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 равным пределу текучести σт.
Таким образом, основные формулы проверки прочности конструкции имеют вид
где σ — напряжения в конструкции от нормативных нагрузок;
[σ] — допускаемые напряжения, которые установлены соответствующими нормативными документами;
σт — предел текучести стали;
k0 — коэффициент запаса прочности.
Коэффициент запаса введен здесь потому, что возможны отклонения как фактической нагрузки от той теоретической, которая принята в расчете, так и действительной конструкции сооружения от той теоретической схемы, которая рассчитывается.
Эти возможные отклонения перекрываются коэффициентом запаса (в среднем равным примерно 1,5), который, таким образом, связывает расчетные предположения с фактической работой конструкции в процессе ее эксплуатации.
Сравнивая новую методику расчета по предельным состояниям со старой — по допускаемым напряжениям [формулы (6.I), (7.I) и (11.I)], видим, что приемы расчета одинаковы, но в первом случае напряжения в конструкции получены от расчетных нагрузок (с учетом коэффициентов перегрузки), и эти напряжения сравнены с расчетным сопротивлением, умноженным на коэффициент условий работы, а во втором случае — напряжения получены от нормативных нагрузок и сравнены с допускаемым напряжением.
Смотреть: формула (6.I), формула (7.I) и формула (11.I).
Основное отличие новой методики расчета заключается в том, что конструкция рассматривается не в рабочем состоянии, а в предельном. Это потребовало более точной формулировки предельных условий выхода конструкции из строя, а также изучения природы коэффициента запаса, что и привело к замене единого суммарного коэффициента k0 тремя дифференцированными — n, k и m.
Конструкции, рассчитанные по допускаемым напряжениям с единым коэффициентом запаса прочности вне зависимости от разных эксплуатационных условий и различной степени влияния нагрузок (их изменчивости), фактически имели разные запасы прочности.
Введение трех коэффициентов, из которых важнейшим является коэффициент перегрузки n, позволяющий оценить влияние соотношения нагрузок, а не только их абсолютные значения, приводит к созданию эксплуатационно равнопрочных конструкций.
Новая методика унифицирует методы расчета, она ориентируется на физические параметры и позволяет легче учитывать не только упругую, но и упругопластическую стадию работы материала. Коэффициенты перегрузки и однородности подчиняются статистическим законам распределения и поддаются регулированию. Таким образом, создаются научные основы методики расчета конструкций.
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов