Страница 2: СНиП РК 1.01-01-2001. Пособие по проектированию стальных конструкций (32561)

ОА и разгрузке для упругопластического материала АС, для нелинейно упругого материала АВ

Если в процессе деформирования конструкции в некоторых ее частях появится частич ная разгрузка, то жесткость системы в целом должна увели читься. В связи с этим принятое допущение приво дит, как правило, к некоторому запасу несущей способности, что позво ляет в практических расче тах в большинстве случаев надежно пользоваться моделью нели нейно упругого материала.

1.1.13 При возможном убывании нагрузок, а также при повторно-переменной нагрузке анализ поведения стальных конструкций за пределом упругости должен основываться на использовании модели упругопластического материала с различны ми зависимостями между деформациями и напря жениями при нагрузке и разгрузке (рис. 1, кривая ОВАС).

1.1.14 Расчет стальных конструкций и их элемен тов на усилия от действия внешних нагрузок, как правило, необходимо выполнять с использованием геометрических гипотез: плоских сечений, секториальных площадей и прямых нормалей.

1.1.15 При необходимости расчета стальных кон струкций и их элементов с учетом влияния собст венных остаточных напряжений ??r (от сварки, прокатки, холодной правки и т. д.) допускается при менять гипотезу об алгебраическом суммирова нии условных деформаций ??r = ??r /Е с деформация ми от внешней нагрузки (Е - модуль упругости).

1.1.16 Надежность и экономичность стальных кон струкций должны быть обеспечены одно вре менным выполнением требований к выбору материалов, рас четам и конструированию (а также изготовлению и монтажу).

В случаях, когда наступление предельных состоя ний конструкций сопряжено только с экономи ческими последствиями, их расчет допускается вы полнять вероятностно-экономическим методом, обес пе чивающим оптимальное соотношение между надежностью и материалоемкостью сооружений [6].

1.1.17 (1.9) При проектировании стальных кон струкций следует принимать минимальные сечения элементов, удовлетворяющие требованиям СНиП РК 5.04-23-2002. Подбор сечений необходимо выпол нять с учетом технико-экономического обоснования принимаемого проектного решения, дейст вующего сортамента, применения эффективных марок ста лей, профилей, унифицированных типовых или стандартных конструкций, а также других требо ваний СНиП РК 5.04-23-2002.

1.2 Предельные состояния стальных конструкций

1.2.1 Изложенные в СНиП РК 5.04-23-2002 методы про верки стальных конструкций по предельным состояниям, классификация которых приведена в табл. 1, разработаны с учетом свойств сталей, назначения и условий эксплуатации конструкций, вида их рабо ты, характера внешних нагрузок и воздействий, а также технологии изготовления и монтажа.

1.2.2 Пластическое разрушение элементов и кон струкций сопровождается значительным раз витием пластических деформаций и в ряде случаев пред полагает работу стали в области само упрочнения.

При соответствующем обосновании допускается не учитывать область самоупрочнения стали и рас четы конструкций выполнять на основе идеализи рованной упругопластической (Прандтля) или жесткопластической диаграмм.

В соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002 проверку пла стического разрушения необходимо выполнять при расчете на прочность следующих элементов из пластических сталей с отношением Run /Ryn > 1,3 (где Run - временное сопротивление, обозначаемое ??в по государственным стандартам и техническим усло виям на сталь; Ryn — предел текучести, обозначаемый ??т, по государственным стандартам и техническим условиям на сталь), несущих статическую наг рузку:

а) растянутых, нормальная эксплуатация кото рых возможна и после достижения металлом пре дела текучести (некоторые типы листовых конст рукций, в основном, с равномерным распределе нием растягивающих напряжений: листовые насти лы, отдельные виды трубопроводов и резервуаров с учетом опыта их эксплуатации);

б) сечений, ослабленных отверстиями для бол тов, в болтовых конструкциях, а также в местах стыков, выполненных на болтах (кроме конструк ций на высокопрочных болтах);

в) растянутых одиночных уголков, прикрепляе мых одной полкой болтами;

г) стенок перфорированных балок.

Пластическое разрушение учитывается согласно СНиП РК 5.04-23-2002 также при установлении расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений.

К пластическому разрушению следует относить предельные состояния конструкций при повторяю щихся нагрузках по условиям переменной теку чести и прогрессивного разрушения.

1.2.3 Хрупкое разрушение сопровождается малой деформацией, как правило, при концентрации нап ряжений, низких температурах или ударных воз действиях, в большинстве случаев при одно вре мен ном действии указанных факторов.

В соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002 способность стальных конструкций противостоять хрупкому разрушению следует обеспечивать главным образом выполнением требований к выбору сталей, приме нению соответствующих конструктивных решений, технологии обработки деталей и образования отвер стий.

Согласно СНиП РК 5.04-23-2002 рекомендуется также проверка расчетом на прочность с учетом хрупкого разрушения, в первую очередь, центрально- и внецентренно-растянутых элементов и зон растяжений изгибаемых элементов в предположении упругих деформаций стали при действии расчетных предель ных нагрузок.

1.2.4 Усталостное разрушение сопровождается об разованием и развитием трещин в результате много кратно повторяющихся силовых воздействий от подвижных, виб ра ционных, сейсмических и других переменных нагрузок, приложенных непосредственно к кон струкциям.

Проверка этого предельного состояния согласно СНиП РК 5.04-23-2002 выполняется расчетом элементов конструкций на выносливость в пределах упругих деформаций стали при действии расчетных эксплуа тационных нагрузок с учетом характеристик сталей, вида напряженного состояния, конструктивной схе мы узла или соединения, технологии обработки де тали, вида нагрузки и числа циклов нагружений. Усталостные разрушения возможны и при небольшом количестве циклов знакопеременного нагружения, если материал конструкций работает в упругопластической стадии. Проверку такого предельного состояния следует выполнять используя методики расчета на мало цикловую прочность, например, уравнение Менсона-Коффина ??6??.

1.2.5 Потеря устойчивости формы или положения характеризуется тем, что конструкция или элемент утрачивают способность сохранять свое равновесное состояние, соответствующее дейст вующим при этом внешним нагрузкам и воздействиям.

Проверку устойчивости формы или положения следует выполнять для системы в целом и для ее от дельных элементов.

В соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002 проверка поте ри устойчивости формы заключается в установлении максимального значения нагрузки, которая может быть воспринята элементом, имеющим, как пра вило, начальные несовершенства, при расчете его по деформированной схеме с учетом неупругих дефор маций стали.

При соответствующем обосновании допускается рассчитывать на устойчивость идеальные системы или элементы в пределах упругих деформаций. Этот метод, в частности, использован в СНиП РК 5.04-23-2002 при определении расчетных длин сжатых стержней, установлении при веденной гиб кости сжатых сквозных стержней, проверке балок на общую устойчивость и т. д.

1.2.6 Переход конструкции в изменяемую систе му характеризуется превращением ее в кинемати ческий механизм, у которого возможность изме нения формы в направлении действия нагрузки не ограничена никакими связями.

1.2.7 Предельное состояние в результате теку чести материала, неупругих сдвигов в соединениях, качественного изменения конфигурации означает переход конструкций в такое состояние, когда при сохранении общей несущей способности необ ходимо прекратить эксплуатацию конструкций в связи с существенным нарушением геометриче ской формы и выполнить ремонтные работы по за мене или восстановлению конструкций. Указанное предельное состояние, как и потеря несущей способ ности, относится к первой группе и проверяется на действие тех же расчетных предельных нагрузок.

В отличие от несущей способности, когда крите риями предельных состояний являются силовые факторы (или нагрузки) и выполняется проверка усилий или напряжений, для полной непригодности к эксплуатации предельные состояния конструкций при сохранении их несущей способности по суще ству должны оцениваться на основе деформацион ных критериев - ограничений перемещений или деформаций конструкций, работающих за пределом упругости.

Вместе с тем проверка рассматриваемого пре дельного состояния в ряде случаев может выпол няться в традиционной форме сравнения напряже ний (усилий).

1.2.8 Предельные состояния по ограничению пере мещений, сдвигов в соединениях, колебаний и изменения положения конструкций и элементов (вто рая группа) харак те ризуются тем, что нару шаются условия нормальной эксплуатации, связанные с пре быванием людей, работой техно ло гического обору дования и сохранностью ограждающих конструк ций.

Значения указанных деформационных величин, определяемые расчетом, как правило, в пределах упругих деформаций стали не должны превышать предельно допустимых значений, установленных СНиП 2.01.07-85*.

В отличие от предельных состояний первой груп пы, возможность наступления которых, в прин ципе, не допускается системой частных коэффициентов метода предельных состояний, уста нов ленные СНиП 2.01.07-85* для второй группы предельно до пустимые значения перемещений или па раметров колебаний и изменения положения конструкций могут быть достигнуты (но не превзойдены) в процессе работы конструкций при действии расчет ных эксплуатационных нагрузок.

2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

2.1 Основные требования к прокату

2.1.1 Горячекатаный фасонный (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосный уни вер сальный прокат и гнутые профили из углеродистой и низколегированной сталей, предназначенные для стальных строительных конструкций со сварными и другими соединениями, должны поставляться по стандарту «Прокат для строительных конструкций» ГОСТ 27772. Допускается применять прокат, изготовленный по этому стандарту для других отраслей промышленности, а также прокат, пост авляемый по другим государственным стандартам и техническим условиям, указанных в таблице 51б СНиП РК 5.04-23-2002.

2.1.2 (2.1) В целях унификации применяемые в строительных металлоконструкциях стали по гаран ти ро ванным значениям предела текучести и временного сопротивления разрыву в табл. 51 СНиП РК 5.04-23-2002 разделены на десять основных уровней (классов) прочности. При выборе уровня прочности прокатной стали следует учитывать степень ответственности конст рукций зданий и сооружений, а также условия их из готовления и эксплуатации в соответствии с табл.50 СНиП РК 5.04-23-2002.

При проектировании металлоконструкций про мышленных зданий и сооружений необходимо стремиться к максимальному сокращению уровней прочности применяемых сталей и типоразмеров проката.

2.1.3 (2.1) По хладостойкости металл проката должен отвечать требованиям, указанным в табл. 2.

Таблица 2

* Допускаются также стали, удовлетворяющие требованиям KCU-40 и КСА.

** Только для района ????4 Обозначения, принятые в табл. 2:

KCU - ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида U (при соот ветст вующей температуре) по ГОСТ 9454.

КСА - ударная вязкость после механического старения по ГОСТ 7268.

2.1.4 Уровни прочности стали для элементов стальных конст рукций и сооружений, вос при нимающих растягива ющие нагрузки в направлении толщины проката, следует принимать по табл. 50 СНиП РК 5.04-23-2002, при этом прокат толщиной свыше без прове дения дополнительных испытаний применять не ре комендуется.