Далее мы будем рассматривать расчет на прочность по первой группе предельных состояний

Нормативная нагрузка (F_н,q_н) - это нагрузка, соответствующая нормальным условиях эксплуатации сооружения. Значение нормативной нагрузки устанавливается Строительными нормами и правилами (СНиП). Возможное отклонение значений нагрузок от их нормативных значений учитывается коэффициентом надежности по нагрузке , принимаемым по СНиПу.

Нагрузки, получаемые путем умножения их нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке, называются расчетными. Например, расчетная сила, расчетная равномерно распределенная нагрузка.

(6.1)

Расчетные нагрузки являются наибольшими нагрузками, которые могут возникнуть за время эксплуатации сооружений (n=1,05…1,2-собственная масса; n=1,4…1,6-снеговая нагрузка ).

Расчет на прочность производиться на действие расчетных нагрузок.

Напряжение, характеризующее катастрофическое состояние материала, называется нормативным сопротивлением R_н (предел текучести или временное сопротивление (предел прочности)).

Значения нормативного сопротивления устанавливаются СНиПом с учетом условий контроля и статистической изменчивости механических свойств материала.

Возможное отклонение в неблагоприятную сторону от значений нормативного сопротивления учитывается коэффициентом надежности по материалу γ_м>1 (1, 025…1,15-для металла; 1,3…1,5-для бетона).

Напряжение, принимаемое нормами СНиП в качестве основного при расчете на прочность, называется расчетным сопротивлением и определяется по формуле:

(6.2)

Особенности действительной работы материалов, элементов конструкций, их соединений учитываются коэффициентом условий работы γ. Он отражает влияние температуры, агрессивности среды, приближенности расчетных схем (γ<1), а также перераспределение усилий при развитии пластических деформаций и другие благоприятные факторы (γ>1).

Числовые значения γ устанавливаются СниПом на основании экспериментальных и теоретических исследований и вводятся в качестве множителя к значениям расчетного сопротивления R. В большинстве случаев при нормальных условиях работы коэффициент γ=1 и может быть опущен.

Таким образом, условие прочности для центрально растянутого (сжатого) элемента будет иметь вид (материал пластичный, материал хрупкий):

(6.3)

где ,- расчетное сопротивление при растяжении и сжатии.

6.2 Метод допускаемых напряжений.

Этот метод остается пока основным при расчете механических узлов и деталей машиностроительных конструкций. Основой метода допускаемых напряжений является предположение, что критерием надежности конструкции будет выполнение следующего условия прочности

(6.4)

где - наибольшее рабочее напряжение, возникающее в одной из точек опасного сечения и определяемое расчетом; - допускаемое (предельное) для данного материала напряжение, получаемое на основании экспериментальных исследований. Допускаемое напряжение определяется по формуле

(6.5)

где - опасное напряжение (предел текучести, временное сопротивление (предел прочности)); n-коэффициент запаса прочности.

Значения допускаемых напряжений или коэффициентов запаса прочности устанавливаются техническими условиями или нормами проектирования (для строительных сталей n=1,4…1,6; для хрупких материалов n=2,5…3,5; для древесины n=3,5…6)

Условие прочности для центрально растянутого (сжатого) элемента будет иметь вид (материал пластичный, материал хрупкий):