Страница 3: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-9:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-9. Витривалість (59545)

2 Основні вимоги і методи

(1) Елементи конструкцій необхідно проектувати з розрахунком на таку витривалість, щоб їх експлуатація була надійною з необхідною вірогідністю протягом всієї проектної довговічності.

Примітка. Передбачається, що споруди, запроектовані з урахуванням втомних навантажень згідно EN 1991 і розрахунків на втомну міцність відповідно до цієї частини, задовольняють цій вимозі.

2 Basic requirements and methods

(1) Structural members should be designed for fatigue such that there is an acceptable level of probability that their performance will be satisfactory throughout their design life.

NOTE: Structures designed using fatigue actions from EN 1991 and fatigue resistance according to this part are deemed to satisfy this requirement.

(2) Додаток А може бути застосований для визначення конкретної моделі навантаження, якщо:

– модель втомного навантаження відсутня в EN 1991;

– потрібна більш реальна модель втомного навантаження.

Примітка. Вимоги для визначення конкретних моделей втомного навантаження можуть бути вказані в Національному Додатку.

(3) Випробування на втому можуть проводитися:

– для визначення витривалості елементів, не включених в дану частину;

– для визначення витривалості зразків з відповідною або еквівалентною за пошкодженням втомним навантаженням.

(4) При проведенні та оцінці втомних випробувань повинен бути взятий до уваги EN 1990 (див. також п. 7.1).

Примітка. Вимоги для визначення опору втомі за допомогою випробувань можуть бути вказані в Національному Додатку.

(5) Методи для оцінки опори втомі, приведені в даній частині, засновані на перевірці конструкції заданим вимогам за витривалістю на втомне навантаження; така перевірка можлива тільки за умови, якщо втомне навантаження визначається параметрами витривалості, що наведені в даному стандарті.

(6) Втомне навантаження визначається відповідно до вимог оцінки витривалості. Вони відрізняються від навантаження для перевірки граничного стану за несучою здатностю і граничного стану за придатністю до експлуатації.

Примітка. Будь-які втомні тріщини, які розвиваються за час очікуваного терміну експлуатації, не обов'язково означають настання закінчення терміну експлуатації. Тріщини повинні ремонтуватися з обов'язковим контролем якості виконання робіт для уникнення більше серйозних випадків пошкодження.

(2) Annex A may be used to determine a specific loading model, if

– no fatigue load model is available in EN 1991,

– a more realistic fatigue load model is required.

NOTE: Requirements for determining specific fatigue loading models may be specified in the National Annex.

(3) Fatigue tests may be carried out

– to determine the fatigue strength for details not included in this part,

– to determine the fatigue life of prototypes, for actual or for damage equivalent fatigue loads.

(4) In performing and evaluating fatigue tests EN 1990 should be taken into account (see also 7.1).

NOTE: Requirements for determining fatigue strength from tests may be specified in the National Annex.

(5) The methods for the fatigue assessment given in this part follows the principle of design verification by comparing action effects and fatigue strengths; such a comparison is only possible when fatigue actions are determined with parameters of fatigue strengths contained in this standard.

(6) Fatigue actions are determined according to the requirements of the fatigue assessment. They are different from actions for ultimate limit state and serviceability
limit state verifications.

NOTE: Any fatigue cracks that develop during service life do not necessarily mean the end of the service life. Cracks should be repaired with particular care for execution to avoid introducing more severe notch conditions.

3 Методи оцінки

(1) Оцінка втоми повинна проводитися із застосуванням:

– методу працездатності з пошкодженнями;

– методу безпечного ресурсу.

(2) Метод працездатності з пошкодженнями повинен гарантувати достовірність того, що конструкція задовільно працюватиме протягом її проектної довговічності, за умови що запланований огляд і режим обслуговування для виявлення і виправлення втомних пошкоджень виконуються протягом терміну проектної довговічності конструкції.

Примітка 1. Метод працездатності з пошкодженнями може застосовуватися, коли у момент втом­ного руйнування можливий перерозподіл зусиль між складовими елементів конструкції.

Примітка 2. В Національному Додатку можуть знаходитися передбачені програми контролю.

Примітка 3. Конструкції, що оцінюються в даній частині, вважаються працездатними з пошкодженнями, якщо матеріал конструкцій вибраний згідно EN 1993-1-10 і проводиться їх регулярне обслуговування.

(3) Метод безпечного ресурсу повинен забезпечувати достовірний рівень того, що конструкція задовільно працюватиме весь час її проектної довговічності без необхідності регулярних обстежень в процесі експлуатації на предмет втомного пошкодження. Метод безпечного ресурсу повинен застосовуватися у випадках, коли утворення локальної тріщини в одній деталі швидко приводить до руйнування елементу конструкції або всієї конструкції.

(4) Для оцінки втоми за даною частиною, необхідна надійність може бути досягнута корегуванням коефіцієнту пропорційності для витривалості з урахуванням наслідків руйнування і прийнятих вимог проекту.

(5) Витривалість визначається за розглядом елементу конструкції в цілому з урахуванням його матеріалу і геометричних параметрів перерізу. У елементах схильних до втоми, які наведені в даній частині, також вказується вірогідне місце зародження тріщини.

(6) Методи оцінки, наведені в цих нормах визначають витривалість за кривими опору втомі для:

– стандартних елементів за відповідним номінальним напруженням;

– типових зварних з'єднань за відповідним локальним напруженням.

(7) Необхідна надійність може бути досягнена наступними засобами:

а) методом працездатності з пошкодженнями:

– вибором елементів, матеріалів і рівнів напруження, таким чином що при утворенні тріщини в результаті експлуатації була забезпечена низька швидкість розповсюдження тріщини і велика критична довжина тріщини;

– розглядом декількох програм навантаження;

– установкою деталей, що зупиняють тріщини;

– установкою деталей, легко контрольованих в процесі регулярних оглядів;

b) методом безпечного ресурсу:

– вибором елементів і рівнів втомного напруження, достатніх для досягнення
– значення, достатнього для остаточної перевір­ки граничних станів в кінці проектного часу експлуатації.

Примітка . Національний Додаток може давати інші методи оцінки визначення граничних станів і чисельні значення Рекомендовані значення приведені у таблиці 3.1.

3 Assessment methods

(1) Fatigue assessment should be undertaken using either:

– damage tolerant method or

– safe life method.

(2) The damage tolerant method should provide an acceptable reliability that a structure will perform satisfactorily for its design life, provided that a prescribed inspection and maintenance regime for detecting and correcting fatigue damage is implemented throughout the design life of the structure.

NOTE: 1: The damage tolerant method may be applied when in the event of fatigue damage occurring a load redistribution between components of structural elements can occur.

NOTE: 2: The National Annex may give provisions for inspection programmes.

NOTE: 3: Structures that are assessed to this part, the material of which is chosen according to EN 1993-1-10 and which are subjected to regular maintenance are deemed to be damage tolerant.

(3) The safe life method should provide an acceptable level of reliability that a structure will perform satisfactorily for its design life without the need for regular in-service inspection for fatigue damage.
The safe life method should be applied in cases where local formation of cracks in one component could rapidly lead to failure of the
structural element or structure.

(4) For the purpose of fatigue assessment using this part, an acceptable reliability level may be achieved by adjustment of the partial factor for fatigue strength taking into account the consequences of failure and the design assessment used.

(5) Fatigue strengths are determined by considering the structural detail together with its metallurgical and geometric notch effects. In the fatigue details presented in this part the probable site of crack initiation is also indicated.

(6) The assessment methods presented in this code use fatigue resistance in terms of fatigue strength curves for

– standard details applicable to nominal stresses

– reference weld configurations applicable to geometric stresses.

(7) The required reliability can be achieved as follows:

a) damage tolerant method

– selecting details, materials and stress levels so that in the event of the formation of cracks a low rate of crack propagation and a long critical crack length would result,

– provision of multiple load path

– provision of crack-arresting details,

– provision of readily inspectable details during regular inspections.

b) safe-life method

– selecting details and stress levels resulting in a fatigue life sufficient to achieve the
– values equal to those for ultimate limit state verifications at the end of the design service life.

NOTE: The National Annex may give the choice of the assessment method, definitions of classes of consequences and numerical values for Recommended values for are given in Table 3.1.

Таблиця

3.1 –

Рекомендовані значення частинних коефіцієнтів для опору втоми

Table

3.1 –

Recommended values for partial factors for fatigue strength

Метод оцінки

Assessment method

Наслідки руйнування

Consequence of failure

Малі наслідки

Low consequence

Великі наслідки

High consequence

Працездатність при пошкоджені

Damage tolerant

1,00

1,15

Безпечний ресурс

Safe life

1,15

1,35

4 Напруження від втомних навантажень

(1) При визначенні номінального напру­ження необхідно враховувати всі можливі навантаження включаючи вплив викрив­лення. Аналіз необхідно проводити на базі пружної роботи елементів і з'єднань.

(2) Для гратчастих ферм, виготовлених з профілів з порожнинами, розрахунок може ґрунтуватися на спрощеній моделі ферми з шарнірними вузлами. При визначенні напруження при вузловому навантаженні на ферму, вплив вузлових моментів враховується за допомогою коефіцієнтів (див. таблицю 4.1 - для профілів круглого перерізу, таблицю 4.2 - для профілів прямокутного перерізу).

