50081

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ В РАСЧЕТАХ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Лабораторная работа

Физика

Соответствующими стандартами установлены также другие нормативные характеристики материалов объемная масса модули упругости и сдвига коэффициенты трения сцепления характеристики ползучести усадки температурного расширения усушки набухания и другие. Возможные отклонения нормативных характеристик конструкционных материалов и грунтов в неблагоприятную сторону учитываются коэффициентами надежности по материалу и грунту . Эти коэффициенты учитывают ряд факторов не проявляющихся при стандартных испытаниях но встречающихся в практике...

Русский

2014-01-15

51.5 KB

2 чел.

13. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

В РАСЧЕТАХ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

13.1 Нормативное сопротивление

Базовым параметром сопротивления материалов силовым  воздействиям  служит нормативное сопротивление, устанавливаемое с учетом случайной изменчивости прочностных (точнее, механических) свойств. Стандартом установлено, что обеспеченность значений нормативных сопротивлений должна быть не менее 0,95

Для разных конструкционных материалов и грунтов нормативные значения прочностных и деформационных характеристик установлены по различным наиболее существенным показателям, например:

- для "мягких" арматурных сталей с физическим пределом текучести - по установленному соответствующим ГОСТом браковочному минимуму предела текучести;

- для "твердых" сталей без площадки текучести - по значению условного предела текучести;

- для конструкционных сталей углеродистой и повышенной прочности, а также для алюминиевых сплавов - по пределу текучести;

- для конструкционных сталей без площадки текучести, а также в случаях, когда по характеру работы конструкции несущая способность определяется не пластичностью, а прочностью, нормативное сопротивление определяется по временному сопротивлению;

- для бетона нормативное сопротивление определяется по результатам испытаний стандартных образцов в 28-дневном возрасте:

КУБОВ - класс бетона;

ПРИЗМ - нормативное сопротивление сжатию;

ВОСЬМЕРОК, ЦИЛИНДРОВ - на раскалывание;

БАЛОК на изгиб - нормативное сопротивление растяжению.

- для древесины - по результатам испытаний стандартных образцов без пороков ("ЧИСТЫХ");
- для пластических масс - то же, однако, для разных видов пластмасс размеры образцов различны.

Соответствующими стандартами установлены также другие нормативные характеристики материалов (объемная масса, модули упругости и сдвига, коэффициенты трения, сцепления, характеристики ползучести, усадки, температурного расширения, усушки, набухания и другие.).

Для грунтов естественных оснований определяющими характеристиками служат нормативные значения угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации. Для скальных и вечномерзлых грунтов этими характеристиками служат сопротивление одноосному сжатию и сдвигу.

Отличительная особенность нормативных прочностных характеристик грунтов заключается в том, что они принимаются по среднестатистическим значениям, а не с обеспеченностью 0,95 как для конструкционных материалов.

Возможные отклонения нормативных характеристик конструкционных материалов и грунтов в неблагоприятную сторону учитываются коэффициентами надежности по материалу и грунту . Эти коэффициенты учитывают ряд факторов, не проявляющихся при стандартных испытаниях, но встречающихся в практике эксплуатации в "обычных" условиях (в отличие от "особых" условий, учитываемых дополнительно коэффициентом условий работы).

Коэффициент  всегда больше единицы и для разных материалов колеблется в широких  пределах. Наименьшее значение = 1,025 установлено для  стального проката по некоторым ГОСТам и ТУ. Для высокопрочных сталей значение  повышается до 1,15. Наибольшее общее значение  = 6 принято для сопротивления древесины растяжению вдоль волокон при нормировании характеристики по результатам испытаний мелких стандартных образцов. Если исключить коэффициент  длительного сопротивления, равный 0,66, то в чистом виде для этого случая  = 4.

Для бетона коэффициент  ближе к меньшим  значениям,  = 1,3 при сжатии и  = 1,5 при растяжении. Для большинства пластмасс  = 1,3 - 1,7.

Такие различия объясняются разным набором учитываемых факторов. Для конструкционных сталей этот коэффициент учитывает только выборочный характер контроля (возможность случайного попадания в конструкции стали с пониженными характеристиками). Для древесины же коэффициент надежности по материалу учитывает масштабный эффект (малая доля) и влияние пороков структуры (сучки, косослой и другие допустимые для данного сорта дефекты), разное для разных видов напряженного состояния.

