На современном рынке строительных услуг стремительное развитие стальных конструкций внесло огромный вклад в развитие современной архитектуры. Широкое применение стальных конструкций в строительстве, сокращение сроков строительства сделали их очень популярными. Многие цеха строятся из стальных конструкций, общественные навесы также все чаще возводятся из стали. Поэтому проектирование стальных конструкций приобретает все большее значение. Рассмотрим методы проектирования стальных конструкций.
Метод вероятностного расчета предельных состояний является основным методом проектирования инженерных сооружений в нашей стране, а также основным методом проектирования стальных конструкций.
Если конструкция превысит определенное состояние, она не сможет удовлетворить определенным функциональным требованиям, указанным в проекте. Это определенное состояние называется предельным состоянием для данной функции. Как и другие строительные конструкции, предельные состояния стальных конструкций делятся на предельные состояния по несущей способности и предельные состояния по нормальной эксплуатации.
① Предельное состояние по несущей способности: предельное состояние, когда конструкция или элемент достигает максимальной несущей способности или деформации, при которой дальнейшая нагрузка невозможна. Сюда относятся опрокидывание, разрушение по прочности, потеря устойчивости, усталостное разрушение, превращение конструкции в кинематическую систему или чрезмерная пластическая деформация.
② Предельное состояние по нормальной эксплуатации: предельное состояние, когда конструкция или элемент достигает определенного предельного значения, установленного для нормальной эксплуатации или долговечности. При достижении этого предельного значения конструкция или элемент все еще может нести нагрузку, но деформация под действием нормальной нагрузки делает конструкцию или элемент непригодными для дальнейшего использования. Сюда относится чрезмерная деформация и локальное повреждение под действием статической нагрузки, а также сильные вибрации под действием динамической нагрузки.
Пусть сопротивление конструкции или элемента обозначается как R, а воздействие на конструкцию или элемент обозначается как S. Z = R - S = 0 представляет собой предельное состояние. Поскольку R и S подвержены влиянию многих случайных факторов и обладают неопределенностью, они являются случайными величинами, и их следует анализировать с помощью теории вероятностей.
Основная задача проектирования стальных конструкций заключается в достижении оптимального баланса между надежностью и экономичностью конструкции, чтобы построить конструкцию наиболее экономичным способом, которая бы удовлетворяла все заданные функциональные требования с надлежащей надежностью. Теория надежности конструкций быстро развивалась в последние годы, и проектирование конструкций перешло от традиционных методов расчета с фиксированными значениями к методам расчета предельных состояний, основанным на теории вероятностей.
Сокращенно — метод вероятностного расчета предельных состояний.
В методе вероятностного расчета предельных состояний факторы, влияющие на функциональность конструкции, рассматриваются как случайные проектные переменные, поэтому заданные функции проектируемой конструкции могут быть реализованы только с определенной вероятностью. Это означает, что ни один проект не может гарантировать абсолютной безопасности, а существует определенный риск. Однако, если вероятность отказа достаточно мала, чтобы быть приемлемой, то можно считать, что спроектированная конструкция безопасна.
