Коэффициент использования несущей способности сечения


×

Данная величина является ключевым параметром при оценке прочности и устойчивости рассматриваемой в расчете сечения. Она безразмерная, и вычисляется нахождением соотношения текущего значения напряжений, определяемых в зависимости от действующей нагрузки и геометрических характеристик рассматриваемого сечения, и максимально допустимым уровнем напряжений для материала из которого изготовлен рассматриваемый в расчете элемент.

Поясним вышесказанное на простом примере. Рассмотрим условие прочности на растяжение:

  • где N – величина растягивающего усилия;
  • A – площадь поперечного сечения элемента;
  • Ry – максимально допустимое значение напряжений в сечении, превышение которого будет означать разрушение материала.

Для примера зададим следующие числовые значения для вышеуказанных параметров:

N=100кН; A=12,7см2; Ry=240МПа=24,0кН/см2

Подставив их в уравнение прочности получим текущее значение напряжений в сечении элемента:

Итак, при величине предельно допустимого уровня напряжений Ry=240МПа=24,0 кН/см2 коэффициент использования определится следующим образом:

Как можно легко заметить по полученным результатам, условие прочности выполняется. Расчетный уровень напряжений составляет 32,81% от предельно допустимого, или 0,3281 в долях единицы. Увеличение значения этой величины указывает на рост степени напряжения элемента в рассматриваемом поперечном сечении. Если значение коэффициента использования превышает единицу, это означает, что величина действующих напряжений превысит предельно допустимый уровень, что означает исчерпание несущей способности материала и является недопустимым согласно рассматриваемому условию и требованиям нормативных документов. Подходя с некоторой долей осторожности к оценкам полученных результатов расчета, мы все-же не рекомендуем при серьезном подходе приближать расчетный уровень напряжений к предельно допустимому, и все-же оставлять некоторый запас по прочности, на случай некоторых несовершенств, в том числе и в расчетных методиках. Приняв относительно безопасную величину коэффициента использования на уровне 0,80 и исходя из некоторых вышеуказанных соображений, для удобства и упрощения быстрой оценки результатов введена следующая цветовая шкала:

  • 0,00 - 0,29 – синий – нежелательно низкий уровень, позволяющий значительно увеличить действующую нагрузку на элемент или уменьшить размеры сечения;
  • 0,30 - 0,49 – светло-зеленый – хороший результат, но можно смело попробовать несколько уменьшить нагрузку или сечение;
  • 0,50 - 0,79 – насыщенный зеленый – оптимальный уровень;
  • 0,80 - 0,90 – оранжевый – переходный к критическому и требующий внимания и осторожности;
  • 0,91 - 0,99 – красно-серый – критическая уровень напряжений, считающийся нами нежелательным, хотя и допустимым нормативными документами;
  • 1,00 и более – ярко красный – недопустимый уровень напряжений, потенциальное разрушение конструкции.
Дата последнего изменения страницы: 07 сентября 2014 г. в 13:51
© 2012 - 2018