Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
При расчёте на прочность деревянных конструкций необходимо знать его расчётное сопротивление. Для деревянных конструкций есть несколько типов расчётных сопротивлений: на изгиб, сжатие, смятие, скол вдоль и поперёк волокон, растяжение вдоль и поперёк волокон, сжатие и смятие поперек волокон. Вначале рассмотрим, как вычисляется расчётное сопротивление деревянных конструкций, затем рассмотрим его расчёт на примере вычисления расчётного сопротивления на изгиб для доски балки перекрытия.
Методика расчёта взята из СП 64.133330.2017, который можно скачать по этой ссылке.
Расчётное сопротивление древесины определяем по формуле 1 СП
64.13330.2017:
где RA
– расчётное сопротивление древесины согласно таблицы 3 СП 64.13330.2017 в
зависимости от сечения и сорта древесины
Таблица 3 СП 64.13330.2017:
Напряженное состояние и характеристика элементов | Расчетное сопротивление, МПа, для сортов древесины | |||
---|---|---|---|---|
Обозначение | 1 | 2 | 3 | |
1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон: | ||||
а) элементы прямоугольного сечения [за исключением указанных в б), в)] высотой не более 50 см. При высоте сечения более 50 см [см. 6.9в)] | 21 | 19,5 | 13 | |
б) элементы прямоугольного сечения шириной от 11 до 13 см при высоте сечения от 11 до 50 см | 22,5 | 21 | 15 | |
в) элементы прямоугольного сечения шириной более 13 см при высоте сечения от 13 до 50 см | 24 | 22,5 | 16,5 | |
г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении | — | 24 | 15 | |
2 Растяжение вдоль волокон: | ||||
а) элементы из цельной древесины | 15 | 10,5 | — | |
б) клееные элементы | 18 | 13,5 | — | |
3 Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон | 2,7 | 2,7 | 2,7 | |
4 Смятие поперек волокон местное: | ||||
а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов | 4,5 | 4,5 | 4,5 | |
б) под шайбами при углах смятия от 90° до 60° | 6 | 6 | 6 | |
5 Скалывание вдоль волокон: | ||||
а) при изгибе элементов из цельной древесины | 2,7 | 2,4 | 2,4 | |
б) при изгибе клееных элементов | 2,4 | 2,25 | 2,25 | |
в) в лобовых врубках для максимального напряжения | 3,6 | 3,2 | 3,2 | |
г) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения | 3,2 | 3,2 | 3,2 | |
6 Скалывание поперек волокон в соединениях: | ||||
а) элементов из цельной древесины | 1,5 | 1,2 | 0,9 | |
б) клееных элементов | 1,05 | 1,05 | 0,9 | |
7 Растяжение поперек волокон элементов из клееной древесины | 0,23 | 0,15 | 0,12 | |
8 Срез под углом к волокнам 45° | 9 | 7,5 | 6 | |
То же 90° | 16,5 | 13,5 | 12 | |
Примечания: | ||||
1 В конструкциях построечного изготовления величины расчетных сопротивлений на растяжение, принятые по пункту 2а) настоящей таблицы, следует снижать на 30%. | ||||
2 Расчетное сопротивление изгибу для элементов настила и обрешетки под кровлю из древесины 3-го сорта следует принимать равным 13 МПа. |
Расчетные сопротивления для
других пород древесины устанавливают путем умножения величин, приведенных в
таблице 3, на переходные коэффициенты mп, указанные
в таблице 5.
