*Материалы для проектирования » Библиотека » Нормативно-техническая документация РБ » ТКП EN 1999-1-3-2009 - Проектирование алюминиевых конструкций

**

ТКП EN 1999-1-3-2009 - Проектирование алюминиевых конструкций

Еврокод 9
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Часть 1-3. Конструкции, подверженные усталостным нагрузкам


Содержание


1 Общие положения
1.1 Область применения
1.1.1 Область применения EN 1999
(1)Р EN 1999 применяют к проектированию зданий и строительным работам или работам с кон-струкциями из алюминия. Он соответствует принципам и требованиям к безопасности и пригодности
к эксплуатации конструкций, основам их проектирования и поверке, установленным в EN 1990 Осно-вы проектирования конструкций.
(2) EN 1999 рассматривает только требования к устойчивости, пригодности к эксплуатации, проч-ности и огнестойкости алюминиевых конструкций. Другие требования, например, относящиеся к тепло- или звукоизоляции, не рассмотрены.
(3) EN 1999 предназначен для использования совместно с:
EN 1990 Основы проектирования конструкций
EN 1990 Воздействия на конструкции
европейскими стандартами на строительные изделия, относящимися к алюминиевым конструкциям
EN 1090-1 Изготовление стальных и алюминиевых конструкций. Часть 1. Оценка соответствия компонентов конструкций5)
EN 1090-3 Изготовление стальных и алюминиевых конструкций. Часть 3. Технические требова-ния к алюминиевым конструкциям6)
(4) EN 1999 подразделяется на пять частей:
EN 1999-1-1 Проектирование алюминиевых конструкций: Общие правила для конструкций
EN 1999-1-2 Проектирование алюминиевых конструкций: Проектирование с учетом огнестойкости
EN 1999-1-3 Проектирование алюминиевых конструкций: Конструкции, чувствительные к усталости
EN 1999-1-4 Проектирование алюминиевых конструкций: Оболочка конструкции холодного фор-мования
EN 1999-1-5 Проектирование алюминиевых конструкций: Конструкции оболочки.
___________________________
5) В процессе издания.
6) В процессе издания.
1.1.2 Область применения EN 1999-1-3
(1) EN 1999-1-3 устанавливает основы для проектирования конструкций из алюминиевых сплавов относительного предельного состояния по образованию трещин, вызванному усталостью.
(2) EN 1999-1-3 устанавливает правила для:
- проектирования безопасного срока службы;
- проектирования устойчивости к повреждению;
- проектирования, сопровождаемого испытанием.
(3) EN 1999-1-3 предназначен для применения совместно с EN 1090-3 "Технические требования к изготовлению алюминиевых конструкций", который содержит требования, необходимые для удов-летворения проектных положений в процессе изготовления компонентов и конструкций.
(4) EN 1999-1-3 не рассматривает герметизирующие оболочки, находящиеся под давлением, или трубопровод.
(5) В EN 1999-1-3 рассмотрены следующие вопросы:
Часть 1. Общие положения
Часть 2. Основы проектирования
Часть 3. Материалы, составляющие изделия и соединительные устройства
Часть 4. Прочность
Часть 5. Структурный анализ
Часть 6. Предельное состояние усталости
Приложение А. Основы вычисления сопротивления усталости (обязательное)
Приложение В. Руководство по оценке посредством механики трещинообразования (справочное)
Приложение С. Испытание для проектирования усталости (справочное)
Приложение D. Анализ напряжения (справочное)
Приложение Е. Клеевые соединения (справочное)
Приложение F. Диапазон малоцикловой усталости (справочное)
Приложение G. Влияние R-коэффициента (справочное)
Приложение Н. Увеличение усталостной прочности сварных швов (справочное)
Приложение I. Отливки (справочное)
Приложение J. Таблицы категорий деталей (справочное)
Приложение К. Метод стандартной детали в месте возможного начала разрушения (справочное)
Библиография.
1.2 Нормативные ссылки
(1) Применяют нормативные ссылки, установленные в EN 1999-1-1.
1.3 Положения
(1)Р Применяют общие положения, установленные в EN 1990, 1.3.
(2)Р Применяют положения, установленные в EN 1999-1-1, 1.8.
(3)Р Методы проектирования являются действительными только при соблюдении требований
к изготовлению, установленных в EN 1090-3, или других равнозначных требований.
1.4 Различие между принципами и правилами применения
(1)Р Применяют правила, установленные в EN 1990,1.4.
1.5 Термины и определения
1.5.1 Общие положения
(1) Применяют правила, установленные в EN 1990, 1.5.
1.5.2 Дополнительные термины, используемые в EN 1999-1-3
(1) В целях настоящего европейского стандарта применяют следующие термины и определения в дополнение к тем, которые установлены в EN 1990 и EN 1999-1-1.
1.5.2.1 усталость: Потеря прочности части конструкции вследствие возникновения и развития трещины, вызванной повторяющимися переменными напряжениями.
1.5.2.2 усталостная нагрузка: Совокупность типовых нагружений, характеризующихся положе-ниями или движениями воздействий, изменением их интенсивности и частотой и последовательностью возникновения.
1.5.2.3 нагружение: Установленная последовательность нагрузки, применяемой к конструкции, которую, в целях проектирования, предполагают повторять с заданной частотой.
1.5.2.4 номинальное напряжение: Напряжение в исходном материале, смежном с потенциаль-ным положением трещины, вычисляемое в соответствии с элементарной теорией упругого сопротив-ления материалов, т. е. на основании предположения, что плоские сечения остаются плоскими и что эффекты концентрации напряжения не учитываются.
1.5.2.5 преобразованное номинальное напряжение: Номинальное напряжение, увеличенное на соответствующий теоретический коэффициент концентрации напряжения Kgt для учета только тех геометрических изменений поперечного сечения, которые не были учтены в классификации опреде-ленной детали конструкции.
1.5.2.6 геометрическое напряжение: Также известное как напряжение конструкции, это упругое напряжение в точке, учитывающее геометрические отсутствия непрерывности, но не учитывающее локальные особые точки функции, где радиус перехода стремится к нулю, такие, как впадины вслед-ствие небольших отсутствий непрерывности, например, кромки наружной поверхности сварного шва, трещины, подобные трещине дефекты, обычные отметки обработки и т. д. По существу это является таким же параметром напряжения, как и преобразованное номинальное напряжение, но, как правило, оцениваемое с помощью иного метода.
1.5.2.7 теоретический коэффициент концентрации напряжения: Отношение между геометри-ческим напряжением, оцениваемым на основании предположения о линейном упругом поведении материала, и номинальным напряжением.
1.5.2.8 напряжение в месте возможного начала разрушения: Геометрическое напряжение
в установленном месте возникновения в определенном типе геометрии, таком как кромка наружной поверхности сварного шва в угловом полом соединении профиля, для которого, как правило, являет-ся известной усталостная прочность, выраженная, исходя из диапазона напряжения в месте возмож-ного разрушения.
1.5.2.9 история напряжения: Непрерывная хронологическая регистрация измеряемого либо вы-числяемого изменения напряжения в определенной точке конструкции на протяжении заданного про-межутка времени.
1.5.2.10 критическая точка напряжения: Величина напряжения в истории напряжения, где ско-рость изменения напряжения меняет знак.
1.5.2.12 пик напряжения: Поворотная точка, где скорость изменения напряжения изменяется
с положительной на отрицательную.
1.5.2.12 точка минимума напряжения: Поворотная точка, где скорость изменения напряжения изменяется с отрицательной на положительную.
1.5.2.13 постоянная амплитуда: Относительно истории напряжения, в которой напряжение перио-дически изменяется между постоянными величинами пиков напряжения и точек минимума напряжения
1.5.2.14 переменная амплитуда: Относительно истории напряжения, содержащей более одной величины пика либо точки минимума напряжения.
1.5.2.15 цикл напряжений: Часть истории напряжения с постоянной амплитудой, где напряже-ние начинается и заканчивается на одной и той же величине, но при этом проходит через один пик напряжения и одну точку минимума напряжения (в любой последовательности). Также особая часть истории напряжения с переменной амплитудой, определяемая с помощью метода подсчета циклов.
1.5.2.16 подсчет циклов: Процесс преобразования истории напряжения с переменной амплиту-дой в спектр циклов напряжения, каждый из которых имеет определенный диапазон напряжения, на-пример, метод "резервуара" и метод "дождевого потока".
1.5.2.17 метод потока: Особый метод подсчета циклов, воспроизводящий спектр диапазона на-пряжения из заданной истории напряжения.
1.5.2.18 метод резервуара: Особый метод подсчета циклов, воспроизводящий спектр диапазона напряжения из заданной истории напряжения.
1.5.2.19 амплитуда напряжения: Половина величины диапазона напряжения.
1.5.2.20 коэффициент асимметрии цикла напряжений: Минимальное напряжение, разделен-ное на максимальное напряжение в истории напряжения с постоянной амплитудой, или цикл, полу-ченный из истории напряжения с переменной амплитудой.
1.5.2.21 коэффициент интенсивности напряжения: Минимальная интенсивность напряжения, разделенная на максимальную интенсивность напряжения, полученную из истории напряжения с по-стоянной амплитудой или цикл из истории напряжения с переменной амплитудой.
1.5.2.22 среднее напряжение: Средняя величина алгебраической суммы максимальной и мини-мальной величин напряжения.
1.5.2.23 диапазон напряжения: Алгебраическая разность между пиком напряжения и точкой ми-нимума напряжения в цикле напряжения.
1.5.2.24 диапазон интенсивности напряжения: Алгебраическая разность между максимальной интенсивностью напряжения и минимальной интенсивностью напряжения, полученная из пика напря-жения и точки минимума напряжения в цикле напряжения.
1.5.2.25 спектр диапазона напряжения: Гистограмма частоты возникновения для всех диапазо-нов напряжения различных размеров, регистрируемая или вычисляемая для определенного нагруже-ния (также известная как "спектр напряжения").
1.5.2.26 спектр плана: Сумма всех спектров диапазона напряжения, относящихся к оценке усталости.
1.5.2.27 категория детали: Обозначение, присваиваемое определенному месту возникновения усталости с учетом заданного направления переменного напряжения, для того, чтобы показать, какую кривую усталостной прочности применяют для оценки усталости.
1.5.2.28 износостойкость: Срок службы до разрушения, выраженный в циклах, под воздействи-ем истории напряжения с постоянной амплитудой.
1.5.2.29 кривая усталостной прочности: Количественное отношение, связывающее диапазон напряжения и долговечность, используемое для оценки усталости категории детали конструкции, изображаемое с логарифмическими осями в настоящем стандарте.
1.5.2.30 стандартная усталостная прочность: Диапазон напряжения с постоянной амплитудой с для определенной категории детали для износостойкости, составляющей NC = 2 106 циклов.
