В XIX в., когда были сформулированы теоретические основы расчета, а строительная механика оформилась как самостоятельная научная дисциплина, был разработан метод расчета конструкций по допускаемым напряжениям.
При расчете по этому методу напряжения, возникающие в элементах конструкции, не должны превышать допускаемого напряжения , принимаемого для строительной стали равным пределу текучести поделенному на коэффициент запаса, т. е.
Расчет конструкции выполнялся на нагрузки, отвечающие обычным условиям эксплуатации, а в качестве предела текучести принималось его значение, установленное в технических условиях на поставку металла. Коэффициентом запаса учитывались неблагоприятные факторы, влияющие на работу конструкции и не учитываемые непосредственно в теоретических расчетах. Можно сказать, что коэффициент запаса являлся обобщенным показателем, обеспечивающим безопасность конструкций.
Первоначально коэффициент запаса был установлен на основании инженерной интуиции, опыта проектирования и эксплуатации конструкций; он составлял для металлических конструкций 1,8...2,0. Значение этого коэффициента в решающей степени определяло металлоемкость конструкций, а следовательно, и их стоимость. Для обоснованного назначения коэффициента запаса, обеспечивающего безопасную эксплуатацию конструкций, необходимо было выявить его природу.
Еще в начале века ученые, занимающиеся вопросами расчета строительных конструкций, обратили внимание на то, что факторы, определяющие работу конструкций, прежде всего нагрузки и механические свойства материалов, являются случайными величинами. Так, мы не можем знать, какая максимальная снеговая нагрузка будет действовать на покрытие здания. Мы можем говорить об этом только с какой-то степенью вероятности. То же можно сказать свойствах стали
В 1911 г. венгерский ученый Г. Качинчи предложил использовать при назначении нагрузок и характеристик материала статистические методы. Дальнейшее развитие эта идея получила в работах немецкого ученого М. Майера и русского инженера Н.Ф. Хоциалова. Однако решающий вклад в исследование вероятностной природы коэффициента запаса внес выдающийся российский ученый, ЧЛ. корр. АН СССР Н.с. Стрелецкий. Поставленные им исследования позволили выявить изменчивость ряда нагрузок, свойств стали, атак же' степень соответствия расчетной схемы действительной работе конструкций (конструктивные поправки). На основании этих исследований в годы Великой Отечественной войны были повышены допускаемые напряжения, т. е. снижены коэффициенты запаса. Обоснованность такого решения была в дальнейшем подтверждена практикой эксплуатации зданий и сооружений.
Однако рамки методики допускаемых напряжений сдерживали развитие строительных конструкций прежде всего в силу целого ряда неопределенностей, из которых можно выделить следующие:
. при расчете принимались нагрузки, отвечающие нормальным условиям эксплуатации, без учета вероятности их превышения;
. не учитывалась возможность использования в конструкциях материала с пониженными по сравнению с техническими условиями характеристиками;
.предполагалось, что действительные условия работы конструкции будут соответствовать принимаемым при расчете идеализированным условиям;
. коэффициент запаса, который должен был учитывать эти факторы, для всех конструкций из данного материала оставался неизменным, независимо от конкретных условий работы конструкций и степени их ответственности.
В результате такого подхода разные конструкции имели разную надежность. Кроме того, работа конструкций рассматривалась лищь в упругой стадии, без учета пластических свойств материала, что снижало их экономичность. Оставался неясным и критерий расчета конструкций: что произойдет, если будет нарушено условие (3.1).
Все это послужило основой разработки нового метода расчета конструкций по предельным состояниям, который был принят в нашей стране в 1955 г. с утверждением основного руководящего документа по проектированию' - Строительных норм и правил(СНиП). Впоследствии на эту методику перешли многие страны Запада.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему