Коэффициент запаса на металл
Подскажите пожалуйста известен ли кому нормативный документ в котором указывается «потолок» запаса несущей способности конструкции, выше которого конструкция не экономична. Понятное дело проектировщику в целях улучшения сна интереснее перезаложиться (так сказать увеличить коэффициент сна), заказчику (кто платит за то или иное сооружение) выгоднее затратить меньше материала. Где разумный компромисс и прописан ли он в нормативах? Заранее спасибо.
PS Интуитивно думаю, что на различные типы конструкции, из различных материалов (фундаменты, м.к, ж.б, деревяшки) он разный должен быть, или привязан к классу сооружения.
вот еще:
СНиП II-23-81 Стальные конструкции
1.9. Элементы стальных конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящих норм с учетом сортамента на прокат и трубы. В составных сечениях, устанавливаемых расчетом, недонапряжение не должно превышать 5%.
Вопрос ни о чем. Запас может быть заложен в сбор нагрузок, при выборе сечения, путем неучета совместной работы конструкций и т.д. А потом все это падает, потому что не были должным образом просчитаны и законструированы узлы крепления. Сплошь и рядом такая картина.
в СНиПе заложен запас прочности + в нагрузках заложен запас прочности + проектировщик закладывается. Думаю, в сумме получается 2 раза от фактического.
Но есть еще понятие надежности
Многие видимо не поняли вопроса.
только Ulan_am - угадал о чем речь.Речь идет именно о том, что по СНиП считается максимально допустимые усилия на тот или иной элемент. Т.е. Nмакс Меня тоже интересует вопрос на сколько % Nмакс может быть меньше Nпред?
| Элементы стальных конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящих норм с учетом сортамента на прокат и трубы |
На сколько эти минимальные сечения могут быть максимальны(до какого предела)?
Тоже самое и по жбк? какой % проектировщик может накинуть сверх полученного результата по СНиП?
Еще в институте говорили про 20%. Но при этом никак обосновать не смогли.
Т.е. если запас(сверх СНиПовских) получается более 20% значит конструкция неэкономична и нужно уменьшать сечение, класс бетона стали и т.п.
Вот в чем вопрос.
Минимум можно превысить на 0 или до следующего номера по сортаменту или какталогу. Вот в чем ответ.
Принято другую сторону медали особо не рассматривать. Заказчик конечно имеет право сткунуть кулаком по столу, если узнает.
Но если инженера прижать с обеих сторон, дело сильно пострадает.
Есть фактический запас и есть расчетный. Простое увеличение сечений не повышает пропорционально фактическую надежность конструкции, тут довольно много факторов за пределами инженерных расчетов.
. Простое увеличение сечений не повышает пропорционально фактическую надежность конструкции, тут довольно много факторов за пределами инженерных расчетов.
Автор, видимо, имел ввиду простую ситауцию, когда увеличение материала увеличивает фактическую надежность "через" увеличение несущей способности, и разумеется непропорциональное.
Но есть еще понятие надежности
то есть вероятность не разрушения для материаллов принята три сигмы, примерно 0.9986. Отсюда видно, что предел надежности это 1.00000000, это и будет потолок запаса.
И что важно, в вероятностных расчетах нет понятий РАСЧЕТНЫЙ или НОРМАТИВНЫЙ.
небольшой начальник в большой местной конторе
Господа разумный запас создается следующим образом: нагрузку принимаем та котрая есть согласно СНиП или на основании задания закзчика + собственный вес.Считаем конструкцию по простой схеме, но впринципе можно и с учетом совместной работы, а далее принимаем на 1 единицу выше полученного,т.е получается у вас к примеру 22 диаметр арматуры принимаешь 25 и можешь спать спокойно.
Минуточку. Имеется рама поперечника здания.
". нагрузку принимаем та котрая есть согласно СНиП или на основании задания закзчика + собственный вес.Считаем конструкцию по простой схеме, но впринципе можно и с учетом совместной работы, а далее принимаем. " балку ". на 1 единицу выше полученного,т.е получается у вас к примеру. " З0Б1, ". принимаешь. " 40Б1 ". и можешь спать спокойно. ", пока заново не персчитаешь раму с 40Б1, при которой балка 40Б1 (вместо 30Б1),оказывается, НЕ ДЕРЖИТ
>И что важно, в вероятностных расчетах нет понятий РАСЧЕТНЫЙ или НОРМАТИВНЫЙ.
Смотря в каких. Расчет по методу предельных состояний тоже вероятностный, только с заранее заданной (говорят "откалиброванной") надежностью.