1.5.2.31 предел усталости при постоянной амплитуде: Диапазон напряжения, ниже которого должны быть расположены все диапазоны напряжения в спектре плана для того, чтобы не учитывать усталостное разрушение.
1.5.2.32 прерывающий предел: Предел, ниже которого диапазоны напряжения спектра плана можно исключить из вычисления накопленного повреждения.
1.5.2.33 расчетный срок службы: Стандартный период времени, на протяжении которого от конструкции требуется безопасное функционирование с приемлемой вероятностью того, что не воз-никнет разрушения конструкции вследствие образования усталостных трещин.
1.5.2.34 безопасный срок службы: Период времени, на протяжении которого конструкцию оце-нивают как безопасно функционирующую с приемлемой вероятностью того, что не возникнет разру-шения вследствие образования усталостных трещин, если используют метод расчета безопасного срока службы.
1.5.2.35 устойчивость к повреждению: Способность конструкции улаживать образование уста-лостных трещин, не приводя к разрушению конструкции или эксплуатационной ненадежности
1.5.2.36 усталостное разрушение: Отношение количества циклов заданного диапазона напря-жения, которое необходимо выдержать в процессе заданного периода эксплуатации до износостойко-сти детали конструкции при одинаковом диапазоне напряжения.
1.5.2.37 суммирование Майнера: Суммирование повреждения вследствие всех циклов в спек-тре диапазона напряжения (или спектре плана), основанное на законе Палмгрена-Майнера.
1.5.2.38 эквивалентная усталостная нагрузка: Упрощенная, как правило, единичная нагрузка, применяемая заданное количество раз таким образом, чтобы ее можно было использовать вместо более приближенной к практике совокупности нагрузок в пределах заданного диапазона условий для получения эквивалентной суммы усталостного разрушения до приемлемого уровня приближения
1.5.2.39 диапазон эквивалентного напряжения: Диапазон напряжения в детали конструкции, вызванный применением эквивалентной усталостной нагрузки.
1.5.2.40 эквивалентная нагрузка постоянной амплитуды: Упрощенная нагрузка постоянной амплитуды, вызывающая аналогичные эффекты усталостного разрушения, что и группа фактических нагрузок переменной амплитуды.
1.6 Обозначения
А - постоянная величина в отношении распространения трещины;
a - толщина углового сварного шва;
a - длина трещины;
ac - ширина трещины на поверхности;
da/dN - скорость распространения трещины, м/цикл;
D - величина усталостного разрушения, вычисляемая для заданного периода эксплуатации;
DL - величина усталостного разрушения, вычисляемая для всего расчетного срока службы;
- заданный предел величины усталостного разрушения;
- собственная прочность клеящего вещества при сдвиге;
- теоретический коэффициент концентрации напряжения;
K - коэффициент интенсивности напряжения;
K - диапазон интенсивности напряжения;
- коэффициент усталостной прочности для клеевых соединений;
- количество стандартных отклонений от средней прогнозируемой интенсивности нагрузки;
- количество стандартных отклонений от среднего прогнозируемого количества цик-лов нагрузки;
- эффективная длина клеевых соединений внахлестку;
- минимальная поддающаяся обнаружению длина трещины;
- критическая длина трещины;
- логарифм по основанию 10;
- постоянная обратного уклона кривой усталостной прочности log - logN или, соот-ветственно, экспоненты скорости роста трещины;
- величина m для N 5 106 циклов;
- величина m для 5 106 < N 108 циклов;
N - количество (или суммарное количество) циклов диапазона напряжения;
Ni - износостойкость при диапазоне напряжения
Nc - количество циклов (2 106), при котором определяют стандартную усталостную прочность;
ND - количество циклов (5 106), при котором определяют предел усталости при постоян-ной амплитуде;
NL - количество циклов (108), при котором определяют прерывающий предел;
ni - количество циклов диапазона напряжения
P - вероятность;
R - коэффициент асимметрии цикла напряжений;
t - толщина;
Ti - периодичность проверок;
Tf - время для распространения трещины размером, поддающимся обнаружению, до трещины критического размера;
TL - расчетный срок службы;
TS - безопасный срок службы;
y - геометрический коэффициент трещины в отношении распространения трещины;
- частный коэффициент интенсивности усталостной нагрузки;
- частный коэффициент усталостной прочности;
- диапазон номинального напряжения (нормального напряжения);
- рабочий диапазон напряжения при сдвиге;
- стандартная усталостная прочность при 2 106 циклах (нормальное напряжение);
- предел усталости при постоянной амплитуде;
- эквивалентный диапазон напряжения постоянной амплитуды, относящийся к Nmax;
- эквивалентный диапазон напряжения постоянной амплитуды, относящийся к 2 106 циклам;
- прерывающий предел;
- усталостная прочность (нормальное напряжение);
- максимальная и минимальная величина переменных напряжений в цикле напряжения;
- среднее напряжение.
1.7 Технические условия для изготовления
1.7.1 Технические условия для изготовления
(1) Технические условия для изготовления должны включать совокупность требований к подго-товке материала, сбору, соединению, последующей обработке и проверке для получения требуемой усталостной прочности.
1.7.2 Руководство по эксплуатации
(1) Руководство по эксплуатации должно включать:
- описание усталостной нагрузки и расчетный срок службы, допускаемый при проектировании;
- совокупность необходимых требований для наблюдения за интенсивностью нагрузки и часто-той в процессе эксплуатации;
- инструкция, запрещающая внесение любых изменений в конструкцию, например, образование отверстий или заварку, без квалифицированного анализа всех последствий для конструкции;
- инструкции по демонтажу и повторной сборке частей, например, затягиванию крепежных деталей;
- приемлемые методы ремонта в случае случайного повреждения при эксплуатации (например, вмятины, углубления, разрывы и т. д.).
1.7.3 Руководство по проверке и техническому обслуживанию
(1) Руководство по техническому обслуживанию должно включать план всех необходимых про-верок частей, подверженных усталости, в процессе эксплуатации. В частности, при использовании проекта устойчивости к повреждению оно должно включать:
- методы проверки;
- места проверки;
- частоту проверок;
- максимальный допустимый размер трещины до возникновения необходимости коррекции;
- описание методов ремонта или замены частей с трещинами от усталости.
2 Основы проектирования
2.1 Общие положения
2.1.1 Основные требования
(1)Р Цель проектирования конструкции относительно предельного состояния по усталости состо-ит в том, чтобы убедиться с приемлемым уровнем достоверности, что ее характеристики являются удовлетворительными на протяжении всего расчетного срока службы, так, что конструкция не будет подвержена разрушению от усталости и существует малая вероятность того, что она потребует не-своевременного ремонта повреждения, вызванного усталостью в процессе расчетного срока службы.
Проектирование алюминиевых конструкций относительного предельного состояния по усталости может быть основано на одном из следующих методов:
а) проектирование безопасного срока службы (см. 2.2.1);
b) проектирование устойчивости к повреждению (см. 2.2.2).
Любой из методов а) или b) можно дополнить или заменить посредством проектирования, сопро-вождаемого испытанием (см. 2.2.3).
Примечание - В национальном приложении могут быть установлены правила для применения метода про-ектирования устойчивости к повреждению, смотри приложение А.
(2) Применяют правила проектирования, установленные в других частях EN 1999.
2.2 Методы проектирования усталости
2.2.1 Проектирование безопасного срока службы
(1)Р Данный метод основан на вычислении повреждения в процессе расчетного срока службы конструкции, используя стандартный нижний предел износостойкости и верхнюю оценку усталостной нагрузки. Данный метод обеспечивает оценку срока службы при усталостных нагрузках с завышением погрешностей.
(2) Данный метод включает прогнозирование историй напряжения в потенциальных местах воз-никновения, за которым следует подсчет диапазонов напряжения и составление спектра напряжения. Из данной информации получают оценку расчетного срока службы, используя соответствующие данные о диапазоне напряжения для рассматриваемой детали конструкции. Данный метод приведен в А.2.
(3) Для проектирования безопасного срока службы повреждение DL для совокупности циклов, ис-пользуя суммирование Майнера, должно удовлетворять следующему условию:
DL Dlim, (2.1)
где вычисляют в соответствии с методом, установленным в А.2.
Примечание - Величина Dlim может быть установлена в национальном приложении. Рекомендуемая максимальная величина Dlim составляет 1,0.
2.2.2 Проектирование устойчивости к повреждению
(1) Данный метод основан на наблюдении за распространением усталостной трещины посредст-вом обязательной программы контроля.
Примечание - Данный метод может быть подходящим для применения в том случае, если оценка безопас-ного срока службы показывает, что усталость оказывает значительное влияние на экономику проекта и если более высокий риск образования усталостных трещин в процессе расчетного срока службы может быть оп-равдан, используя принципы проектирования безопасного срока службы. Данный метод предназначен для получения в результате того же уровня надежности, который получают путем использования метода проек-тирования безопасного срока службы.
(2) Данный метод включает определение минимального поддающегося обнаружению размера трещины в потенциальных местах возникновения. Вычисляют истории напряжения в местах, после чего следует подсчет диапазонов интенсивности напряжения и составление спектра интенсивности напряжений. Данную информацию с отношением распространения трещины применяют к сплаву для вычисления скорости распространения трещины. Оценивают время, за которое трещина распростра-нится до максимального безопасного размера трещины, и в соответствии с этим устанавливают ре-жим проверки. Метод и условия его применения приведены в А.3.
Примечание - Рекомендации по данным о распространении трещины приведены в приложении В.
2.2.3 Проектирование, сопровождаемое испытанием
(1) Данный метод используют при отсутствии необходимых данных о нагрузке, данных об ответ-ной реакции, данных об усталостной прочности или данных о распространении трещины в стандартах или иных источниках для особого применения, а также для оптимизации деталей конструкции. Дан-ные испытаний используют вместо стандартных данных только при условии, что их получают и при-меняют в контролируемых условиях.
Примечание - Поверку проектирования с помощью испытания осуществляют в соответствии с приложением С.
2.3 Усталостная нагрузка
2.3.1 Источники усталостной нагрузки
