что такое расчетное сопротивление стали

Расчетное сопротивление стали (проката)

Расчетное сопротивление стального проката согласно СП 16.13330.2011:

Расчетное сопротивление стали С235 при толщине до 8 мм равно 230 МПа

Расчетное сопротивление стали С245 при толщине до 20 мм равно 240 МПа

Расчетное сопротивление стали С255 при толщине до 20 мм равно 240 МПа

Расчетное сопротивление стали С345 при толщине до 20 мм равно 320 МПа

Источник

Нормативные и расчетные сопротивления стали

В металлических конструкциях различают два вида расчетного сопротивления R:

R_y – расчетное сопротивление, установленное по пределу текучести и используемое в расчетах, предполагающих упругую работу материала;

R_u – расчетное сопротивление, установленное по пределу прочности и используемое в расчетах конструкций, где допустимы значительные пластические деформации.

Расчетное сопротивление R_y и R_u определяются соответственно по формулам:

где R_yn и R_un – нормативные сопротивления, соответственно равные:

В приведенных формулах s_m – предел текучести, s_в – предел прочности (временного сопротивления) материала; g_m – коэффициент надежности по материалу, учитывающий изменчивость свойств материала и выборочный характер испытаний образцов по определению s_m и s_в. Этот коэффициент учитывает также масштабный фактор – механические характеристики определяются на малых образцах при кратковременном одноосном растяжении, в то время как металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях.

Значение нормативных сопротивлений R_yn = s_m и R_un = s_в, а также значения коэффициента g_m устанавливают статистически. Нормативные сопротивления имеют статистическую обеспеченность не менее 0,988. Это означает, что в 988 случаях из 1000, значения предела текучести s_m и предела прочности s_в, будут не менее значений, указанных в сертификате на сталь. Коэффициент надежности по материалу g_m устанавливается на основании анализа кривых распределения, полученных в результате испытаний образцов стали. Значения этого коэффициента в зависимости от государственного стандарта или технических условий на сталь дает табл. 1.3.2 ДБН [4]. Значения коэффициента g_m изменяются от 1,025 до 1,050.

Нормативные R_yn и R_un и расчетные R_y и R_u сопротивления для разных марок стали в зависимости от вида проката (лист или фасон) и его толщины представлены в табл.Е.2 ДБН [2]. В расчетах также используют расчетное сопротивление на сдвиг (срез) R_s =0,58R_y, на смятие R_p = R_u и др.

Таким образом, в методе предельных состояний все исходные величины, случайные по своей природе, представляются в нормах некоторыми нормативными значениями, а влияние их изменчивости на конструкцию учитывается соответствующими коэффициентами надежности. Каждый из введенных коэффициентов учитывает изменчивость лишь одной исходной величины (нагрузки, условий работы, свойств материалов, степени ответственности сооружения). Эти коэффициенты часто называют частными, а сам метод расчета по предельным состояниям за рубежом называют методом частных коэффициентов.

Выбор марок сталей для строительных конструкций

Выбор марок сталей для строительных конструкций выполняется с учетом множества факторов, указанных в нормах [3], важнейшими из которых являются класс ответственности сооружения, категории конструкций по назначению и по напряженному состоянию. Учитываются также ряд других факторов, усложняющих условия эксплуатации конструкций (наличие растягивающих напряжений, неблагоприятное влияние сварных соединений).

В связи с этим все конструкции и их элементы делятся на четыре группы. Группы конструкций следует принимать в зависимости значения от показателя группы s, который определяется как сумма отдельных показателей S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅, которые приводятся соответственно в табл. 2.6.

Таблица 2.6 – Показатели групп конструкций

Классификация конструкций и их элементов по группам в зависимости от значения показателя S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ принята следующая:

ü При S > 26 конструкция относится к 1-ой группе;

ü при 23 ≤S ≤ 26 конструкция относится ко 2-ой группе;

ü при 19 ≤S ≤ 22 – к 3-ей,

ü при 18 ≤S – к 4-ой группе конструкций.

Классы ответственности сооружения I, II, IIIтабл. 2.6 соответствуют классам последствий (ответственности) СС3, СС2, СС3, приведенным в табл. 2.2.

Выбор марок сталей производят по табл.. 2.7 в зависимости от группы конструкцій.

Тесты для самоконтроля

1. Потеря устойчивости относится к предельным состояниям:

2. Коэффициент γ_m учитывает:

А – условия работы конструкции;

Б – изменчивость свойств материала;

В – изменчивость нагрузок.

3. Расчетное сопротивление Ry определяют по формуле:

А – Ry = Ryn / γ_m ;

Б – Ry = Run / γ_n ;

4. Непригодность конструкций к эксплуатации характеризует предельное состояние:

5. Коэффициент γ_n учитывает:

А – степень ответственности сооружения;

Б – изменчивость свойств материала;

В – изменчивость нагрузок.

6. Расчетное сопротивление Ry устанавливают :

А – по пределу упругости;

Б – по пределу текучести;

В – по пределу прочности.

7. Коэффициент γ_fm применяют для определения расчетной нагрузки:

8. Расчет на устойчивость выполняют с учетом расчетной нагрузки:

9. Хрупкое разрушение относится к предельным состояниям:

10. Здания высокой степени ответственности относятся к группе:

11. Расчетное сопротивление Rи определяют по формуле:

А – Rи = Rиn / γ_m ;

Б – Rи = Run / γ_n ;

12. Коэффициент γ_с учитывает:

А – степень ответственности сооружения;

Б – изменчивость свойств материала;

В – условия работы конструкции.

13. Проверка трещиностойкости железобетонной конструкции относится:

А – к I группе предельных состояний;

Б – ко II группе предельных состояний;

В – к III группе предельных состояний.

Тема 2 (продолжение)

Классификация нагрузок. Нагрузка от веса конструкций и грунта. Нагрузки на перекрытия и покрытия зданий. Снеговая нагрузка. Ветровая нагрузка. Сочетания нагрузок.

Классификация нагрузок

Нагрузки и воздействия подразделяются на механические и немеханической природы, приводящие к снижению несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций

Механические нагрузки (силы, приложенные к конструкции, или вынужденные деформации) учитываются в расчетах непосредственно.

Воздействия немеханической природы, например, влияние агрессивной среды, как правило, в расчете учитывается косвенно.

В зависимости от причин возникновения нагрузки и воздействия подразделяются на основные и эпизодические.

В зависимости от изменчивости во времени нагрузки и воздействия подразделяются на постоянные и переменные (временные). Переменные (временные) нагрузки делятся на: длительные; кратковременные; эпизодические.

Основой для назначения нагрузок являются их характеристические значения.

Расчетные значения нагрузок определяются умножением характеристических значений на коэффициент надежности по нагрузке, зависящий от вида нагружения. В зависимости от характера нагрузок и целей расчета используют четыре вида расчетных значений – предельное; эксплуатационное; циклическое; квазипостоянное. Их значения определяют соответственно по формулам:

γ_n – коэффициенты надежности по назначению сооружения, учитывающие степень его ответственности (см. табл. 2.2).

К постоянным нагрузкам относят:

ü вес несущих и ограждающих конструкций здания;

ü вес и давление грунтов (насыпей, засыпок);

ü усилие от предварительного напряжения в конструкциях.

К переменным длительным нагрузкам относят:

ü вес временных перегородок, подливок, подбетонок под оборудование;

ü вес стационарного оборудования и его заполнения жидкостями, сыпучими

ü давление газов, жидкостей и сыпучих тел в ёмкостях и трубопроводах;

ü нагрузки на перекрытия от складируемых материалов в складах, архивах;

ü температурные технологические воздействия от оборудования;

ü вес слоя воды в водонаполненных покрытиях;

ü вес отложения производственной пыли;

ü воздействия, обусловленные деформациями основания без изменения структуры грунта;

ü воздействия, обусловленные изменением влажности, агрессивности среды,

усадкой и ползучестью материалов.

К переменным кратковременным нагрузкам относят:

ü снеговые нагрузки;

ü ветровые нагрузки;

ü гололедные нагрузки;

ü нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, включая мостовые и подвесные краны;

ü температурные климатические воздействия;

ü нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий;

ü вес людей, ремонтных материалов в зоне обслуживания оборудования;

ü нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном

и испытательном режимах.

К эпизодическим нагрузкам относят:

ü сейсмические воздействия;

ü нагрузки аварийные, вызванные нарушениями технологического процесса, поломкой оборудования;

ü нагрузки, обусловленные деформациями основания с коренным изменением

структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах.

Характеристические и расчетные значения эпизодических нагрузок определяются специальными нормативными документами.

Источник

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