Rakenteiden vakaus

Rakenteen vakaus johtuu suunnittelijan toteuttamista toimenpiteistä sen pilaantumisen välttämiseksi sen käyttöiän aikana. Todellakin, rakenteet ( sillat , rakennukset , kehyksiä , padot ,  jne ) on kestettävä tietty määrä stressiä tai kuormien Tavanomaisten (palvelu kuormaa, lumi) tai jopa poikkeuksellista (onnettomuus, maanjäristys jne) olosuhteissa. Vahingoittumatta ja vaarantamatta matkustajia.

Vakaus on varmistettu, kun jokaisessa pisteessä rakentamisen ponnistuksia kuormien ulkoinen eivät ylitä materiaalin joustavuus .

Rakennuksen vakaus on tekniikan ja erityisesti maa- ja vesirakentamisen , teknisten rakenteiden, tutkimusalue .

Määräykset

Virallisissa säännöissä tai määräyksissä määritellään vakavuuskriteerit sekä turvakertoimet, jotka on otettava huomioon suunnittelussa . Panemme merkille pääasiassa:

• Eurokoodien kehittämät Euroopan standardointikomitea (CEN).
• Rakennusalan ammattilaisten kirjoittamat Yhdysvaltain standardit. Huomaa tarkemmin ACI-318, jonka American Concrete Institute on kehittänyt raudoitetulle betonille.

Kuormat tai jännitykset

Kuormat tai jännitykset ovat rakenteeseen kohdistuvia voimia tai paineita . Erotamme:

• pysyvät kuormat: rakenteen ja sen pintojen oma paino ,…;
• sisäiset rakennekuormat: esijännitys , laakerin säätö,…;
• Liiketoiminnan kulut , jotka johtuvat juuri funktio rakentaminen: liikenteen kuormitusta on silta , veden paine on pato , kuormia tuoma rakennuksen käyttöönottoa, maa työntää seinää vasten, ...;
• ilmasta peräisin olevat kuormat: tuuli , sade , lumi , lämpötila ,…;
• rakennusta ympäröivän ympäristön muutoksista johtuvat kuormat: lasku tuen alle,…;
• kuormitukset poikkeuksellisista tapahtumista: tulvat, myrskyt ja tornadot , maanjäristykset jne .;
• mahdollisesti tiettyjä vahingossa tapahtuvia latauksia: tulipalo , räjähdykset, iskut, raskaiden materiaalien odottamaton vuotaminen, ylipaine teollisessa prosessissa jne.

Huomioon otettavat maksut määritellään käytössä olevissa säännöksissä ja rakenteen toiminnassa. On huomattava, että tiettyjä niin sanottuja "turvallisuus" -rakenteita vaaditaan todella vain poikkeuksellisissa tai vahingossa tapahtuvissa tapauksissa: myrskyn padot .

Vastukset

Jokainen materiaali voidaan karakterisoida sen kestävyydellä. Tämä mitataan testeillä ja mittauksilla ( mekaaninen testi ) tai on valmistajan sertifioima .

Stabiilisuustarkastuksessa huomioon otettu vastusarvo ottaa huomioon materiaalille ominaisen tilastollisen hajonnan . Puhumme ominaislujuudesta, toisin sanoen arvosta, jonka todennäköisyys on 95% pienempi kuin tosiasiallisesti käytetyn materiaalin.

Vakauden tarkistus

Vakauskriteerit

Rakenteen vakaus varmistetaan, jos jännitykset ovat pienemmät kuin vastukset, nimittäin:

S ≤ R

Missä S edustaa jännityksiä ja R edustaa vastuksia. Jos S = R, sanomme, että raja-tila on saavutettu. Jos S> R, rakenne ylittää raunion ja vahingoittaa sitä.

Turvallisuustekijät

Ottaen kuitenkin huomioon sekä kuormiin että resistansseihin liittyvät epävarmuustekijät, koodit ja määräykset edellyttävät turvakertoimien käyttöä.

Yllä olevasta suhteesta tulee sitten:

S * Cs_purkaus ≤ R / Cs_materiaalit

Jos Cs_arge edustaa kuormiin sovellettavaa turvallisuuskerrointa ja ottaa huomioon:

• Mahdollisuus epäedullisiin poikkeamiin maksuissa.
• Kuormien epätarkan mallinnuksen mahdollisuus.
• Kuormien vaikutusten arviointiin liittyvät epävarmuustekijät.

Ja Cs_matériaux edustaa vastuksiin sovellettavaa turvallisuuskerrointa ja ottaa huomioon:

• Epäedulliset poikkeamat materiaalien tilastollisista vahvuuksista.
• Mitattujen ja todellisten vastusten välisten muuntokertoimien epätarkkuudet.
• Geometrisiin ominaisuuksiin ja vastusmalleihin liittyvät epävarmuustekijät.

Nämä turvakertoimet on tarkennettu tarkistusolosuhteiden (perimmäiset rajatilat ja käytössä) mukaan.

Yleisen vakauden tarkistaminen

Suunnittelija toteuttaa tarvittavat toimenpiteet, jotta rakennus ei liiku lohkona ja välttää näin ollen:

• vesiviiva: Tämä tarkistus on erityisen tärkeä rakenteille, jotka on haudattu vesitason alapuolelle. On tarpeen ottaa huomioon tämän tason vaihtelut ajan myötä;
• lipsahdus  : Saattaa olla kyse tukemiseksi seinän maa;
• kallistus tai kaatuminen: Ohut rakenne, joka on alttiina tuulen vaikutuksille.

Vastuksen tarkistus

Jokaisella rakenteen elementillä on oltava riittävä lujuus seuraavien pilaantumistapojen välttämiseksi :

• vika ylikuormituksen vuoksi ja siten nimellisvastuskapasiteetin ( materiaalien kestävyys ) ylittäminen , ts. lyhyt tai pitkäaikainen pallografiittivika ( viruminen );
• pilata geometrinen epävakaus , kun rakenne pakenee kuormituksen alla ( taipuminen ). Tämä voi tapahtua pääasiassa kapeilla elementeillä, kuten teräsrakenteisilla tangoilla;
• pilata mukaan väsymys , kun määrä vuorotellen korostaa ( tärinä ,  jne. ) ylittää kapasiteetin elementin. Väsymys koskee lähinnä pyörivien koneiden tukia;
• pilata haurasmurtamalla (murtuma mekaniikka ) elementtien alttiiksi alhaisille lämpötiloille tai suuren kuormituksen nopeus tai joilla on ennestään vikoja.

Tätä tarkastusta sovelletaan myös perustuksen alla olevaan maaperään ( geotekninen ).

Toiminnan tarkistus

Vakauden lisäksi on varmistettava rakenteen toimivuus. Esimerkiksi on vältettävä, että:

• Merkittävät muodonmuutokset voimakkaissa tuulissa eivät häiritse rakennuksen asukkaita.
• Liian voimakas tärinä amplitudit eivät tuhoa tuettu koneen.
• Halkeamia vähentää kestämistä (rakennus) veteen torni, ...

Huolto-olosuhteissa suunnittelija varmistaa, että rakenne pysyy toiminnallisella alueella: ei liiallisia muodonmuutoksia tai halkeamia  jne.

Poikkeuksellisissa olosuhteissa ( tulipalo , onnettomuus, maanjäristys jne.) Rakennus voi kärsiä osittaisia ​​vaurioita, mutta käyttäjien (asukkaiden jne.) Turvallisuus on otettava huomioon.

Huomautuksia ja viitteitä

1. http://www.cen.eu
2. ACI -318 Rakennuskoodivaatimukset rakennebetonille ja selostuksille
3. American Concrete Institute http://www.concrete.org/general/home.asp
4. Katso Eurokoodi 1: EN 1991-1 [9.4]
5. Katso aiheeseen liittyvä artikkeli "betoni rajatiloissa"
6. turvallisuuden  tekijöitä katso esimerkiksi Eurocode I : EN 1991-1 [9,3]

Katso myös

Bibliografia

 : tämän artikkelin lähteenä käytetty asiakirja.

• Charles Massonnet - Rakennetilastot - Liègen yliopisto - 1972
• Timoshenko , Materiaalien vahvuus, D.Van Nostrand Co., 1930 (uusintapaino 1940, 1955), 2 osaa.

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Rakennesuunnittelu
• Teräsbetoni
• Teräsbetoni rajatiloissa
• Teräs
• (en) julkaisussa: Murtumismekaniikka
• (en) fi: Väsymys_ (materiaali)
• Maa- ja vesirakentaminen
• Kehys

Ulkoiset linkit

• Eurokoodit: http://www.icab.fr/guide/eurocode/index.html