(1)Р Должны быть определены все источники переменного напряжения в конструкции.
(2) Необходимо рассмотреть следующие источники переменного напряжения:
а) Временные подвижные нагрузки, включая вибрации машинного оборудования в стационарных конструкциях;
b) нагрузки вследствие подверженности таким воздействиям как ветер, волны и т. д.;
с) силы ускорения в подвижных конструкциях;
d) динамическая реакция вследствие резонансных эффектов;
Примечание - Для ограничения усталости, налагаемой повторяющейся местной потерей устойчивости, см. D.3.
е) температурные изменения.
(3) Усталостную нагрузку получают из EN 1991 или других европейских стандартов.
Примечание 1 - Параметрами воздействия, как установлено в EN 1991, являются
Qmax, nmax, стандартизированный спектр или
QE,n max, относящееся к nmax, или
QЕ,2, соответствующее n = NC = 2 106 циклам.
Динамические эффекты включают в данные параметры, если не установлено иного.
Примечание 2 - В национальном приложении могут быть установлены правила для определения усталост-ной нагрузки в случаях, не рассмотренных в европейском стандарте.
2.3.2 Получение усталостной нагрузки
(1) В дополнение к стандартам по усталостной нагрузке необходимо рассмотреть следующие пункты:
(2) Нагрузку на усталость, как правило, описывают, исходя из расчетного спектра нагрузки, кото-рый устанавливает диапазон интенсивностей определенного динамического нагружения и количество раз применения каждого уровня интенсивности в процессе расчетного срока службы конструкции. Ес-ли существует вероятность возникновения двух или более независимых динамических нагружений, то необходимо установить их поэтапность.
(3) Реальная оценка усталостной нагрузки является важной при вычислении срока службы конст-рукции. При отсутствии опубликованных данных о динамической нагрузке прибегают к получению данных из существующих конструкций, подверженных аналогичным воздействиям.
(4) Регистрируя непрерывные измерения деформации или прогиба на протяжении соответст-вующего периода дискретизации, выводят данные о нагрузке с помощью последующего анализа ре-акции. Особое внимание следует уделить оценке эффектов динамического усиления, если частоты нагрузки близки к одной из собственных частот конструкции.
Примечание - Дальнейшее руководство приведено в приложении С.
(5) Расчетный спектр нагрузки выбирают на основании того, что он является верхней оценкой со-вокупности условий эксплуатации на протяжении всего расчетного срока службы конструкции. Необ-ходимо учесть все возможные эффекты условий эксплуатации и подверженности воздействиям, воз-никающие из ожидаемого использования конструкции в процессе данного периода.
(6) Предел достоверности, применяемый к интенсивности расчетного спектра нагрузки, должен быть основан на средней прогнозируемой величине плюс kF стандартных отклонений. Предел досто-верности, используемый для количества циклов в расчетном спектре нагрузки, должен быть основан на средней прогнозируемой величине плюс kN стандартных отклонений.
Примечание - Величины kF и kN могут быть установлены в национальном приложении. Рекомендуемыми являются численные величины kF = 2 и kN = 2. Также см. примечание 2 под 2.4(1).
2.3.3 Эквивалентная усталостная нагрузка
(1) Упрощенную эквивалентную усталостную нагрузку допустимо использовать, если удовлетво-рены следующие условия:
а) Конструкция находится в пределах основных форм конструкции и размера, для которых была изначально получена эквивалентная усталостная нагрузка;
b) фактическая усталостная нагрузка имеет такую же интенсивность и частоту и применяется та-ким же образом, как и при получении эквивалентной усталостной нагрузки;
с) величины m1, m2, ND и NL, см. рисунок 6.1, используемые при получении эквивалентной усталостной нагрузки, являются аналогичными величинам, соответствующим оцениваемым деталям конструкции.
Примечание - Некоторые эквивалентные усталостные нагрузки можно получить, допуская простой непре-рывный уклон, где m2 = m1 и L = 0. Для многих применений, включающих многочисленные циклы низкой амплитуды, это в результате приведет к получению оценки срока службы со значительным завышением по-грешностей.
d) Динамическая реакция конструкции является достаточно низкой, так что резонансные эффек-ты, подверженные воздействию изменения массы, жесткости и коэффициента затухания, оказывают незначительное воздействие на общее суммирование Майнера.
(2) В случае, если эквивалентную усталостную нагрузку получают именно для применения к кон-струкции из алюминиевого сплава, необходимо учесть все вопросы, упомянутые в (1) выше.
2.4 Частные коэффициенты усталостных нагрузок
(1) Если усталостные нагрузки FEk получены в соответствии с требованиями 2.3.1(2) и 2.3.2, то для получения расчетной нагрузки FEd к нагрузкам применяют частный коэффициент.
(2.2)
где - частный коэффициент для усталостных нагрузок.
Примечание 1 - Частные коэффициенты могут быть установлены в национальном приложении. Рекомен-дуемой является величина = 1,0.
Примечание 2 - Там, где усталостные нагрузки основаны на пределах достоверности, отличных от тех, ко-торые приведены в 2.3.2(5), рекомендуемые величины частных коэффициентов по нагрузкам установлены
в таблице 2.1. Альтернативные величины могут быть установлены в национальном приложении.
Таблица 2.1 - Рекомендуемые частные коэффициенты интенсивности и количество циклов в спектре усталостной нагрузки
kF

kN = 0 kN = 2
0
1
2 1,5
1,3
1,1 1,4
1,2
1,0

3 Материалы, составляющие изделия и соединительные устройства
(1) Правила проектирования, установленные в EN 1999-1-3, применяют к составляющим издели-ям в компонентах и конструкциях, как приведено в 1999-1-1:05-2005, за исключением сплавов низкой прочности EN AW-3005, EN AW-3103, EN AW-5005, EN AW-8011А всех степеней твердости и EN AW-6060 степени твердости Т5.
Примечание 1 - Для выше приведенных сплавов низкой прочности и степеней твердости не существует достоверных данных об усталости. Данные об усталости для таких сплавов и степеней твердости, соответ-ственно, могут быть установлены в национальном приложении. Испытания для получения данных проводят в соответствии с приложением С.
Примечание 2 - Для отливок см. приложение I.
(2) EN 1999-1-3 рассматривает компоненты с открытыми и полыми сечениями, включающими элементы, состоящие их сочетания данных изделий.
(3) EN 1999-1-3 рассматривает компоненты и конструкции со следующими соединительными уст-ройствами:
- дуговая сварка (плавящимся электродом в инертном газе и вольфрамовым электродом
в инертном газе);
- стальные болты, установленные в EN 1999-1-1, таблица 3.4.
Примечание - Клеевое соединение см. в приложении Е.
(4) Для проектирования усталости и поверки стальных болтов при растяжении и сдвиге смотри EN 1993-1-9, таблица 8.1.
4 Прочность
(1) Данные усталостной прочности, установленные в EN 1999-1-3, применяют при нормальных атмосферных условиях до температуры 100 °С. Однако в случае применения сплава EN AW-5083 при температурах более 65 °С данные усталостной прочности, установленные в EN 1999-1-3, не приме-няют, если не обеспечено наличие эффективного антикоррозийного покрытия.
(2) Данные усталостной прочности могут быть не применимы во всех условиях подверженности агрессивному воздействию. Руководство по материалам и условиям подверженности воздействию приведены в 6.2 и 6.4.
Примечание - В национальном приложении может быть установлена более подробная информация по прочности, основанная на условиях локальной подверженности воздействиям.
(3) Для клеевых соединений может возникнуть необходимость рассмотрения особых условий ок-ружающей среды и воздействий.
Примечание - См. приложение Е.
5 Структурный анализ
5.1 Общий анализ
5.1.1 Общие положения
(1) Метод анализа выбирают таким образом, чтобы он обеспечивал точную предварительную оценку реакции упругого напряжения конструкции до заданного усталостного воздействия, так, чтобы определялись максимальные и минимальные пики напряжения в истории напряжения, см. рисунок 5.1.
Примечание - Упругая модель, используемая для статической оценки (предельного состояния по прочно-сти или пригодности к эксплуатации) в соответствии с EN 1990-1-1, может быть не обязательно подходящей для оценки усталости.
а)

b)


1 - пик напряжения; 2 - точка минимума напряжения; 3 - цикл напряжения;
? - критическая точка напряжения
max - максимальное напряжение; min - минимальное напряжение; m - среднее напряжение;
- диапазон напряжения; а - амплитуда напряжения
Рисунок 5.1 - Терминология, относящаяся к историям напряжения и циклам:
а - постоянная амплитуда;
b - переменная амплитуда
(2) Динамические эффекты включают в вычисление истории напряжения за исключением случа-ев, если применяют эквивалентное воздействие, в котором уже учтены данные эффекты.
(3) Если на упругую реакцию оказывает влияние степень затухания, это определяют с помощью испытания.
Примечание - См. приложение С.
(4) В статически неопределимых конструкциях не допускают пластического перераспределения сил между элементами.
(5) В упругом анализе необходимо учитывать эффект увеличения жесткости любых материалов, которые постоянно закреплены к алюминиевой конструкции.
(6) Модели общего анализа статически неопределимых конструкций и решетчатых рам с жестки-ми и полужесткими соединениями (например, модели на основе метода конечных элементов) должны быть основаны на упругом поведении материала за исключением случаев, если данные о напряже-нии получены из моделируемых конструкций или точно масштабированных физических моделей.
Примечание - Термин конечный элемент используют для выражения аналитических методов, в которых элементы конструкции и соединения представлены компоновками стержня, балки, мембранной оболочки, объемных или других форм элемента. Цель анализа заключается в определении состояния напряжения там, где сохранены совместность перемещений и статическое (или динамическое) равновесие.
5.1.2 Использование элементов балки
(1) Элементы балки применяют к общему анализу балки, каркасных или решетчатых конструк-ций, подверженных ограничениям, установленным в (2) до (7) ниже.
(2) Элементы балки не используют для анализа усталости конструкций ребристых пластин эле-ментов плоского или оболочечного типа или для отлитых или кованых элементов, если они не имеют форму призмы.
(3) Свойства осевой жесткости сечения, жесткости при изгибе, сдвиге и кручении элементов бал-ки вычисляют в соответствии с линейно-упругой теорией, предполагая, что плоские сечения остаются плоскими. Однако необходимо учесть коробление поперечного сечения вследствие кручения.
(4) Если элементы балки используют в конструкциях с элементами открытого сечения или эле-ментами полого сечения, склонными к короблению, которые подвержены воздействию сил кручения, то элементы должны иметь минимум 7 степеней подвижности, включая коробление. В качестве аль-тернативы, оболочечные элементы используют для моделирования поперечного сечения.
(5) Свойства сечения элементов балки, соседних с пересечениями элементов, должны учитывать увеличение жесткости вследствие размера области соединения и наличия дополнительных компо-нентов (например, накладок, стыковых листов и т. д.).
(6) Свойства жесткости элементов балки, используемых для моделирования областей соедине-ния в угловых пересечениях между открытыми или полыми элементами, где их поперечные сечения
не проходят полностью через соединение (например, неподкрепленные пустотелые узлы) или где де-таль конструкции является полужесткой (например, закрепленная болтами концевая пластина или под-порки из уголков), оценивают, используя оболочечные элементы или соединяя элементы пружинами. Пружины должны обладать достаточной жесткостью для каждой степени подвижности и их жесткость определяют с помощью испытаний либо с помощью моделей оболочечного элемента соединения.
(7) Если элементы балки используют для моделирования конструкции с эксцентриситетами меж-ду осями элемента у соединений или где воздействия и ограничения применяют к элементам не у их осей, то в данных положениях используют элементы жесткой связи для сохранения правильного ста-тического равновесия. При необходимости используют аналогичные пружины, как в (6).
5.1.3 Использование мембранных, оболочечных и объемных элементов
(1) Мембранные элементы применяют только к тем частям конструкции, где напряжения попе-речного изгиба являются незначительными.
(2) Оболочечные элементы применяют ко всем типам конструкции за исключением тех, где ис-пользуют отлитые, кованые или механически обработанные элементы сложной формы, содержащие трехмерные поля напряжений, и в данном случае используют объемные элементы.
(3) Если в общем анализе используют мембранные или оболочечные элементы для учета общих эффектов концентрации напряжения, таких как приведены в 5.2.2, то размер отверстия в части элемен-та, включающей сторону возникновения, должен быть достаточно малым для полной оценки эффекта.
Примечание - См. приложение D.
5.2 Типы напряжений
5.2.1 Общие положения
(1) Допустимо использовать три различных типа напряжений, а именно:
а) Номинальные напряжения, см. 5.2.2. Получение номинального напряжения см. в 5.3.1;
b) преобразованные номинальные напряжения, см. 5.2.3. Получение преобразованных номи-нальных напряжений см. в 5.3.2;
с) напряжения в месте возможного начала разрушения, см. 5.2.4 и 5.3.3.
5.2.2 Номинальные напряжения
(1) Номинальные напряжения, смотри рисунок 5.2, используют непосредственно для оценки мест возникновения в простых элементах и соединениях, где применяют следующие условия:
а) детали конструкции, ассоциируемые с местом возникновения, представлены категориями де-тали, или
b) категория детали установлена испытаниями, результаты которых выражены относительно но-минальных напряжений;
Примечание - Испытания должны соответствовать приложению С.
с) общие геометрические эффекты, как те, которые приведены в 5.2.3, не присутствуют вблизи места возникновения.
5.2.3 Преобразованные номинальные напряжения
(1) Преобразованные номинальные напряжения используют вместо номинальных напряжений, если место возникновения находится вблизи одного или нескольких следующих общих геометрических эффек-тов концентрации напряжения (см. рисунок 5.2) при условии, что применяют условия 5.2.1(а) и (b):
а) общие изменения формы поперечного сечения, например, у вырезов или входящих углов;
b) общие изменения жесткости вокруг поперечного сечения элемента у неподкрепленных угло-вых соединений между открытыми или полыми сечениями;
с) изменения направления или выравнивание сверх тех, которые допускаются в таблицах катего-рии деталей;
d) сдвиговое запаздывание в широкой пластине;
Примечание - См. EN 1999-1-1, К.1.
е) искривление полых элементов;
f) эффекты нелинейного поперечного изгиба в тонких плоских пластинах, например, сечениях класса 4, в которых статическое напряжение близко к упругому критическому напряжению, например, область растяжения в перемычках.
Примечание - См. приложение D.
(2) Выше приведенные геометрические эффекты концентрации напряжения учитывают с помо-щью коэффициента Kgt, смотри рисунок 5.2, определяемого как теоретическая концентрация напря-жения, оцениваемая для линейного упругого материала, исключая все воздействия (локальные или геометрические), которые уже включены в -N кривую усталостной прочности классифицируемой детали конструкции, рассматриваемой в качестве образца.
5.2.4 Напряжения в месте возможного начала разрушения
(1) Напряжения в месте возможного начала разрушения можно использовать только при приме-нении следующих условий:
а) Местом возникновения является кромка наружной поверхности сварного шва в соединении со сложной геометрией, где номинальные напряжения не являются четко установленными;
Примечание - Вследствие значительного влияния околошовной зоны на прочность сварных алюминиевых компонентов опыт, полученный при применении стальных деталей конструкции, как правило, не применяют к алюминию.
b) категория детали в месте возможного начала разрушения была определена с помощью испы-таний и результаты выражены относительно напряжения в месте возможного начала разрушения для соответствующего режима воздействия;
с) напряжения при изгибе оболочки образуются в гибких соединениях, и их учитывают в соответ-ствии с 5.1.2(6);
Примечание - См. приложения С, D и К.
d) получение напряжений в месте возможного начала разрушения см. в 5.3.3 и 6.2.4.
а)

1 - место возникновения трещины; 2 - линейное распределение напряжений,
коэффициент напряжения кромки наружной поверхности сварного шва в z не вычисляют
b)

- диапазон номинального напряжения;
Kgt - диапазон преобразованного номинального напряжения в месте возникновения Х из-за отверстия;
3 - нелинейное распределение напряжений; 4 - сварной шов; 5 - большое отверстие
c)