если совсем строго, то расчет по методу предельных состояний - это полувероятностный, где законы распределений заменены коэффициентами запаса, с заранее выбранной обеспеченностью.
Полностью вероятностный метод как раз и отличает отсутствие деления на нормативные и расчетные значения, а так же полное отсутствие различных коэф. запаса. Итог такого расчета одно число , меньшее единици.
Разумный запас несущей способности конструкции
Минимальные коэффициенты использования канатов для стреловых самоходных кранов (Zp)
* Для кранов автомобильных грузоподъемностью до 16 т включительно принимается группа классификации (режима) А3.
При работе в опасных условиях (транспортировка расплавленного металла, шлака, ядовитых и взрывчатых веществ) запрещается применять группу классификации (режима) ниже М5. При установке канатов на лебедках, предназначенных для подъема людей, расчет Zp следует проводить как для группы классификации (режима) М8.
4.2.8. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты, применяемые для изготовления стропов, должны соответствовать ГОСТ 483, ГОСТ 1088 и другой нормативной документации.
4.2.9. Заплетка петли у пенькового или хлопчатобумажного каната должна иметь не менее двух полных и двух половинных пробивок и должна быть оклетнована.
4.2.10. Применение для изготовления стропов синтетических и других материалов допускается в соответствии с нормативной документацией.
4.3.1. Пластинчатые цепи, применяемые на грузоподъемных машинах, должны соответствовать ГОСТ 191. Сварные и штампованные цепи, применяемые в качестве грузовых и для изготовления стропов, должны соответствовать ГОСТ 228 и другой нормативной документации. Якорные цепи могут применяться без распорок и с распорками.
4.3.2. Цепи, применяемые на грузоподъемных машинах и для изготовления стропов, должны иметь сертификат изготовителя об их испытании в соответствии с государственным стандартом, по которому они изготовлены.
При отсутствии указанного сертификата должны быть произведены испытания образца цепи для определения разрушающей нагрузки и проверка соответствия размеров государственному стандарту.
4.3.3. Коэффициент запаса прочности пластинчатых цепей, применяемых в механизмах кранов, по отношению к разрушающей нагрузке должен быть не менее 3 для групп классификации (режима) М1 и М2 и не менее 5 для остальных групп классификации механизмов.
Коэффициенты запаса прочности сварных грузовых цепей и цепей стропов по отношению к разрушающей нагрузке должны приниматься по табл. 4.
Минимальные коэффициенты запаса прочности сварных цепей
4.3.4. Сращивание цепей допускается электросваркой новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана нагрузкой, в 1,25 раза превышающей ее расчетное тяговое усилие, в течение 10 мин.
4.4.1. Минимальный диаметр барабанов, блоков и уравнительных блоков, огибаемых стальными канатами, определяется по формуле:
,Коэффициенты выбора диаметров барабана (h_1), блока (h_2) и уравнительного блока (h_3)
4.4.2. Сварные калиброванные и пластинчатые цепи при работе на звездочке должны находиться одновременно в полном зацеплении не менее чем с двумя зубьями звездочки.
4.4.3. Канатоемкость барабана должна быть такой, чтобы при наинизшем возможном положении грузозахватного органа на барабане оставались навитыми не менее полутора витков каната или цепи, не считая витков, находящихся под зажимным устройством.
4.4.4. Барабаны грузоподъемных машин под однослойную навивку каната должны иметь нарезанные по винтовой линии канавки. У грейферных кранов при однослойной навивке каната на барабан и у специальных кранов, при работе которых возможны рывки и ослабление каната, барабаны должны иметь канавку глубиной не менее половины диаметра каната или снабжаться устройством, обеспечивающим правильную укладку каната на барабане.
Применение гладкого барабана допускается в тех случаях, когда по конструктивным причинам необходима многослойная навивка каната на барабан, а также при навивке на барабан цепи.
4.4.5. Гладкие барабаны и барабаны с канавками, предназначенные для многослойной навивки каната, должны иметь реборды с обеих сторон барабана.
Барабаны с канавками, предназначенные для однослойной навивки двух ветвей каната, ребордами могут не снабжаться, если ветви навиваются от краев барабана к середине. При навивке на барабан с канавками одной ветви каната реборда может не устанавливаться со стороны крепления каната на барабане. Барабаны электрических талей, снабженные устройством, исключающим сход каната с барабана (канатоукладчиком), могут изготовляться без реборд.
