Розрахунок центрально розтягнутих елементів
Робота сталі на розтяг найбільш раціональна, так як допускає повне використання міцнісних властивостей матеріалу, оскільки при центральному прикладенні навантаження розподіл напружень в перерізі є рівномірним. Покажемо на прикладі роботу на розтяг листа з отвором (рис.3.1). Рисунок 3.1 - До роботи на розтяг стального листа Припущення про рівномірне розподілення напружень справедливе тільки при відсутності ослаблень в перерізі. При наявності отворів, що є концентраторами напружень, напруження в перерізі розподіляються нерівномірно. Така нерівномірність зберігається при пружній роботі сталі. Після досягнення максимальними напруженнями в ослабленому перерізі межі текучості сталі починається їх вирівнювання по перерізу, в кінці якого наступає граничний стан з рівномірним розподілом напружень. Покажемо граничні стани елемента у вигляді епюр напружень в суцільному і ослабленому перерізах (рис.3.2.). Рисунок 3.2 - Епюри напружень в перерізах зразка Основна перевірка для центрально розтягнутих елементів – це перевірка міцності, яка відноситься до І групи граничних станів. Руйнування елемента відбувається по найбільш ослабленому перерізу, тобто по тому перерізу, площа якого мінімальна (тобто по площі “нетто”). В нашому випадку – це переріз 2-2, який проходить через центр отвору. Площа “нетто” – це площа за вирахуванням послаблень (по перерізу 2-2): An= A - Aпосл.= b · t – d · t = t (b-d). Площа “брутто” – це площа перерізу, який не має послаблень (по перерізу 1-1): A = b · t. Площа (та інші геометричні характеристики) “нетто” позначаються індексом “n”. Напруження в центрально розтягнутому елементі перевіряються за умовою міцності N s = ¾ £ Ry gc, An де N – розрахункове осьове розтягуюче зусилля; An – площа перерізу “нетто”; Ry – розрахунковий опір за межею текучості; gс – коефіцієнт умов роботи. В практиці проектування зустрічаються випадки, коли експлуатація розтягнутих елементів можлива і після досягнення металом межі текучості. Наприклад, різноманітні ємкості, трубопроводи та інші конструкції, які працюють на розтяг під дією внутрішнього тиску. Для таких конструкцій не суттєво, чи досягнув метал межі текучості і почали розвиватися пластичні деформації. Головне для них – щоб в металі не виникали механічні пошкодження (розриви), тобто щоб метал не досягнув межі міцності. Це допускається для сталей, у яких Ru / gu > Ry, де gu – коефіцієнт надійності в розрахунках за тимчасовим опором, рівний 1,3. Тоді розрахункова формула приймає вигляд: N Ru s = ¾ £ ¾ gс. An gu Крім міцності розтягнутих елементів необхідно забезпечити їх достатню жорсткість, щоб запобігти пошкодженню елементів при транспортуванні та монтажі конструкцій, а також в процесі їх експлуатації зменшити провисання елементів від власної ваги і запобігти вібрації стержнів при динамічних навантаженнях. З цією метою перевіряють гнучкість розтягнутих елементів. Вона не повинна перевищувати максимально допустимих значень, встановлених нормами проектування: l e f l = ¾ £ lu, i де l e f - розрахункова довжина елемента (відстань між точками закріплення в площині визначення гнучкості); і - радіус інерції перерізу; lu - гранична гнучкість, яка визначається за СНиП “Стальные конструкции” (табл.20). При дії статичного (нерухомого) навантаження lu= 400.
|