Страница 4: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-9:20ХХ. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-9. Витривалість (59545)

характерні напруження
relevant stresses

характерні напруження
relevant stresses

Рисунок

5.1 –

Характерні напруження, що діють в кутових зварних швах

Figure

5.1 –

Relevant stresses in the fillet welds

6 Визначення діапазону напруження

6.1 Загальні положення

(1) Оцінка витривалості повинна виконуватися з використанням:

– номінального діапазону напружень циклів для деталей, приведених в
таблицях 8.1 - 8.10;

– змінних номінальних діапазонів напружень циклів для випадку різкої зміни перерізів поблизу місця пошкодження, які не включені в таблиці 8.1 - 8.10;

– локальних діапазонів напружень циклів, коли значні градієнти напружень виникають біля шовних з'єднань, приведених в таблиці B.1.

Примітка. Національний Додаток може надавати інформацію з приводу використання номінальних діапазонів напруження циклів, змінних номінальних діапазонів напруження циклів або локальних діапазонів напруження циклів. Категорії елементів для локальних діапазонів напруження циклів див. в Додатку В.

(2) Розрахункове значення діапазону циклу напруження у розрахунках на втому приймається рівним на базі циклів.

6 Calculation of stress ranges

6.1 General

(1) The fatigue assessment should be carried out using

– nominal stress ranges for details shown in Table 8.1 to Table 8.10,

– modified nominal stress ranges where, e.g. abrupt changes of section occur close to the initiation site which are not included in Table 8.1 to Table 8.10 or

– geometric stress ranges where high stress gradients occur close to a weld toe in joints covered by Table B.1.

NOTE: The National Annex may give information on the use of the nominal stress ranges, modified nominal stress ranges or the geometric stress ranges. For detail categories for geometric stress ranges see Annex B.

(2) The design value of stress range to be used for the fatigue assessment should be the stress ranges corresponding to cycles.

6.2 Розрахункове значення но­мінального діапазону напру­ження циклу

(1) Для розрахунку втоми повинне використовуватися розрахункове значення діапазону напруження циклу і :

6.2 Design value of nominal stress range

(1) The design value of nominal stress ranges and should be determined as follows:

(6.1)

де:

, - діапазон напруження циклу, викликаний втомними наванта­женнями наведеними в EN 1991;

- еквівалентні коефіцієнти пошкодження, залежні від спектрів, як вказано у відповідному розділі EN 1993.

(2) За відсутності відповідних значень

- проектне значення номінального діапазону напруження може бути визначено відповідно до вимог, приведених в Додатку А.

Примітка. Національний Додаток може надавати інформацію, доповнюючи Додаток А.

where:

, is the stress range caused by the fatigue loads specified in EN 1991;

are damage equivalent factors depending on the spectra as specified in the relevant parts of EN 1993.

(2) Where no appropriate data for

are available the design value of nominal stress range may be determined using the principles in Annex A.

NOTE: The National Annex may give in formations supplementing Annex A.

6.3 Розрахункове значення змі­нного номінального діапазону напруження циклу

(1) Розрахункове значення змінного номінального діапазону напруження циклу і повинно визначатися таким чином:

6.3 Design value of modified nominal stress range

(1) The design value of modified nominal stress ranges and should be determined as follows:

(6.2)

де:

- коефіцієнт концентрації напруження, необхідний для урахування збільшення локального напруження, обумовленого геометрією деталі, не включеної в характерну криву .

Примітка : Значення можуть бути визначені за довідниками або відповідними розрахунками.

where

is the stress concentration factor to take account of the local stress magnification in relation to detail geometry not included in the reference - curve.

NOTE: - values may be taken from handbooks or from appropriate finite element calculations.

6.4 Розрахункові значення діапазону напруження циклу для зварних з'єднань профілів з порожнинами

(1) Якщо не виконувалися точніші розра­хунки, розрахункове значення змінного номінального напруження повинно визначатися з використанням спрощеної моделі згідно п. 4(2) наступним чином:

6.4 Design value of stress range for welded joints of hollow sections

(1) Unless more accurate calculations are carried out the design value of modified nominal stress range should be determined as follows using the simplified model in 4(2):

де:

- розрахункове значення діапазону напруження циклу, визначене для спрощеної моделі ферми з шарнірними вузлами;

– коефіцієнт збільшення, визначається за таблицями 4.1 і 4.2.

where:

is the design value of stress range calculated with a simplified truss model with pinned joints;

is the magnification factor according to Table 4.1 and Table 4.2.

