Условия работы различных конструкций и степень их ответственности отличаются большим разнообразием. Это обстоятельство в методике расчета по предельным состояниям учитывается коэффициентами условий работы т<1 и коэффициентами на-

Коэффи11и" условий работы учитывает влияние конкретных условий данной конструкции (элемента, соединения) на достижение материалом предельной несущей способности (например, влияние температуры, агрессивности среды, многократность силовых воздействий, приближенность расчетных схем, расчетных предпосылок и т. п.). Для большинства конструкций коэффициент условий работы т=\, значения коэффициентов условий работы для расчета конструкций, в которых необходимо его учитывать, приведены в табл. 2 прил. 1.

Коэффициент надежности учитывает в необходимых случаях степень ответственности и капитальности сооружений, а также значимость последствий наступления тех или иных предельных состояний. Значения коэффициентов надежности устанавливаются нормами проектирования; для подавляющего числа металлических конструкций и=1. Для удобства и упрощения расчетов коэффициенты условий работы и надежности вводят в расчетное сопротивление материала, значение которого в развернутом виде

или для основного случая, когда расчетное сопротивление установлено но пределу текучести,

R=o. (IV.5)

Значения расчетных сопротивлений для строительных сталей см. в табл. IV. 1.

4. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЯ

ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ И СОПОСТАВЛЕНИЕ ЕГО С РАСЧЕТОМ ПО ДОПУСКАЕМЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ

В расшифрованном виде неравенство, отражающее предельное состояние конструкции по первой группе, можно сформулировать следующим образом; расчетное усилие в элементе конструкции, вызванное расчетным сочетанием нагрузок (с учетом коэффициентов перегрузки для различных нагрузок и коэффициентов сочетания), не должно превышать предельной несущей способности элемента, определяемой геометрическими характеристиками сечения и предельным сопротивлением материала (с учетом коэффициентов безопасности по материалам, условий ра-

боты и надежности). Например, условие прочности при действии осевой силы

N==nN-~-aF=RF. {IV. 6)

При расчете конструкций обычно сначала подбирают сечение, а потом проверяют напряжение, сравнивая его с расчетным, поэтому удобнее следующий вид записи предыдущего условия:

o=-j<,R. (IV.7)

Второе предельное состояние проверяют сравнением перемещения конструкции / с допустимым значением [/]: .

f<-rm. {IV.8)

Значения предельных относительных прогибов и деформаций конструкций приведены в табл. 4 и 5 прил. I.

Прогибы, вызванные нагрузками нормальной эксплуатации, могут препятствовать эксплуатации, поэтбму прогиб определяют не от расчетной, а от нормативной нагрузки (без коэффициентов перегрузки). Допустимые (нормированные) прогибы и деформации делят на коэффициент надежности.

При расчете конструкций по допускаемым напряжениям условие прочности конструкции заключается в том, что напряжение в элементе конструкции от нагрузок нормальной эксплуатации (нормативных нагрузок) не должно превышать допустимого напряжения [о].

Допускаемое напряжение устанавливается нормами проектирования как предельное сопротивление материалов От, деленное на некоторый едш1ый коэффициент запаса >1:

[01 =-у. (IV.9)

Условие прочности при действии осевой силы по методу допускаемых напряжений

о = -<!ai=-. (IV. 10)

Для сравненпя обоих методов расчета преобразуем формулу (IV.7) проверки прочности по предельным состояниям:

а = у <

пЫ" т о = -=-< -- ajj t kka

5-676 85

Сравнивая последнее равенство с формулой (IV. 10), замечаем, что отличие заключается в том, что единому коэффициенту запаса по методу допускаемых напряжений соответствует труп-

txk k

па коэффициентов -- по методу предельных состояний. Отсюда следует, что формальные приемы расчета по обоим методам одинаковы; надо только при расчете по предельному состоянию нагрузки брать со своими коэффициентами перегрузки и полученные от них напряжения сравнивать с расчетным сопротивлением, а при расчете по допускаемым напряжениям нагрузки берутся нормативные (без коэффициентов перегрузки) и полученные напряжения сравниваются с допускаемыми.

Отличие методики расчета конструкций по предельным состояниям заключается в том, что она рассматривает конструкцию в расчетном предельном состоянии при неблагоприятном сочетании факторов изменчивости нагрузок, свойств материала и условий работы. При расчете по допускаемым напряжениям конструкция рассматривается в эксплуатационном (нормативном) состоянии.

В новой методике расчета единый коэффициент запаса заменен сочетанием четырех коэффициентов п, к, кц, т, отдельно учитывающих влияние нагрузки, сопротивления материала, условия работы и надежность конструкции, благодаря чему общий коэффициент запаса получается различным для разных конструкций, более точно отражающим предельное состояние конструкций. Расчет по предельным состояниям значительно точнее отражает фактическую работу сооружения, позволяет проектировать более равнопрочные конструкции, вскрывает излишние запасы прочности и способствует экономии металла.

5. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ МНОГОКРАТНОЙ ПОВТОРНОЙ НАГРУЗКИ. ПРОВЕРКА УСТАЛОСТИ (ВЫНОСЛИВОСТИ) МЕТАЛЛА

Металлические конструкции, непосредственно воспринимающие многократно действующие подвижные или вибрационные нагрузки (подкрановые балки в зданиях с тяжелым режимом работы, балки рабочих площадок, бункерных и разгрузочных эстакад, конструкции под моторы), могут разрушаться от усталости металла, поэтому они должны быть проверены расчетом на выносливость.

В стальных конструкциях при расчете на выносливость расчетные сопротивления основного материала и соединений пони-