Что называется нормативным сопротивлением материала

Нормативные и расчетные значения сопротивлений материалов и нагрузок

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп вкачестве главного прочностного показателя материала, как уже отмечалось, устанавливается его сопротивление, которое (на­ряду с другими характеристиками) может принимать норматив­ные и расчетные значения:

R_n— нормативное сопротивление материала,представляет со­бой основной параметр сопротивления материалов внешним воз­действиям и устанавливается соответствующими главами стро­ительных норм (с учетом условий контроля и статистической из­менчивости сопротивлений). Физический смысл нормативного сопротивления R_n — это контрольная или браковочная характери­стика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0,95%;

R —расчетное сопротивление материала, определяется по фор­муле

у_т

где у_т — коэффициент надежности по материалу,учитывает воз­можные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, у_т > 1. ‘

Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответ­ствие фактической работы материала в конструкциях и его рабо­ты при испытании в образцах, а также возможность попадания вконструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с ко­эффициентом условий работы у_е:

у_с — коэффициент условий работы, учитывает особенности ра­боты материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют сис­тематический характер, но не отражаются в расчетах прямым пу­тем (учет температуры, влажности, агрессивности среды, прибли­женности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что расчетные сопротивления умножаются на у„ но если ко­эффициент условия работы отличается от единицы, на него все­гда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех форму­лах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение Ry_c.

Нормативные R_n и расчетные R сопротивления приводятся в соответствующих главах СНиП в зависимости от материала (см. главу 2.3).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются не толь­ко для сопротивлений материалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их определения сабсолютной точностью:

N _n — нормативная нагрузка, рассчитывается по проектным раз­мерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

N — расчетная нагрузка,определяется по формуле

где у_f — коэффициент надежности по нагрузкам, учитывает воз­можные отклонения нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Как правило,

Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при помощи коэффициента надежности по от­ветственности, на который умножаются расчетные нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения:

где y_n — коэффициент надежности по ответственности, учиты­вает экономические, социальные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Большинство зда­ний (сооружений) массового строительства (жилые, обществен­ные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооруже­ния) относятся к нормальному уровню ответственности, для ко­торого установлено значение коэффициента y_n = 0,95. Подробнее см. Приложение 7 СНиП 2.01.07-85*.

Соответственно, сервисная нагрузка N_serи сервисное сопротив­ление R_ser считаются расчетными для расчетов по предельным со­стояниям второй группы.

При расчетах по первой группе предельных состояний, которые связаны собеспечением несущей способности конструкции (зда­ния), принимают расчетные значения: расчетные нагрузки N и расчетные сопротивления материала R.

При сравнении расчетных и нормативных значений видно, что расчетные нагрузки обычно больше нормативных, а расчетные сопротивления меньше нормативных сопротивлений. Так учиты­вается вопределенном смысле большая ответственность расчета по предельным состояниям первой группы по сравнению с рас­четами, относящимися ко второй группе.

При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состояний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответ­ствии с табл. 2.1. перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы опре­делить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих вконструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предель­ными значениями обычно не представляет труда.

Источник

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Нормативные и расчетные сопротивления материалов

В расчете по методу предельных состояний надежность конструкции обеспечивается за счет учета возможных отклонений как действительных нагрузок, так и характеристик материалов от среднестатистических значений в неблагоприятную сторону. Значения усилий Q, так же как и несущей способности Ф, зависят от изменчивости указанных факторов и статистически подчиняются закону нормального (гауссового) распределения (рис. 3.4). Выполнение условия (3.1) должно гарантировать несущую способность конструкций с уровнем надежности не менее 99,7 %. Таким образом, нормативные сопротивления материалов наряду с нормативными нагрузками являются определяющими величинами в расчете по методу предельных состояний.

Нормативное сопротивление Rn это установленное нормами предельное значение напряжений в материале. Оно служит основной характеристикой сопротивления материалов силовым воздействиям и обычно равно контрольной характеристике в соответствии с ГОСТами на материалы. Нормами установлены и другие нормативные характеристики материалов (плотность, модуль упругости, коэффициенты трения, сцепления ползучести. усадки и др.).

Нормативное сопротивление бетона принимают в виде двух величин: временное сопротивление призм осевому сжатию (нормативная призменная прочность) и временное сопротивление осевому растяжению

Нормативные сопротивления арматуры с учетом разброса прочности принимают равными наименьшему (с вероятностью 0,95) контролируемому значению предела текучести физического или же условного. Исключение составляет обыкновенная (не высокопрочная) арматурная проволока класса В-II, для которой нормативное сопротивление R принимают равным наименьшему (с вероятностью 0,95) контролируемому значению напряжения, соответствующему 75% от временного сопротивления разрыву. Нормативные сопротивления арматуры приведены в табл. 3.4.

В зависимости от класса арматуры принимают коэффициенты надежности по арматуре V, 1,05..1,20. Расчетные сопротивления арматуры R растяжению даны в табл. 3.6. При сжатии расчетные сопротивления арматуры в расчете но I группе предельных состояний (кроме класса А-IIIв) принимают равными расчетным сопротивлениям арматуры R при растяжении, но не более 400 МПа.

Источник

Расчетные и нормативные сопротивления материалов строительных конструкций.

В качестве основного параметра, который характеризует сопротивление материала силовым воздействиям, нормы проектирования устанавливают его нормативное сопротивление jRH, кгс/см2 (МПа). Величина RH равна значению контрольной (или браковочной) ‘характеристики прочности, устанавливаемой соответствующими государственными стандартами на материалы. Обеспеченность значений нормативных сопротивлений материалов принимается не менее 0,95. Это значит, что не менее 95% испытанных образцов имеют сопротивление, равное или большее RH.

Расчетное сопротивление /?, кгс/см2 (МПа), получают делением нормативного сопротивления на соответствующий коэффициент безопасности &б>1> а в необходимых случаях умножают на коэффициент условий работы

Значения нормативных сопротивлений, коэффициентов безопасности, условий работы и расчетных сопротивлений для материалов металлических и ‘железобетонных конструкций приведены в разделах. II и III. В практических расчетах используют, как правило,расчетные сопротивления.

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп вкачестве главного прочностного показателя материала, как уже отмечалось, устанавливается его сопротивление, которое (на­ряду с другими характеристиками) может принимать норматив­ные и расчетные значения:

R_n— нормативное сопротивление материала,представляет со­бой основной параметр сопротивления материаловвнешним воз­действиям и устанавливается соответствующими главами стро­ительных норм (с учетом условий контроля и статистической из­менчивости сопротивлений). Физический смысл нормативного сопротивления R_n — это контрольная или браковочная характери­стика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0,95%;

R—расчетное сопротивление материала,определяется по фор­муле

у_т

где у_т — коэффициент надежности по материалу,учитывает воз­можные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, у_т > 1. ‘

Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответ­ствие фактической работы материала в конструкциях и его рабо­ты при испытании в образцах, а также возможность попаданиявконструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с ко­эффициентом условий работы у_е:

у_с — коэффициент условий работы, учитывает особенности ра­боты материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют сис­тематический характер, но не отражаются в расчетах прямым пу­тем (учет температуры, влажности, агрессивности среды, прибли­женности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что расчетные сопротивления умножаются на у„ но если ко­эффициент условия работы отличается от единицы, на него все­гда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех форму­лах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение Ry_c.

Нормативные R_n и расчетные R сопротивления приводятся в соответствующих главах СНиП в зависимости от материала (см. главу 2.3).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются не толь­ко для сопротивлений материалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их определения сабсолютной точностью:

N _n — нормативная нагрузка,рассчитывается по проектным раз­мерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

N — расчетная нагрузка,определяется по формуле

где у_f — коэффициент надежности по нагрузкам,учитывает воз­можные отклонения нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Как правило,

Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при помощи коэффициента надежности по от­ветственности, на который умножаются расчетные нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения:

где y_n — коэффициент надежности по ответственности,учиты­вает экономические, социальные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Большинство зда­ний (сооружений) массового строительства (жилые, обществен­ные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооруже­ния) относятся к нормальному уровню ответственности, для ко­торого установлено значение коэффициента y_n = 0,95. Подробнее см. Приложение 7 СНиП 2.01.07-85*.

Соответственно, сервисная нагрузкаN_serи сервисное сопротив­лениеR_serсчитаются расчетными для расчетов по предельным со­стояниям второй группы.

При расчетах по первой группе предельных состояний,которые связаны собеспечением несущей способности конструкции (зда­ния), принимаютрасчетные значения: расчетные нагрузки Nи расчетные сопротивления материала R.

При сравнении расчетных и нормативных значений видно, что расчетные нагрузки обычно больше нормативных, а расчетные сопротивления меньше нормативных сопротивлений. Так учиты­вается вопределенном смысле большая ответственность расчета по предельным состояниям первой группы по сравнению с рас­четами, относящимися ко второй группе.

При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состояний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответ­ствии с табл. 2.1. перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы опре­делить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих вконструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предель­ными значениями обычно не представляет труда.

Источник

Определение нормативных сопротивлений материалов

Определение нормативных сопротивлений материалов выполняется на основе опытных испытаний стандартных образцов. С этой целью определяются следующие величины, необходимые для определения нормативных сопротивлений:

— Среднее значение предела прочности (предел текучести)

(21.1)

(21.2)

(21.3)

Пример 21.1. Необходимо запроектировать экономичную конст­рукцию деревянной фермы. Для ее изго­товления имеется две партии древесины с различными вероятностными характе­ристиками временного сопротивления:

• партия № 1 — математическое ожидание временного сопротив­ления , коэффици­ент вариации V₁= 0,25;

• партия № 2 — математическое ожидание коэффициент вариации V₂ = 0,15.

Считая закон распределения прочности древесины нормальным, опре­делить, из какой партии древесины можно запроектировать более экономич­ную ферму.

Нормативное сопротивление должно гарантироваться с обеспеченнос­тью Р = 0,95, и задача сводится к определению нижней границы случайной величины, выше которой вероятность повторения временного сопротивления равна 95 %.

(21.4)

(21.5)

Из равенства (21.5) с учетом обозначений (21.4) следует:

Так, как , то квантиль и отрицательный. Из таблицы интеграла вероятностей найдем, что значению Ф(и) = 0,45 соответствует квантиль . Это значение квантиля со знаком минус подставляем в равенство (18.8) с учетом обозначений (21.4):

(21.6)

Из (21.6) следует, что нормативное сопротивление древесины равно:

(21.7)

Определяем нормативное сопротивление древесины по формуле (21.7):

· для партии № 1

· для партии № 2

Нормативное сопротивление в партии № 2 больше, чем в партии

№ 1: (22,6 > 20,6).

Следовательно, более экономичной является ферма, запроектированная из партии № 2, так как с увеличением нормативного сопротивления расход материалов снижается. Следует обратить внимание, что, несмотря на более низкую среднюю прочность

= 30 МПа

Источник

Нормативные и расчетные сопротивления

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления Rтн Rвн устанавливаемые нормами проектирования строительных конструкций.

Механические свойства материалов изменчивы, поэтому нормативные сопротивления устанавливают на основе статистической обработки показателей механических свойств материалов, выпускаемых нашей промышленностью. Значения нормативных сопротивлений устанавливают такими, чтобы обеспеченность их составляла не менее 0,95.

Значение нормативного сопротивления стали равно значению контрольной или браковочной характеристики, устанавливаемой соответствующими государственными стандартами и имеет обеспеченность не менее 0,95.

Для углеродистой стали и стали повышенной прочности и алюминиевых сплавов за основную характеристику нормативного сопротивления принято значение предела текучести, поскольку при напряжениях, равных пределу текучести, в растянутых, изгибаемых и других элементах начинают развиваться пластические деформации, а сжатые элементы начинают терять устойчивость.

Расчетные сопротивления материала.

Расчетные сопротивления материала R и Rв определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:

Нормативное сопротивление стали

Расчетное сопротивление материала – сопротивление, используемое в расчетах строительных конструкций и оснований и определено по формуле:

— нормативное сопротивление материала;

— коэффициент надежности по материалу.

Обеспеченность нормативного сопротивления стали равно 0,95 (это значит, что из 100 образцов 5 образцов имеют сопротивление ниже нормативного).

Виды нормативных сопротивлений стали:

-) — предел текучести стали равный по ГОСТам и ТУ;

-) — временное сопротивление равное по ГОСТам и ТУ.

Виды расчетных сопротивлений стали:

-) — расчетное сопротивление стали на растяжение, сжатие и изгиб по пределу текучести;

-) — расчетное сопротивление стали на растяжение, сжатие и изгиб по временному сопротивлению;

-) — расчетное сопротивление стали на срез.

Расчетное сопротивление , определяются по таблице 51 * СНиПа в зависимости:

-) от вида проката (листовой, фасонный);

-) от толщины элемента

Нагрузки и воздействия

зависимости от продолжительности дейст­вия нагрузок следует различать постоянные и вре­менные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при воз­ведении сооружений, следует учитывать в расчетах как кратковременные нагрузки.

К постоянным нагрузкам следует относить:

а) вес частей сооружений, в том числе вес несу­щих и ограждающих строительных конструкций;

б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление.

Сохраняющиеся в конструкции или основании усилия от предварительного напряжения следует

учитывать в расчетах как усилия от постоянных нагрузок.

К длительным нагрузкам следует относить:

а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;

б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с ар­матурой, опорными частями и изоляцией, ленточ­ных транспортеров, конвейеров, постоянных подъ­емных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;

в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающие при вентиляции шахт;

г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в склад­ских помещениях, холодильниках, зернохранили­щах, книгохранилищах, архивах и подобных поме­щениях;

д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;

е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;

ж) вес отложений производственной пыли, если ее накопление не исключено соответствующими мероприятиями;

з) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3;

и) вертикальные нагрузки от мостовых и подвес­ных кранов с пониженным нормативным значением, определяемым умножением полного нормативного значения вертикальной нагрузки от одного крана (см. п. 4.2) в каждом пролете здания на коэффи­циент: 0,5 — для групп режимов работы кранов 4К—6К; 0,6 — для группы режима работы кранов 7К; 0,7 — для группы режима работы кранов 8К. Группы режимов работы кранов принимаются по ГОСТ 25546-82;

л) температурные климатические воздействия с пониженными нормативными значениями, опреде­ляемыми в соответствии с указаниями пп. 8.2—8.6 при условии θ₁ = θ₂ = θ₃ = θ ₄ = θ ₅ = 0, Δ_I = Δ_VII = 0;

м) воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным из­менением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов;

н) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

. К кратковременным нагрузкам следует от­носить:

а) нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;

б) вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;

в) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в п. 1.7а, б, г, д;

г) нагрузки от подвижного подъемно-транспорт­ного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов-штабелеров, тельферов, а также от мосто­вых и подвесных кранов с полным нормативным значением);

д) снеговые нагрузки с полным нормативным значением;

е) температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;

ж) ветровые нагрузки;

з) гололедные нагрузки.

К особым нагрузкам следует относить:

а) сейсмические воздействия;

в) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправ­ностью или поломкой оборудования;

г) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изме­нением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.

Нормативные и расчётные сопротивления стали

Значение нормативного сопротивления стали равно значению конт­рольной или браковочной характеристики, устанавливаемой соответст­вующими государственными стандартами и имеет обеспеченность не менее 0,95. Установлены два вида нор­мативных сопротивлений — по пределу текучести R_Т Н =υ_Т и временно­му сопротивлению R_В Н =υ_В. В соответствии со стандартом значения предела текучести и времен­ного сопротивления имеют обеспеченность в пределах 0,95—0,995.Значения υ_Т и υ_В являются браковочными и при приемке проката контролируются, являющиеся нормативными сопротив­лениями. Расчетные сопротивления материала R и R_B определяют делени­ем нормативного сопротивления на коэфф. надежности по ма­териалуγ_mR= R_Т Н / γ_m R_В= R_В Н / γ_m. Коэффициент надежности по материалам γ_m. Значение механичес­ких свойств металлов проверяется на металлургических заводах выбо­рочными испытаниями. Механические свойства металлов контролиру­ют на малых образцах при кратковременном одноосном растяжении, фактически же металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях при сложном напряженном состоянии. При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивле­ния, установленного по временному сопротивлению, вводится допол­нительный коэфф. надежности γ_m=1,3.

Методики расчёта ИК

Все расчеты делятся на две группы — статические (или силовые) и конструктивные. Цель силовых расчетов — определить усилия, действующие в конструкции (системе) и в каждом элементе, или, как говорят, определить игру сил. Этим занимается строительная механика. Цель конструктивных расчетов — подтвердить, что при принятых размерах сечений ни одно возможное предельное состояние не наступит. Есть и третья цель — обеспечение путем обоснованного выбора габаритов элемента н размеров сечений минимума расхода металла или иных экономических показателей. Для этого используется раздел строительной механики — теория оптимального проектирования. При выполнении конструктивных расчетов в соответствии с техническими требованиями выполняются три основных проверки — прочности, общей устойчивости, жесткости (гибкости). Проверка прочности: в форме проверки напряжений σ= N/Ф_н ≤R_yγ_c ; в форме проверки несущей способности N≤ Ф_нR_yγ_c ; в форме проверки отношения действующего силового фактора (N) и несущей способности N/( Ф_нR_yγ_c)≤1, где Ф_н— геометрический фактор нетто, т. е. с учетом ослабления сечениа, если таковое имеется. Проверка устойчивости (формы):в виде проверки напряжений σ≤ σ_ср или σ= N(ϕ_tФ)≤ R_yγ_cр где σ_ср — критическое напряжение для элементов, у которых сжатие возникает при разных видах работы — внентральное сжатие, внецентренное, иэгиб; ϕ_t — коэф- ициент устойчивости при указанных видах работы.

Проверка жесткости (гибкости):

f/l≤[f/l]— общая деформация; f/l — относительная дефор- ация (мера деформативности); [f/l]—предельная от- эсительная деформация;

Источник