А.Мразик, М.Шкалоуд, М.Тохачек.
1986 г. 456 стр. Ил.221. Табл.46.
В книге авторов из ЧССР изложены основные сведения о пластических свойствах стали и работе сечений при действии различных нагрузок. Рассмотрены методы расчета стальных конструкций и их элементов с учетом пластических деформаций, а также способы проектирования конструкций минимального веса. Приведены методы определения перемещений при наличии пластических деформаций. Изложены данные по устойчивости конструкций и их несущей способности при повторных нагружениях. Дано сравнение требований норм некоторых стран по расчету и проектированию стальных конструкций с учетом пластических деформаций.
Для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных организаций.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ.
Предлагаемая вниманию советского читателя книга чехословацких специалистов А. Мразика, М. Шкалоуда и М. Тохачека посвящена вопросам расчета и проектирования с учетом пластических свойств материалов, главным образом стальных строительных конструкций. Основным достоинством монографии, отличающим ее от других работ в рассматриваемой области, является то, что наряду с изложением многих важных вопросов теории расчета конструкций по предельным состояниям в ней приводится обоснование и сопоставление рекомендаций для практических расчетов, содержащихся в нормативных документах ЧССР и некоторых других стран. Благодаря этому читатели смогут установить связь между теоретическими основами расчетов неупругих конструкций и применяемыми на практике расчетными формулами и методами. Особый интерес представляет анализ частных коэффициентов метода предельных состояний с точки зрения гарантии безопасности работы зданий и сооружений, а также учета статистических характеристик случайных величин – свойств материала и нагрузки. Как известно, этим вопросам придается большое значение в СССР и других странах.
В книге наряду с оригинальными исследованиями авторов использована обширная мировая литература, ссылки на которую содержат в совокупности свыше 300 наименований. В определенной мере в ней нашли отражение работы и исследования, выполненные советскими учеными. Этот богатый библиографический материал может оказаться полезным научным сотрудникам, преподавателям и аспирантам, работающим в области исследования поведения конструкций за пределом упругости.
Ряд разделов книги подготовлен авторами на основе использования капитальных монографий советских ученых, в частности А.Р. Ржаницына, А.И. Стрельбицкой, Б.М. Броуде, а также зарубежных работ, изданных в СССР ранее, например, книги английского профессора Б.Г. Нила. Эти работы представляют определенный интерес и в настоящее время, а в связи с их библиографической редкостью материалы, содержащиеся в них и представленные в книге, могут быть полезными для читателей.
Значительное внимание уделено статическим и кинематическим методам определения предельной нагрузки, а также общим теоремам и различным критериям, позволяющим находить истинный механизм разрушения. Рассмотрено влияние различных факторов на несущую способность сечений, а также на предельные моменты в пластических шарнирах. Исследованы случаи повторных нагружений конструкций в условиях как прогрессивного разрушения, так и приспособляемости. Специальный раздел посвящен вопросу проектирования конструкций по несущей способности с обеспечением их минимального веса. Даны способы вычисления перемещений конструкций в упругопластическом состоянии и, в частности, прогибов, при которых образуется последний пластический шарнир, превращающий систему в механизм. Рассмотрены вопросы устойчивости элементов стальных конструкций и их проектирования на основе нормативных документов. Значительное место занимает анализ как полученных авторами, так и опубликованных в литературе экспериментальных данных, составляющих основу для теоретических положений и расчетных гипотез, излагаемых в книге. Все теоретические и практические методы расчета проиллюстрированы большим числом примеров.
При изложении материала в книге часто встречаются такие понятия, как «предельная несущая способность», «механизм разрушения», «разрушение системы» и т.п. Следует четко помнить, что эти понятия относятся к анаизу расчетной модели, в то время как задачей расчетов по методу предельных состояний является не допустить наступление указанных предельных состояний, используя систему частных коэффициентов надежности. На это неоднократно обращается внимание в книге, однако мы считаем необходимым особо подчеркнуть указанное обстоятельство.
Книга не лишена и определенных недостатков. Прежде всего следует отметить, что такие важные для проектирования стальных конструкций вопросы, как расчет по деформированной схеме и устойчивость несовершенных элементов конструкций, включая тонкостенные неупругие балки и стержни, отражены в книге недостаточно полно. В целом они занимают примерно десятую часть ее объема.
Авторами неоднократно отмечается, что в связи со сложностью замкнутых аналитических решений для условий взаимодействия при наличии нескольких силовых факторов полученные решения в большинстве случаев оказываются непригодными для практического применения, в связи с чем необходима замена их приближенными формулами. Вместе с тем в книге недостаточно развиты эффективные численные методы расчета на ЭВМ с использованием дискретных расчетных моделей, позволяющие сравнительно просто на основе общего подхода получать решения для разнообразных сложных задач, выдвигаемых инженерной практикой. Это направление, связанное с унификацией и стандартизацией расчетов на ЭВМ за пределом упругости, получило в последнее время определенное развитие в СССР и других странах.
