Группы расчетных предельных состояний

Рис. 5.1. Образцы для испытания на растяжение

Прочностные и деформативные свойства стали

Прочность и деформативность стали устанавливают испытаниями образцов на растяжение.

Эти испытания проводятся и на производстве для установления марки поставленной заводом стали или для разрешения конфликтов при расследовании аварий. Образцы изготавливаются по ГОСТ 1497-84 и могут иметь различные размеры и форму (рис. 3.1).

Между расчетной длиной образца l _о и размерами поперечного сечения А_о (или d _о для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

- у длинных образцов (или);

- у коротких образцов (или).

По результатам испытаний строится диаграмма растяжения (рис. 5.2), характеризующая поведение конкретного образца.

σ, МПа

На рисунке 5.2 приведена зависимость между напряже­ниями σ и деформациями εдля малоуглеродистой стали (кривая 1) и для сталей высокой прочности (кривая 2). Прочностными характеристиками являются предел теку­чести σ_т и временное сопротивление разрыву σ _вр.

ε,%

Для сталей, у которых график σ – ε соответствует кри­вой 2 на рисунке 5.2, в качестве условного предела текуче­сти принимают напряжения, при которых возникают ос­таточные удлинения 0,2% (σ_0,2).

Рис. 5. 2. Диаграмма зависи­мости между напряжениями σ и деформациями ε для образца из малоуглеродистой стали 1 и из твердой стали 2

До напряжений, близких к пределу текучести, зависи­мость между напряжениями и деформациями определя­ется законом Гука:

(5.1)

где Е – модуль упругости, равный 210000 МПа.

Относительное удлинение при разрыве ε_Р дает возможность оценить пластичность стали.

Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при достижении которых конструкции или соединения не удовлетво­ряют требованиям, предъявляемым к ним в процессе эксплуатации или возведения. Предельные состояния разделяются на две группы:

- по потере несущей способности или непригодности к эксплуата­ции (ввиду потери устойчивости, прочности; вязкого, хрупкого, уста­лостного или иного характера разрушений;

- по непригодности к нормальной эксплуатации, вследствие появ­ления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворо­та), колебаний, трещин и т. д.

Расчет строительных конструкций состоит в определении в них усилий от действующих нагрузок и назначении необходимых разме­ров поперечных сечений элементов, соединительных деталей и сты­ковых соединений, которые обеспечивают удовлетворение расчетным условиям указанных двух групп предельных состояний

При расчете по первой группе предельных состояний должно удовлетворяться условие:

(5.2)

где – расчетная нагрузка, определяемая суммированием принаиболее неблагоприятном сочетании нормативных нагрузок, умноженных на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке, а при учете нескольких временных нагрузок учитывают также коэффициент сочетаний;

– фактическая (ми­нимально возможная), расчетная несущая способность элемента, характеризуемая расчетным сопротивлением материала R и геомет­рическими размерами сечения S.