Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

Рис. 1.5. Эпюры изгибающих моментов:

а – от постоянной нагрузки p; б – от временной q; в – суммарная отpиq
При расчете конструкций на основные сочетания, содержащие одну временную нагрузку (длительную или кратковременную) последняя учитывается без снижения, а при учете двух или более временных нагрузок расчетные значения длительных нагрузок умножаются на коэффициент сочетания y₁ = 0,95, кратковременных – на y₂ = 0,9.

При рассмотрении особых сочетаний расчетные значения временных нагрузок умножаются на коэффициенты сочетания, равные для длительных нагрузок y₁ = 0,95, для кратковременных – y₂ = 0,8, значение особой нагрузки принимается без снижения (y₃= 1).

3. 
   Нормативные и расчетные сопротивления
   

материалов
Основными прочностными характеристиками металла являются временное сопротивление s_u и предел текучестиs_y. Прочностные характеристики определяются испытанием стандартных образцов (круглого или прямоугольного сечения) на статическое растяжение с записью диаграммы зависимости между напряжением s и относительным удлинением e (рис.1.6, а).

а) б)



Рис. 1.6. Диаграммы растяжения образцовиз сталей:

а – малоуглеродистой; б – низколегированной
Временное сопротивление – предельная сопротивляемость материала разрушению, равная разрешающей нагрузке, отнесенной к первоначальной площади поперечного сечения образца.

Предел текучести – нормальное напряжение, практически постоянное, при котором происходит текучесть материала (деформирование при постоянном напряжении). Горизонтальный участок диаграммы, называемый площадкой текучести, у малоуглеродистых сталей находится в пределах относительных удлинений от e = 0,2 до e = 2,5%.

Для сталей, не имеющих площадки текучести (низколегированные стали), вводится понятие условного предела текучести

---

σ_0,2, величина которого соответствует напряжению, при котором остаточная деформация достигает ∆_e = 0,2% (рис. 1.6, б).

За предельное сопротивление сталей принимают предел текучести или условный предел текучести, так как при дальнейшем росте нагрузки развиваются чрезмерные пластические деформации и недопустимо большие перемещения конструкций. В тех случаях, когда допускается работа конструкции при развитии значительных пластических деформаций (например, трубопроводы, находящиеся в земле), за предельное сопротивление стали может быть принято временное сопротивление.

Механические свойства материалов изменчивы (имеют разброс своих значений при испытании стандартных образцов), поэтому государственными стандартами и техническими условиями установлены гарантированные пределы их изменения.

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления по пределу текучести R_yn и по временному сопротивлению R_un.

За нормативные сопротивления стали растяжению, сжатию и изгибу R_yn и R_un принимают соответственно наименьшие значения предела текучести и временного сопротивления, гарантированные ГОСТами и установленные с учетом условий контроля и статистической изменчивости свойств стали, выпускаемой промышленностью.

Обеспеченность нормативных сопротивлений для большинства строительных сталей составляет, как правило, не менее 0,95, т.е. металлургический завод должен горантировать, что не менее 95% его продукции имеет нормативное сопротивление, превышающее установленную ГОСТом величину.

Возможные отклонения прочностных и других характеристик материалов в неблагоприятную сторону от их нормативных значений учитываются коэффициентами надежности по материалу γ_m.

Кроме того, коэффициентом надежности по материалу учитываются факторы, которые могут привести к снижению фактических характеристик прочности и геометрических характеристик сечений по сравнению с гарантированными заводом-изготовителем:

– значение механических свойств металлов проверяется на заводах выборочными испытаниями;

– механические свойства металлов контролируют на малых образцах при кратковременном растяжении, фактически металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях при сложном напряженном состоянии;

– в прокатных профилях могут быть минусовые допуски.

---

Коэффициент надежности по материалу γ_mустанавливается на основании анализа кривых распределений результатов испытаний стали и ее работы в конструкции. При поставке сталей по ГОСТ 27772-88 для всех сталей (кроме С590 и С590К) γ_m= 1,025; для сталей С590 и С590К γ_m= 1,05.

При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления R_u, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность такого состояния (приближение к напряжению разрыва), вводят дополнительный коэффициент надежности γ_u = 1,3.

Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, значение которого получается делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:

– по пределу текучести R_y = R_yn/γ_m;

– по временному сопротивлению R_u = R_un/γ_m.

