При расчете конструкций на прочность по условию ограничения пластических деформаций необходимо использовать расчетное сопротивление и, как правило, геометрические характеристики сечения "брутто" (более подробные разъяснения этого метода расчета приведены в разд. 5).
4.13. Изложенный подход к расчету стальных конструкций в целом характеризуется тем, что при расчете на основе большинства конструкций из сталей с отношением значительное развитие пластических деформаций (для пластичных малоуглеродистых сталей даже переход в стадию самоупрочнения) предполагается лишь на небольшой длине (например, в пределах отверстий), что не будет сопровождаться ростом общих перемещений системы.
При расчетах конструкций из сталей с отношением развитие пластических деформаций в растянутых элементах или зонах растяжения изгибаемых элементов обычно не допускается; ограниченные пластические деформации предполагаются в сжатых элементах или в зонах сжатия изгибаемых элементов при условии обеспечения местной и общей устойчивости.
4.14. При существующих кривых распределения фактических значений предела текучести обеспеченность установленных СНиП II-23-81* расчетных сопротивлений , как правило, выше 0,98, в связи с чем фактические перемещения и деформации в конструкциях при расчетных предельных нагрузках в целом будут меньше определяемых по расчету, а часть конструкции при этом будет работать в пределах упругих деформаций.
5. Расчет элементов на осевые силы и изгиб
Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы
5.1 (5.1). Согласно требованиям [1] в расчетах стальных конструкций разрешается использовать два вида расчетных сопротивлений - по пределу текучести и по временному сопротивлению . При этом в расчетах необходимо учитывать значения отношений , которые изменяются в пределах от 1,17 до 1,70. Кроме того, следует также различать элементы, не ослабленные и ослабленные отверстиями для болтов. Эти особенности работы стали отражены в [1] и были учтены при формулировке требований СНиП II-23-81* по расчету на прочность, разъяснение которых приводится в пп. 5.2-5.4 настоящего Пособия.
5.2 (5.1). При проверке прочности центрально-растянутых элементов с ослаблением сечений отверстиями для болтов не более 15% в общем случае должны быть выполнены следующие условия:
; (13)
; (14)
где - коэффициент, принимаемый согласно СНиП II-23-81*;
- коэффициент, принимаемый свыше 1,0 [11];
- площадь сечения "нетто";
и - расчетные сопротивления, принимаемые согласно СНиП II-23-81*;
A - площадь сечения "брутто".
Условие равнопрочности по формулам (13) и (14) для центрально-растянутых элементов получит вид
, (15)
где .
Из формулы (15) следует: если , решающей является проверка по формуле (14); в противном случае - по формуле (13).
При и [11] следует, что при достаточно выполнить проверку до формуле (14), если , то необходима проверка по двум формулам (13) и (14).
5.3 (5.1). При ослаблении сечений отверстиями для болтов свыше 15% формула (13) остается без изменения, а формула (14) получит вид
, (16)
где 1,18 - условная площадь, вводимая в расчет при ослаблении сечения свыше 15% (см. СНиП II-23-81*).
Из условия равнопрочности при проверках по формулам (13) и (16) имеем
. (17)
5.4 (5.1). Для упрощения практических расчетов в СНиП II-23-81* расчетные формулы (13), (14) и (16) приведены к одной формуле с введением соответствующего коэффициента условий работы :
. (18)
Коэффициент условий работы определен из сопоставления формул (13), (14) и (16) с формулой (18).
Для большинства наиболее широко применяемых углеродистых сталей с отношением находим:
при альфа >= 0,85 гамма_с = 1/альфа;
" 0,75 <= альфа < 0,85 гамма_с = 1,18.
Для сталей с соотношением < 1,39
.
При наиболее вероятном ослаблении сечения отверстиями для болтов от 8 до 25% ( ) и . При ; при этом меньшее значение соответствует , что выполняется для двух марок сталей 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ, приведенных в СНиП II-23-31*.
С учетом изложенного в СНиП II-23-81* приняты для сталей с пределом текучести ; - для сталей с пределом текучести .
С целью упрощения расчетов на прочность сечений, ослабленных отверстиями для болтов, указанные значения коэффициентов приняты и для других видов напряженно-деформированных состояний элементов конструкций (сжатие, изгиб, сжатие или растяжение с изгибом; см. поз. 6-8 табл. 6* СНиП II-23-81*).
5.5. При расчете на прочность центрально-сжатых элементов необходимо учитывать особенности работы стали на сжатие (см. п. 4.8). В частности, расчет на прочность центрально-сжатых элементов с соединениями на болтах класса точности А допускается выполнять как для неослабленных элементов [1].
5.6 (5.2). Работа растянутых элементов стальных конструкций после достижения металлом предела текучести при допускается в ограниченных случаях, когда при значительных деформациях конструкций не нарушается их нормальная эксплуатация. К таким конструкциям относятся, как правило, отдельные листовые конструкции, в основном, с равномерным распределением напряжений (например, листовые настилы, некоторые виды трубопроводов и резервуаров и т. п.). Учитывать работу стали после достижения предела текучести в каждом конкретном случае необходимо на основе опыта проектирования и эксплуатации соответствующего типа конструкций.
5.7. Требования по проверке устойчивости центрально-сжатых стержней установлены в СНиП II-23-81* на основе расчета внецентренно-сжатых стержней с учетом влияния формы сечения, начального искривления оси, случайного эксцентриситета сжимающей силы, а также соединительных элементов (для сквозных стержней).
Начальные искривления или случайные эксцентриситеты приняты в соответствии с допускаемыми отклонениями, установленными в нормах на изготовление стальных конструкций [8].
При решении поставленной задачи был рассмотрен внецентренно-сжатый стержень, схема которого приведена на рис. 3, а. При этом решение выполнялось в предположении малости перемещений по деформированной схеме с учетом пластических деформаций, а значение расчетной несущей способности принято равным предельному значению сжимающей силы , которая может быть воспринята элементом (рис. 3, б). Форма изогнутой оси принималась по полуволне синусоиды.
5.8 (5.3). В СНиП II-23-81* методика практических расчетов центрально-сжатых элементов приведена с использованием коэффициентов устойчивости при центральном сжатии (коэффициентов продольного изгиба), которые вычислены с учетом рекомендаций п. 5.7 настоящего Пособия в зависимости от условной гибкости и приняты равными .
 | |
| 1222 × 1139 пикс. Открыть в новом окне | |
При вычислении значений коэффициентов типы поперечных сечений сжатых элементов принимались в соответствии с табл. 73 СНиП II-23-81*, а начальные несовершенства - по формуле
, (19)
где i - радиус инерции сечения;
l - расчетная длина элемента.
При нормировании коэффициентов определялась также критическая сила упругих идеальных стержней по методу Эйлера. Окончательные значения коэффициентов принимались наименьшими из двух: вычисленных с учетом начальных несовершенств или по методу Эйлера с введением коэффициента надежности ( ). Это было сделано для ограничения прогибов сжатых стержней при относительно больших гибкостях, когда влияние начальных несовершенств, определяемых по формуле (19), становилось несущественным.
Полученные таким образом значения коэффициентов для различных форм поперечных сечений были осреднены и аппроксимированы с помощью формул (8)-(10) СНиП II-23-81*, на основании которых для различных значений расчетных сопротивлений была составлена табл. 72 СНиП II-23-81*.
Анализ значений коэффициентов позволяет использовать в расчетах и более простые приближенные зависимости (с точностью до 1,5%) следующего вида: