НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

Классификация нагрузок и воздействий

Различают следующие виды нагрузок и воздействий:

1) постоянные;

2) временные длительные;

3) временные кратковременные;

4) особые.

Постоянные нагрузки и воздействия

К постоянным нагрузкам и воздействиям относятся: вес постоянных частей зданий и сооружений, вес и давление грунтов, воздействия предварительного напряжения.

Временные длительные нагрузки и воздействия

К временным длительным нагрузкам и воздействиям относятся:

а) вес перегородок;

б) вес стационарного оборудования;

в) давление газов, жидкостей, сыпучих материалов, избыточное давление и разрежение воздуха

г) нагрузка на перекрытия в складских помещениях, зернохранилищах

д) нагрузка на перекрытия в помещениях жилых и общественных зданий, где преобладает вес оборудования и материалов;

е) температурные, технологические воздействия;

ж) воздействие неравномерных деформаций;

з) вес отложений производственной пыли.

Кратковременные нагрузки и воздействия

К временным кратковременным нагрузкам и воздействиям относятся:

а) атмосферные (снеговые, ветровые, гололедные, температурные) воздействия;

б) нагрузки от подъемно-транспортного оборудования;

в) нагрузки от массы людей и др.

Особые нагрузки и воздействия

К особым нагрузкам относятся:

а) сейсмические и взрывные воздействия;

б) связанные с поломкой оборудования;

в) воздействия от просадок оснований.

Из-за многообразия факторов, влияющих на прочность стали, показатели прочности имеют определенное рассеивание. Представление об изменчивости показателей качества стали дают статистические кривые распределения (в процентах) различных ее характеристик, например предела текучести (рис.1).

На основании полученных статистических данных устанавливаются наименьшие значения механических свойств металла, которые записываются в соответствующие ГОСТ и по которым производится отбраковка металла на металлургических заводах. На эскизе отмечено браковочное значение предела текучести а_т = 24 кН/см² (стали по ГОСТ 380-71* заменяются сталями по ГОСТ 27772-88 [4]) для стали марки Ст3.

Виды напряжений и учет их при расчете элементов конструкций

Напряжения в зависимости от вида подразделяются на основные, дополнительные, местные и начальные.

Основные напряжения определяются от внешних воздействий, исходя из гипотезы плоских сечений. Основные напряжения определяются по усилиям, установленным для принятой идеализированной расчетной схемы. Искусственно издаваемые предварительные напряжения также относятся к основным.

Дополнительные напряжения - напряжения, возникающие в результате дополнительных связей по отношению к принятой идеализированной схеме (например, из-за жесткости узлов дополнительных систем связей). Дополнительные напряжения при пластичном материале не оказывают существенного влияния на несущую способность конструкции и в расчетах не учитываются.

Местные напряжения могут быть двух видов:

а) возникающие в результате внешних воздействий;

б) возникающие в местах резкого изменения или нарушения сплошности сечения, в которых вследствие искажения силового потока происходит концентрата напряжений.

В первом случае местные напряжения уравновешиваются с внешними воздействиями, во втором - они внутренне уравновешены.

К местным напряжениям первого случая относятся напряжения в местах приложения сосредоточенных нагрузок - на опорах, под катками мостовых кра­нов, в местах опирания балок (рис.1).

Рис.1. Местные напряжения:

а - в местах приложения сосредоточенных нагрузок;

б - под катком крана

Местные напряжения могут привести к развитию чрезмерных пластических деформаций или к потере устойчивости в тонких элементах сечений.

Снижение вибрационной прочности учитывается при расчете конструкций, испытывающих динамические воздействия.

Начальные напряжения - напряжения, которые имеются в ненагруженном внешней нагрузкой элементе и которые появились в нем в результате неравномерного остывания после прокатки и сварки или в результате предшествующей работы элемента и его пластической деформации, поэтому они называются также внутренними, собственными или остаточными. Начальные напряжения всегда уравновешены, и поэтому эпюры их двузначны (рис.2).

Суммирование собственных напряжений с линейными напряжениями, вызванными внешней нагрузкой, может привести к более раннему или позднему переходу в стадию пластичности, что сказывается на деформациях конструкций.

Рис.2. Начальные напряжения:

а - напряжения в балке двутаврового сечения

1- начальные напряжения;

2- напряжения от внешней нагрузки;

3 - суммарные напряжения при образовании шарнира пластичности);

б - прогибы балки

(1 - при отсутствии начальных напряжений;

2 - при наличии начальных напряжений);

в - повышение несущей способности балок созданием предварительного напряжения;

σ₀ - предварительное напряжение;

R - расчетное сопротивление;

P₁ - максимальная нагрузка без предварительного напряжения;

Р₂ - то же, с предварительным напряжением

Лекция №8