4. 
   Учет условий работы
   

Возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, зданий и сооружений и их оснований, а также изменение свойств материалов вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не учитываемых непосредственно в расчетах и не нашедших отражение при установлении расчетных характеристик, но способных повлиять на несущую способность или деформативность конструкций, учитываются коэффициентом условий работы γ_с.

К таким факторам относятся: случайные эксцентриситеты нагрузки и отклонения от прямолинейности осей сжатых стержней, наличие концентрации напряжений, динамический характер нагрузки, развитие чрезмерных пластических деформаций в отдельных локальных зонах, соотношение постоянных и временных нагрузок и др. Коэффициент условий работы дифференцирован по видам элементов и характерам воздействий. На этот коэффициент умножают расчетное сопротивление стали.

Коэффициенты условий работы, способ их введения в расчет устанавливаются на основе экспериментальных и теоретических данных о действительной работе материалов, конструкций, оснований в условии эксплуатации и производства работ.

Значение коэффициентов γ_с для наиболее распространенных стальных конструкций приведены в табл. 1.3.

5. 
   Учет ответственности зданий и сооружений
   

---

Для учета ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, устанавливается три уровня: I – повышенный, II – нормальный, III – пониженный.
Таблица 1.3

_{Коэффициенты условий работы}

№ п/п	Элементы конструкций	Коэффициенты условий работы с
1	Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из уголков сварных ферм покрытий и перекрытий (например, стропильных и аналогичных им ферм) при гибкости  60	0,8
2	Сплошные балки при расчетах на общую устойчивость при b< 1,0	0,95
3	Элементы стержневых конструкций покрытий и перекрытий: а) сжатые (за исключением замкнутых трубчатых сечений) при расчетах на устойчивость; б) растянутые в сварных конструкциях	0,95 0,95
4	Сплошные составные балки, колонны, а также стыковые накладки из стали с пределом текучести до 440 МПа, несущие статическую нагрузку и выполненные с помощью болтовых соединений (кроме соединений на высокопрочных болтах), при расчетах на прочность	1,1
5	Сечения прокатных и сварных элементов, а также накладок из стали с пределом текучести до 440 МПа в местах стыков, выполненных на болтах (кроме стыков на высокопрочных болтах), несущих статическую нагрузку, при расчетах на прочность: а) сплошных балок и колонн; б) стрежневых конструкций покрытий и перекрытий	1,1 1,05
6	Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравнополочных уголков только меньшей полкой)	0,75

П р и м е ч а н и я: 1. Коэффициенты условий работы _с< 1 при расчете одновременно учитывать не следует.

2. Коэффициенты условий работы, приведенные в поз.1; 2; 3, а; 4, 5, а также в поз. 3, б (кроме стыковых сварных соединений), при расчете соединений рассматриваемых элементов учитывать не следует.

3. В случаях, не оговоренных в настоящих нормах, в формулах следует принимать

---

_с= 1.

Повышенный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью 10000 м³ и более, магистральные трубопроводы,

производственные здания с пролетами 100 м и более, сооружения связи высотой 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения).

Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения).

Пониженный уровень ответственности следует принимать для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения).

При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности по ответственности γ_n, принимаемый равным: для I уровня ответственности более 0,95, но не более 1,2; II уровня – 0,95; III уровня – менее 0,95, но не менее 0,8.

На коэффициент надежности по ответственности следует умножать нагрузочный эффект (внутренние силы и перемещения конструкций и оснований, вызываемые нагрузками или воздействиями).

Уровни ответственности, кроме учета при расчете несущих конструкций, следует принимать во внимание также при определении требований к долговечности зданий и сооружений, номенклатуры и объема инженерных изысканий для строительства, установления правил приемки, испытаний, эксплуатации и технической диагностики строительных объектов.

Отнесение объекта к конкретному уровню ответственности и выбор значения коэффициента γ_nпроизводится генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком.
1.3.6. Условия предельных состояний

В развернутом виде предельные неравенства имеют вид:

– для первой группы предельных состояний

g_nåN_iF_niγ_fiy £A (R_yn/γ_m)γ_c;

– для второй группы предельных состояний

g_nåf_iF_niy£ f_u,

где N_i – усилие (нормальная сила, изгибающий момент, поперечная сила и т.п.) от единичной нагрузки F_i = 1;

f_i – перемещение от единичной нагрузки;

F_ni– нормативная

---