Вопрос 6. Работа стали при концентрации напряжений, повторных нагружениях.

Работа стали при концентрации напряжений.

При растяжении гладкого образца правильной формы напряже­ния во всех сечениях, удаленных от места приложения нагрузки, распределяются равномерно и траектории главных напряжений пря­молинейны.

В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, трещин и т.д.) линии главных напряжений искривляются и, обтекая границы, сгущаются. Сгущение траекторий главных на­пряжений характеризует повышение напряжений в этих местах. Неравномерность распределения напряжений характеризуют ко­эффициентом концентрации напряжений

, где σ_max - максимальное напряжение в месте концентрации; - номинальное напряжение в ослабленном сечении (А₀ - площадь ослабленного сечения).

Коэффициент концентрации напряжений зависит от радиуса кривизны r (остроты) надреза. Чем меньше радиус надреза, тем выше коэффициент концентрации.

Работа стали при повторных нагрузках

При работе стали в упругой стадии повторное загружение не от­ражается на работе материала, поскольку упругие деформации обра­тимы. В упругопластической области возникает наклеп. Область упругой работы увеличивается, пластичность падает, а сталь становится более хрупкой.

Многократное повторное нагружение может привести к разрушению при напряжениях меньше, чем временное сопротивление и даже предел текучести. Это явление на­зывают усталостью металла, а разрушение - усталостным. Способ­ность металла сопротивляться усталостному разрушению называют выносливостью, а напряжение, при котором происходит разрушение, - вибрационной прочностью.

Вопрос 7. Установление значений нормативных и расчетных сопротивлений стали.

Мини­мальные браковочные характеристики предела текучести и времен­ного сопротивления называют нормативным сопротивлением по пре­делу текучести R_YN и нормативным сопротивлением по временному сопротивлению R_UN.

Имеется много фак­торов, которые могут привести к снижению фактических характери­стик прочности и геометрических характеристик сечений по сравне­нию с гарантированными заводом-изготовителем. К таким факторам относят: различие работы металла в конструкции и в опытном образ­це, выборочный метод контроля, минусовые допуски проката и др.

Влияние всех этих факторов на возможное снижение несущей способности конструкции учитывают коэффициентом надежности по материалу .

При расчете конструкций с использованием расчетного сопро­тивления R_U учитывают повышенную опасность такого состояния путем введения дополнительного коэффициента надежности (для сталей 1,3).

Основной расчетной характеристикой стали и алюминиевого сплава является расчетное сопротивление, определяемое делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по мате­риалу:

Вопрос 8. Нагрузки и воздействия, их классификация. Установление значений нормативных и расчетных нагрузок. Сочетание нагрузок.

Нагрузки и воздействия с точки зрения их влияния на работу конструкций удобно классифицировать по следующим признакам:

По природе происхождения нагрузки делят на: нагрузки от собст­венного веса конструкций и грунтов; полезные и сопутствующие нагрузки (от оборудования, людей, животных, складируемых мате­риалов и изделий, от мостовых и подвесных кранов; отложений производственной пыли); атмосферные нагрузки (от напора ветра, от веса снега и гололеда); температурные воздействия (технологичес­кие и климатические); монтажные нагрузки; сейсмические и взрыв­ные воздействия; аварийные нагрузки.

По характеру изменений во времени различают статические и ди­намические нагрузки, а также переменные многократно повторяю­щиеся нагрузки.

По интенсивности нагрузки подразделяют на нормативные и расчетные. К нормативным относят нагрузки, отвечающие условиям нормальной эксплуатации.

К расчетным относят такие значения нагрузок, которые не могут быть превышены за весь период эксплуатации здания. Значение расчетной нагрузки вычисляется по формуле , где F_N - нормативная нагрузка; - коэффициент надежности по на­грузке.

По продолжительности действия различают постоянные и вре­менные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки. Постоянные нагрузки действуют в течение всего периода эксплуа­тации здания. Это собственный вес несущих и ограж­дающих конструкций, вес и давление грунтов, усилия от предварительного напряжения конструкций. Временные нагрузки подразделяют на длительные и кратковре­менные. Длительные нагрузки могут действовать в течение многих месяцев или лет. К ним относят: вес временных перегородок, стационарного оборудования, стеллажей со складируемым материалом. К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтных ма­териалов в зонах обслуживания оборудования, ветровые и гололедные нагрузки. К особым нагрузкам относят сейсмические и взрывные воздейст­вия.

Сочетания нагрузок. В зависимости от учитываемого состава на­грузок следует различать: основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных; особые сочетания на­грузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Как уже отмечалось, для каждого элемента (сечения) конструк­ции находят наиболее опасное сочетание нагрузок. При этом анали­зируют следующие варианты.

• Основные сочетания постоянных с одной временной (длительной или кратковременной) нагрузкой.

• Основные сочетания постоянных с двумя и более временны­ми нагрузками.

• Особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной особой нагрузки.