Yapıların kararlılığı

Bir yapının dayanıklılığı kullanım ömrü boyunca onun yıkım önlemek için tasarımcı tarafından alınan önlemler kaynaklanır. Nitekim konstrüksiyonlar ( köprüler , binalar , çerçeveler , barajlar ,  vb ) her zamanki altında gerilmeler veya yüklere (hizmet yükü, kar, vb) ve hatta istisnai (kaza, deprem, vb) koşulların belirli sayıda dayanmak zorundadır. Zarar vermeden ve içeride bulunanları tehlikeye atmadan.

Stabilite zaman inşaat çalışmalarının her noktada temin edilir yükleri aşmayan dış malzeme esneklik .

Bina stabilitesi, bir mühendislik dalının ve özellikle inşaat mühendisliğinin , mühendislik yapılarının çalışma alanıdır .

Yönetmelikler

Resmi kodlar veya yönetmelikler, tasarım sırasında dikkate alınacak güvenlik faktörlerinin yanı sıra stabilite kriterlerini de tanımlar . Esas olarak şunları not ediyoruz:

• Eurocodes tarafından geliştirilen Avrupa Standardizasyon Komitesi (CEN).
• İnşaat profesyonelleri tarafından yazılmış ABD standartları. Amerikan Beton Enstitüsü tarafından betonarme için geliştirilen ACI-318'e daha özel olarak dikkat edin.

Yükler veya stresler

Yükler veya gerilmeler , yapıya uygulanan kuvvetler veya basınçlardır . Biz ayırt ediyoruz:

• kalıcı yükler: yapının öz ağırlığı ve bitişi ,…;
• iç yapı yükleri: ön gerilim , yatak ayarı,…;
• inşaatın tam işlevinden kaynaklanan işletme maliyetleri : bir köprü üzerindeki trafik yükü , bir barajdaki su basıncı, bir binanın işgalinden kaynaklanan yükler, bir duvara iten arazi,…;
• iklimsel kaynaklı yükler: rüzgar , yağmur , kar , sıcaklık ,…;
• inşaatı çevreleyen ortamdaki değişikliklerden kaynaklanan yükler: bir destek altında yerleşim,…;
• çok sayıda istisnai olay: seller, fırtınalar ve kasırgalar , depremler , vb .;
• olası bazı kaza sonucu oluşan ücretler: yangın , patlamalar, darbeler, ağır malzemelerin beklenmedik şekilde dökülmesi, endüstriyel bir süreçte aşırı basınç, vb.

Dikkate alınacak ücretler, kullanımdaki yönetmelikler ve yapının işleviyle belirlenir. Bazı sözde "güvenlik" yapılarının gerçekten sadece istisnai veya tesadüfi durumlarda kullanıldığına dikkat edilmelidir: Fırtına önleyici barajlar durumunda .

Dirençler

Her malzeme direnci ile karakterize edilebilir. Bu, testler ve ölçümlerle ( mekanik test ) ölçülür veya üretici tarafından onaylanır .

Stabilite kontrolü için dikkate alınan direnç değeri , malzemenin doğasında bulunan istatistiksel dağılımı hesaba katar . Karakteristik dirençten, yani gerçekte kullanılan malzemeden% 95 daha düşük olma olasılığı olan bir değerden bahsediyoruz .

Kararlılık kontrolü

Kararlılık kriterleri

Yapının stabilitesi, gerilmeler dirençlerden daha düşükse, yani:

S ≤ R

S'nin gerilimleri temsil ettiği ve R'nin dirençleri temsil ettiği yerde. S = R ise, limit durumuna ulaşıldı deriz . S> R ise, yapı harabeyi aşar ve hasar görür.

Güvenlik faktörleri

Bununla birlikte, hem yükler hem de dirençlerle ilgili belirsizlikler göz önüne alındığında, kodlar ve düzenlemeler güvenlik katsayılarının kullanılmasını gerektirir.

Yukarıdaki ilişki daha sonra şu hale gelir:

S * Cs_charge ≤ R / Cs_materials

Cs_charge, yüklere uygulanacak güvenlik katsayısını temsil ettiğinde ve aşağıdakileri dikkate aldığında:

• Suçlamalarda olumsuz sapma olasılığı.
• Yüklerin kesin olmayan modelleme olasılığı.
• Yüklerin etkilerinin değerlendirilmesindeki belirsizlikler

Ve Cs_matériaux, dirençlere uygulanacak güvenlik katsayısını temsil eder ve şunları dikkate alır:

• Malzemelerin istatistiksel gücünden istenmeyen sapmalar.
• Ölçülen dirençler ile gerçek dirençler arasındaki dönüşüm katsayılarının yanlışlıkları.
• Geometrik özellikler ve direnç modellerine ilişkin belirsizlikler.

Bu güvenlik katsayıları, doğrulama koşullarına (nihai sınır durumları ve hizmette) göre özelleştirilir.

Genel stabilitenin kontrol edilmesi

Tasarımcı, yapının bir blok olarak hareket etmemesi ve bu nedenle aşağıdakilerden kaçınması için gerekli önlemleri alır:

• su hattı: Bu kontrol, özellikle su tablası seviyesinin altına gömülü yapılar için önemlidir. Bu seviyenin zaman içindeki değişimlerini hesaba katmak gerekir;
• Kayma  : Karadan bir duvar desteklemek için söz konusu olabilir;
• eğilme veya devrilme: Rüzgarın etkilerine maruz kalan ince bir yapı durumu.

Direnç kontrolü

Yapının her bir unsuru, aşağıdaki yıkım tarzlarından kaçınmak için yeterli güce sahip olmalıdır :

• aşırı yük nedeniyle ve dolayısıyla nominal direnç kapasitesini ( malzemelerin direnci ) aşarak arıza , yani kısa veya uzun vadeli sünek kırılma ( sünme );
• yapı yükün altından kaçtığında ( burkulma ) geometrik dengesizlik nedeniyle harabe . Bu, esas olarak yapısal çelik çubuklar gibi ince elemanlarda meydana gelebilir;
• alternatif gerilmelerin sayısı ( titreşimler ,  vb. ) elemanın kapasitesini aştığında yorgunluktan zarar görür . Yorgunluk, esas olarak dönen makinelerin destekleriyle ilgilidir;
• düşük sıcaklıklara veya yüksek yükleme hızına maruz kalan veya önceden var olan kusurları olan elemanlar için gevrek kırılma (kırılma mekaniği ) ile harabe .

Bu kontrol aynı zamanda temelin altındaki zemin için de geçerlidir ( jeoteknik ).

İşlevsellik kontrolü

Stabiliteye ek olarak, yapının işlevselliği de sağlanmalıdır. Örneğin şunlardan kaçınılmalıdır:

• Kuvvetli rüzgarlardaki önemli deformasyonlar bina sakinlerini rahatsız etmez.
• Aşırı güçlü titreşim genlikleri desteklenen makineye zarar vermez.
• Çatlaklar azaltacaktır prova (bina) bir su kulesinin, ...

Servis koşullarında tasarımcı, yapının işlevsellik kapsamında kalmasını sağlayacaktır: aşırı deformasyon veya çatlak yok,  vb.

İstisnai durumlarda ( yangın , kaza, deprem vb.) İnşaat kısmen hasar görebilir ancak kullanıcıların (sakinler, vb.) Güvenliği dikkate alınmalıdır.

Notlar ve referanslar

1. http://www.cen.eu
2. ACI -318 Yapısal Beton ve Yorum için Bina Kodu Gereklilikleri
3. Amerikan Beton Enstitüsü http://www.concrete.org/general/home.asp
4. Bkz. Eurocode 1: EN 1991-1 [9.4]
5. "Sınır durumlarında somut" ilgili makaleye bakın
6. Güvenlik  faktörleri için, örneğin, Eurocode I : EN 1991-1 [9.3] 'e bakınız.

Ayrıca görün

Kaynakça

 : Bu makale için kaynak olarak kullanılan belge.

• Charles Massonnet - Yapıların statiği - Liège Üniversitesi - 1972
• Timoshenko , Strength of Materials, D. Van Nostrand Co., 1930 (yeniden baskı 1940, 1955), 2 cilt.

İlgili Makaleler

• Yapısal mühendislik
• Betonarme
• Sınır durumlarında betonarme
• Çelik
• (en) in: Fracture_mechanics
• (en) tr: Yorgunluk_ (malzeme)
• İnşaat mühendisliği
• Çerçeve

Dış bağlantılar

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