При исследовании предельных состояний конструкций за пределом упругости в условиях повторного нагружения необходимо иметь в виду, что даже нормативные нагрузки (при коэффициентах надежности по нагрузке n = 1) повторяются сравнительно редко – примерно один раз в 3-5 лет с учетом их сочетаний. В связи с этим важное значение приобретают вопросы исследования вероятности появления в реальных конструкциях повторных пластических деформаций, а также изменения свойств стали после первого цикла нагружения, которые, однако, не получили в книге должного развития. В связи с этим результаты, относящиеся к повторному нагружению, имеют в основном теоретическое значение и их следует рассматривать как имеющие определенный запас надежности.
Несмотря на указанные недочеты, которые следует рассматривать как направления для дальнейших исследований, книга представляет несомненный теоретический и практический интерес.
Канд. техн. наук Г.Е. Бельский.
ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
- Работа материала и элементов стальных конструкций. Виды исчерпания несущей способности.
- Возникновение пластических деформаций и условия пластичности.
- Предельные состояния сечений, элементов и конструкций при появлении пластических деформаций.
- Преимущества пластического расчета.
- Некоторые соображения относительно упругого и пластического расчетов.
- Предпосылки применения пластического расчета.
- Сравнение основных предпосылок упругого и пластического расчетов.
Работа элементов за пределом упругости.
- Элемент, подверженный растяжению или сжатию.
- Элемент, подверженный чистому сдвигу.
- Элемент, подверженный чистому изгибу.
- Элемент, подверженный действию изгиба и сдвига.
- Элемент, подверженный действию изгиба и осевого растяжения (сжатия).
- Элемент, подверженный действию изгиба, осевого растяжения (сжатия) и сдвига.
- Кручение элементов.
- Элемент, подверженный действию свободного кручения.
- Элемент, подверженный действию свободного кручения и осевого растяжения (сжатия) или изгиба.
- Элемент, подверженный действию стесненного кручения.
- Методы упругих решений.
Пластическая несущая способность сплошностенчатых балок.
- Пластический шарнир и механизм разрушения.
- Изгиб неоднородной слоистой балки из идеальных упругопластических сталей.
- Изгиб сплошностенчатой балки из материала с верхним и нижним пределами текучести, а также с упрочнением.
- Предварительно напряженная балка в неупругом состоянии.
Проблемы устойчивости.
- Продольный изгиб.
- Устойчивость плоской формы изгиба балок.
- Устойчивость пластинок.
Несущая способность сплошностенчатых конструкций при постоянной нагрузке с преобладанием изгиба.
- Несущая способность статически неопределимых конструкций согласно простой теории пластичности. Последовательное увеличение нагрузки.
- Исчерпание несущей способности конструкции в результате образования пластического механизма разрушения.
- Основные теоремы и принципы пластического расчета.
- Основные соотношения пластического проектирования.
- Методы определения предельной нагрузки или пластической несущей способности конструкций.
- Расчет конструкций с усиленными стержнями.
- Расчет перекрестных балок.
- Оптимальное проектирование.
- Расчет на ЭВМ.
- Совместное действие изгибающих моментов и продольных сил.
- Несущая способность конструкций при стесненном кручении.
- Расчет многоэтажных рам с учетом деформированной схемы.
- Экспериментальная проверка предельных состояний.
Несущая способность сплошностенчатых конструкций при повторных нагружениях и с преобладанием изгиба.
- Зависимость деформаций от циклического нагружения.
- Прогрессивное разрушение и исчерпание несущей способности от переменной текучести (малоцикловой усталости).
- Теорема приспособляемости и условие для переменной текучести.
- Методы определения несущей способности конструкций при повторных нагрузках.
- Линия влияния при пластическом проектировании.
- Экспериментальная проверка несущей способности при повторной нагрузке.
Перемещения конструкций в упругопластическом состоянии.
- Основные положения.
- Основные предпосылки расчета и предельные прогибы.
- Общий метод определения прогибов в упругой и неупругой стадиях работы материала.
- Определение перемещений неупругих элементов методом упругих решений.
- Теорема о наибольшем прогибе статически неопределимых конструкций.
- Расчет конструкций с частичным использованием пластических свойств стали.
- Оценка значения прогиба сверху при нагрузках, меньших предельных.
- Наибольшие допустимые перемещения.
- Новые методы проверки перемещений.
Проектирование узловых соединений элементов конструкций, работающих за пределом упругости.
- Необходимые свойства узловых соединений при появлении в них пластических деформаций.
- Соединение колонны и ригеля в угловых узлах.
- Соединение колонны и ригеля в узлах между этажами или пролетами.
- Экспериментальная проверка сварных рамных узлов.
- Замечания к расчету сварных швов.
- Замечания к расчету болтов.
Пластические расчеты на основе нормативных документов.
- Расчеты по нормам Чехословакии.
- Сопоставление требований пластического расчета для некоторых нормативных документов.