Термически упрочняемый алюминий.

Механические свойства стали

Характеризуют следующие основные показатели:

1. Предел текучести σ_т- характеризующий напряжение, до достижения которого металл работает упруго. Предел текучести является началом границы пластической стадии работы металла, его текучести, т. е. началом возрастания деформаций при неизменной нагрузке.

2. Временное сопротивление (предел прочности) σ_в характеризующие условное напряжение разрыва растянутого (отношение разрушающей нагрузки к пер воначальной площади сечения). σ_в характеризует прочность стали.

Таблица 1. 3 Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772—88

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

*                                                      Таблица 1.4

Марки стали для стальных конструкций зданий и сооружений

Группа 1. Сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок [подкрановые балки; балки рабочих площадок; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов; фасонки ферм; пролетные строения транспортерных галерей; сварные специальные опоры больших переходов линий электропередачи (ВЛ) высотой болей 60 м; элементы оттяжек мачт и оттяжечных узлов; балки под краны гидротехнических сооружений и т. п.]

Группа 2. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке [фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий; косоуры лестниц; опоры ВЛ, за исключением сварных опер больших переходов; опоры ошиновки открытых распределительных устройств подстанций (ОРУ); опоры под выключатели ОРУ; опоры транспортерных галерей; элементы контактных сетей транспорта (ригели жестких поперечин, анкерные оттяжки, хомуты); прожекторные мачты; элементы комбинированных опор антенных сооружений; трубопроводы ГЭС и насосных станций; облицовки водоводов; закладные части затворов и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы], а также конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений и балки подвесных путей из двутавров по ГОСТ 19425-74* и ТУ 14-2-427-80 при наличии сварных монтажных соединений

Группа 3. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке (колонны; стоики; опорные плиты; элементы настила перекрытий; конструкции, поддерживающие технологическое оборудование; вертикальные связи по колоннам с напряжением в связях свыше 0,4/Ry анкерные, поддерживающие и фиксирующие конструкции на опорах и поперечинах контактной сети; опоры под оборудование ОРУ, кроме опор под выключатели; элементы стволов и башен антенных сооружений; колонны бетоновозных эстакад, прогоны покрытий и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений

 

С235

ГОСТ 27772-88

+

_

•

С245

то же

+

-

-

С255

то же

+

+

-

С275

то лее

+

-

-

С285

то же

+

+

-

С345

то лее

2илиЗ

С345К

то же

+

+

-

С375

то лее

2илиЗ

С390

то же

+

+

+

С390К

то лее

+

+

+

С440

то же

+

+

+

С590

то же

+

-

-

С590К

то лее

■*

+

+

Группа 4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в группе 3; элементы фахверка; лестницы; трапы; площадки; ограждения; металлоконструкции кабельных каналов; второстепенные элементы сооружений и т. п.), а"также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии сварных соединений      

 

3. Относительное удлинение ε - отношение приращения длины образца после разрыва к ее исходному значению. Относительное удлинение характеризует пластические свойства стали.

4. Ударная вязкость а_н - работа, затраченная на разрушение специального образца ударным способом. Ударная вязкость характеризует склонность стали к переходу в хрупкое состояние.

5. Изгиб в холодном состоянии на 180° - это испытание характеризует пластические свойства стали и склонность ее к трещинообразованию.

Цветные металлы, их сплавы. Пластмассы.

В сварных конструкциях, встречаются в строительстве, цветные металлы и их сплавы играют второстепенную роль и используются в тех случаях, когда применение стали либо невозможно, либо экономически целесообразно. Чаще всего применяют алюминиевые и титановые сплавы, а также медь и ее сплавы. В строительных конструкциях применяют сплавы на основе алюминия и титана, которые обладают значительно меньшей, чем сталь, плотностью, а также сохраняют высокую работоспособность при низких температурах. Недостатком этих материалов является их низкий модуль упругости, а следовательно, низкая устойчивость и высокая деформируемость элементов конструкций, изготовленных из этих сплавов, по сравнению с остальными. Кроме того, цветные сплавы обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжений по сравнению со сталями обыкновенного качества. Медь и ее сплавы в строительстве используются для трубопроводов и электротехнических конструкций (кабели, шинопроводы и токопроводы).

Для алюминиевых конструкций следует применять алюминий марок и состояний, указанных соответственно в таблице 1. 5

Таблица. 1. 5

 

Термически не упрочняемый алюминий

Марка и состояние алюминия

ГОСТ

АД1М

 

ГОСТ 21631-76;

 

 

ГОСТ 12726-78

АмцМ

 

ГОСТ 21631-76;

 

 

ГОСТ 13726-78

Амг2М

 

ГОСТ 21631-76;

 

 

ГОСТ 13726-78;

 

 

ГОСТ 18475-82

Амг2Н2

 

ГОСТ 21631-76;

 

 

ГОСТ 13726-78

АД31Т

 

ГОСТ 8617-81

 

 

ГОСТ 18482-79

 

 

ГОСТ 22233-83

АД31Т1

 

ГОСТ 8617-81

 

 

ГОСТ 22233-83

АД31Т4

 

ГОСТ 8617-81

 

 

ГОСТ 22233-83

АД31Т5

 

ГОСТ 8617-81

 

 

ГОСТ 22233-83

ПРИМЕЧАНИЕ: Допускается применять алюминий других марок и состояний, не указанных в таблице, при технико-экономическом обосновании и после проверки его в опытных конструкциях.

 

Алюминиевые сплавы для изготовления строительных конструкций поставляют в виде листов или прессованных профилей различной конфигурации, изготовляемых непосредственно на заводах алюминиевых конструкций. Для трубопроводов поставляют бесшовные трубы диаметром до 180 мм и толщиной стенки до 10 мм. Сварные трубы из листового металла изготовляются диаметром 108. . . 1012 мм и толщиной стенки до 6 мм.

Титановые сплавы имеют низкую плотность (около 4500 кг/м³) и высокие показатели механических свойств. Так, пределы прочности и текучести достигают величины свыше 1000 Мпа, а их соотношение составляет 0, 75. . . 0, 95. Соответственно высокими являются прочностные показатели сварных соединений по отношению к аналогичным показателям основного металла (0, 8. . . 1). Положительным свойством титановых сплавов является высокая коррозионная стойкость. Однако следует учитывать, что конструкции из титановых сплавов очень чувствительны к концентраторам напряжений. Титановые сплавы поставляются в виде листов, гнутых профилей и труб - бесшовных диаметром до 325 мм и толщиной стенки до 30 мм и сварных диаметром 38. . . 102 мм и толщиной стенки 1,5. . .2 мм.

Медь и ее сплавы поставляются в виде листов или в виде труб. Медные трубы могут быть бесшовными (тянутыми или катаными) диаметром до 325 мм

и толщиной стенки до 10 мм, пресованными (диаметром до 300 мм) и сварными из листовой меди толщиной до 5 мм диаметром 410. . . 510 мм. Латунные трубопроводы изготовляются из сварных труб размером до 100x10, а также их сварных труб из листовой латуни толщиной до 6 мм диаметром 103. . . 1012 мм.

Сортамент стали

В строительных конструкциях сталь применяют в виде изделий, прокатываемых на металлургических заводах и имеющих различную форму поперечного сечения (профиль) в зависимости от назначения прокатного стана. Каталог поставляемых профилей с указанием их формы, геометрических характеристик и массы называется сортаментом. Он оформляется в виде государственного стандарта.

Листовая сталь прокатывается между двумя валками (толстая и тонкая) или четырьмя (универсальная) в виде широкой полосы прямоугольного сечения. Сталь толстолистовая горячекатаная (ГОСТ 19903-74*) прокатывается толщиной t = 4-160 мм с рекомендуемой градацией 1 мм для толщин 4-6 мм; 2 мм для толщин 6-22 мм и далее 25, 28, 30, 32, 36, 40, 50, 60, 80, 100 мм.

Толстолистовая сталь применяется в листовых конструкциях и в элементах сплошностенчатых конструкциях и в элементах сплошностенчатых конструкций - балок и колонн. (Таблица 1. 6)

Сталь тонколистовую прокатывают холодным и горячим способами. Холоднокатные листы (ГОСТ 19904-74) имеют толщину 0, 5-3, 9 мм при длине 1, 2-6 м. Холоднокатная сталь значительно дороже горячекатной и более дефицитна. Ширина тонколистовой стали колеблется в пределах 0, 5-2, 3 м. Эту сталь применяют для изготовления гнутых и штампованных тонкостенных профилей, а также кровельных покрытий.

Сталь широкополосная универсальная (ГОСТ 82-70) является наиболее дешевым и технологическим видом проката. Благодаря четырем валкам она приобретает ровные края, что уменьшает трудоемкость изготовления сварных конструкций, поскольку не требуется продольная резка и пристрожка кромок. (Таблица 1.7)

Сталь рулонная (ГОСТ 19903-74*) поставляется в свернутом виде, и поэтому ее толщина ограничена 12 мм. Ширина рулонов 0, 5-2, 2 м. рулонная листовая сталь весьма технологична, так как в элементах значительной длины не требуется устройство стыков. Ее применяют в листовых конструкциях и сплошных тонкостенных элементах.

Сталь полосовая (ГОСТ 103-76) имеет толщину 4-60 мм, ширину 12-200 мм, длину 3-9 м. Ее применяют для конструктивных деталей типа ребер жесткости и диафрагм, а также для изготовления гнутых профилей. Полосовая сталь обладает теми же технологическими достоинствами, что и универсальна (ровные продольные края).

В сравнительно небольшом объеме используется в сварных конструкциях другие разновидности листовой стали. Рифленая сталь (ГОСТ 8568-77*) имеет

 

ромбические или чечевицеобразные выпуклости (рифы), которые препятствуют скольжению при ходьбе. Поэтому рифленые листы применяют для настила рабочих площадок и лестничных ступеней.

Сталь просечно-вытяжная (ГОСТ 3685-71*) получается растяжением листа в холодном состоянии с предварительным образованием сквозных щелей. Она применяется главным образом для настилов площадок, где возможно скопление производственной пыли.

Сталь волнистая (ГОСТ 3685-71 *)применяется для покрытий и обшивки стен не отапливаемых зданий при больших производственных тепловыделениях.

Угловая стальпрокатывается в виде равнополочных и не равнополочных уголков. Равнополочные уголки (ГОСТ 8509-86) имеют номер, обозначающий ширину полки b в сантиметрах. Однако на строительных чертежах их размеры принято указывать в виде b x d, мм, где d - толщина профиля. Сортамент уголки уголки размером от 20x3 до 250x30 мм. (Таблица 1. 9)

Неравнополочные уголки (ГОСТ 8510-72) имеют номер, обозначающий отношение размеров полок В/b в сантиметрах. На чертежах размеры указываются в миллиметрах: В х b x d. Полный сортамент предусматривает профи-леразмеры от 25 х 16 х 3 до 250 х 160 х 20 мм, но заказывают и поставляют уголки только размерами, указанными в сокращенном сортаменте.

Балочная стальвключает двутавры и швеллеры. Двутавры (ГОСТ 8239 -72*) имеют номер, соответствующий высоте профиля h в сантиметрах. Сортамент состоит из 17 основных номеров - с 10 по 60. Кроме того, для двутавров № 18-30 предусмотрена серия «а» с более широкими и толстыми полками при той же стенке. (Таблица 1. 8)

Полки двутавров имеют уклон внутренних граней 12%, который затрудняет крепление примыкающих к ней деталей. Этого недостатка лишены тонкостенные двутавры с параллельными полками (ТУ 14-2-205-76). К тому же они экономичнее обычных профилей в среднем на 14-19%. Сортамент тонкостенных двутавров включает девять основных профиле размеров высотой 12-30 см. Однако по условиям прокатки получаются весьма узкие полки, что ограничивает применение таких двутавров в сварных конструкциях.

Швеллеры (ГОСТ 8240-72) нумеруются по тому же принципу, что и двутавры. Сорамент включает в себя 16 основных номеров-с №5 по №40, причем швеллеры №14-24 серии «а» имеют более мощные полки, но применяются редко. Не освоены и швеллеры №33, 36.(Таблица1. 10)

Полки швеллеров имеют уклон внутренних граней 10%, но указанный ГОСТ предусматривает также профили с параллельными гранями полок, обозначаемыми буквой П после номера. Швеллеры обоих типов взаимозаменяемы по основным размерам и площади поперечного сечения. Профили с параллельными гранями полок имеют несколько лучшие геометрические характеристики относительно оси х и существенно большие (до 25%) - относительно оси у. Они более конструктивны благодаря упрощенному креплению примыкающих деталей. Однако заказ таких швеллеров ограничен необходимостью перевалковки прокатного стана на заводе-изготовителе и поэтому реален только при

 

 

 

массовом строительстве запроектированного объекта. Заказ швеллеров с уклоном внутренних граней не ограничен.

Тавры с параллельными гранями полок (ТУ 14-2-24-72) получают путем продольной резки (роспуска) пополам аналогичных двутавров , производство которых освоено в 1978-1979 гг. на универсальном балочном стане Нижнетагильского металлургического комбината имени В. И. Ленина. В зависимости от формы поперечного сечения и назначения двутавры делятся на нормальные - Б, широкополочные - Ш, колонные - К, колонные уширенные - КУ. Соответствующие тавры обозначаются БТ, ШТ, КТ, КУТ. (Таблица 1.11)

Трубы стальные.По способу изготовления стальные трубы могут быть бесшовными (ГОСТ 8732-78*) (горяче- и холодно деформированными) и сварными. Сварные трубы получают из специально прокатанной листовой стали путем ее формирования и сварки различными способами (электродуговой под флюсом , контактной, печной и др. ). По способу формирования и сварки эти трубы могут быть прямошовные, спиральные и водо-газопроводные(Таб. 1.12 и 1.13)

Трубы обозначают двумя размерами - величиной наружного диаметра и толщиной стенки в мм, например 219 х 8 или 57 х 3, 5 и т. д. Один из основных параметров, определяющих условие работы трубопровода, - давление транспортируемой среды, которое является основной для расчета трубопровода на прочность. Введено понятие условного давления Р_у - наибольшее избыточное давление при температуре продукта или окружающей среды 20°С, при котором допустима длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов, имеющих заданные раз меры, обоснованные расчетом на прочность.

Гнутые профилиизготавливают из листовой стали на специальных гиб-чатых машинах или путем холодной прокатки. Они представляют собой новый вид стальных профилей, снижающий трудоемкость изготовления, а иногда и монтажа конструкций благодаря уменьшению объема сборочно-сварочных работ. Наиболее употребительны холодногнутые уголки и швеллеры, изготовленные на металлургических заводах. Равнополочные уголки (ГОСТ 19771-74*) имеют ширину полок b = 36 -160 мм, толщину t = 3 - 6 мм; неравнополочные (ГОСТ 19772-74*) - В = 32 -90 мм, b = 25 -70 мм, t = 2, 5 - 4 мм. Швеллеры поставляют следующих размеров: h = 26 - 380 мм, b = 25 - 160 мм, t = 2, 5 - 8 мм. Длина указанных профилей находится в пределах 3-12 м.

Холодные сварные профиликвадратные и прямоугольные общего назначения имеют размеры а х t от 63 х 3 до 200 х 8 мм и b x h x t от 32 х 63 х 2 до 180x250x8 мм.

Сортамент алюминиевых полуфабрикатов

Профили из алюминиевых сплавов для строительных конструкций получают прокаткой, прессованием, гибкой и штампованием. Путем прокатки на сортовых станах можно получить такие формы поперечного сечения, как круг, полоса, квадрат, многоугольник. Однако в ряде случаев слитки невозможно

Таблица 1. 12 Трубы стальные бесшовные горячекатаные по ГОСТ 8732 - 78.

 

Наружный диаметр D, мм

Толщина стенки t, мм

3,5; 4; 4, 5

3,5; 4; 4, 5; 5, 5

3,5-6 через 0, 5 мм ; 6 - 11 через 1 мм.

3, 5 - 6 через 0, 5 мм ; 6 - 12 через 1 мм.

60,63,5

3,5-6 через 0, 5 мм ; 6 - 14 через 1 мм.

68,70

3, 5 — 6 через 0, 5 мм ; 6 - 16 через 1 мм.

73,76, 83

3,5-6 через 0, 5 мм ; 6 -18 через 1 мм.

89,95, 102

3,5-6 через 0, 5 мм ; 6 - 18 через 1 мм.

108,114, 121

4-6 через 0, 5 мм ; 6 -18 через 1мм; 20; 22; 25; 28

4-6 через 0, 5 мм ; 6 -18 через 1мм; 20; 22; 25; 28; 30

4-6 через 0, 5 мм ; 6 -18 через 1мм; 20; 22; 25; 28; 30; 32

140;146;152;159

4, 5 - 6 через 0, 5 мм ; 6 -18 через1 мм; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36

168; 180;194;

5 - 5, 5; 6 - 18 через 1 мм ; 20; 22; 25: 28: 30: 32: 36:

40; 45

203; 219

6- 18 через 1 мм ; 20; 22,25; 28; 30; 32; 36; 40;45;

