenitve premičnih dvižnih in transportnih naprav (viličarjev, električnih vozil, viličarjev, dvigal, pa tudi mostnih in mostnih žerjavov s polnimi standardnimi vrednostmi);
snežne obremenitve s polno standardno vrednostjo;
temperaturni podnebni vplivi s polno standardno vrednostjo;
vetrne obremenitve;
ledene obremenitve.
3. Posebne obremenitve
potresni vplivi;
eksplozivni učinki;
obremenitve zaradi nenadnih motenj tehnološki proces, začasna okvara ali okvara opreme;
vplivi zaradi deformacij podlage, ki jih spremlja radikalna sprememba strukture tal (pri namakanju ugreznih tal) ali njihovo posedanje v rudarskih in kraških območjih.
Zgoraj navedene standardne obremenitve so podane v tabeli:
V različici tega dokumenta, posodobljeni za leto 2011, so zmanjšane standardne vrednosti enakomerno porazdeljenih obremenitev določene tako, da se njihove polne standardne vrednosti pomnožijo s faktorjem 0,35.
Ta klasifikacija je bila sprejeta že dolgo in se je že uveljavila v zavesti "postsovjetskega inženirja". Postopoma pa po Evropi prehajamo na tako imenovane evrokode.
Klasifikacija obremenitev po Eurocode EN 1991
Po Evrokodu je vse malo bolj pestro in kompleksno. Vse načrtovalne ukrepe je treba izvesti v skladu z ustreznimi oddelki EN 1991:
EN 1991-1-1 Specifična teža, stalne in začasne obremenitve
EN 1991-1-3 Snežne obremenitve
EN 1991-1-4 Vplivi vetra
EN 1991-1-5 Temperaturni učinki
EN 1991-1-6 Izpostavljenosti med proizvodnjo gradbeno delo
EN 1991-1-7 Posebni vplivi
V skladu s TCP EN 1990 se pri upoštevanju vplivov uporablja naslednja klasifikacija:
stalni vplivi G. Na primer učinki lastne teže, fiksne opreme, notranjih predelnih sten, zaključnih in posrednih učinkov zaradi krčenja in/ali usedanja;
spremenljivke vpliva Q. Na primer uporabljene obremenitve, veter, sneg in temperaturne obremenitve;
posebni učinki A. Na primer obremenitve zaradi eksplozij in udarcev.
Če je pri nenehnem vplivu vse bolj ali manj jasno (preprosto vzamemo prostornino materiala in ga pomnožimo s povprečno gostoto tega materiala in tako naprej za vsak material v strukturi hiše), potem spremenljivi vplivi zahtevajo razlago. Posebnih vplivov v okviru zasebne gradnje ne bom obravnaval.
V skladu z Evrokodom je velikost vplivov označena s kategorijami uporabe konstrukcije po tabeli 6.1:
Kljub vsem podanim informacijam Evrokod pomeni uporabo nacionalnih prilog, razvitih za vsak del Evrokoda posebej v vsaki državi, ki uporablja ta Evrokod. Te aplikacije upoštevajo različne podnebne, geološke, zgodovinske in druge značilnosti vsake države, kljub temu pa omogočajo spoštovanje enotnih pravil in standardov pri strukturnih izračunih. Obstaja nacionalni dodatek k Eurocode EN1991-1-1 in se glede vrednosti obremenitve v celoti nanaša na SNiP 2.01.07-85, obravnavan v prvem delu tega članka.
Razvrstitev obremenitev med projektiranjem lesene konstrukcije po Eurocode EN1995-1-1
Od leta 2017 v Belorusiji velja dokument, ki temelji na Evrokodu TKP EN 1995-1-1-2009 "Projektiranje lesenih konstrukcij". Ker se dokument nanaša na Evrokode, je prejšnja klasifikacija po EN 1991 v celoti uporabna za lesene konstrukcije, vendar ima dodatna pojasnila. Tako je pri izračunu trdnosti in primernosti za uporabo potrebno upoštevati trajanje obremenitve in vpliv vlage!
Za razrede trajanja obremenitve je značilen vpliv stalne obremenitve, ki deluje v določenem časovnem obdobju med delovanjem konstrukcije. Za spremenljivo izpostavljenost se ustrezen razred določi na podlagi ocene interakcije med tipično spremembo obremenitve in časom.
To je splošna klasifikacija, ki jo priporoča evrokod, vendar struktura evrokodov, kot sem že omenil, pomeni uporabo nacionalnih prilog, razvitih posebej v vsaki državi, in seveda je ta dodatek na voljo tudi za Belorusijo. Nekoliko skrajša klasifikacijo trajanja:
Ta razvrstitev v zadostni meri ustreza razvrstitvi po SNiP 2.01.07-85.
Zakaj moramo vse to vedeti?
Vpliv na trdnost lesa
V okviru projektiranja in izračuna lesena hiša in katerega koli od njegovih elementov ima klasifikacija obremenitev skupaj s servisnim razredom pomembno in lahko več kot dvakrat (!) spremeni konstrukcijsko trdnost lesa. Na primer, vse izračunane vrednosti trdnosti lesa se poleg drugih koeficientov pomnožijo s tako imenovanim modifikacijskim koeficientom kmod:
Kot je razvidno iz tabele, je ista plošča razreda I, odvisno od razreda trajanja obremenitve in delovnih pogojev, sposobna prenesti obremenitev, na primer kompresijsko obremenitev 16,8 MPa s kratkotrajno izpostavljenostjo v ogrevanem prostoru in le 9,1 MPa pri stalni obremenitvi v pogojih delovanja petega razreda.
Vpliv na trdnost kompozitne armature
Pri načrtovanju temeljev in armiranobetonskih nosilcev se včasih uporablja kompozitna ojačitev. In če trajanje obremenitev nima pomembnega vpliva na jekleno ojačitev, potem je s kompozitno ojačitvijo vse zelo drugače. Vplivni koeficienti trajanja obremenitve za avtomatske menjalnike so podani v Dodatku L k SP63.13330:
V formuli za izračun natezne trdnosti, navedeni v zgornji tabeli, je koeficient yf - to je koeficient zanesljivosti materiala, ki je enak 1 pri izračunu glede na mejna stanja druge skupine in enak 1,5 pri izračunu po v prvo skupino. Na primer, v žarku na prostem, moč ojačitev iz steklenih vlaken mogoče 800*0,7*1/1=560 MPa, pri dolgotrajni obremenitvi pa 800*0,7*0,3/1=168 MPa.
Vpliv na velikost porazdeljene obremenitve
V skladu s SNiP 2.01.07-85 so obremenitve ljudi, živali, opreme na tleh stanovanjskih, javnih in kmetijskih stavb sprejete z zmanjšano standardno vrednostjo, če te obremenitve razvrstimo kot dolgoročne. Če jih razvrstimo med kratkotrajne, potem sprejmemo polne standardne vrednosti obremenitve. Takšne razlike so oblikovane s teorijo verjetnosti in izračunane matematično, v kodeksu pa so predstavljene v obliki že pripravljenih odgovorov in priporočil. Razvrstitev ima enak učinek na snežne obremenitve, vendar bom snežne obremenitve obravnaval v drugem članku.
Kaj je treba šteti?
S klasifikacijo obremenitev smo se že malo pozanimali in razumeli, da so obremenitve na tla in snežne obremenitve začasne obremenitve, lahko pa jih razvrstimo tudi na dolgotrajne ali kratkotrajne. Poleg tega se lahko njihova velikost bistveno razlikuje glede na to, v kateri razred jih uvrščamo. Ali je res mogoče, da je pri tako pomembnem vprašanju odločitev odvisna od naše želje? Seveda ne!
TCP EN 1995-1-1-2009 "Projektiranje lesenih konstrukcij" ima naslednjo zahtevo: če je kombinacija obremenitev sestavljena iz učinkov, ki pripadajo različnim razredom trajanja obremenitve, je treba uporabiti vrednost modifikacijskih faktorjev, ki ustreza delovanje krajšega trajanja, na primer za kombinacijo lastne teže in kratkotrajne obremenitve, se uporabi vrednost koeficienta, ki ustreza kratkotrajni obremenitvi.
V SP 22.13330.2011 "Temelji zgradb in objektov" je navedba naslednja: obremenitve na tla in snežne obremenitve, ki jih v skladu s SP 20.13330 lahko razvrstimo tako kot dolgoročne kot kratkoročne, se pri izračunu štejejo za kratkoročne. temelji na podlagi nosilnosti in pri izračunu na podlagi deformacij - dolgotrajni. Obremenitve zaradi premičnih dvižnih in transportnih naprav se v obeh primerih štejejo za kratkotrajne.
Stalne obremenitve.(q) Glede na trajanje delovanja delimo obremenitve na stalne in začasne. Stalne obremenitve so teža nosilnih in ograjenih konstrukcij zgradb in objektov, teža in pritisk tal, učinek prednapenjanja armiranobetonskih konstrukcij.
