326 l/VI. Wytrzymałość materiałów
stępujące wzory na k„ i km w przypadku zginania
kgkfg
' ——————
kg + Xkg„
_ Hkgkgo
k, + Xkg0
przy czym naprężenie dopuszczalne dla obciążenia o cyklu wahadłowym
naprężenie dopuszczalne dla obciążenia statycznego
gdzie: s — współczynnik wpływu wielkości (skali), fi — współczynnik łącznego wpływu karbu i stanu powierzchni, 0—rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa, 6e — współczynnik bezpieczeństwa przy obciążeniu statycznym ze względu na granicę plastyczności, ee — współczynnik wpływu wielkości ze względu na granicę plastyczności (często przyjmuje się równy 1).
Wzory na naprężenia dopuszczalne k„ i km w przypadku obciążeń osiowych względnie skręcających mają analogiczną budowę i można je uzyskać podstawiając w przytoczonych wyrażeniach odpowiednie charakterystyki wytrzymałości zmęczeniowej i obciążeń statycznych.
Przy projektowaniu trudno jest od razu ocenić wszystkie czynniki wpływające na wytrzymałość elementu. Z tego względu stosując wzory na naprężenia nominalne przyjmuje się naprężenia dopuszczalne oparte na założonych wstępnie współczynnikach bezpieczeństwa (tabl. 17). Po ustaleniu kształtu i wymiarów elementu oraz sprecyzowaniu jego warunków w pracy należy przeprowadzić obliczenie sprawdzające współczynnika bezr pieczeństwa.
Pojęcie naprężenia dopuszczalnego jest przedmiotem krytyki. Aktualne wytyczne projektowania konstrukcji stalowych eliminują to pojęcie, zalecając stosowanie metody stanów granicznych.
W metodzie stanów granicznych rozróżnia ' się: stany graniczne nośności i stany graniczne użytkowania. Po osiągnięciu tych stanów konstrukcja ulega zniszczeniu lub przestaje odpowiadać założonym wymaganiom użytkowym.
W stanach granicznych nośności wyróżnia się stany, które charakteryzuje:
— zniszczenie w najbardziej wytężonym miejscu (przekroju) na skutek przekroczenia granicy wytrzymałości materiału,
— odkształcenie trwałe spowodowane
przekroczeniem granicy plastyczności materiału, ,
— utrata stateczności ogólnej i lokalnej na skutek przekroczenia naprężeń krytycznych materiału,
— powstanie pęknięć lub uszkodzeń zmęczeniowych.
W stanach granicznych nośności uwzględnia się obciążenia obliczeniowe dla poszczególnych faz budowy (w. tym transport i montaż) i eksploatacji przy uwzględnieniu współczynnika konsekwencji zniszczenia konstrukcji (PN-76/B--03001).
W stanach granicznych użytkowania występują przemieszczenia i drgania uniemożliwiające normalną eksploatację konstrukcji.
W metodzie stanów granicznych wprowadza się umownie naprężenie zwane wytrzymałością obliczeniową, której wartość w przypadkach rozciągania, ściskania i zginania oznacza się symbolem R, ścin£hia — Rt, docisku — Rd i naprężeń stykowych RiH przy uzwględnieniu teorii Hertza. Dla niektórych materiałów wartości wytrzymałości obliczeniowej podano w tabl. 18 zgodnie z normą PN-80/B--03200. Dla stali nie ujętych w tabl. 18 wartość R można obliczyć ze wzoru
gdzie: Re— wytrzymałość charakterystyczna równa gwarantowanej przez producenta rzeczywistej lub umownej granicy plastyczności sta! i, y, — współczynnik, y, = 1,15 dla Rt < 360 MPa, y, = 1,20 dla 360 MPa < Re « 470 MPa, y, = 1,25 dla 470 MPa < Re « 600 MPa.
Dla wymienionych stali wytrzymałość obliczeniowa na ścinanie, docisk i przy uwzględnieniu naprężeń stykowych wg Hertza oblicza się ze wzorów
Metodę stanów granicznych do obliczeń i projektowania konstrukcji stalowych zaleca PN-80/B-03200, a do wymiarowania stalowych ustrojów dźwignic— PN-79/M-06515. Szczegóły w (20).
7. Osiowe rozciąganie i ściskanie prętów prostych
327
TABLICA 18. Wytrzymałość obliczeniowa niektórych stali wg PN-80/B-03200
Znak stali |
Rodzaj wyrobu |
Wytrzymałość obliczeniowa, MPa | ||||
R |
R, |
JW» | ||||
StOS |
do 16 |
175 |
105 |
620 | ||
powyżej 16 do 40 |
165 |
100 | ||||
do 16 |
215 |
125 | ||||
St3SX, St3SY, St3S |
- |
powyżej 16 do 40 |
205 |
120 |
255 |
740. |
*o I 3 u |
powyżej 40 do 100 |
195 |
115 | |||
St4VX, St4VY |
do 16 |
235 |
140 |
290 |
860 | |
St4V, St4W |
>> |
powyżej 16 do 40 |
225 |
135 | ||
iy 0. |
do 16 |
305 |
180 | |||
18G25) 18G2A |
powyżej 16 do 30 |
295 |
175 |
370 |
1080 | |
* o |
powyżej 30 do 50 |
285 |
170 | |||
ts § |
do 16 |
370 |
220 | |||
18G2AV |
-2 £ |
powyżej 16 do 30 |
360 |
215 |
460 |
1330 |
•s ja |
powyżej 30 do 50 |
350 |
210 | |||
10HAV |
do 20 |
335 |
200 |
420 |
1210 | |
10HA |
walcowane na gorąco |
300 |
180 |
375 |
1080 | |
walcowane na zimno |
275 |
165 |
340 |
990 | ||
10H |
walcowane na gorąco |
300 |
180 |
375 |
1080 | |
R |
walcowane lub ciągnione |
165 |
100 |
215 |
620 | |
R3S |
t |
walcowane lub ciągnione |
210 |
125 |
255 |
740 |
R45 |
3 u |
walcowane lub ciągnione |
225 |
135 |
290 |
860 |
10BX |
zgrzewane |
180 |
110 |
225 |
650 | |
L40 |
225 |
135 | ||||
L4S |
H. |
grupa 11, III |
23 S |
140 |
290 |
860 |
L47 |
*3 £ O w |
245 |
145 |
11 Docisk skupiony wg Hertza. W łożyskach z liczbą wałków większą od dwóch wartości RiH należy zmniejszyć o 100 MPa.
2) Grubość kształtowników walcowanych w mm przyjmuje się równą średniej grubości stopki.
J) W przypadku blach i kształtowników ze stali 18G2 przyjmuje się wytrzymałość obliczeniową R o 10 MPa mniejszą, a wartość wytrzymałości R,, Ra, RaH odpowiednie do zmniejszonej wartości R.
W przypadku osiowego rozciągania lub ściskania pręta siłami P przyłożonymi do jego końców, siła wewnętrzna N w poprzecznym przekroju pręta jest równa P
22 Mały poradnik mechanika t. I
i podstawowy warunek |
wytrzymałościowy | |
ma postać przy rozciąganiu | ||
P |
- | |
a ^ kr A |
[22] | |
przy ściskaniu P | ||
a = — < kc A |
[23] |