Расчет внутренних усилий и перемещений

Основными способами расчета при определении внутренних усилий и пе­ремещений в существующих конструкциях являются ручные вычисления и ис­пользование специальных программ для персональных компьютеров.

Основные методы статического расчета и соответствующие им модели ра­боты элемента расчетной схемы:

1. Упругий расчет.

2. Пластический расчет.

3. Геометрически нелинейный расчет.

Линейный упругий расчет (расчет 1-го порядка). Является наиболее про­стым и широко используемым при перерасчетах. В этом методе вычисления выполняются относительно первоначальной геометрии конструкции, при этом деформации должны быть столь малы, чтобы результирующие перемещения не оказывали существенного влияния на усилия в элементах.

Пластический расчет (физическая нелинейность) основан на нелинейной модели работы материала, что более точно соответствует действительной рабо­те стали под нагрузкой.

Рис. 5. Модели работы элементов: 1 - упругий расчет; 2 - жестко-пластический расчет; 3 - упругопластический расчет; 4 - геометрически нелинейный расчет.

Нелинейный расчет(расчет с учетом эффектов 2-го порядка, или геомет­рически нелинейный расчет), в основном, используется для анализа устойчиво­сти элементов и конструкций в целом. Эффекты второго порядка включают:

- изменение координат узлов вследствие перемещений;

- искривление оси элементов из-за действия моментов.

Схемы работы элементов в конструкции для различных расчетных моделей представлены на рис.5.

Проверка несущей способностиэлементов и конструкций осуществляют­ся путем расчета напряжений от внешних воздействий: несущая способность считается обеспеченной, если напряжения не превышают действительного рас­четного сопротивления:

(15)

Геометрические характеристики сечений для расчета напряжений прини­маются на основании натурных обмеров конструкций с учетом коррозионного износа.

Виды расчетов и элементов, для которых в нормах имеются особенности расчета напряжений по сравнению с расчетом новых конструкций:

1. Проверка прочности внецентренно-сжатых или внецентренно- растянутых элементов сплошного сечения.

2. Проверка устойчивости сжатых спошностенчатых элементов:

- имеющих общее искривление;

- из двух уголков, имеющих искривление в двух плоскостях;

- то же, ослабленных вырезами или искривлениями полок.

3. Проверка устойчивости сквозных стержней:

- имеющих общее искривление в плоскости соединительной решетки;

- имеющих локальные ослабления ветвей в виде вырезов, вырывов, ис­кривлений и т.п.;

- с дефектами или повреждениями раскосов;

- с расцентровкой раскосов.

4. Расчетная проверка на хрупкую прочность.

Остальные проверки и расчеты напряжений выполняются по СП 16.133330.2011 ” Стальные конструкции” .

Анализ результатов расчетов

Запишем расчетное напряжение от действующих нагрузок с целью анализа результатов в виде (условно):

, (16)

где - напряжения от постоянной нагрузки;

- напряжения от снеговой нагрузки;

- напряжения от постоянной нагрузки.

В зависимости от соотношения имеющейся несущей способности и дейст­вующих усилий, полученных в результате проверочного расчета, возможны следующие варианты:

1. - несущая способность не обеспечена при действии посто­янных нагрузок. Это означает что здание может разрушится в любую минуту, состояние - аварийное, необходимо прекращение эксплуатации.

2.

- состояние аварийное, поскольку не обеспечена несу­щая способность, конструкции необходимо усилить, но допускается эксплуата­ция и ремонт в летнее время.

3.

- состояние неудовлетворительное, поскольку невозможна нормальная эксплуатация здания. Необходимо повысить несущую способность путем усиления, до работ по усилению следует ввести ограниче­ния в технологический процесс и снизить напряжения от технологической на­грузки, так чтобы

4. - состояние удовлетворительное, возможна дальнейшая эксплуатация здания при условии предотвращения износа.

Вопросы к разделу

1. Что включает в себя поверочный расчет?

2. Какие дефекты и повреждения необходимо учитывать при выполнении проверочных расчетов?

3. Как составляется расчетная схема ?

4. Как производиться расчет внутренних усилий и перемещений?

5. Как осуществляется проверка несущей способностиэлементов и конструкций ?

6. Как проводится анализ результатов расчетов ?