Расчет элементов стальных конструкций на усталость

Общие положения расчета

12.1.1 При проектировании стальных конструкций и их элементов (балки крановых путей, балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, конструкции под двигатели и др.), непосредственно воспринимающих многократно действующие подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки с количеством циклов нагружений 10⁵ и более, которые могут привести к явлению усталости, следует применять такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и проверять расчетом на усталость.

Количество циклов нагружений следует принимать по технологическим требованиям эксплуатации.

Расчет конструкций на усталость следует производить на действие нагрузок, устанавливаемых согласно требованиям СП 20.13330.

Расчет на усталость также следует выполнять для конструкций высоких сооружений (типа мачт, башен и т.п.), проверяемых на ветровой резонанс согласно требованиям СП 20.13330.

12.1.2 Расчет на усталость следует производить по формуле

(170)

где σ_max - наибольшее по абсолютному значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисленное по сечению нетто без учета коэффициента динамичности и коэффициентов φ, φ_b, φ_e;

R_v - расчетное сопротивление усталости, принимаемое по таблице 35 в зависимости от временного сопротивления стали R_un и групп элементов и соединений конструкций, приведенных в таблице К.1 приложения К;

α - коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений п:

при п ≥ 3,9·10⁶ принимаемый равным α = 0,77;

при n < 3,9·10⁶ вычисляемый по формулам:

для групп элементов 1 и 2

(171)

для групп элементов 3-8

(172)

γ_v - коэффициент, определяемый по таблице 36 в зависимости от напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений ρ = σ_min / σ_mах (здесь σ_min - наименьшее по абсолютному значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисляемое так же и при том же загружении, как и σ_mах). При разнозначных напряжениях σ_mах и σ_min значение коэффициента ρ следует принимать со знаком «минус».

При расчете по формуле (170) должно быть выполнено условие α R_v γ_v ≤ R_u / γ_u.

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

12.1.3 Стальные конструкции и их элементы, непосредственно воспринимающие нагрузки с количеством циклов нагружений менее 10⁵, следует проектировать с применением таких конструктивных решений, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и в необходимых случаях проверять расчетом на малоцикловую усталость.

Таблица 35

Группа элементов	Значение Rv при нормативном значении временного сопротивления стали Run, Н/мм2
до 420	св. 420 до 440	св. 440 до 520	св. 520 до 580	св. 580 до 675
	Для всех марок стали 90
	То же 75
	» 60
	» 45
	» 36
	» 27

Таблица 36

Напряженное состояние (для σmах)	Коэффициент асимметрии напряжений ρ	Формулы для вычисления коэффициента γv
Растяжение	-1 ≤ ρ ≤ 0	2,5 1,5-ρ
	0 < ρ ≤ 0,8	2,0 1,2-ρ
	0,8 < ρ < 1	1,0 1-ρ
Сжатие	-1 ≤ ρ < 1	2,0 1-ρ

Расчет балок крановых путей

Расчет на усталость балок крановых путей следует выполнять согласно требованиям 12.1.1 и 12.1.2 на действие крановых нагрузок, определяемых согласно СП 20.13330. При этом следует принимать α = 0,77 при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К и α= 1,1 - в остальных случаях. Расчет на усталость верхней зоны стенок составных балок крановых путей в этих случаях следует выполнять по формуле

(173)

где R_v - расчетное сопротивление усталости, принимаемое для всех марок сталей, равным для балок со сварными и фрикционными поясными соединениями соответственно: для сжатой верхней зоны стенки (сечения в пролете балки)

для растянутой верхней зоны стенки (опорные сечения неразрезных балок)

Значения напряжений в формуле (173) следует определять по формулам 8.3.3.