Расчетное сопротивление металла растяжению
Механические свойства материалов изменчивы (имеют разброс своих значений при испытании стандартных образцов), поэтому государственными стандартами и техническими условиями установлены гарантированные пределы их изменения.
Основными параметрами сопротивления стали силовым воздействиям являются нормативное сопротивление стали по пределу текучести R и по временному сопротивлению Run, равные соответственно пределу текучести ст^ и временному сопротивлению стм стали, установленным с обеспеченностью 0,95.
Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, которая обеспечивает надежность прочности материала, близкую к 99,98%. Значение расчетного сопротивления получается делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу ут:
• по пределу текучести
;
• по временному сопротивлению
Коэффициент надежности по материалу (
) учитывает неблагоприятные отклонения сопротивления материала от его нормативного значения вследствие неоднородности свойств, а также установленные допуски на размеры сечений проката. Для сталей, поставляемых по ГОСТ 27772, значение коэффициента ут, как правило, составляет 1,025; для остального проката и труб — 1,050.
Расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772 для стальных конструкций зданий и сооружений приведены в табл. 3.2.
Расчетное сопротивление сдвигу принимается равным Rs = 0,58R.
Таблица 3.2
Нормативные и расчетные сопротивления стали
Класс прочности стали | Нормативное сопротивление, МПа | Расчетное сопротивление, МПа | |||||
Толщина проката, мм | у =1,025 (ГОСТ 27772) | Ут= | 1,050 | ||||
R уп | Run | R У | R и | R У | R и | ||
С235 | от 2 до 8 | 235 | 360 | 230 | 350 | 225 | 345 |
С245 | от 2 до 20 | 245 | 370 | 240 | 360 | 235 | 350 |
свыше 20 до 30 | 235 | 370 | 230 | 360 | 225 | 350 | |
С255 | от 2 до 20 | 245 | 370 | 240 | 360 | 235 | 350 |
свыше 20 до 40 | 235 | 370 | 230 | 360 | 225 | 350 | |
С285 | от 2 до 10 | 275 | 390 | 270 | 380 | 260 | 370 |
свыше 10 до 20 | 265 | 380 | 260 | 370 | 250 | 360 | |
от 2 до 20 | 325 | 470 | 320 | 460 | 310 | 450 | |
С345 | свыше 20 до 40 | 305 | 460 | 300 | 450 | 290 | 440 |
свыше 40 до 80 | 285 | 450 | 280 | 440 | 270 | 430 | |
свыше 80 до 100 | 265 | 430 | 260 | 420 | 250 | 410 | |
С345К | от 4 до 10 | 345 | 470 | 335 | 460 | 330 | 450 |
С375 | от 2 до 20 | 355 | 490 | 345 | 480 | 340 | 465 |
свыше 20 до 40 | 335 | 480 | 325 | 470 | 320 | 455 | |
Источник
Цитата:
Сообщение от Axe-d
В каждом из упомянутых документов кочует одна и та же минимальная глубина заделки для каждого типа болта. Между тем, в пособии к СНиП 2.09.03 отдельно указано, что Н принята из условия Rba=145МПа. Если в других документах сопротивление болтов принято большим, то, получается, и заделка должна быть больше?
Если смотреть «ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (к СНиП 2.03.01-84
и СНиП 2.02.01-83)» :
«3.12. Минимальную глубину заделки болтов в бетон Н для бетона класса В 12,5 и стали марки Вст3кп2 следует принимать по табл. 1.
Для других марок сталей болтов или классов бетона глубину заделки болтов Н’ следует определять по формуле
Н’ больше или равно произведению Н m1 m2 , (85)
где m1 — отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В 12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса;
m2 — отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки Вст3кп2.
Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважинах готовых фундаментов, коэффициент m1 следует принимать равным 1.»
То же самое написано в «Пособии по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03-85)»:
«3.20. Минимальную глубину заделки болтов из стали марки ВСт3кп2 в фундаменте (размер Н) для бетона класса В12,5 следует принимать по табл. 4.
При других марках сталей болтов или другом классе бетона глубину заделки Но следует определять по формуле
Но больше или равно произведению Н т1 т2, (19)
где т1 — отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса; т2 — отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению растяжению стали марки ВСт3кп2.
Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважинах готовых фундаментов, коэффициент т1 следует принимать равным единице.»
Ну и ясно написано в СП 43.13330.2012, СНиП 2.09.03-85 Актуализированная редакция «Сооружения промышленных предприятий» :
«Г.18. Минимальную глубину заделки болтов в бетон H для бетона класса В12,5 и стали марки ВСт3кп2 следует принимать по таблице Г.1.
При других марках стали болтов или другом классе бетона по прочности на сжатие минимальную глубину заделки H0 следует определять по формуле
Н0 = Н · m1 · т2, (Г.10)
где т1 — отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса. Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважины готовых фундаментов, коэффициент m1 следует принимать равным 1;
т2 — отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки ВСт3кп2.»
Таким образом — глубина заделки болта прежде всего зависит от его конструкции, а кроме этого — от класса бетона фундамента и марки стали самого болта. При прочих равных условиях — увеличение глубины заделки прямо пропорционально росту расчетного сопротивления растяжению стали болта.
Должен отметить, что в СП 43.13330.2012 таблица Г.1 полностью скопирована с таблицы 4 из «Пособия по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03-85)», разумеется скопированы все глубины заделок для анкерных болтов. При этом в СП 43.13330.2012 в п. Г.18 сказано, что надо вводить поправки в значение глубины заделки и в том числе — сравнивать расчетное сопротивление растяжению стали проектируемых болтов с соответствующей характеристикой для стали ВСт3кп2. Но в «Пособии по проектированию анкерных болтов …» эта характеристика равна 145 МПа, в СНиП II-23-81 она уже равна 185 МПа (см. таблицу 60), а в СП 16.13330.2011 (актуализированный СНиП II-23-81 ) в таблице Г.7 для фундаментных болтов сталь ВСт3кп2 не значится вовсе. И с чем же сравнивать теперь характеристики стали болтов совершенно не понятно.
Остается только применять старое «Пособие по проектированию анкерных болтов для крепления строительных конструкций и оборудования (к СНиП 2.09.03-85)» вот так как оно есть — т.е. ничего в нем не меняя, ни одной цифры. А характеристики стали проектируемых болтов сравнивать все таки с характеристиками стали ВСт3кп2, принятыми по этому Пособию, т.е. со значением 145 МПа. И исходя в том числе и из этого — определять глубину заделки болтов.
Источник
В металлических конструкциях различают два вида расчетного сопротивления R:
Ry – расчетное сопротивление, установленное по пределу текучести и используемое в расчетах, предполагающих упругую работу материала;
Ru– расчетное сопротивление, установленное по пределу прочности и используемое в расчетах конструкций, где допустимы значительные пластические деформации.
Расчетное сопротивление Ry и Ruопределяются соответственно по формулам:
Ry = Ryn/gm,
Ru = Run/gm,
где Ryn и Run – нормативные сопротивления, соответственно равные:
Ryn = sm,
Run = sв.
В приведенных формулах sm – предел текучести, sв – предел прочности (временного сопротивления) материала; gm – коэффициент надежности по материалу, учитывающий изменчивость свойств материала и выборочный характер испытаний образцов по определению sm и sв. Этот коэффициент учитывает также масштабный фактор – механические характеристики определяются на малых образцах при кратковременном одноосном растяжении, в то время как металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях.
Значение нормативных сопротивлений Ryn = sm и Run = sв, а также значения коэффициента gm устанавливают статистически. Нормативные сопротивления имеют статистическую обеспеченность не менее 0,988. Это означает, что в 988 случаях из 1000, значения предела текучести sm и предела прочности sв, будут не менее значений, указанных в сертификате на сталь. Коэффициент надежности по материалу gm устанавливается на основании анализа кривых распределения, полученных в результате испытаний образцов стали. Значения этого коэффициента в зависимости от государственного стандарта или технических условий на сталь дает табл. 1.3.2 ДБН [4]. Значения коэффициента gm изменяются от 1,025 до 1,050.
Нормативные Ryn и Run и расчетные Ry и Ru сопротивления для разных марок стали в зависимости от вида проката (лист или фасон) и его толщины представлены в табл.Е.2 ДБН [2]. В расчетах также используют расчетное сопротивление на сдвиг (срез) Rs =0,58Ry, на смятие Rp = Ru и др.
Нормативные и расчетные сопротивления для некоторых наиболее применяемых марок сталей приведены в табл. 2.5 .