13.2 Расчетное сопротивление

Частное от деления нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу есть расчетное сопротивление, используемое в расчетах по 1-й группе предельных состояний.

Обеспеченность расчетного сопротивления нормами проектирования или стандартами не установлена, за исключением конструкций из дерева и пластиков. При нормировании расчетных сопротивлений учитываются многочисленные факторы разных типов, причем, статистическая оценка многих из них весьма затруднительна (например, влияние концентрации напряжений у дефектов структуры древесины или бетона).

В таких случаях учтен эмпирический опыт предыдущего безаварийного проектирования и строительства. В связи с этим можно заключить, что обеспеченность расчетных сопротивлений даже одного и того же материала при разных видах напряженного состояния различна, не говоря уже о разных видах конструкционных материалов. Во всяком случае, она значительно выше обеспеченности нормативного сопротивления. Несложно вычислить ее для конструкционной или арматурной стали.

Считается, что для большинства материалов обеспеченность расчетного сопротивления не ниже 0,99 (для древесных плит ДВП, ДСП, ЦСП). В большинстве случаев она значительно выше и может достигать значения 0,999. Нужно также учитывать, что в СНиПах приведены округленные значения прочностных и деформационных характеристик. Это в определенной степени влияет на обеспеченность расчетных значений.

ПРИМЕР 1  Определить обеспеченность расчетного сопротивления изгибу древесно-стружечных плит со следующими характеристиками (табл. 12 Пособия по проектированию ДК).

Rн = 16 МПа, R = 5,76 МПа, коэффициент вариации v = 0,16, коэффициент длительного сопротивления mдл = 0,53, масштабный коэффициент kp = 0,8.

РЕШЕНИЕ:

Коэффициент надежности по материалу вычислим из соотношения между нормативным и расчетным сопротивлением с учетом того, что масштабный эффект и различие длительной и кратковременной прочности учитываются отдельными коэффициентами, которые будем считать детерминированными.

Из соотношений расчетного и нормативного сопротивлений для древесины и древесных пластиков

отсюда

=

Выразим нормативное сопротивление через временное с учетом того, что обеспеченность его 0,95:

Rн  = Rср(1 - 1,645v)

где коэффициент 1,645 определяет обеспеченность 0,95.

В свою очередь так же можно выразить расчетное сопротивление

R = Rср(1 - tv),

где  t   определяет неизвестную обеспеченность.

Из этих соотношений

и отсюда

По таблице I [7] находим, что такой коэффициент соответствует значению интеграла вероятностей Ф(t) = 0,490.

Тогда вероятность непревышения расчетного сопротивления составляет

0,5 - Ф(t) = 0,50 - 0,49 = 0,01,

что соответствует обеспеченности  P = 1 - 0,01 = 0,99. 

Именно такое значение обеспеченности приведено для древесных плит в п. 3.15 Пособия по проектированию деревянных конструкций.

Решим эту же задачу для случая действия только кратковременной нагрузки малой продолжительности, соизмеримой с длительностью стандартных испытаний (например, при сейсмической нагрузке), когда mдл = 1. Тогда

Ф(t) = 0,499985;

0,5 - Ф(t) = 1,5*105.

Обеспеченность в этом случае составляет P = 1 - 1,5*105  = 0,999985

Таким образом, при совместном действии длительной и кратковременной (снеговой) нагрузок в течение примерно 2 месяца может разрушиться 1 образец древесных плит из 100, а при кратковременном нагружении до напряжений  σ = Rн - только 15 образцов из 1000000 (МИЛЛИОНА) или 1 из 66667.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53835. Урок узагальнення та систематизації знань “Освоєння космосу” 5.55 MB
  Розвиток космонавтики; формувати знання про умови руху тіла по навколоземній і навколосонячній орбітах; розвивати логічне мислення учнів: уміння критично оцінювати і використовувати різноманітну інформацію; прагнення до вдосконалення знань; вміння застосовувати знання в нових ситуаціях робити самостійно висновки приймати активну участь в суспільному житті. Теорія космічних знань з космонавтики. Історія розвитку космонавтики. Застосування знань з космонавтики в земних умовах.
53836. Сценарий утренника «Дорога к звездам» 65.5 KB
  1й ученик: Взлетят ракеты к звездам в небеса. 2й ученик: Простой земной наш человек Пройдет Венеру к Марсу путь направит И на Луне сомненья в этом нет Он первым из людей свой след оставит. 3й ученик: Рассвет. 4й ученик: Живем мы на нашей планете В такой замечательный век И первый из первых в ракете...
53837. Сценарій виховного заходу для учнів 3-4 класів „Краса Космосу” 191 KB
  Вони помітили що Сонце світить набагато яскравіше ніж Місяць що зміна дня й ночі має ритмічний характер. Уранці Сонце підіймається в певному місці проходячи при цьому визначений шлях. Запитання для бесіди: Чи розглядали ви колинебудь зоряне небо Чи бачили як падають зорі Чи розглядали як світить місяць на небі Як світить сонце Які почуття вас охоплюють коли ви дивитися у небо Чому на вашу думку люди іноді надовго затримують свій погляд у небі Що вони там бачать Про що мріють І учень. Я пропоную вам доповнитит це...
53838. Космический рейс. Посвящается 50-летию полета в космос Ю.А. Гагарина 1.86 MB
  Почему люди тянутся к звездам Почему в наших песнях герой – это сокол Почему все прекрасное что он создал Человек помолчав называет Высоким Ведущий 2 Так кто же такой Юрий Гагарин – первый космонавт планеты Земля бесстрашный рацарь космоса. Взгляд материнский устремляя к сини Не сомневаясь в стойкости его Следила благодарная Земля За яркой трассой сына своего. Оно во все врывается края Во все сердца как ласточка влетает И мать-земля дыханье затая Полет героя-сына наблюдает.
53839. Космічна мандрівка. Відкритий урок у початковій школі. Інтегрований урок з природознавства і математики (4 клас) 63.5 KB
  Це найближча до Сонця планета її відстань до Сонця змінюється від 46 до 70 млн. Це найшвидша планета адже за рік вона оббігає навколо Сонця аж 4рази. А дізнатися що ближче до Сонця: Земля чи Меркурій і на скільки ви зможете розв’язавши задачу: Відстань від Сонця до Землі в средньому 150 млн.км а від Сонця до Меркурія 58 млн.
53840. Закрепление изученного материала. Сложение и вычитание в пределах 100 43.5 KB
  Оборудование: Интерактивная доска презентация учебник цепочка чисел. 9 7 = 16 о 30 4 = 34 а 60 20 = 80 у 70 – 1 = 69 б 12 – 7 = 5 р 28 – 20 = 8 и 96 1 = 97 т 8 6 = 14 н Чему равна сумма чисел 9 и 7 16 Чему равна сумма чисел 60 и 20 80 Чему равна разность чисел 12 и 7 5 Чему равна сумма чисел 96 и 1 97...
53841. Адресовані людям вірші – найщиріший у світі лист, присвяченої творчості Ліни Костенко 108.5 KB
  Обладнання: мультимедійна апаратура портрет Ліни Костенко виставка книг поетеси плакати з висловами: Не забувайте незабутнє І не знецінюйте коштовне Не загубіться у юрбі. Костенко Не бійся прикрого рядка Прозрінь не бійсябо вони як піки Не бійся правди хоч яка гірка Не бійся смутків хоч вони як ріки. Костенко Творчість Ліни Костенко – приклад шляхетного служіння поезії.
53842. Анализ финансово-хозяйственной деятельности предприятия, классификация задач анализа 28.5 KB
  Анализ финансово-хозяйственную деятельность предприятия входит в число основных направлений деятельности финансового менеджера. Он формирует объективную основу успешного управления финансами организации.
53843. Коти – пухнасті улюбленці людей. Історія одомашнювання кішки. Породи котів 150.5 KB
  Історія одомашнювання кішки. Кішки Діти а у кого дома є кішечка або котик Розповіді дітей про своїх улюбленців. Історичні відомості з одомашнювання кішки розповідь учителя. Діти а чи знаєте ви що протягом багатьох століть кішки вважалися тваринами загадковими таємничими повязаними з надприродними силами.