Расчет усиления конструкций. Сенимдилик. Аралы аралыы qолданылатын жктеме
 Скачать 279.01 Kb.
|
|
Қазіргі құрылыста құрылыс материалдарының негізгі түрлерінің бірі-темірбетон. Бірегей қасиеттерге ие темірбетон құрылыстағы көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік береді: шығындарды едәуір азайтады, беріктік пен ұзақ өмір сүруді қамтамасыз етеді, сонымен қатар құрылымның қауіпсіз жұмысын арттырады ылғалдылық, төтенше жағдайларда және т.б. Техникалық объектілердің параметрлерін, олардың заңдылықтарын зерттеу, жағдайды талдау және өнімділікті арттыру әдістері сенімділік теориясымен айналысады. Егер біз құрылыс конструкцияларының сенімділігі туралы айтатын болсақ, онда зерттелетін объектілердің ерекшелігіне байланысты нақтылау қажет. Механикалық жүйелердің, яғни ғимараттар мен құрылыстардың маңызды ерекшелігі-олардың сенімділігі құрылымның жеке тірек элементтерінің сенімділігімен анықталады, сонымен қатар сенімділік теориясы тұрғысынан оның құрылымына (сериялық, параллель немесе аралас) байланысты болады. Жеке құрылымдық элементтің сенімділігін анықтау оңай емес. Оны шешу үшін көптеген анықтайтын факторларды қамтамасыз ету қажет. Алайда, бұл факторларды әрдайым детерминистік әдістермен талдауға болмайды, мысалы, құрылымды орнатудың дәлдігі немесе құрылымды жасау жағдайларының өзгергіштігі. Сондықтан, бұл жұмыста материалдың беріктік қасиеттері сияқты құрылымның сенімділігіне әсер ететін маңызды факторлар қарастырылады. Сонымен, темірбетон үшін бетон сызықты емес материал екенін ескеру қажет. Құрылымның сенімділігін есептеудің негізгі талабы-жұмыс кезінде оның беріктігін қамтамасыз ету. Егер оның элементтерінің барлық көлденең қималарында ішкі кернеулер материалдың беріктік шегінен аз болса, конструкцияның беріктігі қамтамасыз етілген болып саналады. Біз құрылыста жиі қолданылатын құрылымдық элемент үшін сенімділікті есептейміз. Екі топсалы тіректерде орналасқан сәуле қарастырылады, оған біркелкі бөлінген жүктеме қолданылады. Сәулені жүктеу түрі-жалпақ иілу.  1-сурет:L—Арқалық аралығы; q-қолданылатын жүктеме. Құрылымдық элементтің сенімділігін есептеу Құрылыс объектісінің сенімділігі - берілген функцияларды қажетті уақыт аралығында орындау қасиеті. Құрылыс нысандарының сенімділігі белгілі бір ерекшелікке ие. ГОСТ 54257-2010 [1] Құрылыс конструкциялары мен негіздерінің сенімділігінің негізгі көрсеткіші ретінде, егер объектіге белгілі бір қызмет мерзімі ішінде жүктемелердің қолайсыз үйлесімі әсер етсе, шекті күйлерден асып кетудің мүмкін еместігі көрсетілген. Сенімділік теориясы тұрғысынан осы мақалада қарастырылған өнім қалпына келтірілмейтін объектілер болып табылады. Қалпына келтірілмейтін объектілер үшін сенімділікті анықтайтын негізгі критерийлер.  — уақыт ішінде объектінің үздіксіз жұмыс істеу ықтималдығы   — уақыт ішінде істен шығу ықтималдығы   — бас тартқанға дейінгі атқарым; — үздіксіз жұмыс уақытының тығыздығы;  — интенсивность отказа в момент времени (уақыт сәтіндегі сәтсіздік қарқындылығы)Құрылымдық элементтің істен шығуы-кездейсоқ оқиға, ал істен шыққанға дейінгі уақыт сәті — кездейсоқ мән, содан кейін объектінің сенімділігін  анықталған оның жұмыс уақытын  бөлу функциясымен сипаттауға болады. Осылайша, осы үлестіру функциясының негізінде tуақытында объектінің жұмыс істемеу ықтималдығын алуға болады.Элементтің сенімділігін талдау кезінде сәтсіздікке дейін уақытты бөлу функциясын анықтау керек. Мәселені шешу үшін сенімділік функциясын құру ерекшеліктерін қарастырыңыз. Арқалықтың жүктелу түрі тегіс иілу болып табылады, сәйкесінше иілу кезінде сығылған және созылған аймақтар пайда болады.  Созылған аймақта арматура созылу үшін жұмыс істейді, Сығылған аймақта бетон сығылу үшін жұмыс істейді (сурет. 2).2-сурет.Арқалықтың созылу және сығылу аймақтары Осылайша, бетонның қысу кезіндегі беріктік қасиеттерін және созылудағы арматураны ескеру қажет. Бетонның сығылу беріктігі бойынша элементтің істен шығу және істен шығу ықтималдығын есептеу Арқалықтың бетон бөлігінің сенімділігін анықтайық. Ол үшін бетон беріктігінің мәнінің кездейсоқ сипатын ескеру қажет болған кезде бетонның беріктік қасиеттерінің уақыт бойынша өзгеруін қарастырыңыз. Статистика уақыт өте келе бетон бұйымының беріктігінің өзгеруін бақылауға мүмкіндік береді. Лычев А.С; В.П. Корякин. Надежность железобетонных конструкций. Куйбышев: КуИСИ, 1974. 126 бетте осы параметрдің статистикасы, сондай-ақ кездейсоқ шаманың орташа мәнге қатысты өзгергіштігін (ауытқушылығын) және сәйкесінше бетонның біркелкілігін сипаттайтын бетонның беріктігінің өзгеру коэффициенті келтірілген (1-кесте). Кесте 1. Уақыт бойынша бетонның беріктігінің өзгеруі
Б. Г. Скрамтаев ұсынған бетонның беріктігінің оның жасына логадифмдік тәуелділігі туралы болжамды ескере отырып [8], 1-кестеде келтірілген статистикалық мәліметтерге сәйкес, бетонның беріктігінің орташа мәнінің оның жасына логарифмдік тәуелділігін қарастырамыз. EXCEL құралдарының көмегімен біз бетонның беріктігін уақыт бойынша өзгерту кестесін құрамыз, тренд сызығын (жуықтау және тегістеу) құрамыз және жуықтау функциясын шығарамыз (сурет. 3). Сурет. 3. Бетон беріктігінің уақыт бойынша өзгеруі, логарифмдік функция арқылы жуықтау   Бізге ұқсайтын функция бар Осылайша, бетон беріктігінің уақытқа жаңа тәуелділігі ұсынылды. Практикалық есептеулер үшін бетонның әрбір түрі үшін осындай тәуелділікті құру орынды. Бетонның беріктігінің уақыт бойынша өзгеруінің жоғарыда аталған функциясын шығару ( 1) сынақ үлгілерінің белгілі бір санының орташа беріктігін ескеретінін ескеру маңызды. Тәжірибелік үлгінің беріктігі көптеген кездейсоқ факторларға байланысты болғандықтан (толтырғыштың сапасы, бетонның ылғалдылығы, цементтің белсенділігі және т.б.), әрбір үлгінің беріктігі де кездейсоқ шама болып табылады. Бұл параметрдің кездейсоқ сипатын ескеру үшін жобалау стандарттарында [4] бетонның есептік беріктігін алудың келесі әдісін қолдану ұсынылады: стандартты беріктікке әсер ететін факторларды ескере отырып анықталған сенімділік коэффициенттеріне көбейтіледі, конструкцияның сенімділігі, мұнда стандартты беріктік бетонның әрбір маркасы үшін нормативтік құжаттарда көрсетілген. Көптеген дереккөздерде [9, 10, 15] авторлар тәжірибе нәтижелерінің статистикасына сілтеме жасай отырып, бетон беріктігінің эмпирикалық таралуын қалыпты таралу заңымен жеткілікті түрде жақсы сипаттауға болатынын көрсетеді. Бұл мәселе бойынша әртүрлі авторлардың қарама-қайшылықтары болғанымен [10]. Статистикалық мәліметтерге сүйене отырып (1-кесте) күнделікті бетонның текше сығуға беріктігінің мәнінің кездейсоқ шамасының таралу функциясын тұрғызуға болады. Қалыпты таралу функциясы екі параметрге байланысты: математикалық күту m және үлестірімнің стандартты ауытқуы (сигма). Бұл функцияны мәндері сәйкес кестеден алынған Лаплас функциясы арқылы көрсетуге болады:   Бұл жерде; Параметр мәні (m) 1-кестеден (3-баған) белгілі. Параметрдің (m) мәнін 1-кестеден бетонның беріктігінің өзгеру коэффициенттерінің мәндерінен (4-баған) мына формула бойынша есептеуге болады:  Мұндағы  – бетон беріктігінің өзгеру коэффициенті, және – математикалық күту және орташа квадрат сәйкесінше ауытқу.Шешілетін мәселенің ерекшелігіне сүйене отырып — иілуге бейім сәулені есептеу-осы абзацта біз бетонның сығылу беріктігінің шегін ғана қарастырамыз, өйткені созылу кернеулері арматурамен қабылданады. Тапсырманың шарты бойынша есептелген қысу кернеулерінің белгілі бір рұқсат етілген кернеуден аспауы қажет, яғни есептеу рұқсат етілген кернеулер бойынша жүргізіледі. Бетон үшін беріктік шартын келесі түрде жазамыз [5, 7]:    мұндағы - бетондағы ең жоғары қысу кернеулері;  - бетонның рұқсат етілген қысу кернеулері. Рұқсат етілген кернеу созылу күшін коэффициентке бөлу арқылы есептеледі.  Мұндағы – бетонның сыныбымен (сыныпымен) анықталатын материалдың сығуға беріктігі, – жобалық стандарттармен белгіленген стандартты қауіпсіздік коэффициенті [3] жобалау стандарттарымен белгіленген қауіпсіздік коэффициенті [3].СНиП 2.03.01 —84 [3] сәйкес қауіпсіздік коэффициентінің мәнін тең қабылдаймыз. 1-кестенің деректері бойынша М200 ( В15 класы) маркалы бетон үлгілері текшелік беріктікке сыналды, та ка к '28 тәулікте шекті сығылу беріктігінің орташа мәні 210 кг/см2 жеткізді деп болжауға болады. M200 маркалы бетон үшін бетонның шекті сығылу күші [20].   Бұл параметрді анықтау бойынша ұсыныстар ГОСТ 5462-85 берілген. Әрі қарай (4) формула бойынша рұқсат етілген кернеу есептеледі. Біз тұрақты мән деп есептейміз. Содан кейін қандай ықтималдықпен бетонның беріктігі рұқсат етілген мәннен аспайтынын есептеуге болады, яғни  (3) шартын былай жазуға болады Қалыпты таралу жағдайында кездейсоқ шаманың интервалдағы мәндерді қабылдау ықтималдығын [6] формуласы арқылы есептеуге болады:  Мұндағы m— кездейсоқ шаманың математикалық күтуі (x, σ) - орташа квадраттық ауытқу Мәні  әрбір уақыт нүктесіндегі t бетонның қысымға беріктігі (кездейсоқ шама) болсын,  - бетонның орташа сығу беріктігі, оның мәндері 1-кестеден белгілі, (σб) (2) формула бойынша анықталатын 1-кестеден стандартты ауытқу болып табылады. Сонда бетон беріктігінің шектерде болу ықтималдығы (0, [σб ]) мына формуламен есептеледі:  Алынған формула бетон бұйымының t уақытында істен шығу ықтималдығын есептеуге мүмкіндік береді. Содан кейін ақаусыз жұмыс істеу ықтималдығы формула бойынша есептеледі.  (6) тармағына сәйкес мәндерді ауыстырып бастайық (5) және    (1-кестеден белгілі, сонымен қатар кестелік мәні жоқ басқа уақытта есептеу үшін шамамен алынған мән қолданылады.  Мұндағы,  кестелік мәндерді қабылдаңыз - 0,3749 және 0,5 Лаплас функциясының мәндер кестесіне сәйкес.Осы есептеудің нәтижелерінен (6) формуладағы екінші бөлік әрқашан мән алатындығын көруге болады  немесе, кем дегенде, үлкен мәндерде  осы мәнге ұмтылыңыз . Басқаша айтқанда, орташа сығылу күші дисперсиядан кем дегенде бес есе көп болатын жоғары маркалы бетондардың сенімділігін есептеу кезінде бізде әрқашан  болады, өйткені аргумент мәні бар Лаплас  функциясының мәні  . Содан кейін сәтсіздік ықтималдығы формуладағы (9) бірінші терминнен  және  мәндерінің арасындағы айырмашылықпен анықталады. Алынған мәнді (9) орнына қойып, (7) формула бойынша ақаусыз жұмыс істеу ықтималдығын табайық: |