Таблица 2.5 — Нормативные и расчетные сопротивления стали по ГОСТ 27772-88.
| Сталь | Таблица проката, мм | Нормативные сопротивления, МПа, проката | Расчетные сопротивления, МПа, проката | ||||||
| листового | фасонного | листового | фасонного | ||||||
| Ryn | Run | Ryn | Run | Ry | Ru | Ry | Ru | ||
| С235 | 2-20 20-40 | ||||||||
| С245 | 2-20 20-30 | — | — | — | — | ||||
| С255 | 4-10 10-20 20-40 | ||||||||
| С275 | 2-10 10-20 | ||||||||
| С285 | 4-10 10-20 | ||||||||
| С345 | 2-10 20-20 20-40 | ||||||||
| С345К | 4-10 | ||||||||
| С355 | 20-80 | – | – | – | – | ||||
| С375 | 2-10 10-20 20-40 | ||||||||
| С390 | 4-50 | – | – | – | – |
Таким образом, в методе предельных состояний все исходные величины, случайные по своей природе, представляются в нормах некоторыми нормативными значениями, а влияние их изменчивости на конструкцию учитывается соответствующими коэффициентами надежности. Каждый из введенных коэффициентов учитывает изменчивость лишь одной исходной величины (нагрузки, условий работы, свойств материалов, степени ответственности сооружения). Эти коэффициенты часто называют частными, а сам метод расчета по предельным состояниям за рубежом называют методом частных коэффициентов.
Выбор марок сталей для строительных конструкций
Выбор марок сталей для строительных конструкций выполняется с учетом множества факторов, указанных в нормах [3], важнейшими из которых являются класс ответственности сооружения, категории конструкций по назначению и по напряженному состоянию. Учитываются также ряд других факторов, усложняющих условия эксплуатации конструкций (наличие растягивающих напряжений, неблагоприятное влияние сварных соединений).
В связи с этим все конструкции и их элементы делятся на четыре группы. Группы конструкций следует принимать в зависимости значения от показателя группы s, который определяется как сумма отдельных показателей S = S1 + S2 + S3 + S4 + S5, которые приводятся соответственно в табл. 2.6.
Таблица 2.6 – Показатели групп конструкций
| Факторы | Обозначение | Характерис тика | Показатель, балл |
| Класс ответственности сооружения | S1 | I II. III | |
| Категория конструкции по назначению | S2 | А Б В | |
| Категория конструкции по напряженному состоянию | S3 | I II III | |
| Наличие растягивающих напряжений от расчетной нагрузки | S4 | есть нет | |
| Неблагоприятное влияние сварных соединений | S5 | есть нет | |
| Примечание: Неблагоприятное влияние сварных соединений следует учитывать тогда, когда они расположены в местах действия значительных расчетных растягивающих напряжений (σ > 0,3 Ry; σ > 0,3 Ry), или в местах, где прочность сварного соединения определяет пригодность до эксплуатации конструкции в целом. |
Классификация конструкций и их элементов по группам в зависимости от значения показателя S = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 принята следующая:
ü При S > 26 конструкция относится к 1-ой группе;
ü при 23 ≤S ≤ 26 конструкция относится ко 2-ой группе;
ü при 19 ≤S ≤ 22 – к 3-ей,
ü при 18 ≤S – к 4-ой группе конструкций.
Классы ответственности сооружения I, II, IIIтабл. 2.6 соответствуют классам последствий (ответственности) СС3, СС2, СС3, приведенным в табл. 2.2.
Выбор марок сталей производят по табл.. 2.7 в зависимости от группы конструкцій.
Таблиця 2.7 — Сталі для сталевих конструкцій будівель і споруд
| Сталь | Умови застосування сталі для груп конструкцій | |||
| Конструкції з фасонного, сортового, листового, широкополичкового і універсального прокату і холодногнутих профілів | ||||
| С235 ГОСТ 27772 | – | – | +а) | + |
| С245 ГОСТ 27772 | – | +б) | + | – |
| С255 ГОСТ 27772 | + | + | + | – |
| С275 ГОСТ 27772 | – | +б) | + | – |
| С285 ГОСТ 27772 | + | + | + | – |
| С345 ГОСТ 27772 | +3 | +1 | +1 | – |
| С345К ГОСТ 27772 | ||||
| С355 ТУ У27.1-05416923-085:2006 | – | + | + | – |
| С375 ГОСТ 27772 | +3 | +1 | +1 | – |
| С390 ГОСТ 27772, ТУ У27.1-05416923-085:2006 | + | + | + | – |
| С440 ГОСТ 27772, ТУ У27.1-05416923-085:2006 | + | + | + | – |
| С490 ГОСТ 27772, ТУ У27.1-05416923-085:2006 | ||||
| С590 ГОСТ 27772, ТУ У27.1-05416923-085:2006 | – | + | + | – |
| С590К ГОСТ 27772 | – | – | – | – |
| Конструкції з труб | ||||
| ВСт3кп (до 4) ГОСТ 10705а) | +2д) | +2д) | +2д) | |
| ВСт3кп (от 4,5 до 10) ГОСТ 10705в) | – | +2д) | +2д) | |
| ВСт3пс (до 5,5) ГОСТ 10705в) | +2д) | +2д) | +2д) | |
| ВСт3пс (от 6 до 10) ГОСТ 10705в) | +6 | +6 | +6 | |
| ВСт3сп (от 6 до 10) ГОСТ 10705в) | – | – | – | |
| ВСт3пс (от 5 до 15) ГОСТ 10706г) | – | +4 | +4 | |
| ВСт3сп (от 5 до 15) ГОСТ 10706г) | – | – | – | |
| 20 ГОСТ 8731е) | + | + | – | |
| 09Г2С ГОСТ 8731е) | + | + | – | |
| Позначення, прийняті в табл. 2.7: Знаки «+» і «–» означають, що дану сталь застосовувати відповідно слід чи не слід. Цифра за знаком «+» означає категорію сталі за ударною в’язкістю. а) окрім неопалюваних будівель і конструкцій, що експлуатуються на відкритому повітрі, а також окрім опор повітряних ліній (ПЛ), відкритих розподільчих пристроїв (ВРП) та контактних мереж (КМ); б) для неопалюваних будівель і конструкцій, що експлуатуються на відкритому повітрі, слід застосовувати прокат завтовшки до 10 мм; в) група В, табл. 1 ГОСТ 10705; г) група В з додатковими вимогами за п.1.6 ГОСТ 10706; д) окрім опор ПЛ, ВРП і КМ; е) безшовні гарячедеформовані труби з зазначених марок сталей допускається застосовувати для елементів спеціальних опор великих переходів ПЛ висотою понад 60 м (група конструкцій 1). Примітки: 1. За товщину фасонного прокату слід приймати товщину полиці. 2. Вимоги цієї таблиці поширюються на листовий прокат завтовшки понад 3 мм. При товщині прокату меншій за 3 мм наведені в таблиці сталі слід застосовувати без вимог до ударної в’язкості (без зазначення категорії). 3. Прокат завтовшки менше за 5 мм із сталі класу С235 допускається застосовувати для конструкцій усіх груп, окрім опор ПЛ, ВРП і КМ. 4. Застосування термозміцненого з прокатного нагріву фасонного прокату зі сталі класу С345Т і С375Т, який постачається як сталь класу С345 і С375, не допускається в конструкціях, які при виготовленні підлягають металізації або пластичним деформаціям при температурі понад +700°С. 5. До сортового прокату (круг, смуга, квадрат) згідно з ТУ 14-1-3023, ГОСТ 535, ГОСТ 19281 та іншими технічними умовами і стандартами висуваються такі самі вимоги як до фасонного прокату такої самої товщини згідно з ГОСТ 27772. 6. Відповідність марок сталі сортового прокату маркам сталей згідно з ГОСТ 27772 слід визначити за табл. Е.5 цього додатка []. |
Тесты для самоконтроля
1. Потеря устойчивости относится к предельным состояниям:
А – I группы;
Б – II группы;
В – III группы.
2. Коэффициент γmучитывает:
А – условия работы конструкции;
Б – изменчивость свойств материала;
В – изменчивость нагрузок.
3. Расчетное сопротивление Ry определяют по формуле:
А – Ry = Ryn / γm ;
Б – Ry = Run / γn ;
В – Ry = Run / γc.
4. Непригодность конструкций к эксплуатации характеризует предельное состояние:
А – I группы;
Б – II группы;
В – III группы.
5. Коэффициент γnучитывает:
А – степень ответственности сооружения;
Б – изменчивость свойств материала;
В – изменчивость нагрузок.
6. Расчетное сопротивление Ry устанавливают :
А – по пределу упругости;
Б – по пределу текучести;
В – по пределу прочности.
7. Коэффициент γfmприменяют для определения расчетной нагрузки:
А – предельной;
Б – эксплуатационной
В – циклической.
8. Расчет на устойчивость выполняют с учетом расчетной нагрузки:
А – предельной;
Б – эксплуатационной;
В – циклической.
9. Хрупкое разрушение относится к предельным состояниям:
А – I группы;
Б – II группы;
В – III группы.
10. Здания высокой степени ответственности относятся к группе:
А – СС3;
Б – СС2;
В – СС1.
11. Расчетное сопротивление Rи определяют по формуле:
А – Rи = Rиn / γm ;
Б – Rи = Run / γn ;
В – Rи = Run / γc.
12. Коэффициент γсучитывает:
А – степень ответственности сооружения;
Б – изменчивость свойств материала;
В – условия работы конструкции.
13. Проверка трещиностойкости железобетонной конструкции относится:
А – к I группе предельных состояний;
Б – ко II группе предельных состояний;
В – к III группе предельных состояний.
Тема 2 (продолжение)
Классификация нагрузок. Нагрузка от веса конструкций и грунта. Нагрузки на перекрытия и покрытия зданий. Снеговая нагрузка. Ветровая нагрузка. Сочетания нагрузок.
Классификация нагрузок
Нагрузки и воздействия подразделяются на механические и немеханической природы, приводящие к снижению несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций
Механические нагрузки (силы, приложенные к конструкции, или вынужденные деформации) учитываются в расчетах непосредственно.
Воздействия немеханической природы, например, влияние агрессивной среды, как правило, в расчете учитывается косвенно.
В зависимости от причин возникновения нагрузки и воздействия подразделяются на основные и эпизодические.
В зависимости от изменчивости во времени нагрузки и воздействия подразделяются на постоянные и переменные (временные). Переменные (временные) нагрузки делятся на: длительные; кратковременные; эпизодические.
Основой для назначения нагрузок являются их характеристические значения.
Расчетные значения нагрузок определяются умножением характеристических значений на коэффициент надежности по нагрузке, зависящий от вида нагружения. В зависимости от характера нагрузок и целей расчета используют четыре вида расчетных значений – предельное; эксплуатационное; циклическое; квазипостоянное. Их значения определяют соответственно по формулам:
Fm = F0 · γfm · γ n , (2.5)
Fe = F0 · γfe · γ n , (2.6)
Fc = F0 · γfc · γ n , (2.7)
Fp = F0 · γfp · γ n(2.8)
где F0 – характеристические значения нагрузок; γfm , γfe , γfc , γfp – коэффициенты надежности по соответствующим нагрузкам;
γn– коэффициенты надежности по назначению сооружения, учитывающие степень его ответственности (см. табл. 2.2).
К постоянным нагрузкам относят:
ü вес несущих и ограждающих конструкций здания;
ü вес и давление грунтов (насыпей, засыпок);
ü усилие от предварительного напряжения в конструкциях.
К переменным длительным нагрузкам относят:
ü вес временных перегородок, подливок, подбетонок под оборудование;
ü вес стационарного оборудования и его заполнения жидкостями, сыпучими
телами;
ü давление газов, жидкостей и сыпучих тел в ёмкостях и трубопроводах;
ü нагрузки на перекрытия от складируемых материалов в складах, архивах;
ü температурные технологические воздействия от оборудования;
ü вес слоя воды в водонаполненных покрытиях;
ü вес отложения производственной пыли;
ü воздействия, обусловленные деформациями основания без изменения структуры грунта;
ü воздействия, обусловленные изменением влажности, агрессивности среды,
усадкой и ползучестью материалов.
К переменным кратковременным нагрузкам относят:
ü снеговые нагрузки;
ü ветровые нагрузки;
ü гололедные нагрузки;
ü нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, включая мостовые и подвесные краны;
ü температурные климатические воздействия;
ü нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий;
ü вес людей, ремонтных материалов в зоне обслуживания оборудования;
ü нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном
и испытательном режимах.
К эпизодическим нагрузкам относят:
ü сейсмические воздействия;
ü взрывные воздействия;
ü нагрузки аварийные, вызванные нарушениями технологического процесса, поломкой оборудования;
ü нагрузки, обусловленные деформациями основания с коренным изменением
структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах.
Характеристические и расчетные значения эпизодических нагрузок определяются специальными нормативными документами.
Источник