Реборды барабана для каната должны возвышаться над верхним слоем навитого каната не менее чем на два диаметра его, а для цепей - не менее чем на ширину звена цепи.
4.4.6. При многослойной навивке каната на барабан у грузоподъемной машины должна быть обеспечена правильная укладка каждого слоя.
4.4.7. Блоки стреловых и грузовых полиспастов должны иметь устройство, исключающее выход каната из ручья блока.
IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012
АНАЛИЗ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Повышение надежности элементов сооружений и деталей машин предъявляет высокие требования к проектным решениям, поскольку конструкция должна быть достаточно прочной, а в необходимых случаях - жесткой и устойчивой и, вместе с тем, иметь наименьшую материалоемкость, трудоемкость изготовления и стоимость. В значительной мере эта задача может быть решена за счет рационального проектирования на основе современных методов прочностных расчетов.
Необходимость введения коэффициентов запаса прочности объясняется следующими обстоятельствами: а) разбросом в определяемых из опыта величинах σт или σв для данного материала; б) невозможностью точно установить действующие нагрузки; в) неточностью принятых методов расчета.
При назначении коэффициентов запаса, а значит и допускаемых напряжений, кроме перечисленных выше соображений необходимо также учитывать и другие факторы: а) качество и степень однородности материала, например, для стали коэффициент запаса принимается - 1,5; для бетона - 3; для естественного камня, материала весьма неоднородного, коэффициент запаса принимается ~ 10; б) долговечность и значимость сооружения или машины. Ниже представлена сравнительная таблица значений коэффициентов запаса прочности (Табл.1.), в которой можно наблюдать разброс значений этих коэффициентов.
Коэффициент запаса прочности (nт,nв)
Табличный метод выбора допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности конкретней, проще и очень удобен для пользования. Поэтому во всех случаях, когда имеются специализированные таблицы допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности, составленные для отдельных деталей и узлов машин научно-исследовательскими институтами, заводами и организациями, проектирующими машины, при выборе допускаемых напряжений и коэффициентов запаса обычно пользуются табличным методом. Дифференциальный метод заключается в том, что допускаемое напряжение или допускаемый коэффициент запаса прочности определяют по соответствующей формуле, которая учитывает различные факторы, влияющие на прочность рассчитываемой детали.
Коэффициенты запаса по отношению к временному сопротивлению даже при постоянных напряжениях в условиях хрупкой прочности выбираются довольно большими, например для серого чугуна порядка 3 и выше. Это связано с тем. что даже однократное превышение максимальным напряжением временного сопротивления вызывает разрушение, а для чугуна это также связано с остаточными напряжениями и неоднородной структурой.
Коэффициент запаса по отношению к пределу текучести материала при расчетах деталей из пластичных материалов под действием постоянных напряжений выбирают минимальным при достаточно точных расчетах, т.е. равным 1,3. 1,5. Это возможно в связи с тем, что при перегрузках, превышающих предел текучести, пластические деформации весьма малы (особенно при сильно неоднородных напряженных состояниях деталей) и обычно не вызывают выхода детали из строя. Коэффициенты запаса по пределу выносливости, несмотря на опасный характер разрушения, выбирают относительно небольшими, т.е. равными1,5. 2,5. Это связано с тем, что единичные перегрузки не приводят к разрушению. При контактных нагружениях коэффициенты запаса можно выбирать равными 1,1 . 1,3, т.к. возможные повреждения имеют местный характер. Коэффициенты запаса можно устанавливать на основе дифференциального метода как произведение частных коэффициентов, отражающих: достоверность определения расчетных нагрузок и напряжений - коэффициент S1 = 1. 1,5; однородность механических свойств материалов - коэффициент S2; для стальных деталей из поковок и проката S2= 1,2. 1,5; для чугунных деталей S2= 1,5. 2,5; специфические требования безопасности - коэффициент S3 = 1. 1,5. Общий коэффициент запаса прочности:S = S1S2S3 [6].
Для строительных специальностей условие прочности записывается как раб σ max = . y - расчетное сопротивление (применительно к растяжению, сжатию и изгибу). Для различных напряженных состояний расчетное сопротивление определяется следующим образом: растяжение, сжатие и изгиб - Ry= Ryn/γm ; сдвиг - RS=0,58 Ryn/γm; где γm - коэффициент надежности по материалу, определяемый в соответствии с п.3.2* (СНиП II-23-81*); Ryn - нормативное сопротивление, МПа;
Расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального или фасонного проката приведены в таблице 51*, труб в табл.51,а. (СНиП II-23-81*), расчетные сопротивления гнутых профилей следует принимать равными расчетным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены, при этом допускается учитывать упрочнение стали листового проката в зоне сгиба.
