Основные положения метода допускаемых напряжений

При проектировании по методу допускаемых напряжений сопротивление конструкции

сопоставляются с нагрузочным эффектом, и при этом должно соблюдаться соотношение:

R

S.F.

≥ L ,

(1.1)

где R – сопротивление конструкции (или расчетное напряжение в материале), обычно 5%-

ной обеспеченности (известно как характеристическая прочность конструкции); S.F. – ко-

эффициент безопасности (отношение R / S.F. также называют допускаемым напряжением); L

– нагрузочный эффект (усилия, напряжения, деформации, раскрытия трещин, вызываемые

силовыми воздействиями), вызванный сочетанием действующих нагрузок (в единицах изме-

рения R).

Коэффициенты безопасности всегда принимаются более 1. При этом самые малые ко-

эффициенты безопасности применяются при рассмотрении «некритических» разрушений, а

самые большие – при проектировании ответственных конструкций, для которых характерны

наибольшие неопределенности (например, связи). Кроме того, повышенные коэффициенты

безопасности принимаются при проектировании элементов, для которых характерен резкий

отказ без появления предупреждающих признаков.

В связи с изменчивостью свойств материалов характеристическая прочность опреде-

ляется в США по результатам статистической обработки данных испытаний материалов. Эта

обработка и оценка характеристических значений прочности выполняются в соответствии со

стандартными процедурами (различными для бетона, древесины или стали). В большинстве

случаев характеристическая прочность принимается с 5%-ной обеспеченностью, при которой

меньшие значения прочности имеют менее 5% образцов.

На рис. 1.3 проиллюстрировано понятие коэффициента безопасности по методу допус-

каемых напряжений с учетом изменчивости нагрузок и сопротивлений.

17

Жилой дом по-американски. Расчет и конструирование

Рис. 1.3. Иллюстрация понятия коэффициента безопасности

по методу допускаемых напряжений

Увеличение коэффициента безопасности приводит к повышению надежности сооруже-

ний, и наоборот. В табл. 1.2 показано, как влияют коэффициенты безопасности на уровень

надежности сооружения. Как видно, повышение коэффициента безопасности оказывает не-

пропорциональное (нелинейное) воздействие на характеристику надежности.

18

Жилой дом по-американски. Расчет и конструирование

Таблица 1.2

Влияние коэффициента безопасности по методу допускаемых напряжений на уровень

Надежности сооружения

Примечание: Расчетная скорость ветра определена путем умножения скорости ветра с

периодом повторяемости 50 лет на эквивалентный коэффициент, равный квадратному кор-

ню из коэффициента безопасности, в связи с тем, что ветровая нагрузка пропорциональна

квадрату скорости ветра.

В целом, коэффициенты безопасности по методу допускаемых напряжений в США на-

значаются на основе результатов обобщения исторических сведений и данных теоретических

исследований с учетом здравого смысла. Они не могут быть специально «настроены» на

определенные применения (например, только для жилищного строительства). На практике

используются различные коэффициенты безопасности, обеспечивающие разные уровни на-

дежности сооружений.