6.5 Розрахункове значення діапазону напруження для локального напруження

(1) Розрахункове значення діапазону для локального напруження циклу повинно визначатися таким чином:

6.5 Design value of stress range for geometrical (hot spot) stress

(1) The design value of geometrical (hot spot) stress range should be determined as follows:

де:
- коефіцієнт концентрації напруження.

where:
is the stress concentration factor

7 Межа втоми

7.1 Загальні положення

(1) Межа втоми для номінальних діапазонів напружень представлена серіями кривих і кривих (S-N-криві), які відповідають типовим категоріям елементів. Кожна категорія елементів позначається числом, рівним значенню межі втоми і , Н/мм², яку визначено на базі 2 млн. циклів.

7 Fatigue strength

7.1 General

(1) The fatigue strength for nominal stress ranges is represented by a series of curves and curves (S-N-curves), which correspond to typical detail categories. Each detail category is designated by a number which represents, in N/mm², the reference value and for the fatigue strength at 2 million cycles.

(2) Для номінального напруження постійної амплітуди межа втоми може бути отримана таким чином:

(2) For constant amplitude nominal stresses fatigue strengths can be obtained as follows:

де для , див. рис. 7.1

with for , see Figure 7.1

де для , див. рис. 7.2

with for , see Figure 7.2

межа втоми постійної амплітуди, див. рис. 7.1;

is the constant amplitude fatigue limit, see Figure 7.1, and

‑ межа пошкодження, див. рис. 7.2.

(3) Для спектрів номінального напруження з діапазонами напружень вище і нижче межі втоми постійної амплітуди витривалість повина бути визначена за повними кривими опору втоми таким чином:

is the cut off limit, see Figure 7.2.

(3) For nominal stress spectra with stress ranges above and below the constant amplitude fatigue limit the fatigue strength should be based on the extended fatigue strength curves as follows:

де для

with for

де для

with for

межа пошкодження, див. рис. 7.1.

is the cut off limit, see Figure 7.1.

Діапазон нормальних напружень циклу Δσ_R[Н/мм²]

Direct stress range Δσ_R[N/mm²]

Довговічність, число циклів

Endurance, number of cycles

1 Категорія елемента

2 Межа втоми постійної амплітуди

3 Межа пошкодження

1 Detail category

Рисунок

7.1 –

Криві витривалості для діапазону нормального напруження циклу

Figure

7.1 –

Fatigue strength curves for direct stress ranges

Діапазон дотичних напружень циклу Δτ_R[Н/мм²]

Shear stress range Δτ_R[N/mm²]

Довговічність, число циклів

Endurance, number of cycles

1 Категорія елементу

2 Межа пошкодження

1 Detail category

Рисунок

7.2 –

Криві витривалості для діапазону дотичного напруження циклу

Figure

7.2 –

Fatigue strength curves for shear stress ranges

Примітка 1. При призначенні відповідної категорії для конкретного елементу конструкції значення діапазону напруження на базі млн. циклів були розраховані на рівні 75% достовірності для 95% імовірності , з урахуванням стандартного відхилення, розміру зразка і впливу залишкового напруження. Число точок на графіці (не менше 10) вибиралося з міркувань статистичного аналізу, див. Додаток D EN 1990.

Примітка 2. Національний Додаток може визначати категорії елементів за межею втоми для конкретного застосування у випадку, якщо оцінка проводиться відповідно до примітки 1.

Примітка 3. Дані випробувань для деяких елементів точно не співпадають з кривими опору втомі на рис. 7.1. Для гарантованого виключення некоректних значень такі елементи позначені «*» і розміщуються на одну категорію елементів нижче, ніж цього вимагає їх межа втоми на базі циклів. Додаткова перевірка може підвищити рівень класифікації таких елементів на одну кате­горію у випадку, якщо межа втоми постійної амплітуди визначена як межа втоми на базі циклів для (див. рис. 7.3).

