Сочетания нагрузок

На реальную конструкцию обычно действует несколько нагрузок одновременно, при этом вероятность того, что все они будут иметь максимальные значения, мало вероятна. Поэтому при расчете рассматриваются сочетания нагрузок, в которых каждая из нагрузок включается со своим коэффициентом сочетаний y. Задача проектировщика определить наихудшую комбинацию нагрузок для рассматриваемого элемента конструкции.

СНиП рекомендует основные и особые сочетания нагрузок.

В расчетах учитывают нагрузки в различных возможных их сочетаниях, принимая при этом во внимание вероятность одновре­менного их действия. Основными сочетаниями считают одновре­менное действие: постоянной, временной (подвижной) вертикаль­ной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой, и центробежной силы. Дополнительными считают сочетания, при которых одновременно с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний действуют также одна или несколько осталь­ных видов нагрузок, кроме сейсмических и строительных. Особы­ми называют сочетания, включающие нагрузки сейсмические или строительные совместно с другими.

Коэффициенты сочетаний h нагрузок для расчета мостов, учитывающие уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок, принимают по п. 2.2 и

табл. 5 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы».

При определении наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок обычно рассматривают такие комбинации усилий: + Мmax. Nсоотв.; - Мmax. Nсоотв.; + Nmax,+ Мсоотв.; + Nmax,- Mсоотв.; Nmin, + Mсоотв.; + Nmin, - Мсоотв.

При составлении сочетаний нагрузок необходимо иметь ввиду, что некоторые нагрузки могут объединяться и рассматриваться как одна нагрузка (например, нагрузки от подвижного состава: вертикальные, давление грунта и горизонтальные поперечные от центробежной силы) с введением дополнительных коэффициентов сочетаний для этих нагрузок.

3.3. Нормативные и расчетные сопротивления

Механические свойства изменчивы, поэтому нормативное сопротивление устанавливается на основе статистической обработки данных по механическим свойствам материалов, выпускаемых нашей промышленностью. Значение нормативного сопротивления устанавливается таким, чтобы обеспеченность их составляла не менее 0,95, т.е., чтобы математические значения случайных отклонений для материала с пониженными значениями механических свойств составляли не более 5%.

Для малоуглеродистой стали и сталей повышенной прочности и алюминиевых сплавов за основную характеристику нормативных сопротивлений принято значение предела текучести s_т , поскольку при напряжениях R_yn = s_т , в растянутых, изгибаемых и других элементах начинается развитие пластических деформаций, а сжатые элементы начинают терять устойчивость.

Для некоторых материалов (высокопрочных сталей) и при допущении развития больших пластических деформаций, когда несущая способность определяется прочностью материала, за нормативное сопротивление принимается временное сопротивление (предел прочности) R_un = s_в.

Значения s_т и s_в являются браковочными и при приемке проката контролируются.

Расчетные сопротивления материалов определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу g_m, который для различных сталей определяется по табл. 49 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы».

Таким образом, расчетное сопротивление по пределу текучести вычисляется по формуле R_y = R_yn / g_m

а по временному сопротивлению - R_u = R_un / g_m

Значения расчетных сопротивлений основных строительных сталей, рекомендуемых для применения в мостах, приведены в табл. 50, а для других напряженных состояний расчетные сопротивления определяются по формулам табл. 48 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы».

Кроме того, при расчете по временному сопротивлению для растянутых элементов вводится коэффициент надежности g_u = 1,3.

При расчете конструкций и соединений следует учитывать степень ответственности зданий и сооружений, что выполняется путем введения коэффициента надежности по назначению g_n.

При расчете конструкций и соединений следует учитывать условия работы, что выполняется путем введения коэффициента условий работы g_c (m) и коэффициенты условий работы сварных швов g_wf и g_wz и коэффициенты условий работы болтовых соединений g_b (m_b1, m_b) принимаемые по табл. 6*; п. 11.2*; табл. 35* и приложения N4 СНиП П-23-81* или по табл. 60, 81 и 82 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы».

4. Материалы, применяемые в МК.

4.1. Виды материалов

В настоящее время основным материалом, применяемым в металлоконструкциях, является сталь. Кроме того, при соответствующем обосновании применяются алюминиевые сплавы. В опорных частях при работе на большие сжимающие усилия, а также при наличии сильной агрессивной среды применяется чугун. Работа стали и алюминиевых сплавов аналогична, поэтому далее подробно будем рассматривать только сталь.

4.2. Соединения в МК. Основные виды соединений, которые используются в МК

Наиболее распространенными являются сварные соединения, что связано с такими их преимуществами:

· высокая прочность и надежность;

· простота выполнения;

· высокий уровень механизации и автоматизации;

· экономия металла по сравнению с болтовыми соединениями, благодаря отсутствию ослаблений отверстиями и вспомогательных деталей;

Однако сварным соединениям свойственны и некоторые недостатки:

· для выполнения сварных соединений необходимо специальное оборудование;

· остаточные деформации и напряжения вследствие пластических деформаций при неравномерном нагреве и охлаждении металла;

· высокая концентрация напряжений вблизи швов и в самих швах, что уменьшает прочность при действии повторных и вибрационных нагрузок;

Болтовые соединения широко используются во время монтажа конструкций. Они не требуют специального оборудования, отверстия под болты являються значительно меншими концентраторами напряжений. Отсутствие температурних воздействий обеспечивает необходимую надежность соединений при действии динамических нагрузок.

Заклепки используются в последнее время очень редко в основном в конструкциях из алюминиевых сплавов и при действии значительных динамических нагрузок. Это связано с необходимостью использования специального оборудования.

4.2.1. Сварные соединения. Классификация сварных швов и соединений

Классификация сварных швов. По конструктивным признакам различают стыковые, угловые и прорезные швы.

Стыковыми швами соединяют элементы, которые располагаются в одной плоскости. Эти швы создают наименьшую концентрацию напряжений, но при соединении элементов значительной толщины (для обеспечения полного провара) необходима дополнительная специальная обработка кромок.

Рис. 4.1. Стыковые швы.

Угловые швы образуются при наплавлении в угол между гранями элементов. Швы, параллельные линии действия усилия, называются фланговими, а перпендикулярные – лобовыми.

Фланговые швы Лобовые швы

Рис. 4.2. Типы угловых швов.

Угловые швы создают значительную концентрацию напряжений.

Прорезные швы получаются при заполнении металлом прорезей и отверстий в соединяемых элементах. К этому виду относятся электрозаклепки, которые создаются благодаря проплавлению насквозь одного из соединяемых элементов.

По назначению швы разделяются на рабочие (расчетные), которые передают усилия близкие к их несущей способности, и конструктивные, которые служат для фиксации элементов.

По протяженности различают швы сплошные и прерывистые (шпоночные).

По положенню в пространстве во время сваривания швы разделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные.

Рис. 4.3. Положение швов в пространстве:

I – нижнее; II – вертикальное; III – потолочное.

Наиболее производительной является автоматическая сварка. Она широко применяется для соединения элементов балок и колонн (так называемая сварка «в лодочку»). Автоматическая сварка выполняется под слоем флюса.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа или аргона менее продуктивна, но при этом сварку можно выполнять в любом пространственном положении.

Дата добавления: 2014-01-07