4. Учет условий и особенностей действительной работы конструкций Коэффициент условий работы

Коэффициент условий работы учитывает факторы, не имеющие аналитического описания, но влияющие на точность расчетов конструкций:

– возможные потери материала от коррозии,

– несовершенство расчетной схемы,

– приближенный учет динамического характера нагрузки;

– влияние начальных несовершенств и т.д.

Значение этого коэффициента колеблется от 0,75 до 1,2. Если, , то в элементе конструкции возникают неблагоприятные условия работы, если , то условия работы – благоприятные.

Коэффициент условий работы дифференцирован по видам элементов и характеру силовых воздействий.

Для разных элементов одной конструкции он может иметь различные значения.

Величина коэффициента условий работы в ряде случаев получена на основе статистической обработки, а в ряде случаев установлена умозрительно на основе опыта проектирования и эксплуатации конструкций.

5. Учет наиболее неблагоприятных характеристик материала Коэффициент надежности по материалу

В практике возможно попадание в конструкцию стали с механическими свойствами ниже установленных в ГОСТ, но отличающихся от номинала в пределах допуска. Возможны минусовые допуски в прокате, которые приводят к уменьшению геометрических характеристик сечений.

Коэффициент надежности по материалу учитывает возможные минусовые допуски в прокате и наличие стали с механическими характеристиками ниже установленных в нормах проектирования и влияние этих факторов на снижение несущей способности конструкции.

Возможное снижение механических свойств стали против нормативных значений устанавливают на основе обработки статистических данных заводских испытаний стали.

Коэффициент надежности по материалу установлен на основе анализа вышеуказанных исследований.

Величина коэффициентов представлена в табл. 2 СНиП [1].

Величина коэффициентов находится в пределах от 1,025 до 1,1. Большие значения относят к сталям высокой прочности, как более чувствительным к различного рода неточностям в прокате.

6. Нормативные и расчетные сопротивления стали

В качестве основной механической характеристики (предельного сопротивления) малоуглеродистых и низколегированных строительных сталей принимают предел текучести .

При достижении напряжений, равных пределу текучести в растянутых и изгибаемых элементах начинают развиваться пластические деформации, а сжатые элементы начинают терять устойчивость.

Если в качестве основной механической характеристики принять временное сопротивление, то элемент получит большие удлинения, при которых эксплуатация конструкции невозможна.

Для углеродистых и низколегированных сталей за основную характеристику нормативного сопротивления принято значение предела текучести.

В высокопрочных сталях вследствие отсутствия в материале площадки текучести, за нормативное сопротивление принимают значение временного сопротивления.

Таким образом, установлены 2 вида нормативных сопротивлений:

– по пределу текучести ;

– по временному сопротивлению

Механические свойства металла изменчивы.

Поэтому нормативные сопротивления устанавливают на основе статистической обработки показателей механических свойств сталей, изготовленных на разных заводах (рис.2). Испытания проводят на большом количестве образцов стали одной и той же марки. В результате имеется определенный разброс значений этой характеристики, который может описываться каким либо статистическим законом распределения (рис.2, огибающая кривая).

В соответствии с ГОСТ значения и должны иметь обеспеченность в пределах 0,95.

Т.е. завод должен гарантировать, что не менее 95% его продукции имеет нормативное сопротивление, превышающее установленную ГОСТом величину. Однако для повышения надежности была установлена обеспеченность нормативных сопротивлений – 0,99. Этой обеспеченности соответствует величина (рис.2). Где – значение предела текучести, соответствующее наибольшему количеству случаев (наибольшей частоте).

Аналогично определяется нормативное сопротивление по временному сопротивлению .

Значения и являются браковочными и при приемке проката их контролируют. Численные значения и для сталей, применяемых в строительстве, приведены в СНиП [1] в табл.51.

При назначении расчетного сопротивления учитывают влияние ряда факторов на снижение механических свойств стали (как уже известно, это учитывает коэффициент надежности по материалу ).

Поэтому расчетные сопротивления стали несколько ниже нормативных.

Ниже в табл.1 приведены формулы для определения расчетных сопротивлений для различных видов напряженных состояний.

Таблица 1