№1 дәріс. Тақырып: Шектік жағдайлар бойынша конструкцияларды есептеу әдістемесінің негізі.

Дәріс сұрақтары:

1.Шектік жағдай бойынша есептеу әдісі.

2.Жуктер мен әсерлер.

3.Жуктер үйлесімі.

4.Материалдардың мөлшерлі және есепті қарсыласулары.

5.Арнайы сенімділік коэффициенттері.

1. Шектік жағдай бойынша есептеу әдісі

Құрылыс конструкцияларын есептеудің мақсаты - олар үшін қажетті материалдың, даярлауға, монтаждауға керекті еңбектің шығындарының аз мөлшерімен беріктігін, орнықтылығын қамтамасыз ету.

Құрылыс конструкциялары - күштерден басқа әсерлерден пайда болатын кернеулі жағдайлар мен деформациялардың шекті жағдайларына есептеледі.

Шектік жағдайлар бойынша есептеу әдісі КСРО-да 1950 жылдары тәжіибеге енгізілді. Шектік жағдайлар бойынша есептеу әдісінің мақсаты - конструкциялардың, ғимараттардың немесе құрылымдардың пайдалану, құрылыс жүріп жатқан кездерінде шектік жағдайлардың пайда болуын туғызбау.

«Шектік жағдайлар» - деп конструкциялардың оларға пайдалану, құрылыс жүргізу кездерінде қойылатын талаптарға сәйкес бола алмай қалатын кездерін айтады.

Конструкцияларды әртүрлі күштер мен жүктер әсерлеріне есептегенде төмендегідей шектік жағдайлар ескеріледі:

бірінші топ - конструкциялардың көтеру мүмкіндіктерінен айырылулары немесе пайдалануға мүмкін емес жағдайлары;

екінші топ - конструкцияларды қалыптағыдай жағдайда пайдаланудың қиындауы.

Конструкциялардың бірінші топтағы жағдайларына төменде келтірілгендер кіреді:

- сұлбалардың жалпы орнықтылықтарын жоғалтулары;

- барлық қирау түрлері;

- конструкциялардың айналмалы жүйеге өтулері;

- сыртқы сұлбаларының сапалы өзгерулері;

көп мөлшерлі қалдық деформациялар мен толық жылжулар, немесе шамадан тыс жарықшақтардың пайда болуы және материалда аққыштық деформациялар пайда болу себепті конструкцияларды пайдалануды тоқтату.

Бірінші топқа кіретін шектік жағдайлар екіге бөлінеді:

- көтеру мүмкіндіктерін жоғалтулары;

- қалдық жылжулардың шектік мөлшерден артуы себепті пайдалану мүмкіндіктері жоғалтулары.

Шектік жағдайлардың екінші тобына белгіленген мөлшерден артық жылжулардың (иілу, бұрылу бұрышы, тербелу амплитудалары, жарықшақтар, т.б.) әсерінен конструкцияларды дұрыс пайдалану мерзімін қысқартатын жағдайлар жатады.

Бірінші топқа кіретін шектік жағдайлар ең үлкен әсер мен жүктердің есепті шамаларына, ал екінші топқа кіретін шектік жағдайлар әсер мен жүктерді мөлшерлі шамаларына есептеледі.

Конструкцияларда шектік жағдайларды туғызбау сенімділігі - материалдың қарсыласуларының ең төменгі шамаларын, ал жүк пен әсерлердің ең жоғарғы қисынды үйлесімдері ескеру; олардың есептік сұлбаларын дұрыс қабылдау; конструкциялардың шын жұмыс істеуін ескеру; керек кезінде материалдардың реологиялық, созылымдылық қасиеттерін ескеру арқылы қамтамасыз етіледі.

Көтеру мүмкіндігі бойынша бірінші топтағы шектік жағдайлардың шарты ортақ түрде төмендегідей жазылады:

(1)

бұл жерде: - конструкциялардағы есепті жүктердің ең жоғарғы қисынды үйлесімділігі қосындысынан табылған есепті ішкі күш;

- есептеліп отырған элементтің қабылдай алатын шектік күші - материалдың қарсыласуы мен қиманың геометриялық өлшемдерінің функциясы.

Жүктердің есепті шамалары мөлшерлі мәндерінің жүктер бойынша сенімділік коэффициентіне көбейту арқылы табылады. Жүктер бойынша сенімділік коэффициенті ғимарат пен құрылымдардың жауапкершілігін ескереді. Конструкцияларды есептегенде жүктердің әсер ететін ең ыңғайсыз үйлесімін қарастыру керек.

Жүктердің бірге әсер ету ықтималы олардың қосындысын үйлестіру коэффициентіне көбейту арқылы табылады.

Сонымен - күшін төмендегідей жазуға болады:

(2)

бұл жерде: - =1 тең кезде пайда болатын ішкі күш; - жүктер бойынша сенімділік коэффициенті; - арнайы сенімділік коэффициенті; - үйлестіру коэффициенті.

Есептеліп отырған элементтің қабылдай алатын шекті күш қиманың геометриялық сипаттамаларын материалдың есепті қарсыласуына және жұмыс шартын ескеретін коэффициентіне көбейтіліп табылады.

Материалдың есепті қарсыласуы олардың аққыштық шегін беріктік шегі бойынша анықталған мөлшерлі қарсыласуларын материалдар бойынша сенімділік коэффициентіне бөлу арқылы анықталады.

Шекті күштердің мәндері:

• аққыштық шегі бойынша:

(3а)

бұл жерде: - қиманың геометриялық сипаттамасы; - болаттың аққыштық шегі бойынша табылған есептік қарсыласуы; - материалдар бойынша сенімділік коэффициенті; - жұмыс шарты коэффициенті.

• беріктік шегі бойынша:

(3б)

бұл жерде: - болаттың беріктік шегі бойынша табылған есепті қарсыласуы; - конструкцияларды беріктік шегі бойынша табылған есепті қарсыласуды пайдаланып есептегенде ескерілетін сенімділік коэффициенті ( =1,3).

Шекті жағдайлардың бірінші тобы бойынша беріктік шарты төмендегідей жазылады:

(4а)

немесе

(4б)

Бірінші топқа кіретін шекті жағдайлар бойынша анықталатын жылжулар мен деформациялардың әсерінен конструкцияларды пайдалану тоқтатылатын болғандықтан шектік шарты төмендегідей жазылады:

(4в)

бұл жерде: - 1 ге тең жүктің әсерінен жылжуы; - шекті қалдық немесе толық жылжуы.

Екінші топқа кіретін шекті жағдайлар бойынша шектік жағдай шарты келесі түрде жазылады:

(5)

бұл жерде: - тең жүк әсерінен жылжуы немесе серпімді деформациясы; - шекті деформация немесе жылжу, бұл шама мөлшерлейтін құжаттарда келтіріледі, егер деформациялар мен жылжулар бұл шамадан асып кетсе, онда конструкцияларды дұрыс пайдалану қиындайды.