Začasne obremenitve. Dolgotrajne obremenitve (P) . Sem sodijo: teža stacionarne opreme na tleh – strojev, aparatov, motorjev, kontejnerjev itd.; tlak plinov, tekočin, zrnatih teles v posodah; težo določene vsebine v skladiščih, hladilnicah, arhivih, knjižnicah in podobnih zgradbah in objektih; del žive obremenitve, ki ga določajo standardi v stanovanjske zgradbe, v pisarniških in domačih prostorih; dolgoročni temperaturni tehnološki učinki stacionarne opreme; obremenitve enega visečega ali enega mostnega žerjava, pomnožene s koeficienti: 0,5, 0,6...odvisno od tipa dvigala
Kratkotrajne obremenitve.(S) Sem spadajo: teža ljudi, delov, materialov na območjih vzdrževanja in popravil opreme - prehodi in druga območja brez opreme; del obremenitve na tla stanovanjskih in javne zgradbe; obremenitve, ki nastanejo med izdelavo, prevozom in montažo konstrukcijskih elementov; obremenitve mostnih in mostnih žerjavov, ki se uporabljajo pri gradnji ali obratovanju zgradb in objektov; obremenitve snega in vetra; temperaturni podnebni vplivi.
Posebne obremenitve. Ti vključujejo: seizmične in eksplozivne učinke; obremenitve zaradi okvare ali okvare opreme in nenadne motnje tehnološkega procesa (na primer močno zvišanje ali znižanje temperature itd.); učinki neenakomernih deformacij podlage, ki jih spremlja radikalna sprememba strukture tal (na primer deformacija ugreznih tal med namakanjem ali permafrostnih tal med odmrzovanjem) itd.
Standardne obremenitve. Določeni so s standardi ali nominalnimi vrednostmi. Standardne stalne obremenitve se vzamejo na podlagi projektiranih vrednosti geometrijskih in konstrukcijskih parametrov ter na podlagi povprečnih vrednosti gostote. Standardne začasne tehnološke in instalacijske obremenitve so določene glede na najvišje vrednosti, predvidene za normalno delovanje; sneg in veter - glede na povprečje letnih neugodnih vrednosti ali glede na neugodne vrednosti, ki ustrezajo določenemu povprečnemu obdobju njihovega ponavljanja.
Projektne obremenitve. Njihove vrednosti pri izračunu konstrukcij za trdnost in stabilnost se določijo tako, da se standardna obremenitev pomnoži s faktorjem varnosti obremenitve γf, običajno večji od enote Faktor zanesljivosti pod vplivom teže betonskih in armiranobetonskih konstrukcij γ f -1>1. Sprejet je koeficient zanesljivosti pod vplivom teže konstrukcij, ki se uporablja pri izračunu stabilnosti položaja pred lebdenjem, prevrnitvijo in drsenjem, pa tudi v drugih primerih, ko zmanjšanje mase poslabša pogoje delovanja konstrukcije. γ f=0,9. Pri izračunu konstrukcij v fazi gradnje se izračunane kratkotrajne obremenitve pomnožijo s faktorjem 0,8. Pri izračunu konstrukcij na podlagi deformacij in pomikov (po drugi skupini mejnih stanj) projektne obremenitve so enake standardnim vrednostim s koeficientom γt = 1.
Kombinacija obremenitev. Konstrukcije morajo biti projektirane za različne kombinacije obremenitev ali ustreznih sil, če se izračun izvaja po shemi neelastičnega stanja. Glede na sestavo upoštevanih obremenitev ločimo naslednje: osnovne kombinacije, vključno s stalnimi, dolgotrajnimi in kratkotrajnimi obremenitvami ali silami iz njih; posebne kombinacije, vključno s stalno, dolgotrajno, morebitno kratkotrajno in eno od posebnih obremenitev ali naporov iz njih.
V glavnih kombinacijah se ob upoštevanju vsaj dveh začasnih obremenitev njihove izračunane vrednosti (ali ustrezni napori) pomnožijo s koeficienti kombinacije, ki so enaki: za dolgotrajne obremenitve f1 = 0,95; za kratkoročno f2=0,9. Ob upoštevanju ene začasne obremenitve je f1 = f2 = l. Pri upoštevanju treh ali več kratkotrajnih obremenitev standardi dovoljujejo, da se njihove izračunane vrednosti pomnožijo s koeficienti kombinacije: f 2 =l- za prvo najpomembnejšo kratkotrajno obremenitev; f 2 = 0,8 - za drugo; f2 = 0,6 - za ostalo.
V posebnih kombinacijah za dolgotrajne obremenitve f1 = 0,95, za kratkotrajne obremenitve f 2 = 0,8, razen v primerih, določenih v standardih za projektiranje stavb in objektov na potresnih območjih.