Основы расчета металлических конструкций

Основы расчета М.К.

Под предельным состоянием понимается такое состояние конструкции,  при  котором  она  перестает  удовлетворять предъявленным к ней эксплутационным 3 года или требованием во время возведения. Согласно с ним СНиП различают 2 гр. Предельных состояний: 1 по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации; 2 по непригодности к нормальной эксплуатации.

Особенность расчета по 1 гр. состоит в учете изменчивости обстоятельств работы констр. или сооружения: учет изменчив. нагрузок, механических свойств материала и изменчивости усл. работы.

Основными характеристиками нагрузок и др. воздействий вызывающих реактивные силы (I смещение опор, усадка) является их нормативные значения, т.е. значение, близким наиболее нагрузкам и воздействиям при нормальной эксплуатации. Их устанавливает   СНиП   П-6-74.   Возможно   отклонения   в неблагоприятную сторону от нормативных значений вследствие отступления от усл.  нормальной эксплуатации учитывает коэффициент надежности по нагрузке (γf≥1). Нагрузки и воздействию, получаемые умножением их нормативных значений на соотв. коэффициенты надежности над расчетными.    F=Fn*γF; g=gn*γF

Это наибольшие нагрузки и воздействия за время эксплуатации. Основным параметром  сопротивления  материала силовым воздействиям является нормативное сопротивление Rn. За нормативное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу прокатной стали, принимают наименьшее контролируемое значение σт, гарантируемое ГОСТами или ТУ.(Ryn). Если эксплуатация конструкций возможна после достижения σт, то за нормативное сопротивление принимают наименьшее значение σв.(Run)  Нормативные сопротивления установлены в СниП 11-23-81 для каждой марки стали с учетом группы прочности вида проката и его толщины (табл. 1.1). Возможное отклонение сопротивления материала в неблагоприятную сторону от   нормативного учитывают коэффициентом надежности по материалу γm (1.025-1.15) с учетом особенностей контроля мех. свойств. Характеристика полученная делением нормативного сопротивления на коэффициент γm называют расчетным сопротивлением R=Rn/γm. Она представляет наименьшее возможное сопротивление материала за время эксплуатации. Особенности действия работы конструкций, имеющие систематические характеристики, но не отражающиеся в расчетах прямым путем, в необходимых случаях учитываются коэффициентом условий работы γс. Степень ответственности и капитальности зданий и сооружений, значимость последств. поступления пред. состояний в необходимых случаях учитываются коэффициентом надежности по назначению γn≤1. (введен ГОСстроем с 1.07.81.).

тогда расчетное сопротивление R=Rn/γс/(γm*γn)

Идея расчета по первой группе пред. состояний в следствии работы

Наибольшее возможное усилие за время эксплуатации не превышало минимального значения, соответств. возможному сопротивлению рассчитываемого элемента конструкции: Nmax≤Фmin

Левую часть представили в развернутом виде: Nmax=∑αi*Fin*γfi; αi символизирует переход от расчетных нагрузок  ∑Fin=F1n*γf1+ F2n*γf2+...... к искомому усилию.

Правая часть Фmin=RА=[Rn/γс/(γm*γn)]*А

А - геометрическая характеристика рассчитываемого элемента(площадь, момент сопротивления), получаем:   ∑αi*Fin*γfi<[Rn/γс/(γm*γn)]*А. Учитывая что αi*Fin=Ni есть нормативное усилие при одинаковых коэффициентах надежности получим:

γf∑Ni<[Rn/γс/(γm*γn)]*А разделим обе части на γfА.

∑Ni/А≤Rn/γс/(γm*γn), но ∑Ni/А есть σт, а дробь γс/(γm*γn)- коэффициент запаса этого σт по отношению к норматив. сопротивлению материала Rn, т.е. мы принимаем в методике допускаемое напряжение                                                          σ≤ Rn/k= σпред/k=[σ]

Приходим к выводу, что метод допускаемых напряжений частный случай методики предельных состояний когда γf, γm, γс, γn приняты постоянными для всех случаев нагружения любых конструкций.

II группа предельных состояний рассчитывается по нормативной нагрузке, т.е. без учета возможной нагрузки (уf=1). Это объясняется тем, что конструкция должна обладать необходимой жесткостью в течении всего периода эксплуатации, а не в критические моменты.                 

f/l≤fu/l

f/l - наиб. по абс. знач. относительный прогиб

fu/l - предельное значение прогиба ограничивающее нормальную эксплуатацию.

Нормальной эксплуатацией называют процесс бесперебойной работы конструкций или сооружений осуществляющий в соответствии с предусмотренными нормами функц. условий.