что такое расчетное сопротивление стали

Нормативные и расчетные сопротивления

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления Rтн Rвн устанавливаемые нормами проектирования строительных конструкций.

Механические свойства материалов изменчивы, поэтому нормативные сопротивления устанавливают на основе статистической обработки показателей механических свойств материалов, выпускаемых нашей промышленностью. Значения нормативных сопротивлений устанавливают такими, чтобы обеспеченность их составляла не менее 0,95.

Значение нормативного сопротивления стали равно значению контрольной или браковочной характеристики, устанавливаемой соответствующими государственными стандартами и имеет обеспеченность не менее 0,95.

Для углеродистой стали и стали повышенной прочности и алюминиевых сплавов за основную характеристику нормативного сопротивления принято значение предела текучести, поскольку при напряжениях, равных пределу текучести, в растянутых, изгибаемых и других элементах начинают развиваться пластические деформации, а сжатые элементы начинают терять устойчивость.

Расчетные сопротивления материала.

Расчетные сопротивления материала R и Rв определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:

Нормативное сопротивление стали

Расчетное сопротивление материала – сопротивление, используемое в расчетах строительных конструкций и оснований и определено по формуле:

— нормативное сопротивление материала;

— коэффициент надежности по материалу.

Обеспеченность нормативного сопротивления стали равно 0,95 (это значит, что из 100 образцов 5 образцов имеют сопротивление ниже нормативного).

Виды нормативных сопротивлений стали:

-) — предел текучести стали равный по ГОСТам и ТУ;

-) — временное сопротивление равное по ГОСТам и ТУ.

Виды расчетных сопротивлений стали:

-) — расчетное сопротивление стали на растяжение, сжатие и изгиб по пределу текучести;

-) — расчетное сопротивление стали на растяжение, сжатие и изгиб по временному сопротивлению;

-) — расчетное сопротивление стали на срез.

Расчетное сопротивление , определяются по таблице 51 * СНиПа в зависимости:

-) от вида проката (листовой, фасонный);

-) от толщины элемента

Нагрузки и воздействия

зависимости от продолжительности дейст­вия нагрузок следует различать постоянные и вре­менные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при воз­ведении сооружений, следует учитывать в расчетах как кратковременные нагрузки.

К постоянным нагрузкам следует относить:

а) вес частей сооружений, в том числе вес несу­щих и ограждающих строительных конструкций;

б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление.

Сохраняющиеся в конструкции или основании усилия от предварительного напряжения следует

учитывать в расчетах как усилия от постоянных нагрузок.

К длительным нагрузкам следует относить:

а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;

б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с ар­матурой, опорными частями и изоляцией, ленточ­ных транспортеров, конвейеров, постоянных подъ­емных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;

в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающие при вентиляции шахт;

г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в склад­ских помещениях, холодильниках, зернохранили­щах, книгохранилищах, архивах и подобных поме­щениях;

д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;

е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;

ж) вес отложений производственной пыли, если ее накопление не исключено соответствующими мероприятиями;

з) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3;

и) вертикальные нагрузки от мостовых и подвес­ных кранов с пониженным нормативным значением, определяемым умножением полного нормативного значения вертикальной нагрузки от одного крана (см. п. 4.2) в каждом пролете здания на коэффи­циент: 0,5 — для групп режимов работы кранов 4К—6К; 0,6 — для группы режима работы кранов 7К; 0,7 — для группы режима работы кранов 8К. Группы режимов работы кранов принимаются по ГОСТ 25546-82;

л) температурные климатические воздействия с пониженными нормативными значениями, опреде­ляемыми в соответствии с указаниями пп. 8.2—8.6 при условии θ₁ = θ₂ = θ₃ = θ ₄ = θ ₅ = 0, Δ_I = Δ_VII = 0;

м) воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным из­менением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов;

н) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

. К кратковременным нагрузкам следует от­носить:

а) нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;

б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;

в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в п. 1.7а, б, г, д;

г) нагрузки от подвижного подъемно-транспорт­ного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также от мосто­вых и подвесных кранов с полным нормативным значением);

д) снеговые нагрузки с полным нормативным значением;

е) температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;

ж) ветровые нагрузки;

з) гололедные нагрузки.

К особым нагрузкам следует относить:

а) сейсмические воздействия;

в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправ­ностью или поломкой оборудования;

г) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изме­нением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.

Нормативные и расчётные сопротивления стали

Значение нормативного сопротивления стали равно значению конт­рольной или браковочной характеристики, устанавливаемой соответст­вующими государственными стандартами и имеет обеспеченность не менее 0,95. Установлены два вида нор­мативных сопротивлений — по пределу текучести R_Т Н =υ_Т и временно­му сопротивлению R_В Н =υ_В. В соответствии со стандартом значения предела текучести и времен­ного сопротивления имеют обеспеченность в пределах 0,95—0,995.Значения υ_Т и υ_В являются браковочными и при приемке проката контролируются, являющиеся нормативными сопротив­лениями. Расчетные сопротивления материала R и R_B определяют делени­ем нормативного сопротивления на коэфф. надежности по ма­териалуγ_mR= R_Т Н / γ_m R_В= R_В Н / γ_m. Коэффициент надежности по материалам γ_m. Значение механичес­ких свойств металлов проверяется на металлургических заводах выбо­рочными испытаниями. Механические свойства металлов контролиру­ют на малых образцах при кратковременном одноосном растяжении, фактически же металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях при сложном напряженном состоянии. При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивле­ния, установленного по временному сопротивлению, вводится допол­нительный коэфф. надежности γ_m=1,3.

Методики расчёта ИК

Все расчеты делятся на две группы — статические (или силовые) и конструктивные. Цель силовых расчетов — определить усилия, действующие в конструкции (системе) и в каждом элементе, или, как говорят, определить игру сил. Этим занимается строительная механика. Цель конструктивных расчетов — подтвердить, что при принятых размерах сечений ни одно возможное предельное состояние не наступит. Есть и третья цель — обеспечение путем обоснованного выбора габаритов элемента н размеров сечений минимума расхода металла или иных экономических показателей. Для этого используется раздел строительной механики — теория оптимального проектирования. При выполнении конструктивных расчетов в соответствии с техническими требованиями выполняются три основных проверки — прочности, общей устойчивости, жесткости (гибкости). Проверка прочности: в форме проверки напряжений σ= N/Ф_н ≤R_yγ_c ; в форме проверки несущей способности N≤ Ф_нR_yγ_c ; в форме проверки отношения действующего силового фактора (N) и несущей способности N/( Ф_нR_yγ_c)≤1, где Ф_н— геометрический фактор нетто, т. е. с учетом ослабления сечениа, если таковое имеется. Проверка устойчивости (формы):в виде проверки напряжений σ≤ σ_ср или σ= N(ϕ_tФ)≤ R_yγ_cр где σ_ср — критическое напряжение для элементов, у которых сжатие возникает при разных видах работы — внентральное сжатие, внецентренное, иэгиб; ϕ_t — коэф- ициент устойчивости при указанных видах работы.

Проверка жесткости (гибкости):

f/l≤[f/l]— общая деформация; f/l — относительная дефор- ация (мера деформативности); [f/l]—предельная от- эсительная деформация;

Источник

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СТАЛИ.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ

Нормативные сопротивления стали при растяжении и сжатии определяются по результатам испытаний стандартных образцов на растяжение по пределам текучести и по пределу прочности – для элементов, которые работают только на растяжение.

За нормативное сопротивление по пределу текучести принимается браковочный минимум предела текучести, физического или условного, определяемый с надежностью 95 % и устанавливаемый Государственными стандартами и Техническими условиями. Аналогично за нормативное сопротивление по пределу прочности принимается браковочный минимум предела прочности, определяемый с надежностью 95 %, устанавливаемый Государственными стандартами и Техническими условиями. Поскольку надежность нормативных сопротивлений недостаточна для расчетов по предельным состояниям 1-й группы, вводятся расчетные характеристики, надежность которых приближается к 100 %:

где – расчетные сопротивления по пределам текучести и прочности, соответственно, – коэффициенты надежности по материалу. Так как технология изготовления стальных элементов достаточно отработана, коэффициенты близки к 1. Расчетное сопротивление по пределу прочности используется только при расчете растянутых элементов и растянутых зон в тех случаях, когда эксплуатация возможна и после достижения в элементе или зоне предела текучести.

Некоторое понижение прочностных характеристик в более толстых сечениях объясняется меньшим сдавливанием их при прокате и более медленным остыванием.

Например, расчетное сопротивление на сдвиг: , смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки): ( срез, давить) и т. п.

Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широокополосного и фасонного проката нормируются ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений. Маркировка строительных сталей начинается с литеры “С” – строительная. Далее указывается браковочный минимум предела текучести в МПа с надежностью 95 % ( , кроме самой прочной стали С590) для самой тонкой из нормируемых сталей. Стандартный ряд строительных сталей по прочности: С235, С245, С255, С275, С285, С345, С375, С390, С440 и С590. Дополнительные символы обозначают: “T” – термоупрочненная; “Д” – повышенное содержание меди; “К” – стойкая против коррозии.

СОРТАМЕНТ СТАЛИ

Сортаментом называют набор изделий, выпускаемых металлургической промышленностью для использования в различных отраслях народного хозяйства. В сортамент входят следующие виды изделий:

Источник

Нормативные и расчетные сопротивления сталей

Нормативные и расчетные сопротивления

Материалов

Основными прочностными характеристиками металла являются временное сопротивление su и предел текучестиsy. Прочностные характеристики определяются испытанием стандартных образцов (круглого или прямоугольного сечения) на статическое растяжение с записью диаграммы зависимости между напряжением s

Рис. 1.6. Диаграммы растяжения образцовиз сталей:

Временное сопротивление – предельная сопротивляемость материала разрушению, равная разрешающей нагрузке, отнесенной к первоначальной площади поперечного сечения образца.

Предел текучести – нормальное напряжение, практически постоянное, при котором происходит текучесть материала (деформирование при постоянном напряжении). Горизонтальный участок диаграммы, называемый площадкой текучести, у малоуглеродистых сталей находится в пределах относительных удлинений от e

Для сталей, не имеющих площадки текучести (низколегированные стали), вводится понятие условного предела текучести σ

0,2
, величина которого соответствует напряжению, при котором остаточная деформация достигает ∆e
= 0,2% (рис. 1.6,
б
).

За предельное сопротивление сталей принимают предел текучести или условный предел текучести

, так как при дальнейшем росте нагрузки развиваются чрезмерные пластические деформации и недопустимо большие перемещения конструкций. В тех случаях, когда допускается работа конструкции при развитии значительных пластических деформаций (например, трубопроводы, находящиеся в земле), за предельное сопротивление стали может быть принято
временное сопротивление
.

Механические свойства материалов изменчивы (имеют разброс своих значений при испытании стандартных образцов), поэтому государственными стандартами и техническими условиями установлены гарантированные пределы их изменения.

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления по пределу текучести Ryn

и по временному сопротивлению
Run
.

За нормативные сопротивления стали растяжению, сжатию и изгибу Ryn

и
Run
принимают соответственно наименьшие значения предела текучести и временного сопротивления, гарантированные ГОСТами и установленные с учетом условий контроля и статистической изменчивости свойств стали, выпускаемой промышленностью.

Обеспеченность нормативных сопротивлений для большинства строительных сталей составляет, как правило, не менее 0,95, т.е. металлургический завод должен горантировать, что не менее 95% его продукции имеет нормативное сопротивление, превышающее установленную ГОСТом величину.

Возможные отклонения прочностных и других характеристик материалов в неблагоприятную сторону от их нормативных значений учитываются коэффициентами надежности по материалу γm

Кроме того, коэффициентом надежности по материалу учитываются факторы, которые могут привести к снижению фактических характеристик прочности и геометрических характеристик сечений по сравнению с гарантированными заводом-изготовителем:

– значение механических свойств металлов проверяется на заводах выборочными испытаниями;

– механические свойства металлов контролируют на малых образцах при кратковременном растяжении, фактически металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях при сложном напряженном состоянии;

– в прокатных профилях могут быть минусовые допуски.

Коэффициент надежности по материалу γm

устанавливается на основании анализа кривых распределений результатов испытаний стали и ее работы в конструкции. При поставке сталей по ГОСТ 27772-88 для всех сталей (кроме С590 и С590К)
γm
= 1,025; для сталей С590 и С590К
γm
= 1,05.

При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления Ru

, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность такого состояния (приближение к напряжению разрыва), вводят дополнительный коэффициент надежности
γu
= 1,3.

Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, значение которого получается делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:

– по пределу текучести Ry

– по временному сопротивлению Ru

Учет условий работы

Возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, зданий и сооружений и их оснований, а также изменение свойств материалов вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не учитываемых непосредственно в расчетах и не нашедших отражение при установлении расчетных характеристик, но способных повлиять на несущую способность или деформативность конструкций, учитываются коэффициентом условий работы γс

К таким факторам относятся: случайные эксцентриситеты нагрузки и отклонения от прямолинейности осей сжатых стержней, наличие концентрации напряжений, динамический характер нагрузки, развитие чрезмерных пластических деформаций в отдельных локальных зонах, соотношение постоянных и временных нагрузок и др. Коэффициент условий работы дифференцирован по видам элементов и характерам воздействий. На этот коэффициент умножают расчетное сопротивление стали.

Коэффициенты условий работы, способ их введения в расчет устанавливаются на основе экспериментальных и теоретических данных о действительной работе материалов, конструкций, оснований в условии эксплуатации и производства работ.

Значение коэффициентов γс

для наиболее распространенных стальных конструкций приведены в табл. 1.3.

Нормативное сопротивление

Структура бетона
[ads-pc-1] [ads-mob-3]

В таблице указано расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по СП 52-101-2003

Сопротивление по ГОСТ или СП зависит от прочности испытываемых образцов (кубиковая нормативная прочность).

Rb и Rbt для осевых растяжений при определении класса бетона устанавливается с зависимостью от прочности согласно ГОСТ испытываемых образцов типов бетона с контролем приготовления раствора. Нормативная кубиковая и призменная прочность на сжатие и на растяжение имеют определенное соотношение, устанавливаемое при стандартных испытаниях бетонных образцов.

Требования к автоклавному бетону

Ячеистый бетон
[ads-pc-1] [ads-mob-2]

Рассчитывая класс бетона по прочности на растяжение по осям, стандартные значения Rb и Rbt берутся как свойство класса, выраженное в цифрах, которые идут после символа «B». Определяющие свойства деформаций бетона — это:

Дополнительные свойства деформаций бетона:

Характеристики деформаций определяются, исходя из класса и марки, плотности и технологических показателей бетона. Механические показатели бетона для напряженного состояния по одной оси в общих случаях характеризуются диаграммой деформирования материала, отражающей зависимость напряжений Σb,n (Σbt,n) и относительных продольных деформаций Εb,n (Εbt,n) бетона в растянутом или сжатом состоянии при импульсном приложении нагрузки.

Виды деформаций

При расчетах прочности бетонных конструкций основные характеристики, влияющие на конечный результат – это окончательное и фактическое сопротивление бетона Rb и Rbt. Характеристики прочности, полученные в результате вычислений, рассчитываются как стандартные сопротивления материала Rb,m и Rb,ser, а также Rbt,r и Rbt,ser, поделенные на gbc и gbt и. Показания gbc и gbt зависят от типа бетона, просчитанных свойств материала, предельных состояний при различных нагрузка, но должны не выходить за следующие рамки:

Для коэффициента gbc:

Для коэффициента gbt:

Для максимальных и минимальных нагрузок 1-го и 2-го состава показатели деформаций материала берутся из их значений, указанных в ГОСТ и СНиП. Также при вычислении значений R свойства нагрузок, влияние атмосферных осадков, температуры, напряженности материала и конструкции из бетона корректируются коэффициентами условий эксплуатации конструкции γbi, и отражаются на расчетных деформационных и прочностных параметрах строительного материала.

Диаграммы деформаций конструкций из бетона вычерчиваются, опираясь на метод замены стандартных показателей на расчетные параметры.

Диаграммы деформаций

Характеристики прочности при двухосном или трехосном приложении напряжений определяются по типу и классу бетона, исходя из связи между максимальными и минимальными значениями напряже­ний, приложенных в 2-х или 3-х перпендикулярах. Деформирование бетонного объекта вычисляется по плоскому или объемному приложению напряжений. Если конструкция имеет дисперсно-армированное состояние, то для нее принимаются характеристики, как для обычных бетонных или ж/б сооружений.

При работе с фибробетоном его свойства определяются, исходя из физико-эксплуатационных характеристик смеси, также берется в расчет форма, габариты, геометрия и распределение фибр в составе, сцепление фибр с раствором. Определяющие характеристики прочности и возможности деформирования армирования — это стандартные параметры прочности и свойства деформа­ции.

Неупругие деформации

Основное определение прочности материала армирования при нагрузках на растя­жение-сжатие — это установленное ГОСТ сопротивление Rs,n, которое принимается равным показателю эксплуатационного предела текучести или такого же условного предела, который будет соответствовать окончательному удлинению или укорочению, принимаемому как 0,2%. Также ограничение Rs,n происходит по показателям, соответствующим деформирующим нагрузкам, которые равны максимальным показателям деформации бетона вокруг сжатой арматуры при укорочении.

Источник