10. Система коефіцієнтів в розрахунку за граничними станами.

На протязі строку служби конструкції навантаження не завжди залишаються однаковими. Оскільки навантаження мають природу випадкових величин, то внаслідок їх мінливості або відступу від нормальної експлуатації можливі відхилення навантажень від характеристичних в більшу або в меншу сторону. Ці відхилення враховуються в розрахунках коефіцієнтами надійності за навантаженнями _f. Вони визначені на основі обробки статистичних даних спостережень за фактичними навантаженнями під час експлуатації споруд. Ці коефіцієнти залежать від виду навантаження, тому кожне навантаження має своє значення _f , які наведені в ДБН “Навантаження і впливи”. Для більшості навантажень _f >1, а для деяких _f < 1. Якщо умови роботи конструкції погіршуються внаслідок збільшення навантаження, то _f > 1. В тих випадках, коли зменшення навантаження погіршує умови її роботи, приймають _f < 1, наприклад, при розрахунках на стійкість положення – перекидання, зсув, всплиття (для підпірних стінок, греблі і т.ін.).

При розрахунках конструкцій за I групою граничних станів використовують розрахункові граничні значення навантажень, які визначаються множенням характеристичного значення на коефіцієнт надійності за граничним навантаженням _fm.

При розрахунках конструкцій за II групою граничних станів використовують розрахункові експлуатаційні значення навантажень, які визначаються множенням характеристичного значення на коефіцієнт надійності за експлуатаційним навантаженням _fе.

Значення коефіцієнтів _fm та _fе для різних видів навантажень наведені в ДБН В.1.2-2:2006 “Навантаження і впливи”.

12. Механічні властивості та фізичні характеристики сталі

Основні механічні властивості сталей наступні:

міцність – здатність чинити опір зовнішнім впливам;

пружність – здатність відновлювати свою початкову форму після зняття навантаження;

пластичність – властивість не повертатися в початковий стан після зняття навантаження (поява залишкових деформацій);

крихкість – руйнування при малих деформаціях.

Основними механічними характеристиками сталей є наступні:

межа міцності (або тимчасовий опір) - _u, МПа;

межа текучості - _у, МПа;

відносне подовження при розриві , %.

Фізичні характеристики сталей, які використовуються при розрахунках конструкцій:

модуль пружності Е = 2,06 ·10⁵ МПа;

коефіцієнт температурного розширення α = 0,000012 град.^-1;

коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона)  = 0,3;

густина  = 7850 кг/м³

13 Міцність і хімічний склад сталей

Різноманітність сталей пояснює їх різну міцність За міцністю будівельні сталі поділяють на три групи:

1) звичайної міцності з межею текучості _у  285 МПа (маловуглецеві сталі);

2) підвищеної міцності з _у=265...390 МПа;

3) високої міцності з _у  400 МПа (низьколеговані сталі).

Маловуглецеві сталі залежно від призначення поділяють на три групи постачання:

група А – виробником гарантуються лише механічні властивості;

група Б – виробником гарантується лише хімічний склад;

група В – виробником гарантуються механічні властивості та хімічний склад сталі.

Для несучих МК використовують тільки сталь групи В. Для нерозрахункових зварних елементів можна застосовувати сталь групи Б, оскільки на здатність сталі до зварювання впливає її хімічний склад.

Низьколеговані сталі поставляють лише за групою В.

Залізо – один з найбільш поширених в природі елементів. В земній корі його міститься ~ 5%. Але в чистому вигляді воно не зустрічається, оскільки легко з’єднується з киснем, утворюючи оксиди. Найбільш відомі залізні руди, з яких отримують залізо – магнетит Fe₃O₄ (~70% заліза), гематит Fe₃O₃ (30-50%), лимоніт FeO та ін. Поряд з чистим залізом в залізній руді міститься вуглець та інші метали, а також шкідливі домішки – сірка, фосфор, азот.

Первинний продукт, який отримують з руди – чавун (сплав заліза з вуглецем). Чавун виробляють в доменних печах шляхом плавлення при температурі t =1600°С залізної руди з додаванням коксу та вапняку. В процесі спалювання коксу відбувається відновлення заліза, а вапняк призначений для більш легкого відділення неметалевих домішок разом із шлаком. Розплавлений чавун, як більш важка складова частина, збирається на дні печі і потім випускається назовні у спеціальні виливниці. Отриманий таким чином чавун з ~4%-ним вмістом вуглецю є сировиною для виробництва сталі.

Сталь – це сплав заліза з вуглецем, процентний вміст якого завдяки особливій обробці зменшується до кількості, що не перевищує 1,2%. Основною сировиною для отримання сталі є білий чавун (існує білий і сірий чавун, білий – більш якісний, мілкозернистий), металобрухт та стальний скрап.