В предыдущем посте серии рассказывал о проекте и расчетной модели моста. Сегодня поделюсь результатами, а именно — остановлюсь на прочности.
В нормативных документах (СП 16, СП 35) отсутствуют методы проверки прочности конструкций такой причудливой формы.
В подобных случаях используют общие теории прочности материала. В случае стальных конструкций обычно применяется четвертая (энергетическая) теория прочности Губера-Мизеса-Генки.
Суть таких теорий в том, что сложное НДС сводится к одной скалярной величине, которую называют эквивалентным напряжением. Для проверки прочности это напряжение сравнивают с предельным (для стали — с пределом текучести).
Считается, что если эквивалентные напряжения Мизеса достигают предела текучести стали, начинают возникать пластические деформации. Другими словами, материал начинает работать за пределами линейно-упругой зоны. Но это еще не разрушение! И вот тут начинается зона неопределенности: а можно ли допускать пластические деформации. Если да, то насколько большой может быть область их распространения?
В нормативке нет прямого ответа на эти вопросы, зато их очень подробно и понятно разобрал Андрей Голенкин в своем цикле лекций «Пластика и точка».
В карточках я привел пример с концентратором напряжений в зоне отверстий. Проектируя консервативно, следовало бы увеличить толщину листа примерно в 1.5 раз, чтобы избежать локальных зон развития пластики. Однако я склонился к их допущению, т.к. в районе концентратора есть материал, куда эти напряжения в итоге перераспределятся, и ничего страшного не будет.
Несмотря на допущение пластики, были приняты меры по уменьшению напряжений в зонах концентрации:
1. Я оптимизировал форму отверстий. Изначально они были круглые, с переходом на овальную форму уменьшилось значение коэффициента концентрации
2. В пределах ослабленного сечения были введены пластины усиления, увеличивающие площадь сечения и уменьшающие средние напряжения по сечению.