Таблица 3.2. Формулы для определения расчетных сопротивлений

Ym - коэффициент надежности по материалу - следует определять по табл. 3.1.

Возможное снижение механических свойств против нормативных значений устанавливается на основе обработки статистических данных заводских Д1спытаний стали (см. рис. 2.3), а работа ее в конструкциях на основе исследований.

Коэффициент надежности по материалу ум установлен на основании анализа кривых распределении результатов испытаний стали и ее работы в конструкции (табл 3.1).

Значения расчетных сопротивлений основных марок строительных сталей приведены в табл. 51 СНиП П-23-81 и прил. 4.

Расчетные сопротивления срезу установлены умножением значений расчетных сопротивлений растяжению на коэффициент перехода 0,58 согласно энергетической теории прочности (см. § 3, п. 2 данной главы). Формулы определения расчетных сопротивлений приведены в табл. 3.2.

При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления, установленного по временному сопротивлению, вводится дополнительный коэффициент надежности 73= 1,3.

4. Коэффициенты надежности по назначению

в зависимости от класса ответственности зданий и сооружений вводится коэффициент надежности по назначению ун:

I. Основные здания и сооружения объектов, имеющих особо важное народнохозяйственное и (или) социальное значение (главные корпуса ТЭС, АЭС, центральные узлы доменных печей, дымовые трубы высотой более 200 м, телевизионные башни, сооружения магистральной Первичной сети ЕАСС, резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью более 10 тыс. м, крытые спортивные сооружения с трибунами, здания театров, кинотеатров, цирков, крытых рынков, учебных заведений, детских дошкольных учреждений, больниц, родильных домов, музеев, государственных архивов и т. п.)............. 1

И. Здания и сооружения объектов, имеющих важное народнохозяйственное и (или) социальное значение (объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно-гражданского назначения и связи, не вошедшие в I и III класс).................. 0,95

111. Здания и сооружения объектов, имеющих ограниченное народнохозяйственное и (или) социальное значение (склады без процессов сортировки и упаковки для хранения сельскохозяйственных продуктов, удобрений, химикатов, угля, торфа и др., теплицы, парники, одноэтажные жилые дома, опоры проводной связи, опоры освещения населенных пунктов, ограды, временные здания и сооружения* и т. п.)..... 0,9

* Для временных зданий и сооружений со сроком службы до 5 лет допускается при-нн.мать V „ "O.S,

На коэффициент надежности по назначению ун умножается расчетное значение нагрузок, усилий или иных воздействий.

§ 2. предельные состояния металлических конструкции и определение усилии в их элементах

В зависимости от свойств материалов, внешних воздействий и условий эксплуатации конструкции по виду работы под нагрузкой и наступлению предельных состояний можно разбить на шесть групп.

1. Конструкции, у которых предельное состояние наступает при работе в упругой или упругопластической стадии. К ним относятся конструкции, выполненные из пластических материалов при R\ <0,75 R\ (рис. 3.3, а) и находящиеся под воздействием статических нагрузок малой повторяемости. Эти конструкции в первой стадии работают упруго (участок о-а на рис. 3.3,6); во второй -по упругопластической схеме (участок а-б) в результате развития деформаций в шарнирах текучести или последовательного образования шарниров текучести в системе; в третьей стадии (участок б-в) происходит резкое нарастание перемещений системы из-за распространения пластического течения на все наиболее напряженное сечение в статически определимых системах или образования ряда шарниров текучести, превращающих статически неопределимую систему в изменяемую. В последней стадии работы система получает столь большие перемещения, что практически становится непригодной для дальнейшей эксплуатации.

При работе под нагрузкой эксплуатационные качества таких конструкций определяются двумя предельными состояниями - по несущей способности и непригодности к нормальной эксплуатации, предупреждение которых и должно быть обеспечено расчетом.

Первое предельное состояние (см. рис. 3.3, б) может наступать при нарушении нормальных условий эксплуатации и перегрузке конструкции. Расчет в этом случае производится по расчетным нагрузкам.