Таблица 5 СП 64.13330.2017
Древесная порода | Коэффициент mп для расчетных сопротивлений | ||
---|---|---|---|
растяжению, изгибу, сжатию и смятию вдоль волокон RP , RИ , RС ,RСМ | сжатию и смятию поперек волокон RС90 , RСМ90 | скалыванию RСК | |
Хвойные | |||
1 Лиственница, кроме европейской | 1,2 | 1,2 | 1 |
2 Кедр сибирский, кроме кедра Красноярского края | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
3 Кедр Красноярского края | 0,65 | 0,65 | 0,65 |
4 Пихта | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
Твердые лиственные | |||
5 Дуб | 1,3 | 2 | 1,3 |
6 Ясень, клен, граб | 1,3 | 2 | 1,6 |
7 Акация | 1,5 | 2,2 | 1,8 |
8 Береза, бук | 1,1 | 1,6 | 1,3 |
9 Вяз, ильм | 1 | 1,6 | 1 |
Мягкие лиственные | |||
10 Ольха, липа, осина, тополь | 0,8 | 1 | 0,8 |
Примечание – Коэффициенты mп, указанные в таблице, для конструкций опор воздушных линий электропередачи, изготавливаемых из не пропитанной антисептиками лиственницы (при влажности 25%), умножаются на коэффициент 0,85. |
mДЛ – коэффициент
длительной прочности, принимаемый по таблице 4 СП 64.13330.2017 в зависимости и
того, для чего служит конструкция
Таблица 4 СП 64.13330.2017
Обозначение режимов нагружения | Характеристика режимов нагружения | Приведенное расчетное время действия нагрузки, с | Коэффициент длительной прочности mДЛ |
А | Линейно возрастающая нагрузка при стандартных машинных испытаниях | 1-10 | 1,0 |
Б | Совместное действие постоянной и длительной временной нагрузок, напряжение от которых превышает 80% полного напряжения в элементах конструкций от всех нагрузок | 108-109 | 0,53 |
В | Совместное действие постоянной и кратковременной снеговой нагрузок | 106-107 | 0,66 |
Г | Совместное действие постоянной и кратковременной ветровой и (или) монтажной нагрузок | 103-104 | 0,8 |
Д | Совместное действие постоянной и сейсмической нагрузок | 10-102 | 0,92 |
Е | Действие импульсивных и ударных нагрузок | 10-1-10-8 | 1,1-1,35 |
Ж | Совместное действие постоянной и кратковременной снеговой нагрузок в условиях пожара | 103-104 | 0,8 |
И | Для опор воздушных линий электропередачи — гололедная, монтажная, ветровая при гололеде, от тяжения проводов при температуре ниже среднегодовой | 104-105 | 0,85 |
К | Для опор воздушных линий электропередачи — при обрыве проводов и тросов | 10-1-10-2 | 1,1 |
Пmi
– произведение коэффициентов условий работ согласно п.6.9 СП 64.13330.2017.
Рассмотрим все коэффициенты:
п.6.9 а) для различных условий эксплуатации конструкций –
коэффициент mВ, указанный в таблице
9:
Таблица 9 СП 64.13330.2017
Условие эксплуатации (таблица 1) | 1А и 1 | 2 | 3 | 4 |
Коэффициент mВ | 1 | 0,9 | 0,85 | 0,75 |
Условия эксплуатации указаны в таблице 1 СП 64.13330.2017
Таблица 1 СП 64.13330.2017
Класс условий эксплуатации | Эксплуатационная влажность древесины, % | Максимальная относительная влажность воздуха при температуре 20°С, % | |
1 (сухой) | 1а | Не более 8 | 40 |
1б | Не более 10 | 50 | |
2 (нормальный) | Не более 12 | 65 | |
3 (влажный) | Не более 15 | 75 | |
4 (мокрый) | 4а | Не более 20 | 85 |
4б | Более 20 | Более 85 | |
Примечания 1 Допускается в качестве «эксплуатационной» принимать «равновесную» влажность древесины (рисунок А.1 Приложения А СП 64.13330.2017). 2 Допускается кратковременное превышение максимальной влажности в течение 2-3 нед. в году. |
п.6.9 б) конструкций,
эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха ниже плюс 35°С, —
коэффициент mТ=1; при температуре
плюс 50°С – коэффициент mТ=0,8. Для промежуточных
значений температуры коэффициент принимают по интерполяции;
п.6.9 в) изгибаемых,
внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного
сечения высотой более 50 см значения расчетных сопротивлений изгибу и сжатию
вдоль волокон – коэффициент mб,
указанный в таблице 10:
Таблица 10 СП 64.13330.2017
Высота сечения, см | 50 и менее | 60 | 70 | 80 | 100 | 120 и более |
Коэффициент mб | 1 | 0,96 | 0,93 | 0,90 | 0,85 | 0,8 |