NOTE: 1: When test data were used to determine the appropriate detail category for a particular constructional detail, the value of the stress range corresponding to a value of million cycles were calculated for a 75% confidence level of 95% probability of survival for , taking into account the standard deviation and the sample size and residual stress effects. The number of data points (not lower than 10) was considered in the statistical analysis, see annex D of EN 1990.

NOTE: 2: The National Annex may permit the verification of a fatigue strength category for a particular application provided that it is evaluated in accordance with NOTE: 1.

NOTE: 3: Test data for some details do not exactly fit the fatigue strength curves in Figure 7.1. In order to ensure that non conservative conditions are avoided, such details, marked with an asterisk, are located one detail category lower than their fatigue strength at cycles would require. An alternative assessment may increase the classification of such details by one detail category provided that the constant amplitude fatigue limit is defined as the fatigue strength at cycles for (see Figure 7.3).

Рисунок

7.3 –

Крива витривалості для визначення альтернативної межі

втоми для деталей, класифікованих як

Figure

7.3 –

Alternative strength for details classified as

(4) Категорії елементів і для номінального напруження представлені в наступних таблицях:

Таблиця 8.1 - для листових елементів і механічних з'єднань вузлів;

Таблиця 8.2 - для зварних збірних перерізів;

Таблиця 8.3 - для поперечних стикових зварних швів;

Таблиця 8.4 - для приварених деталей і ребер;

Таблиця 8.5 - для навантажених зварних вузлів;

Таблиця 8.6 - для профілів з порожнинами;

Таблиця 8.7 - для вузлових з'єднань ґратчастих ферм;

Таблиця 8.8 - для ортотропних плит із закритими ребрами;

Таблиця 8.9 - для ортотропних плит із відкритими ребрами;

Таблиця 8.10 - для вузлів з'єднання верхньої полиці із стінкою балки.

(5) Категорії межі втоми для локальних діапазонів напружень приведені в Додатку В.

Примітка. Національний Додаток може призна­чати межу втоми і для елементів не охоплених таблицями 8.1 - 8.10 і Додатком В.

(4) Detail categories and for nominal stresses are given in

Table 8.1 for plain members and mechanically fastened joints

Table 8.2 for welded built-up sections

Table 8.3 for transverse butt welds

Table 8.4 for weld attachments and stiffeners

Table 8.5 for load carrying welded joints

Table 8.6 for hollow sections

Table 8.7 for lattice girder node joints

Table 8.8 for orthotropic decks – closed stringers

Table 8.9 for orthotropic decks – open stringers

Table 8.10 for top flange to web junctions of runway beams

(5) The fatigue strength categories for geometric stress ranges are given in Annex B.

NOTE: The National Annex may give fatigue strength categories and for details not covered by Table 8.1 to Table 8.10 and by Annex B.

7.2 Зміна межі втоми

7.2.1 Елементи без зварювання або зі зва­рними з'єднаннями з повністю знятим внутрішнім залишковим напруженням

(1) В елементах без зварювання або зі зварними з'єднаннями з повністю знятим внутрішнім залишковим напруженням вплив середнього напруження циклу на межу втоми може бути врахований призначенням зменшеного еквівалентного діапазону напруження циклу , якщо частина циклу або весь цикл є стискаючим.

(2) Еквівалентний діапазон напруження циклу може бути визначений сумою розтягнутої частини і 60 % величини стиснутої частини діапазону напруження циклу, рис. 7.4.

7.2 Fatigue strength modifica­tions

7.2.1 Non-welded or stress-relieved welded details in compression

(1) In non-welded details or stress-relieved welded details, the mean stress influence on the fatigue strength may be taken into account by determining a reduced effective stress range in the fatigue assessment when part or all of the stress cycle is compressive.

(2) The effective stress range may be calculated by adding the tensile portion of the stress range and 60% of the magnitude of the compressive portion of the stress range see Figure 7.4.

7.2.2 Вплив розмірів

(1) Вплив розмірів поперечного перерізу, пов'язаний з товщиною або іншими конструктивними особливостями деталі, необхідно враховувати, як вказано в таблицях 8.1 - 8.10. В цьому випадку межа втоми визначається як

7.2.2 Size effect

(1) The size effect due to thickness or other dimensional effects should be taken into account as given in Table 8.1 to Table 8.10. The fatigue strength then is given by: