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