Сварные конструкции. Методика расчета сварных конструкций на прочность. Методика расчета сварных конструкций на прочность
 Скачать 32.58 Kb.
|
|
Методика расчета сварных конструкций на прочность Существуют разные методы расчета сварных конструкций на прочность. При проектировании машиностроительных конструкций и трубопроводов выполняют расчеты на прочность по допускаемым напряжениям. Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия по предельным состояниям. Расчет на прочность по допускаемым напряжениям. В основу этого метода расчета положены допускаемые напряжения, значения которых зависят от механических свойств материала, вида усилий (растяжение, сжатие, изгиб, срез) и характера нагрузок (статические, переменные).  Условие прочности конструкции при расчете по допускаемым напряжениям имеет вид:  где σ напряжение в опасном сечении элемента, Па; [σ] — допускаемое напряжение, Па. Допускаемое напряжение рассчитывают с учетом коэффициента запаса прочности nз, который обычно составляет 1,3 ... 1,6. Допускаемое напряжение при растяжении [σ]p, Па, под действием статических нагрузок определяется по формуле: [σ]p= σт/nз Где σт- предел текучести материала, Па. При переменных нагрузках: [σ]p= γ σт/nз Где γ- коэффициент, учитывающий характер переменной нагрузки. Если сжимается конструкция небольшой длины и продольный изгиб отсутствует, то допускаемое напряжение при сжатии σсж, Па, определяется так же, как и при растяжении: [σ]сж=[σ]p В том случаи, когда происходит сжатие длинных элементов, подверженных продольному изгибу: [σ]сж=φ[σ]p Где φ- коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости элемента При изгибе стальных конструкций допускаемое напряжение [σ]и, Па, определяется по формуле: [σ]и=[σ]p При срезе допускаемое напряжение [τ], Па, значительно меньше, чем при растяжении: [τ]= (0,5…0,6) [σ]p Напряжения, возникающие в конструкции при действии осевых нагрузках, определяется по формуле: σ =P/F где P-осевое усилие, H; F-площадь поперечного сечения элемента, м2 При действии изгибающего момента напряжение в конструкции вычисляют по формуле: σ=M/W где M- изгибающий момент, H; W- момент сопротивления сечения, м3 Основным достоинством метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям является его простота. К его недостаткам можно отнести то, что выбор допускаемых напряжений и значений коэффициента запаса прочности производится без достаточно полного учета всех условий работы конструкций. В связи с этим был разработан другой метод расчета конструкций на прочность — по предельным состояниям. Расчет на прочность по предельным состояниям. Этот метод используется при проектировании всех строительных конструкций. Предельным называется такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям. Различают две группы предельных состояний, к первой группе относятся состояния, характеризующиеся потерей несущей способности (разрушение, изменение формы конструкций) и требующие прекращения ее эксплуатации, а ко второй — состояния, которые затрудняют нормальную эксплуатацию конструкции и снижают ее долговечность. Предельные состояния первой группы связаны с расчетом отдельных элементов сварных конструкций и сварных соединений, а второй группы с расчетом сооружения в целом. В основу метода предельных состояний положены расчетные сопротивления материала. При расчете по этому методу условие прочности имеет вид: N/F⩽mR Где N- расчетная нагрузка (усилие, Н, или момент, Н м); F- геометрическая характеристика сечения (его площадь, м2, или момент сопротивления, м3); R-расчетное сопротивление материала, Па; m-коэффициент условий работы. Коэффициент m учитывает особенности работы конструкции, связанные с ее изготовлением и условиями эксплуатации. Его значение зависит от опасности хрупких разрушений, неблагоприятного влияния агрессивной среды и других факторов. Расчетной называется наибольшая нагрузка, которая может случайно появиться за время существований конструкции. Она определяется как произведение нормативной нагрузки NH на коэффициент перегрузки nп: N=Nн nп Коэффициент перезагрузки обусловленный собственным весом и гидростатическим давлением, принятым 1,1; действием от ветра, весом теплоизоляции, стационарного оборудования, погрузчиков и мостовых кранов 1,2; весом снега-1,4…1,6. Расчетное сопротивление материала определяется по формуле: R=k σт Где k- коэффициент надежности. Коэффициент k учитывает возможное отклонение прочностных характеристик от их нормативных значений. Его значение зависит от технологии процесса получения материала. Для низкоуглеродистой прокатной стали этот коэффициент принят равным 0,9, для низколегированной прокатной стали — 0,85, а для отливок из углеродистой стали — 0,75. Метод расчета на прочность по предельным состояниям принципиально отличается от метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям тем, что общий коэффициент запаса прочности конструкции зависит от трех показателей: коэффициентов условий работы m, перегрузки nп и надежности k. Это позволяет учитывать своеобразие действия отдельных нагрузок, свойства применяемых материалов и различные условия работы конструкций. Вопросы для самоконтроля: Что положено в основу метода расчета на прочность? Что является основным достоинством и недостатком метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям? Что такое предельное состояние? Назовите две группы предельных состояний. |