Методика расчета стальных конструкций

Процесс проектирования стальных сооружений начинается с составления и сравнения различных вариантов схем сооружений, удовлетворяющих своему основному эксплуатационному назначению, после чего намечается конструктивная форма, наилучшим образом удовлетворяющая всем требованиям, предъявляемым к стальным конструкциям.

Целью и назначением расчета конструкций является проверка прочности, устойчивости и жесткости предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения, позволяющая уточнить размеры и обеспечить надежность сооружения в сочетании с экономичностью.

Расчет сооружений и их конструктивных элементов производится на основе теории сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этой теории является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок. Эта теория, как и все другие, базируется на ряде основных предположений (гипотез), позволяющих упрощать и схематизировать явление, выделяя в нем главное и отбрасывая второстепенное.

Исходя из этого, первоначально составляют так называемую расчетную схему сооружения, состоящую из отдельных элементов (балок, стержней), временно отвлекаясь от действительной формы их сечения. Опорные закрепления элементов наделяют при этом некоторыми теоретическими свойствами (шарнирные опоры, опоры с упругим или полным защемлением и т. п.).

Определив по принятой расчетной схеме усилия в элементах, производят подбор сечений, проверяют несущую способность и конструируют закрепление так, чтобы удовлетворить поставленным выше условиям.

Иногда бывают необходимы» более точные методы определения напряжений с учетом развития пластических деформаций. Однако математическая сложность этих методов вынуждает часто применять в формулах ряд коэффициентов, значения которых приводятся в таблицах.

До последнего времени расчет стальных конструкций производился по методу допускаемых напряжений.

В настоящее время советскими учеными во главе о проф. Н. С. Стрелецким разработана новая, более совершенная методика расчета
— по предельным состояниям. На этой базе разработаны «Строительные нормы и правила» (СНиП); проектированию посвящена часть II этих норм.

В соответствии со «Строительными нормами и правилами» составлены «Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций»1, которые являются основным руководящим документом при проектировании несущих стальных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Для ряда специальных сооружений (например, для железнодорожных мостов, гидротехнических сооружений, доменных цехов и др.) разрабатываются специальные технические условия на проектирование стальных конструкций по предельным состояниям, отражающие специфические условия их работы. В настоящее время часть указанных конструкций рассчитывается по методу допускаемых напряжений.

1 Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций (НиТУ 121-55), Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Метод расчета по предельным состояниям (напряжения)

Различают несколько категорий напряжений: основные, местные, дополнительные и внутренние. Основные напряжения — это напряжения, которые развиваются внутри тела в результате уравновешивания воздействий внешних нагрузок; они учитываются расчетом. При неравномерном распределении силового потока по сечению, вызванном, например, резким изменением сечения или наличием отверстия, возникает местная концентрация напряжений. Однако в пластических материалах, к которым относится строительная сталь,…

Метод расчета по допускаемым напряжениям

При расчете то допускаемым напряжениям конструкция рассматривается в ее рабочем состоянии под действием нагрузок, допускаемых при нормальной эксплуатации сооружения, т. е. нормативных нагрузок. Условие прочности конструкции заключается в том, чтобы напряжения в конструкции от нормативных нагрузок не превышали установленных нормами допускаемых напряжений, которые представляют собой некоторую часть от предельного напряжения материала, принимаемого для строительной стали…

Метод расчета по предельным состояниям

При расчете по этому методу конструкция рассматривается в своем расчетном предельном состоянии. За расчетное предельное состояние принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, т. е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение. Для стальных конструкций установлено два расчетных предельных состояния: первое расчетное…