Метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям

Метод предельных состояний Впервые внедрен у нас в практику проектирования несущих конструкций в середине 50-х годов ХХ в. с принятием первой редакции СНИП.

В основе метода лежит идея отказа от детального анализа всех состояний конструкции, кроме предельных, по отношению к которым и формулируются расчетные требования к объекту(выполняются расчетные проверки).

При этом рассматривается только экстремальная нагрузка, а закономерности поведения конструкции на более низких уровнях интенсивности нагрузки остаются неизвестными.

В соответствие с МПС предполагается, что эксплуатация здания или сооружения прекратится ранее, чем будет исчерпана его фактическая несущая способность.

В первоначальной идеологии МПС не ориентировался на анализ аварийных ситуаций, которые считались запредельными и исключались из рассмотрения на том основании, что ПС 1-й группы предшествуют аварии. 

В настоящее время МПС несколько модифицирован, и составляет основу стандарта [ГОСТ 2775188 (СТ СЭВ 384-97) Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету]. В ГОСТ сказано, что при расчете конструкций должна рассматриваться аварийная расчетная ситуация, возникающая после отказа какого-либо элемента конструкции.

МПС принят и в других странах, в серии Еврокодов. Но там он называется «метод частных коэффициентов надежности».

Предельные напряженные и предельные состояния

• Предельное напряженное состояние – состояние, когда в точке возникает напряженное состояние, ведущее к возникновению нового процесса. Например, к развитию пластической деформации, к образованию трещины и т.д. Различные ПНС возникают при разных видах нагружения.

• Предельное состояние – такое состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней в процессе эксплуатации требованиям, т. е. теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает недопустимые перемещения или местные повреждения.

• Испытания слабо армированных ж/б балок показывают, что как только напряжения в арматуре достигают предела текучести, балка сильно и необратимо провисает (т. е. получает большие остаточные деформации), а также покрывается большим количеством трещин. Дальнейшая эксплуатация такой балки невозможна, хотя для ее разрушения и требуется еще некоторое увеличение нагрузки. Т.о., ж/б балка переходит в предельное состояние, как только напряжения в арматуре достигают предела текучести.

• Стальные стержневые конструкции могут превратиться в кинематически изменяемые после образования достаточного числа так называемых пластических шарниров, т. е. появления в стержнях таких сечений, в которых напряжения равны пределу текучести. Но в некоторых типах конструкций этот процесс может протекать т.о., что задолго до превращения этих конструкций в кинематически изменяемые, после образования первых пластических шарниров дальнейшая эксплуатация их делается невозможной из-за возникших значительных остаточных деформаций.

ПС – это состояния, при которых конструкция, основание (здание или сооружение) перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ (ГОСТ 27751-88).

Выделяют также группы предельных состояний:

• аварийное, соответствующее разрушению сооружений при аварийных воздействиях и ситуациях с катастрофическими последствиями;

• ПС, устанавливаемые в нормах или заданиях на проектирование, затрудняющие нормальную эксплуатацию строительных объектов.