По СНиП II-23-81* определяется сопротивление усталости при циклов. Для этого вычисляются коэффициенты и :
;
;
= 36 МПа (370 ), табл. 32 СНиП II-23-81*.
Таким образом, при циклов МПа (1130 ).
Далее определяется параметр m:
.
Параметр для данной стали равен 0,18, а коэффициент с для 7-й группы соединений соответствует 0,65, т.е. .
Определяется сопротивление усталости при эксплуатационном числе циклов нагружений :
=149 МПа (1520 )> =110 МПа (1120 ).
Следовательно, сопротивляемость малоцикловому разрушению обеспечена: 110 < 149;
второй вид - кольцевой сварной шов на сферической поверхности (5-я группа соединений). В рассчитываемом элементе при внутреннем давлении, равном 11 ати, нормальные напряжения МПа (1120 ).
В этом случае = 60 МПа (610 ) - табл. 32 СНиП II-23-81*.
Таким образом, при циклов параметр с учетом коэффициента с = 0,72 для 5-й группы соединений (см. табл. 42) будет равен 0,13.
Сопротивление усталости при эксплуатационном числе циклов нагружений равно:
=256 МПа (2600 )> =110 МПа (1120 ).
Сопротивляемость малоцикловому разрушению обеспечена: 110 < 256.
10. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения
10.1. Основными факторами, влияющими на склонность стальных конструкций к хрупкому разрушению, являются:
температура и характер ее изменения в процессе эксплуатации;
концентрация напряжений, зависящая от конструктивной формы элемента или узла;
толщина элементов, с увеличением которой возрастает степень объемности напряженного состояния, а также другие геометрические размеры узлов и конструкций в целом (масштабный фактор, определяющий запас упругой энергии, накапливаемой в системе);
характер нагружения (наличие ударных или циклических нагрузок, создающих условия для постепенного и скрытого накопления повреждений в металле);
уровень растягивающих напряжений и степень неоднородности эпюры напряжений (например, изгиб, внецентренное растяжение);
качество стали (степень раскисления, размер зерна, количество вредных элементов: фосфор, сера, азот, кислород, водород).
Ввиду значительного числа факторов, способствующих переходу стали в хрупкое состояние, разрушение конструкций имеет вероятностный характер. Поэтому основные мероприятия по предупреждению хрупкого разрушения (рекомендации по выбору марок стали, указания по конструированию) дополнены поверочным расчетом для ряда конструктивных форм пониженной хладостойкости с целью снизить вероятность их разрушения.
10.2. В основу методики расчета на прочность с учетом хрупкого разрушения положены данные о прочности конструктивных форм пониженной хладостойкости. Снижение прочности в области климатических температур характеризуется коэффициентом . Величина коэффициента меняется в зависимости от толщины элемента в расчетном сечении, уровня прочности стали и расчетной температуры района строительства. Температура эксплуатации конструкций учитывается дополнительно в соответствии с п. 2.1* СНиП II-23-81*.
10.3. При расчете на прочность с учетом хрупкого разрушения максимальные растягивающие напряжения, действующие в расчетном сечении по площади "нетто", принимаются без учета коэффициента динамичности, поскольку динамический характер импульса, не учитываемого в расчетах, учтен принятой величиной коэффициента , установленной в табл. 84 СНиП II-23-81*.
10.4. Расчет на прочность с учетом хрупкого разрушения не распространяется на конструкции, содержащие дефекты, превышающие нормы [8].
11. Расчет соединений
Сварные соединения
11.1. Положения для расчета сварных соединений изложены в [9], в котором приведены:
обоснование назначения расчетных сопротивлений;
обоснование необходимости применения сварочных материалов, обеспечивающих высокую прочность металла шва;
таблицы расчетных сечений, по которым производится проверка прочности соединений с угловыми швами в зависимости от соотношения прочностных свойств металла шва и основного металла;
таблицы предельных усилий на сварные соединения с угловыми швами;
данные для расчета тавровых соединений с угловыми швами;
примеры расчета сварных соединений.
Болтовые соединения
Болтовые соединения без контролируемого натяжения
11.2. Для болтов класса прочности 10.9 и высокопрочных расчетные сопротивления срезу и растяжению следует определять по тем же формулам табл. 5* СНиП II-23-81*, что и для болтов класса прочности 8.8.
Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов класса прочности 10.9 и высокопрочных приведены в табл. 43.
Таблица 43
Напряженное состояние | Условное обозначение | Расчетное сопротивление, МПа (кгс/см2), болтов | |
класса прочности 10.9 | высокопрочных с R_bun = 1100 МПа (110 кгс/мм2) | ||
| Срез | R_bs | 400 (4000) | 440 (4400) |
| Растяжение | R_bt | 500 (5000) | 550 (5500) |
Предельные усилия болтов на растяжение, срез и смятие элементов приведены в табл. 44.
11.3. При расчете многоболтовых соединений без контролируемого натяжения по формулам (127), (128) СНиП II-23-81* следует учитывать коэффициенты условий работы соединений
. (62)
При определении расчетного усилия , которое может быть воспринято одним болтом многоболтового соединения при расчете на срез и смятие, для болтов класса точности А , для болтов классов точности В и С . В расчете на смятие соединяемых элементов конструкций из стали с пределом текучести до 380 МПа (3900 кгс/см ) при расстояниях: (вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия), равном или больше 2d, и b (между центрами отверстий), равном или больше 2,5d (d - диаметр отверстия), коэффициент . При , а в многоболтовом соединении при и .