Для сравнительного анализа использована сталь С590. Данные, полученные при расчете с коэффициентами, взятыми из технической литературы и из СНиП II-23-81 *, сведены в табл. 2.
Коэффициент запаса прочности. Выбор допускаемых напряжений
Фактические нагрузки, действующие на деталь, и свойства материалов, из которых она изготовлена, могут значительно отличаться от тех, которые принимаются для расчета.
При этом факторы, снижающие прочность детали (перегрузки, неоднородность материалов и т. д.), носят чаще всего случайный характер и предварительно не могут быть учтены.
Так как детали и сооружения в целом должны безопасно работать и при этих неблагоприятных условиях, то необходимо принять определенные меры предосторожности. С этой целью напряжения, обеспечивающие безотказную работу (эксплуатации) машины или любого другого сооружения, должны быть ниже тех предельных напряжений, при которых может произойти разрушение или возникнуть пластические деформации.
Таким образом, принимают
где [ σ ]- допускаемое напряжение; [ n ] - нормативный (т. е. предписываемый нормами проектирования конструкций) коэффициент запаса прочности , называемый также коэффициентом безопасности , σ n - предельное напряжение материала.
При статических нагрузках за предельное напряжение для хрупких материалов принимают предел прочности, для пластичных - предел текучести, так как при напряжениях, равных пределу текучести, возникают значительные пластические деформации, которые недопустимы.
Таким образом, коэффициент запаса прочности вводится для того, чтобы обеспечить безопасную, надежную работу сооружения и отдельных его частей, несмотря на возможные неблагоприятные отклонения действительных условий их работы от расчетных.
Вопрос о нормативном коэффициенте запаса прочности [ n ] решается с учетом имеющегося опыта эксплуатации сооружений и машин.
В последнее время один общий коэффициент запаса расчленяют на ряд составляющих, частных коэффициентов запаса, каждый из которых отражает влияние на прочность элемента конструкции какого-либо определенного фактора или группы факторов. Например, один из коэффициентов отражает возможные отклонения механических характеристик материала от принимаемых в качестве расчетных, другой - отклонения действующих нагрузок от их расчетных значений и т. д.
Такое разделение общего коэффициента запаса позволяет лучше учесть многообразные конкретные условия работы деталей машин и сооружений и проектировать их с большей надежностью и экономичностью.
Коэффициент запаса прочности представляют в виде произведения
В вопросе о частных коэффициентах и их значениях до сих пор нет единообразия. Значения коэффициентов запаса прочности обычно принимают на основании опыта конструирования и эксплуатации машин определенного типа. В настоящее время в машиностроении имеются рекомендации пользоваться одним, тремя, пятью и даже десятью частными коэффициентами запаса прочности. В «Справочнике машиностроителя» рекомендуется пользоваться тремя частными коэффициентами:
n 1 - коэффициент, учитывающий неточность в определении нагрузок и напряжений. Значение этого коэффициента при повышенной точности определения действующих напряжений может приниматься равным 1,2-1,5, при меньшей точности расчета – 2-3;
n 2 - коэффициент, учитывающий неоднородность материала, повышенную его чувствительность к недостаткам механической обработки. Коэффициент n 2 в расчетах по пределу текучести при действии статических нагрузок можно принимать по Табл. 4.3 (без учета влияния абсолютных размеров) в зависимости от отношения предела текучести к пределу прочности.
| σ т / σ в | 0,45-0,55 | 0,55-0,7 | 0,7-0,9 |
| n 2 | 1,2-1,5 | 1,4-1,8 | 1,7-2,3 |
При расчете по пределу прочности для малопластичных и хрупких материалов величину n 2 принимают:
а) для малопластичных материалов (высокопрочные стали при низком отпуске) n 2 =2-3;
б) для хрупких материалов n 2 =3-4;
в) для весьма хрупких материалов n 2 =4-6. При расчете на усталость коэффициент n 2 принимают равным 1,5-2,0, увеличивая его для материала с пониженной однородностью (особенно для литья) и для деталей больших размеров до 3,0 и более;
n 3 - коэффициент условий работы, учитывающий степень ответственности детали, равный 1-1,5.
В Табл. 4.4 приведены ориентировочные значения допускаемых напряжений при статическом нагружении для некоторых материалов.
Читайте также: