Коэффициент запаса против разрушения

 

коэффициент запаса против разрушения, коэффициент запаса прочности

Термин «разрушение» в каждом конкретном случае требует определения. Если в старом здании выходит из строя водоснабжение, мы можем решать, стоит ли устанавливать новые трубы или снести здание. Если здание представляет исторический интерес, можно превратить его в нежилое музейное помещение и в этом случае мы устанавливаем непригодность здания в качестве жилого дома. Многие известные старые здания и памятники фактически давно вышли из строя в этом смысле.

Пирамиды в Гизе часто приводятся в качестве примера долговечности, но в строгом смысле слова они уже давно вышли из строя. Они больше не служат той цели, для которой были предназначены, поверхность их граней сильно разрушена.

Имеются два типа разрушения, при которых восстановление или реставрация редко имеет смысл,— разрушение от огня при пожаре и Обрушение конструкций. Оба эти разрушения зданий с давних времен были объектами определенных мер предосторожности. Специальные меры нормативного характера, относящиеся к пожарной безопасности зданий, существовали в Древнем Риме, а в Лондоне они появились в XII в.

Нормы же по обеспечению безопасности конструкций были обычно весьма нечеткими. Так, Хаммураби издал закон, по которому строитель, построивший дом настолько плохо, что это вело к гибели владельца, сам должен был быть убит. Законы такого типа, естественно, поощряли осторожность в проектировании конструкций без каких-либо рекомендаций относительно параметров конструктивных элементов.

Невозможно было установить законы по проектированию тех или иных конструкций до тех пор, пока не были разработаны, теоретические основы их расчета. Теория упругости для расчета конструкций была сформулирована в середине XIX в., главным образом благодаря влиянию работ Навье. Требовалось только установить предельные допускаемые напряжения в различных материалах, чтобы превратить эту теорию в признанный и обязательный метод проектирования конструкций. Это было сделано впервые примерно в 1840 г., когда Торговая палата Англии установила допускаемое напряжение для ковкого чугуна в железнодорожных мостах в 5 т на кв. дюйм. Это значение было получено делением среднего предельного напряжения, зафиксированного в различных испытаниях ковкого чугуна, на 4, что предусматривало определенный запас прочности.

Реккин определил коэффициент запаса как отношение предела прочности материала к максимально допускаемому напряжению при воздействии действительной или рабочей нагрузки на конструкцию. К концу XIX и началу XX в. это допускаемое рабочее напряжение было включено в строительные нормы для различных материалов и строительных конструкций. Ренкин также указал на различие между постоянно действующей нагрузкой, которая может быть точно определена, и временной нагрузкой, величина которой не может быть установлена с такой же точностью.

Коэффициент запаса 4 рассматривался как приемлемый и в первых английских нормах проектирования зданий со стальным каркасом, выпущенных в 1909 г. Советом Лондонского графства. Допускаемое напряжение для стали было установлено н 7,5 т на кв. дюйм.

Более высокий коэффициент запаса был установлен для колонн с учетом неизбежных несовершенств, которые могли вызвать изгиб колонн дополнение к сжатию. Величина коэффициента зависела в большой степени от используемого метода определения предела прочности материала. Если коэффициент устанавливался по лабораторным испытаниям тщательно подготовленных образцов, то он должен был быть значительно выше, так как точность изготовления опытных образцов не может быть достигнута на строительной площадке. И. X. Салмон в его классическом трактате, посвященном колоннам, рекомендовал коэффициенты запаса 10 для постоянной нагрузки и 20 для временной нагрузки для колонн из литого чугуна в том случае, когда постоянные величины в формуле Ренкина определялись из испытаний специальных лабораторных образцов. Эти величины более чем вдвое превышали рекомендованные Ренкином в 1866 г., когда лабораторные образцы не могли выполняться и испытываться с одинаковой точностью. Проблема определения коэффициента запаса была поэтому не таким простым делом, как во времена Ренкина.

Другой проблемой было определение рабочих нагрузок. Постоянная нагрузка могла быть рассчитана по размерам конструкций и известной массе материалов. Временная нагрузка вначале оценивалась весьма приблизительно. Можно было определить нагрузку от плотной толпы людей, которая составляет 150 фунтов на кв. фут. Такая нагрузка, однако, возможна только в условиях паники, и коэффициент запаса должен частично это учитывать. Следовательно, рабочая нагрузка Должна быть не менее, чем нагрузка от толпы людей, деленная на коэффициент запаса. Поэтому временная нагрузка от 40 до 80 фунтов на кв. фут рассматривалась как приемлемая для зданий, за исключением складов, в которых нагрузка может быть выше.

В течение XIX в. колонны неизменно рассчитывались на полную временную нагрузку от всех поддерживаемых ими этажей. После 1900 г. местные строительные нормы как в Чикаго, так и в Нью-Йорке допускали снижение временной нагрузки, поскольку считалось маловероятным, чтобы одновременно на всех этажах временная нагрузка была максимальной. Нормы предусматривали расчет на максимальную временную нагрузку только конструкций верхнего этажа, на 95% нагрузки—предпоследнего этажа, на 90% — еще этажом ниже и так далее, пока временная нагрузка не снизится до 50%, которые принимались в расчет для всех нижних этажей. Здание Тайме Билдинг в Нью-Йорке, законченное в 1909 г., было первым многоэтажным зданием, конструкции которого проектировались по таким правилам. Аналогичные рекомендации были приняты в Лондонских строительных правилах в 1909 г. и до сих пор используются в большинстве строительных норм.

Проблема сочетания нагрузок важна также в связи с учетом ветровой нагрузки. Первые примеры учета ветровой нагрузки были основаны на ассоциации с правилами проектирования железнодорожных мостов после обрушения моста Тей. Считалось, что вряд ли мост будет нести максимальную вертикальную временную нагрузку, когда при штормовом ветре возникнут большие горизонтальные нагрузки. Операторы железных дорог могут остановить движение поездов во время сильного шторма или, по крайней мере, снизить возможную вертикальную нагрузку. Таким образом, возникло правило допускать в случае сочетания вертикальных нагрузок и ветровой нагрузки повышение обычных напряжений на 20. Это правило было перенесено в практику проектирования многоэтажных зданий и включено сначала в американские, а затем в английские строительные нормы, хотя его обоснованность остается под вопросом.

Теория упругости в сочетании с допускаемыми напряжениями в материалах и допускаемыми нагрузками, которые все шире устанавливались строительными нормами, стали основой проектирования конструкций примерно с 1870 г. и не вызывали сомнений примерно до 1920 г.

Теория упругости в одном случае была случайно использована при расчете каменных конструкций традиционного типа. Прочность готических и ренессансных конструкций зависела только от линии действия распора, но не от прочности материала. Если пренебречь прочностью раствора в швах кладки на растяжение, как это делалось, то по теории упругости требуется, чтобы кривая давления проходила в пределах средней трети сечения конструктивных элементов. Фактически конструкции сохраняют устойчивость, пока равнодействующая нагрузка находится в пределах сечения.

Источник материала: grensi.com

Категория: Архитектура
 
 
Нравится  
 
 
 
 
 
 
 
Комментариев нет
 
 
Оставьте комментарий
Имя*:      
Ваш e-mail*:     (не отображается)
Адрес веб-сайта:      
 
 
Имя:  
Цитата:  
    Закрыть
 
 
 
 
* - обязательные поля
 
 
Сайт продается, присылайте
свои предложения на
cloudinfo@ya.ru