п.6.9 г) растянутых элементов с
ослаблением в расчетном сечении и изгибаемых элементов из круглых
лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении – коэффициент mо=0,8;
п.6.9 д) элементов, подвергнутых глубокой пропитке
антипиренами под давлением, — коэффициент mа=0,9;
п.6.9 е) изгибаемых,
внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных деревянных элементов, в
зависимости от толщины слоев, значения расчетных сопротивлений изгибу,
скалыванию и сжатию вдоль волокон — коэффициент mСД,
указанный в таблице 11:
Таблица 11 СП 64.13330.2017
Толщина слоя, мм | 10 и менее | 19 | 26 | 33 | 42 |
Коэффициент mСД | 1,2 | 1,1 | 1,05 | 1,0 | 0,95 |
п.6.9 ж) гнутых элементов
конструкций значения расчетных сопротивлений растяжению, сжатию и изгибу —
коэффициент mГН, указанный в таблице
12:
Таблица 12 СП 64.13330.2017
Напряженное состояние | Обозначение расчетных сопротивлений | Коэффициент mГН при отношении rK/a | |||
150 | 200 | 250 | 500 и более | ||
Сжатие и изгиб | Rc, Rи | 0,8 | 0,9 | 1 | 1 |
Растяжение | Rр | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 1 |
Примечание — rK — радиус кривизны гнутой доски или бруска; a — толщина гнутой доски или бруска в радиальном направлении. |
п. 6.9 и) в зависимости от срока
службы – коэффициент mc.c, указанный в таблице 13:
Таблица 13 СП 64.13330.2017
Вид напряженного состояния | Значение коэффициента mc.c при сроке службы сооружения | ||
≤50 лет | 75 лет | 100 лет и более | |
Изгиб, сжатие, смятие вдоль и поперек волокон древесины | 1,0 | 0,9 | 0,8 |
Растяжение и скалывание вдоль волокон древесины | 1,0 | 0,85 | 0,7 |
Растяжение поперек волокон древесины | 1,0 | 0,8 | 0,5 |
Примечание — Значение коэффициента mc.c для промежуточных сроков службы сооружения принимаются по линейной интерполяции. |
п. 6.9 к) для смятия поперек
волокон при режимах нагружения Г-К (таблица 4, приведена выше) — коэффициент mcм=1,15.
Пример расчёта
расчётного сопротивления
Для примера рассмотрим расчёт расчётного сопротивления на
изгиб для балки из доски сечением 50х200 из сосны 1-го сорта.
RAИ=21
МПа (п.1а таблицы 30)
mДЛ =0,53 (режим Б
таблицы 4)
mв=0,9 коэффициент для
условий эксплуатации подбирается по таблице 9 СП 64.13330.2017 согласно
условиям эксплуатации по таблице 1 СП 64.13330.2017. При влажности воздуха до
65% (для жилых помещений) данный коэффициент равен 0,9
mT =1– коэффициент
условий работы при температуре эксплуатации для температуры ниже +35°С равен
единице.
mб =1 коэффициент условий
работы в зависимости от высоты сечения при высоте сечения ниже 50 см равен 1.
mо – не применяется т.к.
наша конструкция не относится к ситуациям п.6.9 г.
mа— не применяется т.к.
доску мы не пропитываем антипиренами;
mСД – не применяется т.к.
данный коэффициент используется для клееных элементов;
mГН – не применяется т.к.
данный коэффициент используется для гнутых элементов;
mc.c =1
коэффициент условий работы для срока службы менее 50 лет. Срок службы здания
регламентирован ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований
Таблица 1. Для здания и сооружений массового строительства в обычных условиях
эксплуатации (здания жилищно-гражданского и производственного строительства)
принимается не менее 50 лет.
mcм – не применяется т.к. в нашем
случае режим нагружения будет Б.
Итого Пmi
равен:
Пmi=
mв*mT*mб*mc.c =0,9*1*1*1=0,9
Вычисляем расчётное сопротивление изгибу:
Rи=RAИ *mДЛ*Пmi=21*0,53*0,9=10,017 МПа
Источник
Cодержание:
1. Модули упругости основных строительных материалов.
2. Начальные модули упругости бетона.
3. Нормативные сопротивления бетона.
4. Расчетные сопротивления бетона.
5. Расчетные сопротивления бетона растяжению.
6. Нормативные сопротивления арматуры.
7. Расчетные сопротивления арматуры.
8. Нормативные и расчетные сопротивления стали.
9. Заменяемые марки стали.
10. Список использованной литературы.
Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов.
