ГлавнаяДля конструкций, запроектированных на основе расчетов с учетом пластических деформаций, необходимо выяснить, существует ли необходимость по каким-либо соображениям проверять перемещения стальных конструкций в области неупругих деформаций и устанавливать критерий их допустимости. Кроме того, нужно выявить целесообразность проектирования конструкций на основе критерия ограниченной полной или остаточной деформации.
Эти вопросы являются предметом дискуссий, проводимых в разных странах, и для их выяснения необходимо проведение дальнейших исследований в рассматриваемой области. Однако большинство исследователей склоняются к мнению, что помимо проверки прогибов от эксплуатационной нагрузки необходимо еще учитывать влияние предельных нагрузок на перемещения и проверять перемещения конструкции непосредственно перед ее разрушением, а также возможность поворота в пластических шарнирах.
Проверка перемещений конструкций непосредственно перед их разрушением. Под проверкой перемещений конструкций непосредственно перед их разрушением понимается определение перемещений от предельной нагрузки перед началом поворота того пластического шарнира, который в механизме разрушения возникает последним. Эта проверка должна, в первую очередь, гарантировать неразрушаемость ограждающих и второстепенных элементов конструкций до момента разрушения основной конструкции.
Проверка предельного прогиба непосредственно перед возникновением последнего пластического шарнира содержится, например, в дополнении к бельгийским нормам NBN 1f, где его значение принято равным 2% длина пролета элемента или l/50. При этом для большинства элементов конструкций допустимый предельный прогиб перед пластическим разрушением в 4—8 раз больше, чем наибольшие допустимые его значения при упругом расчете (l/200 — для прогонов; l/400 — для ригелей).
Если непосредственно перед достижением пластической несущей способности конструкции прогиб больше допустимого, то решающим является не напряженное состояние, конструкции, а значение прогиба. Предельной нагрузкой конструкции в этом случае является та, при которой будет достигнуто предельно допустимое значение прогиба.
Проверка перемещений может иметь особенно важное значение для конструкций из сталей класса 52 или более высокой прочности, а также для бистальных элементов с более прочными поясами.
Необходимо отметить, что, хотя при однократном нагружении перед пластическим разрушением прогиб может удовлетворять требованиям норм, при повторных нагружениях значительно меньшей нагрузкой перемещения могут прогрессивно нарастать.
Определение возможности поворотов пластических шарниров. Такое определение противоположно проверке прогибов в пластических расчетах. В то время, как предельные прогибы не должны быть чрезмерно большими, повороты в пластических шарнирах, наоборот, должны быть не слишком малыми.
Возможность поворота определенного пластического шарнира считается достаточной при условии, чтобы все позднее возникающие пластические шарниры механизма разрушения могли бы проявиться в полном объеме. Естественно, что к шарнирам, возникающим раньше, с точки зрения возможности их поворотов, предъявляются большие требования, чем к пластическим шарнирам, которые завершают образование механизма разрушения. Необходимая мера поворота возрастает с увеличением числа пластических шарниров, которые должны еще возникнуть после рассматриваемого шарнира. Для пластических шарниров, которые в процессе образования механизма разрушения появляются первыми, необходимая мера поворота возрастает с увеличением статической неопределимости конструкции.
Необходимая мера поворота первых пластических шарниров конструкции с большой степенью статической неопределимости в принципе должна быть значительной. Однако из детальных исследований таких конструкций следует, что их несущая способность не очень чувствительна к необходимости поворотов пластических шарниров. Если мера поворота первых пластических шарниров не достаточна для того, чтобы мог образоваться последний шарнир, то изменение несущей способности конструкции обычно не учитывается. Кривые зависимости перемещений от нагрузки в области предельной пластической нагрузки Ppl, как правило, очень пологие, так что нагрузка, соответствующая возникновению предпоследнего пластического шарнира, незначительно отличается от предельной нагрузки. Тем не менее некоторые системы при пластическом расчете в этом смысле менее благоприятны, поскольку в них шарнирный механизм разрушения может образоваться после появления значительных перемещении. К таким системам также относятся неразрезные балки или балки, подкрепленные затяжкой, с существенно различными или по-разному нагруженными пролетами; рамы, высота которых значительно превышает ширину; несущие системы, нагруженные силами, расположенными близко от узлов или опор.
Считается, что пластические шарниры обладают достаточной возможностью максимального поворота при
Первое значение предполагает, что при появлении пластического шарнира постоянные удлинения наиболее напряженных волокон возникают на длине, примерно равной высоте сечения. В соответствии с формулой (7.15) угол поворота на границе упругости равен υel = 2εel ≈ 2*0,005. Результаты испытаний (см. рис. 8.7 и 8.8) показывают, что при пластическом разрушении узлов υpl ≈ 10 ≈ el = 0,1, что соответствует 5,70 в угловом измерении.
Второе ограничение соответствует повороту
на опоре II неразрезной балки двутаврового сечения из стали класса 37 с предельным отношением пролетов l1/l2 - 3 непосредственно перед возникновением шарнира II. Действительная возможность поворотов пластических шарниров определяется испытаниями; результаты эксперимента приведены также в работе.
Учитывая изложенное, а также благоприятные результаты экспериментальных исследований, возможность поворота пластических шарниров в практических расчетах обычно не проверяют.