- диапазон номинального напряжения;
Kgt - диапазон преобразованного номинального напряжения
в месте возникновения Х вследствие геометрических эффектов концентрации напряжения
Рисунок 5.2 - Примеры номинального и преобразованного номинального напряжения:
а - локальная концентрация напряжения у кромки наружной поверхности
сварного шва;
b - общая концентрация напряжения у большого отверстия;
с - опорная точка в соединения
5.3 Получение напряжений
5.3.1 Получение номинальных напряжений
5.3.1.1 Структурные модели, использующие элементы балки
(1) Осевые напряжения и напряжения при сдвиге в месте возникновения вычисляют из эффектов осевого воздействия, воздействия изгиба, сдвига и кручения в рассматриваемом сечении, используя линейно-упругие свойства сечения.
(2) Площади поперечного сечения и модули сопротивления сечения должны учитывать любые специфические требования детали конструкции.
5.3.1.2 Структурные модели, использующие мембранные, оболочечные и объемные элементы
(1) Если распределение осевого напряжения является линейным вдоль сечения элемента у обе-их осей, то напряжения в месте возникновения можно использовать по прямой линии.
(2) Если осевое распределение является нелинейным вдоль сечения элемента у любой из осей, то напряжения вдоль сечения объединяют для получения осевой силы и изгибающих моментов.
Примечание - Последнее используют в сочетании с соответствующей площадью поперечного сечения
и модулем сопротивления сечения для получения номинальных напряжений.
5.3.2 Получение преобразованных номинальных напряжений
5.3.2.1 Структурные модели, использующие элементы балки
(1) Номинальные напряжения умножают на соответствующие коэффициенты концентрации упру-гих напряжений Kgt в зависимости от расположения места возникновения и типа поля напряжений.
(2) Kgt должен учитывать все геометрические отсутствия непрерывности за исключением тех, ко-торые уже включены в категорию детали.
(3) Kgt определяют с помощью одного из следующих подходов:
а) Стандартные решения для коэффициентов концентрации напряжения;
Примечание - См. D.2.
b) создание субструктуры окружающей геометрии, используя оболочечные элементы, учитывая (2), и применяя номинальные напряжения к границам;
с) измерение упругих деформаций на физической модели, включающей общие геометрические от-сутствия непрерывности, но исключающей черты, которые уже включены в категорию детали (см. (2)).
5.3.2.2 Структурные модели, использующие мембранные, оболочечные и объемные элементы
(1) Если преобразованное номинальное напряжение получают из общего анализа в области мес-та возникновения, его выбирают на основании следующего:
а) исключают локальные концентрации напряжения, такие как классифицируемая деталь конст-рукции и профиль шва, уже включенные в категорию детали;
b) отверстие в области места возникновения должно быть достаточно малым для точного пред-варительного определения общего поля напряжения вокруг места, но не включая эффекты, приве-денные в (а)
Примечание - См. D.1.
5.3.3 Получение напряжений в месте возможного начала разрушения
(1) Напряжение в месте возможного начала разрушения является основным напряжением, глав-ным образом, направленным поперек линии кромки наружной поверхности сварного шва, и его оце-нивают, как правило, с помощью численных или элементарных методов за исключением случаев, ес-ли доступны стандартные решения.
Примечание - См. D.1.
(2) Для простых случаев, таких, как приведен на рисунке 5.2(с), напряжение в месте возможного начала разрушения можно принять равным преобразованному номинальному напряжению и вычис-лять в соответствии с 5.2.3.
(3) Как правило, для структурных конфигураций, к которым не применяют стандартные коэффи-циенты концентрации напряжения и которые, следовательно, требуют особого анализа, усталостное напряжение у кромки наружной поверхности сварного шва должно исключать эффекты концентрации напряжения вследствие классифицируемой детали конструкции, рассматриваемой в качестве образ-ца, т. е. геометрию кромки наружной поверхности сварного шва.
5.3.4 Ориентация напряжения
(1) Диапазоном основного напряжения является наибольшая алгебраическая разность между ос-новными напряжениями, действующими в основных плоскостях на расстоянии не более 45°.
(2) При оценке того, является ли деталь конструкции перпендикулярной или параллельной оси сварного шва, если направление основного напряжения при растяжении меньше 45° к оси сварного шва, считают, что она параллельна ей.
5.4 Диапазоны напряжений для особых мест возникновения
5.4.1 Исходный материал, сварные швы и механически закрепленные соединения
(1) Трещины, возникающие в кромках наружной поверхности шва, отверстиях под крепеж, на из-ношенных поверхностях и т. д. и распространяющиеся сквозь исходный материал или наплавленный металл, оценивают, используя диапазон номинального основного напряжения в элементе у данной точки (см. рисунок 5.3).
(2) Эффекты локальной концентрации напряжения профиля шва, болта и отверстий под заклепку учитывают в данных -N прочности для соответствующей категории детали конструкции.
5.4.2 Угловые и стыковые сварные швы неполного провара
(1) Трещины, возникающие в корнях сварных швов и распространяющихся сквозь толщину шва, оценивают, используя векторную сумму напряжений в металле сварного шва на основании рас-четной толщины сварного шва, см. рисунок 5.3.
Примечание - Величину стандартной прочности можно взять как в детали конструкции 9.2, таблица J.9.

Pw и Hw являются силами на единицу длины
Рисунок 5.3 - Напряжения в толщине сварных швов
(2) В соединениях внахлестку в одной плоскости напряжение на единицу длины сварного шва можно вычислить на основании средней площади для осевых сил и полярного модуля упругости группы сварных швов для моментов в плоскости (см. рисунок 5.4).
Примечание - Величину стандартной прочности можно взять как в детали конструкции 9.4, таблица J.9.

p.s. Не простое это дело строительство. Только на первый взгляд кажется все легко и просто. Нету человека который какой либо стороной не касался области строительства (каждый делал ремонт у себя в квартире). А строительство коттеджей это вообще весьма хлопотное дело и если Вы не специалист, дабы не попасть впросак, лучше воспользоваться услугами специализированных предприятий. Ведь если вы наймете Равшана и Джумшута (гастарбайтерав) вам никто в дальнейшем не даст гарантию на выполненные работы и в случае чего вы останетесь на едине со своей проблемой. Так что подумайте дважды прежде чем сделать выбор.

Вернуться

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь>
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем
Добавить

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Популярные новости

Календарь новостей

«    Июнь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930 

Нас нашли

Навигация

Ваше мнение

Нужен ли нам форум?

Да!
НЕТ!
хз...
Результаты
?>