(вернуться к списку таблиц)
Материал | Модуль упругости Е, МПа |
Чугун белый, серый | (1,15…1,60) • 105 |
» ковкий | 1,55 • 105 |
Сталь углеродистая | (2,0…2,1) • 105 |
» легированная | (2,1…2,2) • 105 |
Медь прокатная | 1,1 • 105 |
» холоднотянутая | 1,3 • 103 |
» литая | 0,84 • 105 |
Бронза фосфористая катанная | 1,15 • 105 |
Бронза марганцевая катанная | 1,1 • 105 |
Бронза алюминиевая литая | 1,05 • 105 |
Латунь холоднотянутая | (0,91…0,99) • 105 |
Латунь корабельная катанная | 1,0 • 105 |
Алюминий катанный | 0,69 • 105 |
Проволока алюминиевая тянутая | 0,7 • 105 |
Дюралюминий катанный | 0,71 • 105 |
Цинк катанный | 0,84 • 105 |
Свинец | 0,17 • 105 |
Лед | 0,1 • 105 |
Стекло | 0,56 • 105 |
Гранит | 0,49 • 105 |
Известь | 0,42 • 105 |
Мрамор | 0,56 • 105 |
Песчаник | 0,18 • 105 |
Каменная кладка из гранита | (0,09…0,1) • 105 |
» из кирпича | (0,027…0,030) • 105 |
Бетон (см. таблицу 2) | |
Древесина вдоль волокон | (0,1…0,12) • 105 |
» поперек волокон | (0,005…0,01) • 105 |
Каучук | 0,00008 • 105 |
Текстолит | (0,06…0,1) • 105 |
Гетинакс | (0,1…0,17) • 105 |
Бакелит | (2…3) • 103 |
Целлулоид | (14,3…27,5) • 102 |
Примечание: 1. Для определения модуля упругости в кгс/см2 табличное значение умножается на 10 (более точно на 10.1937)
2. Значения модулей упругости Е для металлов, древесины, каменной кладки следует уточнять по соответствующим СНиПам.
Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций:
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 2. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)
Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см2.
2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.
3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент a = 0,56 + 0,006В.
5. Приведенные в скобках марки бетона не точно соответствуют указанным классам бетона.
Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)
Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 6.2. Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры(согласно СП 52-101-2003)
(вернуться к списку таблиц)
Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Нормативные данные для расчетов металлических конструкций:
Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))
(вернуться к списку таблиц)
листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений
Примечания:
1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).
Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))
(вернуться к списку таблиц)
Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.
Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов, приводятся отдельно.
Список использованной литературы:
1. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»
2. СП 52-101-2003
3. СНиП II-23-81 (1990) «Стальные конструкции»
4. Александров А.В. Сопротивление материалов. Москва: Высшая школа. — 2003.
5. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Будiвельник. — 1982.
21-11-2013: Badyoruy
Отличная подборка
03-10-2015: мухаммад
спасибо вам всеесть то что надо
26-04-2016: Василий
Почему значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении умножаются на 10^-3? Должна ведь быть положительная степень. Выходит, что модуль упругости для бетона В25 составляет 30 кПа, но он равен 30 ГПа!
26-04-2016: Доктор Лом
Потому, что при составлении разного рода таблиц нет необходимости писать в каждой ячейке по 3 дополнительных нуля, достаточно просто указать, что табличные значения занижены в 1000 раз. Соответственно, чтобы определить расчетное значение, нужно табличное значение не разделить, а умножить на 1000. Такая практика используется при составлении многих нормативных документов (именно в таком виде там даются таблицы) и я не вижу смысла от нее отказываться.
26-04-2016: Владимир
Тогда получается, что модуль упругости арматуры необходимо разделить на 10 в пятой степени. Или я что-то не понимаю? В рекомендациях по расчету и конструированию сплошных плит перекрытий крупнопанельных зданий 1989г. и модуль бетона и модуль арматуры умножают на 10 в третьей и на 10 в пятой степени соответственно
26-04-2016: Доктор Лом
Попробую объяснить еще раз. Посмотрите внимательно на таблицу 1. Если бы в заглавной строке вместо «Модуль упругости Е, МПа» я бы прописал «Модуль упругости Е, МПа•10^-5», то это избавило бы меня от необходимости в каждой строке к значению модуля упругости добавлять «•10^5». Вот только значения модулей упругости для различных материалов различаются в сотни и даже тысячи раз, потому такая форма записи для таблицы 1 не совсем удобна. В таблицах 2 и 2.1 значения начальных модулей упругости различаются незначительно и потому использовалась такая форма записи. Более того, если вы откроете указанные нормативные документы, то лично в этом убедитесь. Традиция эта сформировалась в ту далекую пору, когда ПК и в помине не было и наборщик вручную набирал литеры в пресс для книгопечатания, так что в данном случае все вопросы не ко мне, а к Гутенбергу и его последователям.
05-08-2016: Александр
Возможно, модуль упругости легче бы запоминался и воспринимался в ГПа, ведь тогда у стали примерно 200 единиц, а у древесины 10…12.
05-08-2016: Доктор Лом
Вполне возможно, вот только и ГигаПаскали — не самая наглядная и простая для восприятия размерность.
Источник
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