При перегрузке конструкции и работе ее в упругопластической стадии возможны такие случаи, когда развиваются значительные перемещения /полн (см. рис. 3.3, б) при сохранении несущей способности. При этом после снятия нагрузки часть перемещений снимается благодаря упругой работе конструкции, а часть /ост остается из-за развившихся пластических деформаций. Это состояние конструкции также отвечает первому предельному состоянию (второй подгруппы).

Остаточные деформации допустимы только такой величины, при которой не нужен капитальный ремонт и не будет создано препятствий для дальнейшей нормальной эксплуатации конструкций (например, не будет заклинивать мостовой кран, повреждено кровельное покрытие или стеновое ограждение и т.п.). Возможность возникновения полных и остаточных деформаций в допустимых пределах должна проверяться расчетом конструкции при работе ее в упругопластической стадии при воздействии расчетных нагрузок. Размеры допустимых полных и остаточных деформаций при воздействии расчетных нагрузок нормами пока не установлены, и принимать их надо на основе опыта эксплуатации конструкций и анализа их работы иод нагрузкой.

В процессе проектирования необходимо обеспечить также соответствующие эксплуатационные качества работы конструкций в упругой стадии при воздействии нормативных нагрузок (без перегрузки). Хотя при этих воздействиях несущая способность конструкции обеспечивается, возникающие упругие перемещения могут препятствовать их нормальной эксплуатации, например, по гибким подкрановым балкам затрудняется проезд мостовых кранов, зыбкое покрытие неприятно сказывается на самочувствии людей и т. п. Такое состояние отвечает второму предельному состоянию. Проверка расчетом возможности появления такого состояния производится по упругой стадии работы конструкций при воздействии нормативных нагрузок (без перегрузки).

3.4 I 3.5

3.6 I 3.7

Рнс. 3.3. Работа под нагрузкой при <0,75ag а - стали; 6 - конструкции; /, 7/- предельные состояния конструкции

Рнс. 3.4. Работа под нагрузкой при 00,2 5» О.75О3 о - ста.1и; б - конструкции

Рис. 3.5. Работа элемента конструкции при потере устойчивости

Рнс. 3.6. Работа конструкции при хрупком разрушении

Рис 3.7. Графики усталвст-ного раушеиия конструкций в зависимости от чи- J-сла циклов нагрузки

1 - значения а усталости:

2 - частота возникновения

напряжений

* -5

Допустимые перемещения для ряда конструкций при работе их в нормальном режиме установлены СНиП П-23-81 (табл. 3.3).

2. Конструкции, у которых предельное состояние наступает только при упругой стадии работы. К таким конструкциям относятся конструкции, находящиеся под воздействием статических нагрузок малой повторяемости, выполненные из стали высокой прочности. В конструкциях из таких металлов пластические деформации развиваются при напряжениях, близких к временному сопротивлению (рис. 3.4), что делает опасным использование этих напряжений. Поэтому расчет таких конструкций и по первому, и по второму предельным состояниям производят по упругой стадии работы. Неразрушимость конструкций в этих случаях при определении прочности обеспечивается введением дополнительного коэффициента yb (по формуле З.Зб).

5. Конструкции, у которых предельное состояние наступает вследствие потери устойчивости. Потеря устойчивости происходит при сравнительно малых перемещениях (рис. 3.5), поэтому эксплуатационные качества конструкции определяются не ее деформациями, а несущей способностью. Проверка устойчивости относится к первому предельному состоянию и производится при воздействии расчетных нагрузок.

4. Конструкции, у которых предельное состояние наступает вследствие хрупкого разрушения. Хрупкое разрушение возможно при применении любых марок стали, и происходит оно при малых деформациях (рис. 3.6) как при расчетных, так и при нормативных нагрузках. Хрупкому разрушению способствуют концентрации напряжений, ударные воздействия, понижение температуры и другие факторы (см. гл. 2, § 2, п. 2). Предельное состояние конструкции в этих случаях относится к первому состоянию, поскольку при этом теряется несущая способность.

5. Конструкции, у которых предельное состояние наступает вследствие усталости. Усталостные разрушения относятся к первому предель-