Нормативные и расчетные сопротивления сталей
Большинство строительных сталей имеют площадку текучести, поэтому если мы доведем напряжения до временного сопротивления, то наша конструкция получит столь большие перемещения, что задолго до этого придется прекратить ее эксплуатацию. Поэтому за предельное сопротивление материала для сталей, имеющих площадку текучести, принимают, как правило, значение предела текучести. По существу это означает, что, ограничив работу стали пределом текучести, мы тем самым не допускаем развития чрезмерных пластических деформаций. В том случае, если работа конструкции допустима при развитии значительных пластических деформаций (например, трубопроводы), за предельное сопротивление материала может быть принято значение временного сопротивления.
Значения предела текучести и временного сопротивления называют соответственно нормативным сопротивлением по пределу текучести Ryn и нормативным сопротивлением по временному сопротивлению Run. Эти значениясоответствуют минимальным браковочным характеристикам, предусмотренным государственными стандартами и техническими условиями.
Согласно многочисленным статистическим исследованиям, для большинства строительных сталей обеспеченность нормативных сопротивлений составляет 0,95...0,99, что соответствует требованиям основных положений по расчету.
Хотя обеспеченность нормативных сопротивлений высока, существует, пусть
и небольшая, вероятность, что в конструкцию попадет металл с более низкими характеристиками, тем более что контроль качества стали, проводят выборочным методом. Кроме того, прокат часто поставляют с минусовыми допусками, и геометрические характеристики сечений могут быть меньше номинальных. Имеются и различия в работе стали в образцах, на которых проводятся испытания, и в конструкции. Влияние этих факторов на снижение несущей способности конструкций учитывают коэффициентом надежности по материалу γт. Значения γт установлены на основании статистической обработки результатов заводских испытаний образцов и анализа условий контроля качества металлопроката.
Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, определяемое делением нормативного сопротивления накоэффициент надежности по материалу.
= ,
где Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести;
Ryn - нормативное сопротивление стали по пределу текучести;
γm - коэффициент надежности по материалу.
При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность
такого состояния путем введения дополнительного коэффициента надежности γu=1,3.
,
где Ru - расчетное сопротивление стали по временному сопротивлению;
Run - нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению;
γu=1,3 -дополнительный коэффициент надежности.
3.5 Расчет стыковых сварных соединений при статическом нагружении. Конструктивные требования к стыковым швам
При действии на соединение статической нагрузки первоначальная концентрация напряжений в стыковом сварном шве не оказывает влияния на его прочность, так как из-за развития пластических деформаций происходит релаксация напряжений в точках концентрации. Поэтому расчет стыковых сварных соединений выполняют в предположении, что распределение напряжений в поперечном сечении сварного шва равномерно. Стыковые швы бывают прямые и косые, рисунок 3.1(а, б), выполняются иногда на выводных планках, рисунок 3.1(в, г).
Условие прочности шва при действии на соединение продольной силы N имеет вид
N/(t lw Rwyγc) ≤ 1,
где N - внешнее усилие, приложенное к соединению;
t - расчетная толщина шва, равная толщине наиболее тонкого из соединяемых элементов (местное утолщение сварного шва d в расчет не принимают);
lw. - расчетная длина сварного шва;
Rwy -расчетное сопротивление сварного стыкового шва; γс -коэффициент условий работы.
Расчетную длину сварного шва принимают равной полной ширине соединяемых элементов, в том случае, если применяют выводные планки. Если не применяют, нужно учесть низкое качество шва в зонах зажигания и прерывания сва-рочной дуги, поэтому в этом случае расчетная длина шва равна lw = l - 2t.
Расчетное сопротивление сварного стыкового шва равно расчетному сопротивлению основного металла Ry при сжатии, а также при растяжении, если применяют физические методы контроля качества сварного шва, позволяющие обнаружить внутренние дефекты в шве. О применении физических методов контроля качества сварных швов обязательно должна быть сделана запись в рабочих чертежах КМ. Если физические методы контроля качества шва, работающего на растяжение, не используют, то следует принимать Rwy =0,85 Ry.
Рисунок 3.1- Стыковое сварное соединение