Для нормування характеристик міцності та деформативності матеріалів і ґрунтів допускається використувати результати визначення інших фізичних характеристик (наприклад, міцності при інших видах деформування, твердості, пружності, магнітних властивостей тощо), якщо в результаті попередніх досліджень встановлено надійні залежності між параметрами, які вимірюються, і необхідними характеристиками міцності (деформативності).

6.5.7 Геометричні характеристики, що визначають розміри, форму і положення конструкцій та їх елементів, повинні розглядатися як випадкові, якщо їх відхилення від встановлених проектом значень суттєво впливають на надійність конструкцій. Характеристики їх мінливості повинні визначатися з урахуванням встановлених допусків на виготовлення та монтаж виробів і конструкцій.

У більшості випадків вплив мінливості геометричних характеристик на надійність конструкцій є набагато меншим у порівнянні з впливом мінливості навантажень та технічних характеристик (фізико-механічних властивостей) матеріалів. У таких випадках геометричні характеристики розглядаються як детерміновані величини з номінальними значеннями, вказаними у проекті або наведеними в інших документах (наприклад, в стандартах на прокат).

6.6 Методи розрахунку безвідмовності

6.6.1 Безвідмовність конструкцій може бути забезпечена їх розрахунком за напівімовірнісним методом частинних (незалежних) коефіцієнтів надійності.

Основні положення цього методу наведені в 7.

6.6.2 За наявності достатньої статистичної інформації рівень безвідмовності може оцінюватися ймовірнісними методами, основні положення яких наведені в 8.

6.6.3 Нормативні документи, які допускають використання ймовірнісних методів, можуть діяти одночасно з нормами, заснованими на використанні методу частинних (незалежних) коефіцієнтів надійності, створюючи відповідні комплекси норм розрахунку.

При цьому в кожному окремому випадку повинно бути чітко вказано, якими варіантами суміжних нормативних документів дозволяється користуватися.

За наявності альтернативних норм та відсутності в завданні на проектування вказівок щодо їх використання метод розрахунку обирає проектувальник.

7 МЕТОД РОЗРАХУНКОВИХ ГРАНИЧНИХ СТАНІВ (ЧАСТИННИХ КОЕФІЦІЄНТІВ НАДІЙНОСТІ)

7.1 Принципи перевірки

7.1.1 Умови забазпечення безвідмовності формулюються у вигляді нерівностей, що підлягають перевірці і наведені у обов'язковому додатку Б.

7.2 Розрахункові значення навантажень і впливів

7.2.1 Для кожного з основних навантажень і впливів встановлено два головних розрахункових значення – експлуатаційне і граничне, а для кожного аварійного впливу одне граничне розрахункове значення.

Окрім головних розрахункових значень, для основних впливів можуть бути встановлені також додаткові розрахункові значення, пов'язані з ідеалізованою моделлю їх залежності від часу і призначені для врахування спеціальних ефектів (повзучості, усадки, втрат попереднього напруження, втомлюваності тощо).

Експлуатаційні розрахункові значення постійних навантажень Gde приймаються такими, що дорівнюють їх номінальним величинам, встановленим із урахуванням геометричних та інших характеристик, вказаних у проектній документації, а для конструкцій, які експлуатуються, – які дорівнюють їх середнім величинам, визначеним при проведенні натурних обстежень.

Граничне розрахункове значення постійного навантаження Gdm встановлюється таким, щоб воно з заданою ймовірністю PG не могло бути перевищене. Допускається виходити з умови, що ймовірність перевищення граничного розрахункового значення в сто разів менша за ймовірність перевищення експлуатаційного розрахункового значення.

7.2.4 Експлуатаційне розрахункове значення змінного навантаження Qde встановлюється таким, щоб можлива дія навантаження більшої інтенсивності в середньому не перевищувала за даного значення (наприклад, 2 %). Частка часу η встановлюється з умов ефективного використання конструкції за функціональним призначенням.

Для епізодичних змінних впливів експлуатаційне розрахункове значення Qde не нормується.

7.2.5 Граничне розрахункове значення змінного навантаження Qdm визначається з умови його неперевищення протягом заданого часу Т з заданою імовірностю PQ.

Як правило, в якості Т вибирається встановлений термін експлуатації Tef, а ймовірність PQ приймається такою, щоб величина Qdm могла перевищуватися в середньому не частіше одного разу протягом терміну Tef.

Як правило, в нормах навантажень і впливів повинна наводитися залежність Qdm від періоду повторюваності Т.

7.2.6 Схематизовані розрахункові значення Qdi встановлюються залежно від тих властивостей реального процесу навантаження, які є визначальними для явища, що розглядається, і яке може призвести до відмови конструкції.

Для врахування тривалих реологічних процесів (усадка, повзучість) встановлюється схематизоване квазіпостійне розрахункове значення Qdi(t) = Qdi, а для врахування явища втомлюваності схематизоване циклічне розрахункове значення у вигляді гармонічного закону з характерною частотою ωdi .

Величина Qdi визначається з умови еквівалентності результатів розрахунку на дію реального процесу навантаження Qd (t) і на дію навантаження з ідеалізованою залежністю від часу.

У необхідних випадках схематизоване циклічне значення може розглядатися як одна із складових сумарного навантаження (наприклад, пульсаційна складова вітрового навантаження).

7.2.7. Граничне розрахункове значення аварійного навантаження Udm встановлюється аналогічно Qdm ; за необхідності з іншою ймовірністю неперевищення РU (Tef) встановленого терміну експлуатації. Поряд зі значенням Udm в нормах навантажень і впливів встановлюється середня періодичність появи такого навантаження або імовірність його реалізації протягом терміну Tef.

7.2.8 Для ймовірнісного опису процесу навантаження змінним впливом можуть використовуватися математичні моделі випадкового поля, диференційованого, марківського чи імпульсного випадкового процесу, послідовності перевантажень, послідовності максимальних значень за характерні інтервали часу, а також інші моделі, які адекватно відображають реальний процес навантаження.

При нормуванні постійних навантажень і впливів використовуються математичні моделі випадкової величини або випадкового поля, яке відображає просторову мінливість навантаження.

Конкретна ймовірнісна модель для нормування кожного впливу вибирається з урахуванням фізичної природи, характеру і конкретних особливостей процесу навантаження, характеру і обсягу наявної статистичної інформації, трудомісткості процедури нормування і точності оцінювання розрахункових значень навантажень.

7.2.9 При визначенні розрахункових значень навантажень і впливів на конструкції, які експлуатуються, враховуються встановлені в результаті натурних обстежень фактичні значення необхідних параметрів, результати метеорологічних спостережень для конкретного району будівництва, а також дані щодо навантажень і впливів на конструкцію, яка розглядається, одержані в результаті експериментально-статистичних досліджень.

7.2.10 При перевірці граничних станів першої групи враховуються граничні розрахункові значення Gdm постійних впливів, граничні розрахункові значення Qdm(Tef) змінних і аварійних впливів, що відповідають встановленому терміну експлуатації споруди Tef, а також схематизовані циклічні розрахункові значення Qdc, якщо вони є складовими змінних впливів, що розглядаються.

7.2.11 Навантаження для перевірки граничних станів другої групи встановлюються залежно від призначення та експлуатаційних вимог до конструкції, яка розглядається:

- якщо вихід за граничний стан другої групи може бути допущений один раз за Те років, то використовуються експлуатаційні розрахункові значення Qde постійних навантажень, а також граничні розрахункові значення Qdm(T) тривалих та короткочасних змінних основних навантажень, що відповідають періоду повторюваності Т;

- якщо в процесі експлуатації конструкції вихід за граничний стан другої групи може бути допущений протягом визначеної частки встановленого терміну експлуатації конструкції Tef, то для розрахунку використовуються експлуатаційні розрахункові значення Qde постійних навантажень, а також експлуатаційні розрахункові значення Qde(η) змінних основних навантажень, що відповідають цій частці η.

Характер перевірки, а також значення Т і η встановлюються нормами проектування конструкцій з урахуванням призначення, особливостей роботи, умов експлуатації та експлуатаційних вимог до конструкцій. Так, наприклад, періодичність перевищення норми жорсткості Тn може дорівнювати міжремонтному періоду або іншому відрізку часу, характерному для режиму експлуатації даної конструкції. Частка встановленого строку служби η може призначатися, виходячи із необхідного коефіцієнта готовності або інших експлуатаційних параметрів.

7.3 Сполучення навантажень і впливів

7.3.1 Сполучення навантажень і впливів формується як набір їх розрахункових значень, які одночасно впливають на об'єкт розрахунку і використовуються для перевірки конструкції за умовами визначеного граничного стану в певній розрахунковій ситуації.

7.3.2 До сполучення включаються навантаження, які фізично можуть діяти одночасно і найбільш несприятливо впливають на конструцію з точки зору граничного стану, що розглядається.

7.3.3 Знижена ймовірність одночасної дії декількох випадкових навантажень, як правило, враховується множенням суми навантажувальних ефектів від дії розрахункових значень усіх навантажень на загальний коефіцієнт сполучення ψ ≤ 1. Допускається також використовувати роздільні коефіцієнти сполучення для окремих видів і груп навантажень та їх сполучень (наприклад, коефіцієнти сполучення складових сумарного кранового навантаження або коефіцієнти сполучення складових сумарного постійного навантаження). Значення коефіцієнта сполучення, як правило, встановлюється з умови рівнозабезпеченості сумарного навантажувального ефекту і розрахункових значень окремих навантажень і залежить від виду врахованих навантажень та їх часток у складі сумарного навантажувального ефекту.

7.3.4 У розрахунках конструкцій можуть бути використані сполучення навантажень двох типів:

- основні, що використовуються для перевірки надійності в усталених і в перехідних розраункових ситуаціях;

- аварійні, що використовуються для перевірки надійності в аварійних розрахункових ситуаціях.

Методика врахування сполучень розрахункових значень повторних змінних навантажень або розрахункових значень схематизованих циклічних навантажень повинна забезпечувати можливість визначення величини сумарного навантажувального ефекту, а також частоти, періодичності чи ймовірності його реалізації.

7.3.5 Для перевірки граничних станів першої групи, як правило, використовують сполучення постійних навантажень із граничними розрахунковими значеннями основних змінних навантажень або з їх циклічними складовими.

7.3.6 До аварійного сполучення, крім основних впливів, може входити лише одне аварійне навантаження. При цьому навантажувальний ефект від найбільш небезпечного в даній розрахунковій ситуації аварійного навантаження сумується (можливо, з урахуванням відповідного коефіцієнта сполучення) з сумарним навантажувальним ефектом від дії основних навантажень, що враховуються, визначених із урахуванням їх коефіцієнтів сполучення за вказівками 7.3.1-7.3.3.

Перевірка аварійної розрахункової ситуації за необхідності може виконуватися на дію основного сполучення навантажень, але з урахуванням спрацювання або послаблення конструкції внаслідок дії аварійного впливу (наприклад, зменшення несучої здатності конструкції внаслідок дії вогню при пожежі або виходу з ладу деяких елементів при вибуху).

7.3.7 Залежно від категорії конструкцій і елементів повинні бути забезпечені вимоги до функціонування в аварійних ситуаціях і заходи щодо безпеки відповідно до таблиці 3. При цьому проектна аварія розглядається з урахуванням впливу вторинних факторів згідно з 4.5.8 і в сполученні з однією відмовою елементів захисту, незалежною від причин ПА, або ж з однією грубою помилкою персоналу, незалежною від причин ПА.

Таблиця З

Номер випадку залежно від ситуації

Впливи, що підлягають урахуванню (+)

Вимоги, що ставляться до елементів категорії

від нормальної експлуатації

ПА

ММК

одна відмова елементів захисту

одна помилка персоналу

А1

А

Б

1

+

Ф

Ф

Ф

2

+

+

Ф

Б

Р

3

+

+

Ф

Б

Р

4

+

Б

Б

Позначення: Ф – необхідно забезпечити функціонування в повному обсязі;

Б – необхідно забезпечити виконання всіх функцій, пов'язаних із безпекою;

Р – необхідно забезпечити можливість відновлення шляхом ремонту.

7.4 Розрахункові значення величин, які характеризують властивості матеріалів і грунтів

7.4.1 За розрахункові значення величини, що характеризує міцність або деформативні властивості матеріалу конструкції, приймається квантиль імовірності не нижчий за 0,005 розподілу цієї величини для деякої сукупності матеріалу, що пройшов стандартний контроль або інше відбракування.