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 lastnostih. Z vidika inženirskih izračunov je običajno razlikovati štiri glavne skupine strukturnih elementov: palice, plošče, lupine, nizi.
palice- to so ravni ali ukrivljeni konstrukcijski elementi, pri katerih ena dimenzija (dolžina) bistveno presega drugi dve dimenziji (v prostorskem pravokotnem koordinatnem sistemu), glej sliko 20. Primeri konstrukcijskih elementov, kot so palice: noge stola ali mize, steber gradbene konstrukcije, dvižna vrv, avtomobilska prestavna ročica itd.
Z Ukrivljena palica
ravna palica
Slika 20. Sheme strukturnih elementov vrste palic
t (debelina plošče)
Slika 21. Diagram strukturnega elementa tipa plošče
Slika 22. Shema strukturnega elementa tipa lupine (cilindrična)
riž. 23. Shema konstrukcijskega elementa matričnega tipa
plošče- to so ravni strukturni elementi, pri katerih je ena velikost (debelina) veliko manjša od drugih dveh. Primeri plošč: mizna plošča; stene in stropi stavb itd., glej sliko 21, iz katere je razvidno, da je debelina plošče veliko manjša od dveh njenih dimenzij v tlorisu.
Školjke- to so neplanarni tankostenski konstrukcijski elementi, pri katerih je ena dimenzija (debelina stene) veliko manjša od drugih dimenzij. Primeri lupin: cevovodi za transport tekočih in plinastih produktov (cilindrične lupine); cilindrične, sferične ali kombinirane posode za tekočine; stožčasti lijaki za razsute materiale; neplanarne prevleke različnih struktur itd., glej sliko 22, ki prikazuje valjasto lupino (tankostensko cilindrično cev), pri kateri je debelina stene veliko manjša od njenega premera in dolžine.
Nizi- gre za konstrukcijske elemente, pri katerih so vse tri dimenzije primerljive. Primeri nizov: temeljni bloki strojev, strojev in gradbene konstrukcije; masivni mostni nosilci itd., glejte sliko 23.
Pri predmetih »Strojna mehanika« in »Trdnost materialov« je največ pozornosti namenjeno temeljnemu študiju konstrukcijskih elementov, kot so palice. Plošče, lupine in nizi se preučujejo v nadaljevalnih tečajih "Trdnost materialov" in v posebnih tečajih.
Koncentrirane sile so sile, ki delujejo na konstrukcijski element na mestu njegove površine, katerih dimenzije v primerjavi z dimenzijami celotne površine konstrukcijskega elementa lahko zanemarimo. Praviloma so koncentrirane sile posledica delovanja na dano telo (konstrukcijski element) drugega telesa (zlasti drugega konstrukcijskega elementa). 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.
Telesne sile so sile, ki delujejo na celotno prostornino konstrukcijskega elementa, na primer porazdeljene gravitacijske sile. Merske enote porazdeljenih telesnih sil N / m 3, kN / m 3 itd. Skupna teža (N, kN) katerega koli strukturnega elementa se v izračunih pogosto pogojno upošteva kot koncentrirana sila, ki deluje na točki, ki se imenuje njegovo središče gravitacije.
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 enote so N/m2, kN/m2 itd. (na primer porazdeljeno snežne obremenitve na gradbenih oblogah), kot tudi linearno porazdeljene obremenitve (po dolžini konstrukcijskih elementov), katerih 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 strukturne vibracije.
Nazivne obremenitve- to so običajno največje obremenitve, ki se pojavijo med delovanjem konstrukcije.
Testna vprašanja:
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. itd. Odpornost 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. itd. - Kijev: Naukova Dumka, 1988. - 737p. (str. 5…9).
Kontrolne naloge za CPC- s pomočjo izobraževalne literature razširiti 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 shematizacije zunanjih obremenitev, ki delujejo na strukturne elemente, ki se uporabljajo v inženirskih izračunih (, str. 8-11)?
4) razložite princip neodvisnosti delovanja sil (, str. 18-20; , str. 10)?
5) razložiti princip Saint-Venant (, str. 10-11);
6) kakšna je razlika med deformacijo in premikom (, str. 17-18; , str. 13-14)?;
7) splošni koncept metode odsekov (, str. 13-16; , str. 14-17);
8) splošni koncept napetosti v deformabilnem telesu, oznake normalnih in strižnih 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- navesti uvodne določbe o temi, bistvo in uporabo metode presekov za določanje notranjih sil v palicah pri centralni napetosti-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 vezi). Aktivne zunanje sile se običajno imenujejo. Izvor in narava obremenitve sta določena z namenom, pogoji delovanja in konstrukcijske značilnosti obravnavanega element. Na primer, za pogonsko gred, prikazano na sl. 1.8 so obremenitve sile, ki delujejo na zobe kolesa, in napetost vej jermena, pa tudi težnost same gredi in delov, nameščenih na njej (zobnik in jermenica).
Za nosilne drogove mostnega žerjava (slika 1.9) so glavne obremenitve gravitacijske sile dvignjenega tovora in vozička; gravitacija kmetije je manj pomembna.
Glavna obremenitev bobna parnega kotla je tlak pare v njem.
Če se obravnavani konstrukcijski element premika s pospeškom, potem število obremenitev, ki delujejo nanj, vključuje tudi vztrajnostne sile.
Gravitacijske sile tega dela konstrukcije in vztrajnostne sile, ki izhajajo iz njegovega pospešenega gibanja, so obsežen syalamv, t.j. delujejo na vsak infinitezimalni prostorninski element. Obremenitve, ki se prenašajo z enega strukturnega elementa na drugega, se imenujejo površinske sile.
Površinske spanje delimo na koncentrirane na porazdeljene. Hkrati je treba zapomniti, da koncentrirane sile seveda ne obstajajo - to je abstrakcija, uvedena zaradi udobja tehničnih izračunov. Silo štejemo za koncentrirano, če se prenaša na del po površini, katerega dimenzije so zanemarljivo majhne v primerjavi z dimenzijami samega konstrukcijskega elementa. Na primer, tlačno silo kolesa vagona 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 normalno nanj, in površino danega elementa in je zato izraženo v paskalih (1 Pa \u003d \u003d 1 N / m ~) , MPa itd.
V mnogih primerih je treba obravnavati obremenitve, porazdeljene po dolžini konstrukcijskega elementa. na primer, lahko govorimo o sili gravitacije na enoto dolžine žarka, in če presek žarka ni konstanten, bo sila teže na enoto njegove dolžine spremenljiva.
Za obremenitev, porazdeljeno po dolžini, je značilno intenzivnost, običajno označena s q in izražena v enotah sile, ki se nanašajo na enote dolžine: N / m, kN / m itd.
Glede na naravo sprememb v času obstajajo: statične obremenitve, počasi in gladko narašča od nič do končne vrednosti; ko ga dosežejo, se v prihodnosti ne spreminjajo. Primer so centrifugalne sile v obdobju pospeševanja in nato enakomerno vrtenje rotorja;
ponovno nalaganje, večkrat spreminjajoče se v času po tem ali onem zakonu. Primer takšne obremenitve so sile, ki delujejo na zobe zobnikov;
kratkotrajne obremenitve deluje na konstrukcijo takoj ali celo z začetno hitrostjo v trenutku stika (te obremenitve se pogosto imenujejo dinamično oz tolkala). Primer udarca je na primer obremenitev delov parnega kladiva med kovanjem.
Vprašanje vezi in njihovih reakcij je dovolj podrobno obravnavano v tečaju teoretične mehanike. Tukaj se omejimo na opomnik najpogostejših vrst povezav.
Zgibna podpora(enojno vezana podpora) je shematsko prikazano, kot je prikazano na sl. 1.10, a. Reakcija takega nosilca je vedno pravokotna na nosilno površino.
Zgibno-fiksna podpora(dvojno vezana podpora) je shematično prikazana na sl. 1.10b. Reakcija zgibne podpore poteka skozi. tečajno središče, 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 tesni škatli(troslojna podpora), nastaneta 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.
Pri trdnosti materialov proučujejo predvsem metode za izračun trdnosti, togosti in stabilnosti palice, torej telesa, katerega dve dimenziji sta majhni v primerjavi s tretjo (dolžino). Predstavljajte si ravno figuro, ki se premika vzdolž določene premice tako, da je težišče figure na tej premici, ravnina figure pa je pravokotna nanjo. Telo, ki nastane kot posledica takšnega gibanja, je žarek (slika 1.13).
Ravna figura, s premikanjem katere nastane žarek, je njena prečni prerez, in črta, vzdolž katere se je premikalo njegovo težišče, je bila os žarka.
Os žarka je geometrijsko mesto težišč njegovih prerezov. Glede na obliko osi žarka in kako se njegov presek spreminja (ali ostaja konstanten), obstajajo ravno in ukrivljeno palice s konstantnim, neprekinjenim ali postopnim spreminjanjem preseka (slika 1.14). Kot nekaj primerov delov, izračunanih kot ravne palice, lahko navedemo pogonsko gred (glej sliko 1.8), katero koli od palic nosilca 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 dimenzijami. Ploščo lahko obravnavamo kot poseben primer lupine, tako rekoč "zravnano" lupino. Primeri delov, ki se štejejo za lupine in plošče, so različni rezervoarji za tekočine in pline, kožni elementi trupov ladij, podmornic in trupov letal.
niz se imenuje telo, katerega vse tri dimenzije so količine istega reda, na primer temelj za avto, krogla ali valj kotalnega ležaja.
Pri metodi mejnega stanja so vse obremenitve razvrščene glede na verjetnost njihovega vpliva normativni in izračunani.
Na podlagi vpliva obremenitve jih delimo na stalne in začasne. Slednji so lahko dolgoročni in kratkoročni učinki.
Poleg tega obstajajo obremenitve, ki so dodeljene kategoriji posebne obremenitve in vplivi.
Stalne obremenitve- lastna teža nosilnih in ograjnih konstrukcij, pritisk tal, prednapenjanje.
Začasne neprekinjene obremenitve- teža stacionarnega tehnološka oprema, teža skladiščenih materialov v skladiščih, tlak plinov, tekočin in razsutih materialov v posodah itd.
Kratkotrajne obremenitve- normirane obremenitve snega, vetra, premične opreme, množice 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 (ugrezna tla, posedanje tal na kraških območjih in nadzemeljskih delih).
Včasih obstaja izraz "tovor". Uporabno imenovane obremenitve, katerih zaznavanje je sestavni namen konstrukcij, na primer teža ljudi za most za pešce. So začasni in trajni, na primer teža monumentalne razstavne konstrukcije je stalna obremenitev za podstavek. Za temelj predstavlja teža vseh nadležečih struktur tudi koristno obremenitev.
Kadar na konstrukcijo deluje več vrst obremenitev, se sile v njej kot pri najbolj neugodnih kombinacijah določajo s kombinacijskimi koeficienti.
V SNiP 2.01.07-85 "Obremenitve in vplivi" so:
osnovne kombinacije, sestavljen iz trajnih in začasnih obremenitev;
posebne kombinacije sestavljen iz trajne, začasne in ene od posebnih obremenitev.
Z glavno kombinacijo, vključno z eno začasno obremenitvijo, koeficient kombinacije . Pri večjem številu obremenitev se slednje pomnožijo s faktorjem kombinacije.
V posebnih kombinacijah se žive obremenitve upoštevajo s faktorjem kombinacije, posebne obremenitve pa s faktorjem. V vseh vrstah kombinacij ima konstantna obremenitev koeficient.
naloženih elementov
Upoštevanje kompleksnega napetostnega stanja pri izračunu kovinske konstrukcije se izvede preko konstrukcijske odpornosti, ki je določena na podlagi preskusov 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 pod elastično deformacijo in je odvisna od povprečne normalne napetosti.
1 - 2υ
A o \u003d ---------- (Ơ Χ + Ơ Y + 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 izvlečemo kvadratni koren, dobimo:
Ơ pr \u003d \u003d Ơ(2.5)
Ta zveza 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 Ơ T, 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 prečne obremenitve
Ơ x 0 . Ơ y 0 . τ xy 0. druge komponente stresa lahko zanemarimo. Nato pogoj plastičnosti prevzame obliko
Ơ pr = = Ơ T (2.6)
Na točkah, ki so oddaljene od mesta uporabe obremenitve, lahko zanemarimo tudi lokalno napetost y = 0, potem je pogoj plastičnosti še bolj poenostavljen: Ơ pr = = Ơ T .
Od vseh komponent napetosti samo z enostavnim striženjem
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 v SNiP sprejeto razmerje med konstrukcijsko strižnimi in napetostnimi upornostmi,
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 preprostem nategu-stisku (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 prerezu z najmanjše območje ni presegel izračunanega upora.
Potem bo neenakost prvega mejnega stanja (2.2).
kje - vzdolžna sila v elementih; - neto površina prečni prerez element; - konstrukcijska odpornost, vzeta kot , če element ne dopušča razvoja plastičnih deformacij; če so plastične deformacije dovoljene, potem je enaka največji od obeh vrednosti in (tukaj in so izračunane odpornosti materiala glede na mejo tečenja in natezno trdnost); - koeficient zanesljivosti za material pri izračunu konstrukcije glede na začasno odpornost; - koeficient delovnih pogojev.
Preverjanje z drugim mejnim stanjem 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; - ocenjena dolžina palice, ki je enaka razdalji med točkama uporabe obremenitve na palico; - modul elastičnosti; - bruto površina preseka palice; - mejna vrednost raztezka (skrajšanja).
Odločite se na primer, da si naredite hišo. 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 mora prenesti prekrivanje, kakšen koeficient uporabiti pri izračunu leseni elementi. Toda preden navedete konkretne številke, morate razumeti, kakšno je razmerje med trajanjem vpliva obremenitve in njeno velikostjo.
Naloži noter splošni pogled delimo na stalne in začasne. Začasne pa v dolgoročne, kratkoročne in hipne. Zagotovo bo imel nepripravljeni bralec vprašanje: kakšna je pravzaprav razlika, kako razvrstiti obremenitev? Vzemimo za primer obremenitev vmesnega poda. SNiP je predpisal standardno vrednost 150 kgf na kvadratni meter. Ob natančnem branju dokumenta je zlahka razvidno, da se pri razvrščanju obremenitve kot "Kratkoročna" uporablja 150 kgf / m² (polna standardna vrednost), če pa jo razvrstimo kot "dolgoročno", potem obremenitev na tleh je že vzeto le 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, kar imate v sobi. Morda ste zbiralec litoželeznih loput iz vodnjakov, a statistično gledano, če upoštevate na tisoče prostorov različnih ljudi, potem so ljudje v povprečju omejeni 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 (tehtate 20 kg) in vaša žena (tehta 50 kg) sedi na vaših kolenih. 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 10 let sedeti pri miru. To pomeni, da obremenitev teh 150 kg ustvariš vsakič na drugem mestu, drugje pa te obremenitve ni. Tisti. dolgoročno ne boste presegli povprečnih 500 kg na 17 m² ali 30 kg/m², kratkoročno pa lahko ustvarite obremenitev 150 kg/m². In če se ukvarjate s trampolinom s težo 150 kg, bo to že "Takojšnja" obremenitev, njen izračun pa temelji na posamezne značilnosti ker statistike za take primere enostavno ni.
Torej, ko smo razliko med izrazi malo uredili, zdaj k vprašanju: kakšna je razlika za nas, kot oblikovalce? Če na desko z majhno maso pritiskate več desetletij, se bo ta še vedno upognila, če 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 so iz SNiP 2.01.07-85 "Obremenitve in vplivi". Ker sem navijač lesena stanovanjska gradnja, se bom skliceval tudi na poseben primer klasifikacije obremenitev, ki velja za leto 2017, in omenil tudi Eurocode EN 1991.
