По какой формуле определяют расчетное сопротивление стали
Перейти к содержимому

По какой формуле определяют расчетное сопротивление стали

  • автор:

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Основные положения расчета элементов стальных конструкций

Принцип расчета стальных конструкций по предельным состояниям первой группы. Для предельных состояний первой группы общее условие прочности записывается так же, как и для железобетонных конструкций (см. гл. 3). Вид усилия в рассчитываемом элементе определяется внешней нагрузкой; при растяжении это продольная сила, при изгибе — изгибающий момент М и т. д. Геометрический фактор связан с характером распределения напряжений по поперечному сечению элемента; при равномерном распределении (осевое сжатие, осевое растяжение) — это площадь А, при линейном законе распределения (изгиб) — момент сопротивления W и т. п.

Нормативное сопротивление прокатной стали при растяжении, сжатии и изгибе. В качестве нормативного сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе для сталей обычной и повышенной прочности в СНиП II-23 — 81 принят предел текучести и соответствующее нормативное сопротивление. В особых случаях (когда допустимо развитие больших пластических деформаций) для этих сталей в качестве нормативного сопротивления используется временное сопротивление (предел прочности). В этом случае расчетное сопротивление обозначают Ryn. Величины нормативных сопротивлений устанавливают с обеспеченностью не менее 0,95, т.е. чтобы вероятность проявления в материале участков с пониженными (против нормативного сопротивления) характеристиками была не менее 5 %. Значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТу находятся в заданных пределах: 0,95. 0,995. Поэтому за нормативное сопротивление и приняты значения предела текучести или временного сопротивления, установленные в ГОСТах на металлы. Такой подход удобен также и потому, что значения оу и ои являются браковочными, т. е. контролируются при производстве и приемке проката.

Принцип расчета стальных конструкций по предельным состояниям второй группы. По предельным состояниям второй группы (по деформациям) расчет ведут по нормативным нагрузкам. Наиболее важен этот вид расчета для изгибаемых элементов. Расчет изгибаемых элементов по деформациям сводится к определению прогибов. Для однопролетной балки при равномерно распределенной нормативной нагрузке qn максимальный прогиб составит

Предельные допустимые значения относительных прогибов (т. е. прогибов в долях от длины пролета) приведены ниже.

По предельным состояниям второй группы, когда они выражены в появлении недопустимых прогибов или колебаний, расчет производят не всегда. При проверке жесткости изгибаемых элементов часто достаточно лишь убедиться, что принятая высота балки больше минимальной. Например, обычно не определяют укорочения колонн и прогибы высоких стропильных ферм. Расчет на колебания производят лишь для тех специальных сооружений, где они особенно опасны (висячие мосты, мачты, башни и др.). Однако проверка жесткости требуется для низких ферм, пояса которых выполнены из высокопрочных сталей, работающих при больших деформациях. Необходима проверка по деформациям также и для стальных форм, применяемых для изготовления предварительно напряженного железобетона. Это связано с тем, что повышенная де- формативность форм может привести к недопустимым отклонениям фактических размеров изделия от проектных, к чрезмерным потерям напряжений в напрягаемой арматуре (см. гл. 15).

Центрально растянутые элементы. Центрально растянутые элементы рассчитывают на прочность по формуле

В некоторых случаях можно допустить развитие больших пластических деформаций в ослабленном сечении. Элементы в этом случае можно рассчитывать не по пределу текучести, а по временному сопротивлению (пределу прочности), но с учетом повышенного коэффициента надежности:

Центрально сжатые элементы. Расчет центрально сжатых элементов ведут по первой группе предельных состояний. При этом расчет ведется по прочности — для коротких стержней, длина которых превышает наименьший поперечный размер не более чем в 5. 6 раз; по устойчивости — для длинных гибких стержней.

При работе на сжатие короткие стальные стержни ведут себя так же, как и растянутые элементы. Поэтому сжатые короткие стержни рассчитывают на прочность по формуле растянутых стержней, а именно

Центрально сжатые длинные гибкие стержни при достижении силой критического значения изгибаются в плоскости меньшей жесткости, приобретая новую криволинейную форму. При дальнейшем незначительном увеличении нагрузки искривления стержня начинают быстро нарастать и стержень теряет свою несущую способность. Для этого случая расчетные сопротивления приводятся к расчетным значениям критических напряжений потери устойчивости стержней, сжатых осевой силой.

Нормативные и расчетные сопротивления материалов

Основными прочностными характеристиками металла являются временное сопротивлениеsu ипредел текучестиsy. 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 текучестиσ0,2, 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 Ryn и по временному сопротивлению Run. За нормативные сопротивления стали растяжению, сжатию и изгибу Ryn и Run 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 материалуγm. 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 γm устанавливается 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) γm = 1,025; для сталей С590 и С590К γm = 1,05. При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления Ru, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность такого состояния (приближение к напряжению разрыва), вводят дополнительный коэффициент надежности γu = 1,3. Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, значение которого получается делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу: – по пределу текучести Ry = Ryn/γm; – по временному сопротивлению Ru = Run/γm.

28.03.2015 6.55 Mб 520 lekcii_po_proektirovaniyu_svarnyh_konstrukciy.doc

28.03.2015 18.46 Mб 435 malcev_a_i_malcev_a_a_prikladnaya_mehanika_razdel_detali_mas.doc

28.03.2015 1.31 Mб 785 shestel_l_a_proizvodstvo_svarnyh_konstrukciy_zagotovitelnoe.doc

28.03.2015 8.48 Mб 1258 temnikov_v_g_lekcii_metallicheskie_konstrukcii.doc

28.03.2015 519.17 Кб 626 «Технология производства сварных конст.doc

28.03.2015 6.55 Mб 432 ПР СВ КОН.doc

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Нормативные и расчетные сопротивления стали.

Основными прочностными характеристиками металла являются временное сопротивление su и предел текучестиsy. Прочностные характеристики определяются испытанием стандартных образцов (круглого или прямоугольного сечения) на статическое растяжение с записью диаграммы зависимости между напряжением s и относительным удлинением e

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. 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 σ0,2, величина которой соответствует напряжению, при котором остаточная деформация достиг e = 0,2% .За предельное сопротивление сталей принят предел текучести или условный предел текучести, так как при дальнейшем росте нагрузки развиваются чрезмерные пластичные деформации и недопустимы большие перемещения конструкций.

В тех случаях, когда допускается работа конструкции при развитии значительных пластичных деформаций (например, трубопроводы, находяциеся в земле), за предел сопротивления стали может быть принято временное сопротивление.

Основными характеристиками сопротивляемых материалов силовым воздействиям является нормативное сопротивление по пределу текучести Ryn и по временному сопротивлении. Run.За нормативное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу Ryn и Run принимают соответствующие наименьшие значения предела текучести и временного сопротивления, гарантированные ГОСТами и установленные с учетом условий контроля и статистической изменчивости свойств стали, выполненные промышленностью.

Возможные отклонения прочностных и других характеристик материалов в неблагоприятную сторону от их нормальных значений учитывается коэффициентами надежности по материалу γm(устанавливаются на основе анализа кривых распределений результатов испытаний стали и ее работы в конструкции). Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, значение которое получено делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:– по пределу текучести Ry = Ryn/γm;– по временному сопротивлению Ru = Run/γm.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

  • Реферат Нормативные и расчетные сопротивления стали. От 250 руб
  • Контрольная работа Нормативные и расчетные сопротивления стали. От 250 руб
  • Курсовая работа Нормативные и расчетные сопротивления стали. От 700 руб

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость

Как и для всех рассмотренных в предыдущих главах типах дымовых труб, расчет металлических труб на прочность и устойчивость проводится по первой и второй группам предельных состояний. Расчет металлических труб на прочность и устойчивость по первой группе предельных состояний стальных труб проводят на прочность и устойчивость, причем внутренние усилия в отдельных элементах несущих металлических каркасов определяют в предположении образования в них шарнирных узлов и упругой работы материалов.

Основное напряжение в стволе стальной трубы рассчитывают по формуле

где N — расчетная продольная сила от вертикальных нагрузок; F — площадь поперечного сечения ствола; М — расчетный изгибающий момент; R — расчетное сопротивление стали; W — момент сопротивления поперечного сечения ствола

где r — радиус сечения ствола; t — толщина металла ствола.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость замкнутых цилиндрических оболочек вращения, которыми и являются металлические дымовые трубы, следует выполнять по формуле

где σ — расчетное напряжение в стволе; vc — коэффициент условий работы; vcr — критическое напряжение, равное меньшему из значений или CEt/r, здесь r — радиус сечения ствола; t — толщина металла ствола; φ — коэффициент, при 0

R — расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлениию; Е — модуль упругости стали; С — коэффициент, в зависимости от отношения r/t коэффициент С имеет следующие значения:

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость дымовой трубы при воздействии внешнего равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, производят по формуле

где σ1 — расчетное кольцевое напряжение в стволе, σ1 — Pr/t; vc — коэффициент условий работы; σcr1 — критическое напряжение

при l/r ≥ 20, здесь I длина цилиндрической части ствола трубы; г — радиус сечения ствола.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость цилиндрического ствола дымовой трубы, подверженной одновременному действию силы сжатия N и равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где vc — коэффициент уcловий работы.

Учитывая, что цоколь металлических дымовых труб, как правило, конической формы, его расчет на устойчивость выполняют индивидуально как под действием продольного усилия сжатия (рис. 39), так и при действии внешнего равномерного давления.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической оболочки с углом конусности ß < 60º, сжатой силой N вдоль оси, выполняют по формуле

где — N критическая сила

здесь t — толщина оболочки; σг критическое напряжение, вычисленное нами для цилиндрических оболочек, только вместо радиуса r принят радиус rm.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической оболочки при действии внешнего равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где σ2 расчетное кольцевое напряжение в оболочке, σ2 = Рrm /t; σcr2 критическое напряжение.

здесь h — высота конической оболочки (см. рис. 39).

Е — модуль упругости стали.

Расчет металлических труб на прочность и устойчивость конической части дымовой трубы, подверженной одновременному действию нагрузок от силы сжатия N и равномерного давления Р, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле

где vc — коэффициент условий работы.

  • Главная
  • Словарь терминов
  • Топки
  • Статьи о топках
  • Книги по топкам
  • Контактная информация

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *