Принципы оценки расчетной прочности

За время, прошедшее с начала широкого применения сварки в металлических конструкциях, накопилось много опытных и теоретических исследований, посвященных работоспособности и принципам оценки прочности основных типов сварных швов и соединений [1-5]. На основе этих исследований установлены соответствующие расчетные методики, правила и нормы проектирования сварных соединений и конструкций, гарантирующие надежную работу их в течение всего срока службы.

В конспекте рассматриваются два наиболее распространенных метода расчета сварных конструкций: по допускаемым напряжениям и по предельным состояниям.

В развитии указанных методов расчета сварных конструкций большая роль принадлежит известным ученым Н. С. Стрелецкому, Г. А. Николаеву, Н. О. Окерблому, Д. И. Навроцкому, В. А. Винокурову, В. И. Труфякову, Л. М. Лобанову, В. М. Махненко и др.

Массовая доля металла шва в сварных конструкциях редко превышает 1 %. Однако их роль в обеспечении безопасной работы конструкций более значительна. Как свидетельствует статистика, 70... 80 % всех фиксируемых отказов конструкций связаны со сварными соединениями. Поэтому одной из важнейших задач является повышение качества проектирования сварных соединений с учетом современных требований.

Конспект не затрагивает многие принципы оценки прочности сварных конструкций, связанные с такими явлениями, как хрупкое разрушение, коррозионно-усталостное разрушение, разрушение при ползучести и т. д. Материалы по названным и подобным проблемам излагаются в специальной научной литературе.

При расчетах на прочность, жесткость и устойчивость ставится требование, чтобы действительное напряженно-деформированное состояние системы (конструкции, элемента или детали машины) в условиях эксплуатации не достигало бы опасного состояния. Это возможно сделать введением коэффициентов запаса. Величины коэффициентов запаса зависят, прежде всего, от степени соответствия принятых предположений о расчетной схеме действительным условиям работы и должны учитывать возможное отступление эксплуатационных нагрузок от расчетных, неточность принятых методов расчета, неточность изготовления деталей, степень однородности материала, класс сооружения, экономию материала и др.

В настоящее время в различных областях используют два метода расчета стальных конструкций:

– расчет по предельным состояниям;

– расчет по допускаемым напряжениям;

Первый метод применяется при проектировании различных сооружений промышленного и гражданского назначения, например, перекрытий цехов, трубопроводов, стальных каркасов жилых зданий и др.

Второй метод используется для расчета прочности машиностроительных конструкций.