Razvrstitev obremenitev po SNiP 2.01.07-85
Glede na trajanje delovanja obremenitev 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;
pri izračunih je treba kot sile trajnih obremenitev upoštevati tudi sile prednapenjanja, ki ostanejo v konstrukciji ali temelju.
Žive obremenitve
Žive obremenitve so nadalje razdeljene v tri razrede:
1. Neprekinjene obremenitve
0,3 - za III snežno območje,
0,5 - za regijo IV;
0,6 - za V in VI okrožja;
teža začasnih predelnih sten, omak in podstavkov za opremo;
teža stacionarne opreme: obdelovalni stroji, aparati, motorji, rezervoarji, cevovodi s priborom, ležaji in izolacijo, tračni transporterji, trajni dvižni stroji z vrvmi in vodili, pa tudi teža tekočin in trdnih snovi, ki polnijo opremo;
tlak plinov, tekočin in razsutih teles v posodah in cevovodih, nadtlak in redčenje zraka, ki nastane pri prezračevanju rudnikov;
obremenitve tal zaradi skladiščenega materiala in regalne opreme v skladiščih, hladilnicah, kaščah, knjigarnah, arhivih in podobnih prostorih;
temperaturni tehnološki učinki stacionarne opreme;
teža vodne plasti na z vodo napolnjenih ravnih površinah;
težo usedlin industrijskega prahu, če njegovo 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 faktorjem:
temperaturni podnebni vplivi z znižanimi standardnimi vrednostmi;
vplivi, ki jih povzročajo deformacije podlage, ki jih ne spremlja temeljna sprememba strukture tal, pa tudi odmrzovanje permafrostnih tal;
vplivi zaradi sprememb vlažnosti, krčenja in lezenja materialov.
2. Kratkotrajne obremenitve
obremenitve opreme, ki nastanejo v zagonskih, prehodnih in testnih načinih, pa tudi med njeno preureditvijo ali zamenjavo;
teža ljudi, material za popravilo na področjih vzdrževanja in popravila opreme;
obremenitve od ljudi, živali, oprema za tlake stanovanjskih, javnih in kmetijskih objektov s polnimi standardnimi vrednostmi;
obremenitve premične opreme za pretovarjanje (viličarji, električni avtomobili, viličarji, dvigala, kot tudi mostni in mostni žerjavi s polno standardno vrednostjo);
snežne obremenitve s polno standardno vrednostjo;
temperaturni podnebni učinki s polno standardno vrednostjo;
vetrne obremenitve;
ledene obremenitve.
3. Posebne obremenitve
potresni vplivi;
eksplozivni udarci;
obremenitve zaradi nenadnih motenj tehnološki proces, začasna okvara ali okvara opreme;
vplivi zaradi deformacij podlage, ki jih spremlja temeljna sprememba strukture tal (pri namakanju ugreznih tal) ali njihovo posedanje na območjih rudarskih del in na krasu.
Zgoraj navedene normativne 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.
Takšna klasifikacija je bila sprejeta že dolgo in se je že uveljavila v glavah "postsovjetskega inženirja". Postopoma pa po vsej Evropi prehajamo na tako imenovane evrokode.
Klasifikacija obremenitev po Eurocode EN 1991
Po Evrokodu je vse malo bolj raznoliko in bolj zapleteno. 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 učinki vetra
EN 1991-1-5 Temperaturni učinki
EN 1991-1-6 Vplivi na proizvodnjo gradbena dela
EN 1991-1-7 Posebni vplivi
V skladu z EN 1990 TCP se pri upoštevanju vplivov uporablja naslednja klasifikacija:
trajni učinki G. Na primer učinki lastne teže, fiksne opreme, notranjih predelnih sten, zaključkov 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 s stalnim vplivom vse bolj ali manj jasno (samo prostornino materiala pomnožimo s povprečno gostoto tega materiala in tako naprej za vsak material v konstrukciji hiše), potem spremenljivi vplivi zahtevajo razlaga. Posebnih vplivov v okviru zasebne gradnje ne bom obravnaval.
V skladu z Evrokodom je velikost vplivov označena s kategorijami rabe stavbe po tabeli 6.1:
Kljub vsem podanim informacijam Eurocode pomeni uporabo nacionalnih prilog, razvitih za vsak razdelek Eurocodea posebej v vsaki državi, ki uporablja ta Eurocode. Te aplikacije upoštevajo različne podnebne, geološke, zgodovinske in druge značilnosti vsake države, kljub temu pa omogočajo upoštevanje enotnih pravil in standardov pri izračunu konstrukcij. Obstaja nacionalni dodatek k Evrokodu EN1991-1-1, glede vrednosti obremenitev pa se v celoti nanaša na SNiP 2.01.07-85, obravnavan v prvem delu tega članka.
Razvrstitev obremenitev pri načrtovanju lesene konstrukcije po Eurocode EN1995-1-1
Za leto 2017 ima Belorusija dokument, ki temelji na Evrokodu TCH EN 1995-1-1-2009 "Načrtovanje lesenih konstrukcij". Ker se dokument nanaša na Evrokode, je prejšnja klasifikacija po EN 1991 v celoti uporabna za lesene konstrukcije, vendar ima dodatno pojasnilo. Torej, pri izračunih za trdnost in primernost za uporabo je nujno treba upoštevati trajanje obremenitve in vpliv vlage!
Za razrede trajanja obremenitve je značilen učinek stalne obremenitve, ki deluje v določenem časovnem obdobju med delovanjem konstrukcije. Za spremenljivo delovanje 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 v vsaki državi posebej, in seveda je ta priloga na voljo tudi za Belorusijo. Nekoliko zmanjša 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 z razredom delovanja pomembnost in lahko več kot dvakrat (!) spremeni računsko trdnost lesa. Na primer, vse izračunane vrednosti trdnosti lesa se med drugimi faktorji pomnožijo s tako imenovanim faktorjem modifikacije kmod:
Kot je razvidno iz tabele, lahko ista plošča razreda I, odvisno od razreda trajanja obremenitve in delovnih pogojev, prenese obremenitev, na primer 16,8 MPa pri stiskanju s kratkotrajno izpostavljenostjo v ogrevanem prostoru in samo 9,1 MPa. MPa pri konstantni obremenitvi v delovnih pogojih petega razreda.
Vpliv na trdnost kompozitne armature
Pri načrtovanju temeljev in armiranobetonskih nosilcev se včasih uporablja kompozitna ojačitev. In če trajanje delovanja obremenitev nima pomembnega vpliva na jekleno ojačitev, potem je s kompozitno ojačitvijo vse zelo drugače. Koeficienti vpliva trajanja obremenitve za avtomatski menjalnik 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 mejnih stanj druge skupine in enak 1,5 pri izračun prve skupine. Na primer, v žarku na prostem, moč ojačitev iz steklenih vlaken je lahko 800*0,7*1/1=560 MPa, pri stalni 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 matematično izračunane, vendar so v Kodeksu ravnanja predstavljene v obliki že pripravljenih odgovorov in priporočil. Enak učinek razvrstitve obstaja pri obremenitvah s snegom, vendar bom obremenitve s snegom obravnaval v drugem članku.
Kaj je treba šteti?
Malo smo se že ukvarjali s klasifikacijo obremenitev in razumeli, da so obremenitve na tla in snežne obremenitve povezane z živimi obremenitvami, hkrati pa lahko veljajo tako za dolgotrajne kot za kratkotrajne obremenitve. Poleg tega se lahko njihova vrednost bistveno razlikuje glede na to, v kateri razred jih razvrstimo. Je možno, da je pri tako pomembnem vprašanju odločitev odvisna od naše želje? Seveda ne!
V EN 1995-1-1-2009 "Projektiranje lesenih konstrukcij" TCP obstaja naslednji predpis: če je kombinacija obremenitev sestavljena iz učinkov, ki pripadajo različnim razredom trajanja obremenitve, potem vrednost modifikacijskih faktorjev, ki ustreza delovanju uporabiti je treba krajše trajanje, 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 so po SP 20.13330 lahko tako dolgotrajne kot kratkoročne, se štejejo za kratkoročne, ko izračun temeljev za nosilnost in pri izračunu deformacij - dolgotrajen. Obremenitve zaradi mobilne opreme za pretovarjanje v obeh primerih veljajo za kratkoročne.
Stalne obremenitve.(q) Glede na trajanje delovanja delimo obremenitev na trajno in začasno. Stalne obremenitve so teža nosilnih in ograjenih konstrukcij zgradb in objektov, teža in pritisk tal, učinek prednapenjanja armiranobetonskih konstrukcij.
začasne obremenitve. Neprekinjene obremenitve (P) . Sem spadajo: teža stacionarne opreme na tleh - strojna orodja, aparati, motorji, rezervoarji itd.; tlak plinov, tekočin, razsutih snovi v posodah; teža določene vsebine v skladiščih, hladilnicah, arhivih, knjižnicah in podobnih zgradbah in objektih; zakonski del žive obremenitve v stanovanjske zgradbe, v servisnih in gospodinjskih prostorih; dolgoročni temperaturni tehnološki učinki stacionarne opreme; obremenitve enega mostnega ali enega mostnega žerjava, pomnožene s koeficienti: 0,5, 0,6 .. odvisno od tipa dvigala
Kratkotrajne obremenitve.(S) Sem spadajo: teža ljudi, delov, materialov v prostorih za vzdrževanje in popravilo 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: potresne in eksplozivne vplive; obremenitve zaradi okvare ali okvare opreme in ostre kršitve tehnološkega procesa (na primer z močnim zvišanjem ali znižanjem temperature itd.); vpliv neenakomernih deformacij podlage, ki jih spremlja temeljna sprememba strukture tal (na primer deformacije ugreznih tal med namakanjem ali permafrostnih tal med odmrzovanjem) itd.
Regulativne obremenitve. Določene so z normami ali nominalnimi vrednostmi. Regulativne konstantne obremenitve se vzamejo glede na projektne vrednosti geometrijskih in konstrukcijskih parametrov ter glede na povprečne vrednosti gostote. Normativne začasne tehnološke in instalacijske obremenitve so določene glede na najvišje vrednosti, predvidene za normalno obratovanje; sneg in veter - glede na povprečje letnih neugodnih vrednosti ali glede na neugodne vrednosti, ki ustrezajo določenemu povprečnemu obdobju njihovega ponavljanja.
Ocenjene 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 1. Faktor zanesljivosti pod vplivom teže betonskih in armiranobetonskih konstrukcij γ f-1>1. Varnostni faktor pod vplivom teže konstrukcij, ki se uporablja pri izračunu stabilnosti položaja pred vzponom, prevračanjem in zdrsom, pa tudi v drugih primerih, ko zmanjšanje mase poslabša delovne pogoje konstrukcije. γ f=0,9. Pri izračunu konstrukcij v fazi gradnje se izračunane kratkotrajne obremenitve pomnožijo s faktorjem 0,8. Pri izračunu konstrukcij za deformacije in pomike (za drugo skupino mejnih stanj) projektne obremenitve so enake standardnim vrednostim s koeficientom γt = 1.
kombinacija obremenitev. Konstrukcije morajo biti projektirane za različne kombinacije obremenitev ali njihovih ustreznih sil, če se izračun izvaja po shemi neelastičnega stanja. Glede na sestavo obravnavanih obremenitev obstajajo: osnovne kombinacije vključno s trajnimi, dolgotrajnimi in kratkotrajnimi obremenitvami ali napori zaradi njih; posebne kombinacije, vključno s trajnimi, dolgotrajnimi, morebitnimi kratkotrajnimi in eno od posebnih obremenitev ali naporov iz njih.
V glavnih kombinacijah, ob upoštevanju vsaj dveh začasnih obremenitev, se 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 f1=f2 = l. Norme omogočajo, da ob upoštevanju treh ali več kratkotrajnih obremenitev pomnožijo njihove izračunane vrednosti s koeficienti kombinacije: f 2 \u003d l- za prvo po pomembnosti kratkotrajne obremenitve; 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.