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, эти местные перенапряжения по мере увеличения нагрузки выравниваются и поэтому в расчетах не учитываются.

К категории дополнительных напряжений относятся те напряжения, которые возникают в элементах конструкции при приложении внешних нагрузок в результате дополнительных закреплений, не нужных для поддержания общего равновесия системы (например, защемление элементов в узлах ферм). Поскольку эти напряжения не влияют на равновесие системы в целом, в конструкциях, выполненных из пластических материалов, они большей частью расчетом также не учитываются.

К категории внутренних напряжений относятся те напряжения, которые возникают не в результате приложения внешних нагрузок, а в результате разного рода тепловых (термических) воздействий как следствие неравномерного нагревания или остывания частиц металла в стесненных условиях деформаций. В зависимости от причин, их породивших, их часто называют также термическими, усадочными, сварочными, остаточными, собственными, начальными и т. д.

Примером внутренних напряжений могут служить внутренние начальные напряжения в прокатных двутавровых балках, появляющиеся вследствие неравномерного остывания их после прокатки.

Внутренние напряжения, как таковые, не снижают запаса прочности конструкции вследствие того, что они взаимно уравновешены внутри тела; однако с ними приходится считаться в случаях, когда в результате какого-нибудь внешнего воздействия внутреннее равновесие нарушается так, например, на фигуре показан разрыв двутавра после неправильного наложения сварного шва у выкружки двутавра, нарушившего равновесие внутренних напряжений.

Разрыв двутавра от неправильного наложения шва

Второе расчетное предельное состояние конструкций по появлению чрезмерных деформаций (прогибов) требует надлежащей жесткости конструкции с тем, чтобы величина относительного прогиба

не превышала величины допустимого относительного прогиба

который установлен нормами и техническими условиями для различных по своему назначению конструкций (смотрите приложение I, Допустимые прогибы изгибаемых элементов (от нормативных нагрузок) и Допустимые деформации конструкций от действия кранов в цехах металлургических заводов с тяжелым режимом работы).

Таким образом, должно быть

При определении деформаций (прогибов) принимается нормативная (эксплуатационная), а не расчетная нагрузка, т. е. без учета коэффициента перегрузки.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

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…