4 Stresses from fatigue actions

(1) Modelling for nominal stresses should take into account all action effects including distortional effects and should be based on a linear elastic analysis for members and connections.

(2) For latticed girders made of hollow sections the modelling may be based on a simplified truss model with pinned connections. Provided that the stresses due to external loading applied to members between joints are taken into account the effects from secondary moments due to the stiffness of the connection can be allowed for by the use of -factors (see Table 4.1 for circular sections, Table 4.2 for rectangular sections).

Таблиця

4.1 –

Коефіцієнти для профілів з порожнинами круглого перерізу

при навантаженні в площині ферми

Table

4.1 –

factors for circular hollow sections under in-plane loading

Тип з'єднання

Type of joint

Пояси

Chords

Стійкі

Verticals

Розкоси

Diagonals

З'єднання із зазором

Gap joints

К-тип

K type

1,5

1,0

1,3

N-тип / КТ-тип

N type / KT type

1,5

1,8

1,4

З'єднання внахлест

Overlap joints

К-тип

K type

1,5

1,0

1,2

N-тип / КТ-тип

N type / KT type

1,5

1,65

1,25

Таблиця

4.2 –

Коефіцієнти для профілів з порожнинами прямокутного перерізу при

навантаженні у площині ферми

Table

4.2 –

-factors for rectangular hollow sections under in-plane loading

Тип з'єднання

Type of joint

Пояси

Chords

Стійкі

Verticals

Розкоси

Diagonals

З'єднання із зазором

Gap joints

К-тип

K type

1,5

1,0

1,5

N-тип / КТ-тип

N type / KT type

1,5

2,2

1,6

З'єднання внахлест

Overlap joints

К-тип

K type

1,5

1,0

1,3

N-тип / КТ-тип

N type / KT type

1,5

2,0

1,4

Примітка.: Визначення типів з'єднань див.
EN 1993-1-8.

NOTE: For the definition of joint types see
EN 1993-1-8.

5 Визначення напружень

(1) Напруження повинне обчислюватися для граничних станів за придатністю до експлуатації.

(2) Поперечні перерізи класу 4 оцінюються на втомне навантаження у відповідності з EN 1993-1-5.

Примітка 1. Див. настанову від EN 1993-2 до
EN 1993-6.

Примітка 2. Національний Додаток може давати обмеження для перерізів класу 4.

(3) Номінальне напруження повинне обчислюватися в місці передбачуваного втомного пошкодження. Ефекти, що призводять до концентрації напруження в елементах, і відмінні від включених в таблиці 8.1 - 8.10, повинні обчислюватися з використанням коефіцієнту концентрації напруження (SCF) відповідно до п. 6.3 для отримання зміненого номінального напруження.

(4) При використанні методів локального напруження в елементах, що наведені у таблиці В.1 напруження повинні обчислю­ватися за п. 6.5.

(5) Характерні напруження, діючі в основному матеріалі елементів:

- номінальне нормальне напруження ;

- номінальне дотичне напруження .

Примітка. Для врахування сумарного номіналь­ного напруження див. п. 8(2).

(6) Характерні напруження, діючі в зварному шві (див. рис. 5.1):

– нормальне напруження σ_wf поперек вісі зварного шва:

– дотичне напруження повздовж вісі зварного шва: ,

для яких повинні проводитися дві окремі перевірки.

Примітка. Описані вище розрахунки відрізня­ються від розрахунків, які застосовуються для перевірки граничного стану кутового зварного шва за несучою здатністю, і наведені в EN 1993-1-8.

5 Calculation of stresses

(1) Stresses should be calculated at the serviceability limit state.

(2) Class 4 cross sections are assessed for fatigue loads according to EN 1993-1-5

NOTE: 1: For guidance see EN 1993-2 to EN 1993-6.

NOTE: 2: The National Annex may give limitations for class 4 sections.

(3) Nominal stresses should be calculated at the site of potential fatigue initiation. Effects producing stress concentrations at details other than those included in Table 8.1 to Table 8.10 should be accounted for by using a stress concentration factor (SCF) according to 6.3 to give a modified nominal stress.

(4) When using geometrical (hot spot) stress methods for details covered by Table B.1, the stresses should be calculated as shown in 6.5.

(5) The relevant stresses for details in the parent material are:

– nominal direct stresses ;

– nominal shear stresses .

NOTE: For effects of combined nominal stresses see 8(2).

(6) The relevant stresses in the welds are (see Figure 5.1):

– normal stresses σ_wf transverse to the axis of the weld:

– shear stresses longitudinal to the axis of the weld:

for which two separate checks should be performed.

NOTE: The above procedure differs from the procedure given for the verification of fillet welds for the ultimate limit state, given in EN 1993-1-8.