Расчетное сопротивление растяжению при изгибе

Расчетное сопротивление растяжению при изгибе thumbnail

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:

Расчетное сопротивление растяжению при изгибе

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 элементовРасчетное сопротивление, МПа, для сортов древесины
Обозначение123
1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон:Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
а) элементы прямоугольного сечения [за исключением указанных в б), в)] высотой не более 50 см. При высоте сечения более 50 см [см. 6.9в)]2119,513
б) элементы прямоугольного сечения шириной от 11 до 13 см при высоте сечения от 11 до 50 см22,52115
в) элементы прямоугольного сечения шириной более 13 см при высоте сечения от 13 до 50 см2422,516,5
г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении2415
2 Растяжение вдоль волокон:Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
а) элементы из цельной древесины1510,5
б) клееные элементы1813,5
3 Сжатие и смятие по всей площади поперек волоконРасчетное сопротивление растяжению при изгибе2,72,72,7
4 Смятие поперек волокон местное:Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов4,54,54,5
б) под шайбами при углах смятия от 90° до 60°666
5 Скалывание вдоль волокон:Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
а) при изгибе элементов из цельной древесины2,72,42,4
б) при изгибе клееных элементов2,42,252,25
в) в лобовых врубках для максимального напряжения3,63,23,2
г) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения3,23,23,2
6 Скалывание поперек волокон в соединениях:Расчетное сопротивление растяжению при изгибе
а) элементов из цельной древесины1,51,20,9
б) клееных элементов1,051,050,9
7 Растяжение поперек волокон элементов из клееной древесиныРасчетное сопротивление растяжению при изгибе0,230,150,12
8 Срез под углом к волокнам 45°Расчетное сопротивление растяжению при изгибе97,56
То же 90°Расчетное сопротивление растяжению при изгибе16,513,512
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 породаКоэффициент mп для расчетных сопротивлений
растяжению, изгибу, сжатию и смятию вдоль волокон RP , RИ , RС ,RСМсжатию и смятию поперек волокон RС90 , RСМ90скалыванию RСК
Хвойные
1 Лиственница, кроме европейской1,21,21
2 Кедр сибирский, кроме кедра Красноярского края0,90,90,9
3 Кедр Красноярского края0,650,650,65
4 Пихта0,80,80,8
Твердые лиственные
5 Дуб1,321,3
6 Ясень, клен, граб1,321,6
7 Акация1,52,21,8
8 Береза, бук1,11,61,3
9 Вяз, ильм11,61
Мягкие лиственные
10 Ольха, липа, осина, тополь0,810,8
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) Не более 8 40
  Не более 10 50
2 (нормальный) Не более 12 65
3 (влажный) Не более 15 75
4 (мокрый) Не более 20 85
  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 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)

МатериалМодуль упругости Е, МПа
Чугун белый, серый(1,15…1,60) • 105
»      ковкий1,55 • 105
Сталь углеродистая(2,0…2,1) • 105
»     легированная(2,1…2,2) • 105
Медь прокатная1,1 • 105
»    холоднотянутая1,3 • 103
»    литая0,84 • 105
 Бронза фосфористая катанная1,15 • 105
Бронза марганцевая катанная1,1 • 105
Бронза алюминиевая литая1,05 • 105
Латунь холоднотянутая(0,91…0,99) • 105
Латунь корабельная катанная1,0 • 105
Алюминий катанный0,69 • 105
Проволока алюминиевая тянутая0,7 • 105
Дюралюминий катанный0,71 • 105
Цинк катанный0,84 • 105
Свинец0,17 • 105
Лед0,1 • 105
Стекло0,56 • 105
Гранит0,49 • 105
Известь0,42 • 105
Мрамор0,56 • 105
Песчаник0,18 • 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
Каучук0,00008 • 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)

модули упругости бетона по новым нормам

Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

модули упругости бетона по старому СНиПу

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)

нормативные сопротивления бетона по новым нормам

Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

расчетные значения сопротивления бетона сжатию

Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

расчетные сопротивления бетона по старым нормам

Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

расчетное сопротивление бетона растяжению

Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

нормативные сопротивления арматуры

Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

расчетные сопротивления арматуры класса А

Таблица 6.2. Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

нормативные сопротивления арматуры по старым нормам

Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры(согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

расчетные сопротивления для арматуры

Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

расчетные сопротивления арматуры класса А

Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

расчетные сопротивления арматуры класса В

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

таблица расчетных значений сопротивления стали

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)

марки стали

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
Расчетное сопротивление растяжению при изгибе;

• по временному сопротивлению
Расчетное сопротивление растяжению при изгибе

Коэффициент надежности по материалу (
Расчетное сопротивление растяжению при изгибе) 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