Что такое коэффициент безопасности. Экономия всегда актуальна. Смотреть что такое "Коэффициент безопасности" в других словарях

Существует два основных подхода к определению коэффициента безопасности: статистический и экономический.

Статистические методы, основанные на необходимом уровне сервиса:

· Вероятность дефицита запасов за один цикл оборота запасов (или за период между двумя перезаказами),

· Вероятность удовлетворения спроса,

· Уровень готовности – характеризуется периодом, во время которого запасы должны быть «положительными»,

· Оптимальная частота дефицита запасов за отчетный период.

Экономические методы, основанные на оптимизации затрат:

· Допустимый уровень убытков вследствие отсутствия запасов на складе,

· Оптимальное соотношение затрат на хранение и убытков вследствие отсутствия запасов на складе.

Рассмотрим подробнее метод постоянного заказа в упрощенном виде.

Необходимо определить значение резервного запаса, для которого будет оптимальным соотношение затрат на хранение и убытков вследствие дефицита запасов.

Рассмотрим решение данной задачи при использовании системы управления запасами на основании метода постоянного заказа. Размер резервного запаса будет определять величину точки перезаказа. Решение данной проблемы не будет сказываться на оптимальном размере заказа, а будет влиять только на изменение точки перезаказа. Следовательно, мы оптимизируем два вида затрат:

Затраты на хранение резервного запаса , которые являются частью суммарных затрат на хранение и которые будут равны:

ТС = C h 1 *R, (9.32)

где C h 1 – затраты на хранение 1 единицы запасов за отчетный период, R – величина резервного запаса.

Убытки вследствие дефицита запасов , которые равны:

U = C d 1 *S*r, (9.33)

где C d 1 – убытки вследствие дефицита 1 единицы запасов на складе, S – вероятное количество раз дефицита запасов за отчетный период, r – средний объем дефицита запасов в единицах.

В данной задаче мы рассматриваем убытки в следствие дефицита запасов, которые не зависят от длительности дефицита, а зависят от объема дефицита и количества дефицитов за отчетный период. Модель, в которой данные убытки зависят от продолжительности дефицита, требует более сложных расчетов.

Алгоритм решения основан на методике маржинального или предельного анализа. В данной методике мы добавляем (или отнимаем) от исследуемого параметра по единице и анализируем влияние этого изменения на оптимизируемую величину. Если это влияние положительно, то мы продолжаем изменять этот параметр в том же направлении, пока оно не уменьшится до нуля. Ели влияние отрицательно, то мы изменяем параметр в другом направлении и двигаемся опять до нулевого влияния. При нулевом влиянии значение параметра оптимально. Алгоритм расчета показан на рис. 9.14. Данная методика достаточно часто применяется при нахождении оптимальных решений в экономическом анализе.

Рис. 9.14. Алгоритм расчета коэффициента безопасности

Положительный вклад (выигрыш – экономия затрат на хранение) от каждой дополнительной единицы будет оставаться постоянным при уменьшении резервного запаса.

Отрицательный вклад (потери – убытки вследствие дефицита запасов) от каждой дополнительной единицы будет увеличиваться при уменьшении резервного запаса, так как будет расти вероятность дефицита запасов (S).

Выигрыш больше потерь, тогда при уменьшении резервного запаса на каждую единицу мы получаем дополнительную прибыль до тех пор, пока выигрыш будет больше потерь.

Потери больше выигрыша, тогда увеличение резервного запаса приводит к уменьшению убытков.

Оптимальный размер резервного запаса получается при условии:

S*C d 1 = C h 1 , (9.33)

При этом условии (9.33.) выигрыш равен потерям.

Полный алгоритм расчета оптимизации затрат можно интерпретировать рис 9.15.

Рис. 9.15. Пример расчета коэффициента безопасности методом оптимизации затрат

· Если нам известны затраты на хранение (С h1) и убытки вследствие дефицита запасов (C d 1), мы можем подсчитать оптимальную частоту возникновения дефицита запасов за отчетный период, при котором суммарные затраты будут минимальны по формуле (9.33).

S = C h 1 /C d 1 – формула для расчета оптимальной частоты дефицита запасов (9.34)

· Зная оптимальную частоту дефицита запасов за отчетный период (S) и частоту заказов (N), мы можем рассчитать вероятность дефицита запасов (Р) за один цикл оборота запасов (или между двумя перезаказами):

Р = S / N – формула для расчета вероятности дефицита запасов за один период оборота запасов (9.35.)

· Величина (Р) непосредственно связана с коэффициентом безопасности (k) на основании правила нормального распределения вероятности. Коэффициент безопасности определяется на основании специальных таблиц, которые можно найти в любой литературе по управлению запасами.

Коэффициент безопасности

Коэффициент безопасности

f - используется при определении расчётных нагрузок на Рp по значениям эксплуатационных максимальных нагрузок Рэ и равен:
f = Pр/Рэ.
К. б. вводится для обеспечения высокого уровня надёжности летательного аппарата по условиям статической прочности с учётом возможных разбросов внешних нагрузок и прочностных характеристик конструкции летательного аппарата. Значения К. б. задаются в Нормах прочности, в авиастроении приняты типовые значения f от 1,5 до 2.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Коэффициент безопасности" в других словарях:

Коэффициент безопасности - С – коэффициент, определяющий степень повышения контрольной нагрузки по отношению к нагрузке на изделие, соответствующей его расчетной несущей способности. [ГОСТ 8829 94] Рубрика термина: Теория и расчет конструкций Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Поправочный коэффициент к экспериментальному или расчетному значению взрывоопасности, определяющий предельно допустимую величину этого параметра (концентрации, температуры, давления и т.д.) для данного производственного процесса. EdwART. Словарь… … Словарь черезвычайных ситуаций

коэффициент безопасности - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN safety coefficientfactor of safetyf/s … Справочник технического переводчика

коэффициент безопасности - 3.99 коэффициент безопасности (safety class resistance factor): Поправочный коэффициент к значению нагрузки или другого параметра (давления, температуры, концентрации и т.д.), определяющей степень повышения или понижения контрольного значения по… …

коэффициент безопасности С - 3.6 коэффициент безопасности С: Коэффициент, определяющий степень увеличения контрольной нагрузки по отношению к нагрузке на изделие, соответствующей его расчетной несущей способности. Источник: ГОСТ Р 54271 2010: Анкеры для контактной сети… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

коэффициент безопасности - saugos laipsnis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. degree of safety vok. Sicherheit, f; Sicherheitsfaktor, m; Sicherheitsgrad, m rus. коэффициент безопасности, m; степень безопасности, f pranc. coefficient de sécurité, m; degré …

коэффициент безопасности - saugos faktorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. safety factor vok. Sicherheitsfaktor, m; Sicherheitsgrad, m rus. коэффициент безопасности, m pranc. coefficient de sécurité, m; facteur de sécurité, m … Radioelektronikos terminų žodynas

Показатель, характеризующий условия движения на конкретном участке дороги (например, в населенном пункте или на кривой в плане) и подходе к нему. Используется для выявления опасных участков дорог.

Лениво пока фотографии из командировки выкладывать. Потому - продолжу "умничать".

Расчет любой конструкции на прочность, необязательно самолёта, начинается с определения собственно нагрузки на эту конструкцию. Необходимо определить, что мы в итоге хотим получить от изделия, какие нагрузки оно должно выдерживать. Понятное дело, я буду говорить об нагрузках на самолет.

Очевидно, что при полете крыло самолета нагружено распределенной нагрузкой - подъемной силой. На заглавном рисунке эта эпюра нагрузки показана на правой консоли и обозначена буквой q.

Интенсивность этой распределенной нагрузки должна быть такой, чтобы общая результирующая подъемной силы была равна:
Y = f*Ny*m, где:
f - коэффициент безопасности (не путать с запасом прочности)
Ny - максимальная эксплуатационная перегрузка (та, которая записана в РЛЭ в разделе ограничения)
m - масса летательного аппарата.

По порядку об этих трех параметрах.
Коэффициент безопасности f показывает во сколько раз разрушающая нагрузка (перегрузка в общем случае) больше максимальной эксплуатационной. Авиационные конструкции расчитываются не по допускаемым напряжениям, как в общем машиностроении, а по разрушающим. Потому что, понятно - культура веса, минимизация массы - основное направление деятельности инженеров при проектировании самолетов. Относительная близость к разрушающим нагрузкам компенсируется высокой точностью определения нагрузок на самолет и применением различных методов расчета, для получения уверенного результата расчета.

Диапазон величин коэффициента безопасности для многоразового летательного аппарата лежит в пределах f = 1.5....2.5 в зависимости от режима полета и типа конструктивного элемента. Максимальные коэффициенты безопасности применяют к герметичным конструкциям, которые нагружены избыточным давлением - баллоны высокого давления, гермокабины, пассажирские салоны. Почему минимальное значение коэффициента безопасности равно 1.5 для самолетов? Одним из требований к авиационной конструкции гласит, что в самолете должны отстутствовать необратимые пластические деформации материала. То есть при достижении предельных эксплуатационных перегрузок самолет не должен, грубо говоря, потерять форму безвозвратно. Это уже завязано на параметр материала - предел текучести. Т.е. такие напряжения, при которых материал возвращается к своим первоначальным размерам полностью и деформируется упруго после снятия нагрузки. А разрушающие напряжения для большинства металлов примерно в 1.5 раза больше предела текучести.

Максимальная эксплуатационная перегрузка Ny зависит от типа проектируемого летательного аппарата. Различают несколько групп самолетов, разделенных по величине максимальной эксплуатационной перегрузки:

1. Неманевренные самолеты. Это самолеты с максимальной Ny не более 2.5 ед.
Это все пассажирские и транспортные самолеты.

2. Ограниченно маневренные самолеты с максимальной экслуатационной Ny лежащей в интервале от 2.5 до 6 единиц. Сюда относятся фронтовые бомбардировщики, штурмовики, тяжелые перехватчики (Су-24, Су-25, МиГ-25, МиГ-31)

3. Маневренные самолеты. Самолеты с максимальной эксплуатационной перегрузкой от 6 до 9 единиц. Это - все современные истребители.

4. Спортивно-пилотажные самолеты. Этот те экстремальные самолеты, которые могут выходить на перегрузки до Ny=+12 единиц - Су-29, Су-31, Як-55, наверное зарубежные аналоги - всякие Extra 300.

Исходя из класса самолета определяется и природа возникновения максимальных эксплуатационных перегрузок. Для неманевренных самолетов выход на максимальные перегрузки связан с полетом в неспокойном воздухе, для остальных - максимальные перегрузки достигаются в следствии, естессна, криволинейного полета - маневрирования.

Масса самолета. Было бы просто сказать, что мол самолет должен без проблем выходить на максимальную перегрузку при максимальной взлетной массе. И на значительном числе самолетов такое условие выполняется. Правда порой такие жертвы ни к чему и дабы не перетяжелять конструкцию вводятся некоторые ограничения на максимальные массы и максимальные перегрузки.

Вернусь обратно к заглавному рисунку. Если на правой консоли я нарисовал распределение подъемной силы по размаху крыла, то на левой консоли я нарисова эпюру изгибающего момента. Наугад, примерно. Но общую картину она отражает. Следует также заметить, что крыло, помимо изгиба нагружается еще и крутящим моментом, так как линия действия резуьтирующей аэродинамической силы и линия жесткости крыла не совпадают.

Распределение подъемной силы по размаху и по хорде крыла зависит от режима полета самолета. В некоторых случаях максимальным будет изгибающий момент, в некоторых - крутящий, а могут быть и такие случаи, когда вроде и изгибающий момент не максимален, и крутящий тоже. Однако совместное их действие вызывает максимальные напряжения в элементах конструкции. Такие предельные режимы полета называются расчетными случаями (loadcase). Предствляют они собой крайние точки эксплуатационных ограничений самолета (flight envelope). Расчетных случаев - великое множество, к отдельным элементам конструкции и агрегатам могут применяться дополнительные комбинации нагрузок и для них количество расчетных случаев может исчисляться десятками, а то и сотнями.

В таблице ниже приведены несколько основных полетных случаев:

В шапке таблицы названия расчетных случаев - А, А-штрих, B, C, D и D-штрих, слева - параметры полета самолета:
Су - коэффициент подъемной силы крыла
ny - перегрузка
q - скоростной напор.
f - коэффициент безопасности принимаемый для данного расчетного случая.

Случай А - полет самолета при максимальной эксплуатационной перегрузке на углах атаки соответствующих максимальному коэффициенту подъемной силы (близких к критическому углу атаки для самолета). Скоростной напор при этом не будет максимальным, а будет зависить от описаного в таблице соотношения. Этот расчетный случай возможен при энергичном вводе самолета в вертикальный маневр, действие на самолет вертикального порыва воздуха.

Случай А-штрих - криволинейный полет самолета при предельном скоростном напоре и максимальной эксплуатационное перегрузке. Подъемная сила одинакова в двух этих случаях, она равна весу самолета умноженому на ny. Другое дело, что в расчетном случае А перегрузка реализуется за счет максимального угла атаки, путем быстрого выхода самолета на него и интенсивным торможением, а в случае А-штрих перегрузка реализуется на малых углах атаки при максимальном скоростном напоре. Реализация расчетного случая А-штрих возможна, например при выводе самолета из пикирования. Коэффициент безопасности равен тоже 1.5.

Основная разница - в распределении подъемной силы по размаху и хорде крыла. В случае А распределение будет таким, каким я его нарисовал на заглавной картинке - плавно увеличивающимся от законцовок к фюзеляжу. В случае А-штрих, который характеризуется меньшими углами атаки на диаграмме распределения подъемной силы будут наблюдаться провалы в местах крепления двигателей, внешних подвесок и фюзеляжа. Эти элементы не столь совершенны аэродинамически как профиль крыла, а потому вклад в формирование подъемной силы заметен только на больших углах атаки, коих не наблюдается в случае А-штрих.

Различным будет и распределение нагрузки по хорде крыла. Проще рисунок показать:

Расчетный случай В - полет при перегрузке, примерно в половину от максимальной эксплуатационной, но с отклоненными элеронами. На максимальном скоростном напоре. Это комбинация совместного действия на крыло изгибающего и крутящих моментов умереной величины. f=2

Расчетный случай С - полет на углах атаки соответсвущих нулевой подъемной силе с отклоенными элеронами. Случай характеризуется практически нулевыми изгибающими моментами и максимальным крутящим. Пример - восходящая или нисходящая вертикальная бочка. f=2

Помимо полетных случаев есть еще и различные варианты расчетных случаев при посадке - посадки на основные опоры, посадки на переднюю опору, посадки с боковой перегрузкой, посадки на воду, посадки с убраным шасси. Помимо всего прочего есть уж совсем специальные расчетные случаи. К примеру при расчете нервюр на передней кромке 787 есть такой сучай - заклинивание привода выпуска предкрылка. А привод предкрылка - это такой вал, который идет через переднюю кромку и выпускает секции предкрылка посредством зубчатой передачи. Так вот в этом расчетном случае предполагается, что этот вал заклинивает и весь крутящий момент дожен быть уравновешен узлами крепления двигателя, который и вращает вал. То есть болты должны выдержать перерезывающую силу, да и нервюра сама, будучи довольно ажурной не должна потечь или сломаться. Но это - уже дебри.

Вернемся к картинке, которая была выложена в предыдущем лекционном рассказе. С деформацией крыла 787. Я нашел более красивый вариант:

На этой картинке показана зависимость прогиба крыла в зависимости от величины нагружения.

Neutral - понятное дело, крыло не нагружено.

10 feet In Flight - это положение крыла при полете с перегрузкой Ny = 1G, то есть - равномерный прямолинейный полет.

Limit Load - Этого пункта на картинке нет. А зря. Limit (Maximal) load - это как раз прогиб крыла при действии максимальной эксплуационной перегрузки, Ny = 2.5G Предельная, максимальная нагрузка (перегрузка) - так ее правильно называть.

150% Max Load - это ни что иное как разрушающая нагрузка. Она - это предельная перегрузка умноженая на коэффициент безопасности - те самые 150%. Корректные названия - расчетная нагрузка, разрушающая. По нерусски - ultimate load.

Когда в репортажах или статьях про статиспытания нового самолета говорят, что самолет выдержа 150% расчетной нагрузки - это неверно. 150% максимальной нагрузки - это верно.

Таким образом сравнительно легко можно прикинуть разрушающую перегрузку для любого самолета - достаточно открыть РЛЭ, найти там максимально допустимую перегрузку и умножить ее на 1.5. Для неманевренных самолетов с Ny = 2.5G разрушающая перегрузка будет равна не менее чем 3.75G. Сознательно написал не менее, потому что идеально точно спроектировать самолет не получается, прочнисты всегда перестраховываются и чуть добавляют материала в запас.

В диапазоне от нулевой нагрузки до предельной дожно выполняться требование отсутствия необратимых пластических деформаций в планере самолета. (1G < Ny < 2.5G)

В диапазоне от предельной нагрузки до разрушающей гарантируется неразрушение самолета, но допускается наличие пластических деформаций.(2.5G < Ny < 3.75G)

В диапазоне от расчетной нагрузки и выше не гарантируется по результатам расчета практически ничего. Не, вру. Конструкция должна на статических испытаниях выдержать расчетную нагрузку в течении не менее трех секунд. (Ny >= 3.75G)

Вот известная уже картинка. На ней как раз планер 787 нагружен расчетной нагрузкой:

Часто, да почти всегда, коэффициент безопасности ошибочно называют запасом прочности. Это не так. О различии этих параметров - в следующий раз.

Км/ч.

На пересечениях в одном уровне скорость снижается на 20-50 % в зависимости от интенсивности на главной и пересекаемых дорогах и интенсивности автомобилей, поворачивающих налево.

При расчете скоростей на подучастках из всех скоростей, рассчитанных в зависимости от различных параметров, выбирают наименьшие значения (безопасные скорости).

Учитывая цель анализа и методику расчета скоростей, при построении графика скоростей вводят следующие допущения:

– не учитывают участки притормаживания для плавного изменения скорости при въездах на кривые малых радиусов, узкие мосты и т. д. В конце каждого участка дороги определяют максимальную скорость, которая на нем может быть развита, без учета условий движения на последующих участках;

– считают, что скорости движения возрастают до тех пор, пока не превысят безопасного значения, обеспечиваемого каким-либо

элементом плана или профиля. При дальнейших расчетах полагают, что автомобиль входит на следующий участок со скоростью, обеспечиваемой данным элементом.

Все эти допущения преследуют цель выявления наиболее неблагоприятного для безопасности режима движения автомобилей по дороге.

Расчет коэффициентов безопасности и построение графиков коэффициентов безопасности. Коэффициентом безопасности называют отношение максимальной скорости движения, обеспечиваемой тем или иным участком дороги , к максимально возможной скорости въезда автомобилей на этот участок

(9)

Чем значительнее разность скоростей и чем меньше коэффициент безопасности, тем более вероятны дорожно-транспортные происшествия на рассматриваемом участке.

Опасность дорожно-транспортных происшествий на различных участках дороги в зависимости от коэффициента безопасности, определяемого по вычисленным скоростям движения, оценивают по таблице 4.

Таблица 4 – Определение характеристики участка дороги

Характеристика участка	, коэффициент безопасности
Безопасный	> 0,8
Малоопасный	0 , 6 – 0 , 8
Опасный	0 , 4 – 0 , 6
Очень опасный	< 0 , 4

Результаты расчетов коэффициентов безопасности заносят в таблицу 5.

Таблица 5 – Значения коэффициентов безопасности по подучасткам дороги

Параметры	Номер подучастка
			…
Скорость на входе на участок, км/ч
Скорость на участке, км/ч
Коэффициент безопасности

На линейном графике исследуемого участка дороги строят график изменения коэффициентов безопасности в виде диаграммы в обоих направлениях. На этом графике выделяют участки по степени опасности, уделяя особое внимание участкам, где значение коэффициента безопасности font-size:14.0pt">В проектах новых дорог недопустимы участки со значениями < 0,8. При разработке проектов реконструкции и капитального ремонта автомобильной дороги следует перепроектировать участки с < 0,6.

Расчет пропускной способности трассы и уровня загрузки дороги движением и построение графиков. Для оценки пропускной способности применяют метод, основанный на использовании коэффициентов ее снижения - опытных коэффициентов, отражающих влияние ухудшения условий на изменение пропускной способности по сравнению с максимальной. Максимальная пропускная способность соответствует следующим дорожным условиям и составу потока автомобилей: прямолинейный участок дороги без пересечений, ширина полосы движения 3,75 метров, сухое покрытие имеет высокую ровность и шероховатость, транспортный поток состоит только из легковых автомобилей, отсутствуют какие-либо препятствия на обочинах, вызывающие снижение скорости, погодные условия благоприятные.

Поправочные коэффициенты были установлены проф.
по данным наблюдений за скоростями движения транспортных потоков на дорогах. Такой подход к учету влияния дорожных условий на пропускную способность является очень удобным в практической работе .

Значения коэффициентов снижения пропускной способности определяют как отношение пропускной способности рассматриваемого элемента дороги к пропускной способности дороги с особо благоприятными условиями движения , т. е.

(10)

Пропускная способность в конкретных дорожных условиях (авт/ч)

(11)

где font-size:14.0pt"> (12)

(13)

где font-size:14.0pt"> – частные коэффициенты снижения пропускной

Способности, приведены в таблице Б.1.

Максимальная пропускная способность определена для дорог, имеющих

2 полосы движения – 2200 авт/ч (в оба направления);

3 полосы движения – 4000 авт/ч (в оба направления);

4 полосы движения и более – 1800 авт/ч (на одной полосе).

Для построения графика пропускной способности необходимо определить на каждом подучастке частные и общие коэффициенты снижения пропускной способности автомобильной дороги и заполнить таблицу 5.

Таблица 5 – Пропускная способность и уровень загрузки дороги движением

Коэффициенты снижения пропускной способности	Номер подучастка
1	2	3	…
Р

font-size:14.0pt">где font-size:14.0pt"> авт/ч;

– пропускная способность подучастка, авт/ч.

Для оценки пропускной способности дороги строят линейные графики пропускной способности Р и уровня загрузки Z в прямом и обратном направлениях.

При разработке проектов новых дорог уровень загрузки должен быть < 0,65, а при разработке проектов реконструкции font-size:14.0pt">Расчет итоговых коэффициентов аварийности и построение графиков итоговых коэффициентов аварийности. Относительная вероятность дорожно-транспортных происшествий на каждом из участков может быть также оценена обобщенным итоговым коэффициентом аварийности, вычисляемым как произведение частных коэффициентов аварийности:

(15)

Частный коэффициент аварийности - это отношение числа ДТП на участке дороги с тем или иным показателем плана или профиля к числу ДТП на эталонном участке. Эталонным участком автодороги считается горизонтальный прямой участок дороги с двумя полосами движения, шириной проезжей части 7,5 м, укрепленными обочинами шириной 3 м, с радиусами поворота 1000 м, интенсивность движения составляет 5000 авт/сут, ровным и шероховатым покрытием.

Частные коэффициенты аварийности характеризуют ухудшение условий движения, вызываемого влиянием элементов плана, продольного и поперечного профилей и придорожной полосы по сравнению с условиями движения по эталонному участку дороги. Значение частных коэффициентов аварийности , приведены в таблице Б.2.

Если значения коэффициентов аварийности на смежных участках отличаются сравнительно мало, а возможность быстрого улучшения всей дороги ограничены, необходимо установить очередность улучшения условий движения или перестройки опасных участков. Для этого при построении графиков коэффициентов аварийности дополнительно учитывают и тяжесть дорожно-транспортных происшествий. По предложению, рекомендуется вводить к частным коэффициентам поправочные коэффициенты тяжести, или стоимостные коэффициенты учитывающие возможные потери народного хозяйства от дорожно-транспортных происшествий.

За единицу дополнительных стоимостных коэффициентов принято среднее значение потерь народного хозяйства от одного дорожно-транспортного происшествия на эталонном участке дороги. Коэффициенты вычислены на основании данных об изменении средних потерь от одного дорожно-транспортного происшествия при различных дорожных условиях. Частные коэффициенты тяжести имеют в зависимости от учитываемых факторов следующие значения, приведенные в таблице Б.3 Итоговый коэффициент тяжести равен произведению частных коэффициентов:

font-size:14.0pt">Поправку к итоговым коэффициентам аварийности вводят на участках при значениях > 15. Для полной оценки степени опасности движения по дороге перемножают итоговый коэффициент аварийности на итоговый коэффициент тяжести:

Механические свойства металла проходят проверку в металлургических заводах с помощью выборочных испытаний, поэтому в полнее вероятно попадание в конструкции материала с нижеприведенными свойствами, установленные ГОСТом.

Контроль механических свойств металла происходит на малых образцах во время одноосного растяжения, но фактически металл работает в большеразмерных конструкциях во время сложного напряженного состояния.

Коэффициент безопасности по материалам учитывает воздействия всех этих факторов по снижению несущей способности конструкции.

Установить падение механических свойств против нормативных значений возможно в результате обработки статистических данных заводских испытаний стали, а работу стали в конструкциях – в результате исследования.

По итогу анализов кривых распределения испытаний стали можно определить коэффициент безопасности для назначения расчетного сопротивления стали по пределу текучести.

В результате установления расчетного со­противления по пределу текучести значения коэффициента k м = 1,1 - 1,2 для стали классов С 38/23 - С 60/45 .

Коэффициент безопасности по материалу принимается повышенным, если идет назначение расчетного сопротивления по временному сопротивлению.

Предположим, что произошли непредвиденные обстоятельства, после чего напряжения в конструкции достигли значения предела текучести, вследствие произошедшего растянутые и изгибаемые элементы стали получать повышенные деформации, но они не придут в негодность, но если напряжения сравняется с временным сопротивлением, то будет разрыв элемента, что никак нельзя допустить. В связи с этим коэффициент безопасности по материалу для расчетного сопротивления для стали классов С 46/33 и С 52/40 равняется 1,5, для 60/45 - С 85/75 = 1,6, а для С 38/23 - С 44/29 = 1,45.

9) Работа и расчет на устойчивость центрально сжатых стержней.

Поведение стержня под нагрузкой характеризуется графиком (рис.2.4,б), где вначале с ростом нагрузки стержень сохраняет прямолинейную форму, с дальнейшим ростом нагрузки, когда стержень теряет свою устойчивость и начинает выпучиваться. Последующий (небольшой) рост внешней нагрузки сопровождается быстрым увеличением поперечного прогиба f . После достижения максимальной нагрузки – второй критической силы - стержень теряет несущую способность (неустойчивое состояние).

Устойчивое состояние может быть при и (точки 1 и 2). Однако при стержень может находиться в устойчивом состоянии (точка 2) и неустойчивом (точка 3) при одинаковой сжимающей силе.

Критическое состояние может быть при и при (точки и ).

Рис.2.4. Работа центрально-сжатого стержня:

а – расчетная схема; б – зависимость между нагрузкой и прогибом стержня

На практике гибкость центрально сжатых стержней (колонн, элементов ферм, рам и т.д.) составляет примерно половину указанных предельных.

В приведенной классической схеме, в которой предполагается, что в момент потери устойчивости нагрузка остается постоянной, тогда на выпуклой стороне стержня происходит разгрузка и материал начинает работать по упругому закону. Однако, если деформация сжатия в процессе продольного изгиба растет или остается постоянной в каждой точке сечения стержня, т.е. разгрузки не происходит, то все сечение находится в пластическом состоянии, характеризуемом касательным модулем деформации .

В этом случае критическое напряжение в пластической области будет В строительных конструкциях встречаются обе схемы работы сжатых стержней. Например, сжатые элементы статически неопределимых систем (ферм, рам) теряют устойчивость по классической схеме - с разгрузкой. В момент потери устойчивости происходит перераспределение усилий между элементами. В колоннах, работающих по статически определимой схеме, будет реализовываться вторая схема – без разгрузки.

До сих пор рассматривался идеально прямой стержень с нагрузкой, приложенной строго по оси. Однако в практике такого не существует. Конструктивное оформление концов сжатых стержней не обеспечивает идеальную центровку, поэтому эти факторы учитываются введением в расчет эквивалентного эксцентриситета сжимающей силы “ ”. Он зависит от гибкости и с ростом ее возрастает. В практических расчетах пользуются , т.е. со случайным эксцентриситетом. Тогда , где - коэффициент устойчивости или его еще называют коэффициентом предельного изгиба при центральном сжатии.

В нормах на проектирование даются формулы и соответствующие таблицы для определения .

10) Работа и расчет на устойчивость внецентренно сжатых и сжато изогнутых стержней.

При одновременном действии на стержень осевой силы и изгибающего момента (вызванного внецентренным приложением нагрузки ) несущая способность его определяется размерами поперечного сечения и предельной прочностью материала.

В упругой стадии работы материала напряжения в поперечном сечении стержня могут быть представлены в виде суммы напряжений от центрального сжатия и от изгиба .

Основы расчета на устойчивость внецентренно сжатых и сжато - изогнутых стержней.

Потеря несущей способности длинных гибких стержней при одновременном действии сжимающей силы и изгибающего момента происходит от потери устойчивости. При этом соответствующее состояние равновесия можно определить так же, как для центрального сжатия, а именно - устойчивое состояние; - неустойчивое состояние; - критическое состояние (где и - приращение работ внешних и внутренних сил).

Внецентренно сжатые стержни реальных металлических конструкций теряют устойчивость при развитии пластических деформаций.

Критическая сила зависит от эксцентриситета “e” . На практике удобнее пользоваться безразмерным относительным эксцентриситетом m=e/ρ , где ρ=W/A - ядровое расстояние со стороны наиболее сжатой фибры стержня.

Формула проверки устойчивости внецентренно сжатого стержня будет

N / (Aφ e) R y γ c

Для обеспечения устойчивости внецентренно сжатых (сжато-изогнутых) стержней целесообразно с целью экономии металла развивать сечение в направлении эксцентриситета. Например, как показано на рис.2.6. При этом возрастает опасность потери устойчивости стержня в перпендикулярном направлении – относительно оси “y” . В связи с этим в формулу проверки устойчивости относительно оси “y ” вводится пониженный коэффициент с.

N / cφ y A γ c R y

где с =N cr .M/N cr =φ y .M/φ y ; φ y .N cr –соответственно коэффициент устойчивости и критическая сила при центральном сжатии; N cr .M. φ y .M – критическая сила и соответствующий коэффициент устойчивости центрального сжатия относительно оси “y” при наличии момента в перпендикулярной плоскости.Коэффициент “c” зависит ототносительного эксцентриситета m x =e/ρ x .формы поперечного сечения стержня и гибкости λy .

Рис.2.6. Наиболее рациональное положение двутаврового сечения при внецентренном сжатии стержней

12) Работа и расчет стыковых сварных соединений.

При проектировании сварных соединений необходимо учитывать их неоднородность, определяемую концентрацией напряжений, изменением механических характеристик металла и наличием остаточного и напряженно-деформированного состояния.

Хорошо сваренные встык соединения имеют небольшую концентрацию напряжений от внешних сил, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва. Разделка кромок соединяемых элементов не влияет на статическую прочность соединения и может не учитываться.

Сварной шов в начале и конце, насыщен дефектами (в силу неустановившегося теплового режима сварки), поэтому начало и конец шва следует выводить на технологические планки, после окончания сварки и остывания шва эти планки удаляются. В случае невозможности вывести концевые участки шва на технологические планки расчетная длина шва будет меньше его фактической длины.

С помощью угловых швов выполняются различные виды соединений в металлических конструкциях: тавровые, в угол, внахлест.

Соединения внахлестку выполняются угловыми швами; они могут быть как фланговыми, так и лобовыми.

В соответствии с характером передачи усилий фланговые швы работают одновременно на срез и изгиб. Разрушение шва начинается с конца и происходит как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления, особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Лобовые швы передают усилия достаточно равномерно по ширине элемента, но крайне неравномерно по толщине шва, вследствие резкого искривления силового потока при переходе усилия с одного элемента на другой, особенно, напряжения велики в корне шва Разрушение лобовых швов происходит так же как фланговых по одному из двух сечений (металлу шва или по металлу сплавления).

Расчет:

При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному материалу конструкции.

Расчет стыковых сварных соединений при действии осевой силы , проходящей через центр тяжести соединения, выполняют по формуле . Отсюда

где - наименьшая из толщин соединяемых элементов; - расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на , или полной его длине, если концы шва выведены за пределы стыка (например, на технологические планки); - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений по пределу текучести (см.СНиП II-23-81*, прил.5); - коэффициент условия работы.

При отсутствии физических методов контроля расчетное сопротивление металла сварного соединения по нормам составляет .

При действии сдвигающей силы Q на стыковой шов, в шве возникают срезывающие напряжения .

Расчетное сопротивление при сдвиге соединения , где - расчетное сопротивление основного металла на сдвиг.

Если расчетное сопротивление металла шва в стыковом соединении меньше расчетного сопротивления основного металла, проверку выполняют по сечению металла шва.

Сварные стыковые соединения, выполненные без применения физических методов контроля качества, при одновременном действии в одном и том же сечении шва нормальных напряжений и , действующих по взаимнперпендикулярным направлениям «Х» и «У» и касательных напряжений следует проверять по формуле:

Расчетная площадь сечения шва при разрушении по металлу шва равна , при разрушении по металлу границы сплавления A wz = z k f l w

Расчетным является сечение по металлу границы сплавления. В этом случае расчетная длина шва .

Если , то расчетным сечением является сечение по металлу шва и напряжение

Если , то проверка прочности соединения выполняется по металлу границы сплавления, тогда: ,

где - усилие проходящее через центр тяжести соединения; - расчетная длина шва в сварном соединении, равная суммарной длине всех его участков за вычетом 1 см; и - коэффициенты, принимаемые по табл.4.3 и учитывающие проплавление металла при сварке.

14) Составные балки. Компоновка и подбор сечения.

Балки составного сечения применяют в случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют условиям прочности, жесткости, общей устойчивости, т. е. при больших пролетах и больших изгибающих моментах, а также если они экономичнее. Основные типы сечений составных балок показаны на рис. 4, в, г.

Рис. 5. Сечения балок

а - прокатные, б - прессованные, в - сварные, г - клепаные и болтовые

Составные балки применяют, как правило, сварными. Сварные балки экономичнее клепаных. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок, которые сваривают на заводе автоматической сваркой. Для балок под тяжелую подвижную нагрузку (большие подкрановые балки) иногда применяют клепаные балки, состоящие из вертикальной стенки, поясных уголков и одного - трех горизонтальных листов. Клепаные балки тяжелее сварных и более трудоемки в изготовлении, но их применение оправдывают благоприятная работа под большими динамическими и вибрационными нагрузками, а также относительная легкость образования мощных поясов.

Для экономии материала в составных балках изменяют сечения по длине в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Упругопластическая работа материала в таких балках допускается с теми же ограничениями, что и для прокатных балок.

Задача компоновки сечений составных балок варианта, и от ее правильного решения во многом зависят экономичность и технологичность балок. Начинать компоновку сечения надо с определения высоты балки, от которой зависят все остальные параметры балок.

13) Работа и расчет болтовых соединений.

Работа на сдвиг является основным видом работы большинства соединений, причем в разных соединениях она имеет свои особенности.

В соединениях на болтах с неконтролируемой силой затяжки гайки грубой, нормальной и повышенной точности, силы стягивания пакета болтами, а следовательно, и развивающиеся силы трения между соединяемыми элементами при действии сдвигающих сил на соединение неопределенны и в большинстве случаев недостаточны для полного восприятия этих сдвигающих сил. Работу такого соединения можно разбить на четыре этапа. На 1-м этапе, пока силы трения между соединяемыми элементами не преодолены, сами болты не испытывают сдвигающих усилий и работают только на растяжение, все соединение работает упруго. Так работают сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. При увеличении внешней сдвигающей силы силы внутреннего трения оказываются преодоленными и наступает 2-й этап - сдвиг всего соединения на величину зазора между поверхностью отверстия и стержнем болта. На 3-м этапе сдвигающее усилие в основном передается давлением поверхности отверстия на стержень болта; стержень болта и края отверстия постепенно обминаются; болт изгибается, растягивается, так как головка и гайка препятствуют свободному изгибу стержня. Постепенно плотность соединения расстраивается, силы трения уменьшаются и соединение переходит в 4-й этап работы, характеризующийся его упругопластической работой. Разрушение соединения происходит от среза болта, смятия и выкола одного из соединяемых элементов или отрыва головки болта.

Работа эта сильно осложнена неправильностью формы болта и стенки отверстия, поэтому расчет соединения носит условный характер.

Различают также работу одноболтового и многоболтового соединения. В многоболтовом соединении эти же неправильности формы болта и отверстия, а также возможные зазоры между болтом и отверстием неизбежно приводят к неравномерной работе отдельных болтов соединения, что учитывают соответствующим назначением коэффициента условий работы соединения.

Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения соединения по срезу болта при толстых соединяемых листах или по смятию поверхности отверстия при тонких листах:

а) расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом по срезу:

(6.1)

Число болтов n в соединении при действии сдвигающей силы N, приложенной к центру тяжести соединения, определяют, предполагая работу всех болтов одинаковой

Расчет самих соединяемых элементов на прочность ведут с учетом ослабления сечения отверстиями по площади нетто Лит, но с допущением упругопластической работы материала соединяемых элементов, учитываемой коэффициентом условий работы. Он принимается: для сплошных балок, колонн и стыковых накладок 1,1, для стержневых конструкций покрытий и перекрытий 1,05 и учитывается одновременно с коэффициентом условий работы всей конструкции;

в) в соединениях на высокопрочных болтах с контролируемой силой натяжения болта (сдвигоустойчивых, фрикционных) силы стягивания соединяемых элементов болтами настолько велики, что при действии сдвигающих сил возникающие в соединении силы трения полностью воспринимают эти сдвигающие силы и все соединение работает упруго.

Решающее значение в работе такого соединения имеют сила натяжения болта (равная расчетному усилию болта на растяжение) и качество поверхностей трения. Расчетное сдвигающее усилие, которое может быть воспринято в соединении элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, может быть определено по формуле:

Аналогично формуле (6.2) необходимое для передачи сдвигающей силы число болтов n в соединении находят, считая распределение силы между болтами равномерным: