Metoda stanów granicznych

Metoda stanów granicznych (MSG) – podstawa projektowania obiektów budowlanych, zgodnie z wytycznymi norm europejskich.

Przez stan graniczny należy przy tym rozumieć taki stan, którego konstrukcja podlegająca wymiarowaniu, nie może przekroczyć.

W MSG wyróżnia się dwa stany graniczne^[1]:

SGN – stan graniczny nośności,

SGU – stan graniczny użytkowalności.

SGN jest to sytuacja, w której sprawdzamy wartości sił wewnętrznych, wywołanych najbardziej niekorzystną kombinacją obliczeniową obciążeń. Wartości tych obciążeń, zarówno środowiskowych, jak i własnych, należy w tym stanie przemnożyć przez odpowiedni współczynnik obliczeniowy ${\displaystyle \gamma _{f}.}$ Jego wartości wynoszą przykładowo dla obciążeń stałych ${\displaystyle \gamma _{f}=1{,}35,}$ a dla zmiennych (wiatr, śnieg) – ${\displaystyle \gamma _{f}=1{,}5.}$

SGN jest osiągany, gdy przestaje być spełniony warunek:

${\displaystyle S_{d}\leqslant R_{d},}$

w którym przez ${\displaystyle S_{d}}$ oznaczono wartość siły wewnętrznej, przy obliczeniu której uwzględniono odpowiednie współczynniki ${\displaystyle \gamma _{f}.\ R_{d}}$ – jest to miarodajna nośność danego przekroju, która uwzględnia fakt, że naprężenia będące w przekroju mają wartość nośności obliczeniowej materiału z jakiego zostały wykonane.

W przypadku układów prętowych pracujących na zginanie (belki, ramy) przy określeniu SGN uwzględnia się powstawanie przegubów plastycznych przekształcających rozważany układ w geometrycznie zmienny łańcuch kinematyczny. SGN zostaje osiągnięty w momencie powstania ostatniego z kolejnych przegubów plastycznych.

SGU – ma za zadanie wskazać, że wartość ugięć (przemieszczeń, odkształceń) powodowana działaniem obciążeń, w przypadku ich najbardziej niekorzystnej kombinacji, jest mniejsza niż wartość dopuszczalna dla danego typu konstrukcji (elementu), podana w odpowiedniej normie.

SGU występuje w przypadku, gdy przestaje być spełniony warunek

${\displaystyle E_{d}\leqslant C_{d},}$

w którym przez ${\displaystyle E_{d}}$ oznaczono efekt obciążenia konstrukcji w postaci ugięć, przemieszczeń, rys czy drgań. ${\displaystyle C_{d}}$ – oznacza wartość dopuszczalną efektu, która klasyfikuje element (obiekt) jako nadający się do stanu użytkowania.