Сочетания нагрузок в расчете деревянных конструкций по европейским и американским нормам

Расчет предельной несущей способности у деревянных конструкций

Как упоминалось выше, наибольшие напряжения обычно вызывают наибольшее нагружение конструктивных элементов. Однако в большинстве европейских и американских норм прочность деревянных компонентов зависит от продолжительности нагрузки и влажности материала. Следовательно, может получиться так, что сочетание нагрузок является определяющим, даже если не содержит в себе наибольшее напряжение по отношению к общей сумме. Поэтому важно уделить внимание тому, чтобы найти определяющее сочетание нагрузок. Графически это показано на рисунке 01.

Einfluss der Einwirkungsdauer auf den Bemessungswert der Festigkeit

E_d = расчетное значение нагрузки
R_d = расчетное значение прочности
t = продолжительность нагружения
g = постоянная нагрузка
s = снеговая нагрузка
w = ветровая нагрузка

Случай 1:
Определяющее сочетание нагрузок = g + s + w
Обоснование: Нагрузка от g + s + w является ближайшей к кривой R_d.

Случай 2:
Определяющее сочетание нагрузок = g
Обоснование: Нагрузка от g ближайшая к кривой R_d.

Случай 3:
Определяющее сочетание нагрузок = g + s
Обоснование: Нагрузка от g + s наиболее близка к кривой R_d.

Случай 4:
Определяющее сочетание нагрузок = g + s
Обоснование: Нагрузка от g + s превышает кривую R_d → E_d > R_d.

Влияние длительности нагрузки учитывается в [1] с помощью модифицирующего коэффициента k_mod. Для управления данной ситуацией в [2] использовались коэффициент C_D (ASD) и коэффициент λ (LRFD). Швейцарская норма [3] просто определяет влияние длительности нагрузки на прочность с коэффициентом η_M и поэтому одинакова для всех воздействий; Поэтому, рисунок 01 не действителен в этом случае.

Расчет предельного состояния по пригодности к эксплуатации для деревянных конструкций

При выполнении расчета предельного рабочего состояния наибольшие деформации прогиба имеют место в том случае, если учитываются все соотношения деформаций от неблагоприятных воздействий. Согласно [1] , необходимо рассчитать следующие деформации; например, для немецкого и австрийского приложений:

• упругая начальная деформация w_inst
  состоящая из характерного сочетания
• конечная деформация w_fin
  включающая в себя характерную начальную деформацию и соотношения ползучести квазипостоянного сочетания
• конечная деформация w_{fin, нетто}
  включающая в себя квазипостоянную начальную деформацию и соотношения ползучести квазипостоянного сочетания. По нормам других стран в этом случае также учитывается характерная начальная деформация, однако они являются слишком "требовательными" согласно немецкому и австрийскому приложению.

В [2] не поясняется, какие загружения необходимо использовать для определения сочетаний нагрузок для пригодности к эксплуатации. Норма ссылается на действующие инженерно-строительные правила. В таком случае для определения определяющего сочетания нагрузок может использоваться IBC (Международная строительная норма) [4]. Объяснение только с учетом ползучести объясняется в [2]. В отличие от других европейских норм, IBC рассматривает отдельно воздействия по отношению к деформации. Предельные значения деформации являются результатом действия только полезной нагрузки и снеговой или ветровой нагрузки, а в случае ползучести, нагрузки от собственного веса + полезной нагрузки.

Согласно [3] необходимо проанализировать следующие предельные состояния; среди прочего:

• редкий расчетный случай
  включающая в себя характерную начальную деформацию и соотношения ползучести квазипостоянного сочетания
• частый расчетный случай
  включающий в себя типичную начальную деформацию и соотношение ползучести квазипостоянного сочетания
• квазипостоянный расчетный случай
  включающий в себя квазипостоянную начальную деформацию и соотношение ползучести квазипостоянного сочетания

Учет продолжительности нагрузки, влажности и ползучести древесины в расчетах в RFEM и RSTAB

Для того, чтобы в расчете учитывать продолжительность нагрузки, влажность древесины и ползучесть, программы RFEM и RSTAB содержат отдельные нормы для классификации случаев нагружения и их сочетаний. В соответствующей норме содержится добавочная настройка «Древесина».

Spezielle Einstellungen für den Holzbau in den Basisangaben

В свойствах соответствующей нормы можно, таким образом, задать специфические параметры, например, определение коэффициента ползучести. Это значит, что будут установлены необходимые настройки для создания сочетаний нагрузок.

Auswahl des Kriechbeiwertes

Чтобы принять во внимание продолжительность действия нагрузки в расчете, при создании нагружения нужно задать соответствующую продолжительность нагрузки.

Zuordnung der Einwirkungsdauer für die Lastfälle

Она будет автоматически учтена в расчетных модулях (RF-/TIMBER Pro, RF-/TIMBER AWC, RF-LAMINATE и т.д.) и присвоена отдельным нагружениям.

Zuordnung der Lasteinwirkungsdauer für die einzelnen Lastkombinationen

Таким образом обеспечивается то, что расчет предельной несущей способности для каждого сочетания нагрузок выполняется с самой короткой продолжительностью нагрузки из имеющихся случаев нагружения.

При расчете предельного рабочего состояния, в общих данных соответствующего дополнительного модуля нужно присвоить предельные значения соответствующему расчетному случаю. Если нагружения создаются вручную, без применения автоматического сочетания нагрузок, присвоение значений также должно быть выполнено вручную.

Zuordnung der Bemessungssituation für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Предельные значения могут быть скорректированы в настройках нормы или в настройках Национального приложения у соответствующего расчетного случая.

Grenzwerte für die Verformungsberechnung