245; 273; 299;325

8- 18 через 1 мм ; 20; 22, 25; 28; 30; 32;36;40;45;

50; 56; 60;63;70; 75

351; 377;402

9- 18 через 1 мм ; 20; 22 ,25; 28; 30; 32; 36; 40;45;

50; 56; 60; 63; 70; 75

426; 450

16; 17; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32;36; 40; 45;50;60;63;

70; 75

480; 500;530

25; 28; 30; 32; 36; 40; 45;50; 60;63;70-75

Таблица 1. 13

Трубы стальные электросварные по ГОСТ 10704 - 76*, термообработанные по ГОСТ 20295 - 85, ГОСТ 10705 - 80*, ГОСТ 10106-76*.

Наружный диаметр D, мм

Толщина стенки t, мм

60; 63, 5; 70; 73

1, 4 - 2 через 0, 2 mm; 2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4

1, 4 - 2, 2 через 0, 2 mm; 2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8;

4; 4, 5; 5; 5, 5

1, 8; 2; 2, 2; 2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4; 4, 5; 5; 5, 5

89; 95; 102;108; 114; 121

2; 2, 2; 2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4; 4, 5; 5; 5, 5

2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4; 4, 5; 5; 5, 5

133;140;152

(2, 5; 2, 8; 3;) 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4; 4, 5; 5; 5, 5

(2, 5; 2, 8; 3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4;) 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7; 8

(3; 3, 2; 3, 5; 3, 8; 4; 4, 5;) 5; 5, 5; 6; 7; 8

(3, 2; 3,5; 3,8; 4; 4, 5; 5; 5, 5; 6)

(3, 2;3, 5;3, 8; 4; 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7)

(3, 5; 3,8; 4; 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7)

(3, 5; 3,8; 4; 4, 5;) 5; 5, 5; 6; 7; 8; 9

(4; 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7; 8)

(4; 4, 5; 5; 5, 5; 6;) 7; 8

(4; 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7; 8)

(4; 4, 5; 5; 5, 5; 6;) 7; 8; 9

351,377,402

(4; 4, 5; 5; 5, 5; 6; 7; 8; 9; 10)

426;480

(4; 4, 5;) 5; 5, 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12

530;630

(4; 4, 5; 5; 5, 5;) 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12

(5; 5; 5, 5; 6;) 7; 8; 9; 10; 11; 12

820;920

(5; 5; 5, 5; 6;) 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; (16)

(5; 5; 5, 5; 6; 7;) 8; 9; 10; 11; 12; 14; (16)

(5, 5; 6; 7;) 8; 9; 10; 11; 12; 14; (16)

1220;1320

(5, 5; 6; 7; 8;) 9; 10; 11; 12; 14; (16); 15, 2

(5, 5; 6; 7; 8; 9;) 10; 11; 12; 14; (16)

1520;1620

(10; 11; 12; 14; 16)

Примечание: Трубы, размеры которых указаны в скобках, поставляются по согласованию с заводом — изготовителем при наличии соответствующего оборудования.

прокатать без предварительного прессования. Кроме того, прессованные изделия приобретают более точную форму с меньшими допусками по размерам. Таким образом, прокатка не в состоянии полностью заменить прессование даже при изготовлении простейших профилей. Значительные затраты, вызываемые настройкой прокатного стана на каждый новый размер или форму поперечного сечения, и большие потери времени на смену инструмента делают процесс прокатки экономически выгодным, ограничивая ассортимент алюминиевых профилей листами, полосами и лентами.

Листы алюминиевыеобщего назначения и конструкционные (ГОСТ 21631-76*) поставляют толщиной 0, 5-10, 5 мм, шириной 1-2 м и длиной 2-7 м. Ширина и длина прокатываемых листов зависят от марки сплава и состояния поставки. Листовой полуфабрикат может поставляться в рулонах шириной 1, 2 и 1, 5 м. Ленты (ГОСТ 13726-78) изготавливают толщиной 0, 25-2 мм, шириной 0, 4-1 ми длиной до 20 м.

Прессованные профилиполучают на горизонтальных гидравлических прессах. Перечень действующих ГОСТов на поставку прессованных профилей приведен в СниП П-24-74.

Гнутые профилиизготовляют преимущественно из тонких листов и лент толщиной до 4 мм. Их конфигурация может быть столь же разнообразной, что и у стальных профилей.

Штампованные деталиполучили распространение при изготовлении элементов ограждения каркасно-панельных конструкций, стеновых панелей, архитектурно-строительных деталей и профилированных стержней.

Тема 1. 3. Основы расчета сварных конструкций на прочность

Виды нагрузок.В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные. К постоянным нагрузкам относится: вес частей зданий и сооружений, в том числе несущих ограждающий конструкций; вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление; предварительное напряжение конструкций. Временные нагрузки делят на длительные, кратковременные и особые. К временным нагрузкам, учитываемым при расчете металлических конструкций, относятся: вес стационарного оборудования, емкостей, трубопроводов с арматурой и изоляцией и др. ; полезная нагрузка на перекрытие складов, холодильников, библиотек, архивов, театров и других подобных зданий и помещений; давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах в процессе их эксплуатации; температурные воздействия от стационарного теплового оборудования; нагрузка от оборудования и материалов на перекрытие технических этажей зданий; вес производственной пыли (в случае отсутствия мероприятий по ее удалению); нагрузки от мостовых или подвесных кранов; температурные климатические воздействия; нагрузки от подъемно-транспортного оборудования; снеговые и ветровые нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении конструкций, при монтаже и перестановке оборудования; нагрузки от веса временно складируемых материалов, насыпного грунта и т. д. ; нагрузки на перекрытие жилых и общественных зданий.

К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые временной неисправностью или поломкой оборудования, резким нарушением технологического процесса; воздействие неравномерных деформаций основания (например, при горных выработках, замачивании просадочных грунтов или оттаивании вечномерзлых грунтов и др.)

В соответствии со сложившейся системой взглядов, для обеспечения несущей способности статистики нагруженных конструкций необходимо, чтобы напряжения в них не превышали определенных нормативных значений.

Напряжения обычно определяют по методам строительной механики и сопротивления материалов без учета их концентрации в местах резкого изменения формы поперечного сечения элементов или зонах приложения нагрузок. Что касается упомянутых нормативных значений, то в зависимости от подхода к их определению в РФ принято различать: расчет по допускаемым напряжениям; расчет по предельным состояниям.

Расчет по допускаемым напряжениям. В основу расчета машиностроительных конструкций и их сварных соединений положены допускаемые напряжения. Исходное расчетное условие выражается как

 

 (1.1)

 

где а- номинальные напряжения в рассчитываемом сечении элемента; [а] - допускаемая величина напряжений.

Определение напряженного состояния традиционно осуществляется в упругой области. Опыт эксплуатации конструкций, предназначенных для работы

в упругопластической области, очень ограничен, развитие сколько-нибудь значительных остаточных деформаций конструктивных элементов нежелательно или недопустимо, вероятность разрушения резко возрастает при развитии общей текучести элемента. Поэтому считается, что допускаемое напряжение должно составлять лишь некоторую часть от предела текучести материала. Как правило, при статических нагрузках в условиях растяжения допускаемое напряжение

 

 (1.2)

 

где n₂ - коэффициент запаса прочности, принимаемый обычно равным 1,4-1,6. В этих пределах допускаемые напряжения устанавливаются с учетом следующих факторов: свойств материала - при улучшении механических свойств допускаемое напряжение несколько повышается; точности определения напряженного состояния - чем точнее производится расчет и полнее учитываются нагрузки, действующие на конструкцию, тем меньше принимаемый коэффициент запаса прочности; от рода усилий (растяжение, сжатие, изгиб, срез); от качества технологического процесса - это обстоятельство имеет определенное значение при установлении допускаемых напряжений в сварных соединениях.

Допускаемые напряжения при растяжении [σ]_р обычно называют основными. Допускаемые напряжения при других видах усилий определяются как производные от [σ]_р

При сжатии коротких элементов, в которых продольный изгиб отсутствует, допускаемое напряжение [σ]_сж принимается равным [σ]_р. При сжатии длинных элементов [σ]_сж принимается равным f[σ]_p, где f - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости сжатого элемента. Для стальных конструкций допускаемые напряжения при изгибе принимаются равными [σ]_р; допускаемое напряжение при срезе обычно составляет

 

 (1.3)

 

Предел текучести σ_т регламентируется соответствующими стандартами. Так предел текучести для проката из стали повышенной прочности по ГОСТ 19281-89 приведены в таблице 1.14.

Таблица 1.14

Марки стали для листового и широкополосного универсального проката