Предельного состояния
Время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называют пределом огнестойкости и измеряют в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до наступления предельного состояния, при котором она утрачивает способность сохранять несущие или ограждающие функции. Потеря несущей способности определяется обрушением конструкции или возникновением предельных деформаций и обозначается индексом R. Потеря ограждающих функций определяется потерей целостности или теплоизолирующей способности. Потеря целостности наступает вследствие образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя. Это предельное состояние обозначается индексом Е. Потеря теплоизолирующей способности определяется повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания и обозначается индексом I.
Потеря деревянными конструкциями несущей способности происходит в результате обгорания несущих элементов, что в конечном итоге ведет к уменьшению их рабочего сечения и увеличению напряжения в них. Предельное состояние конструкции по прочности наступает в момент, когда напряжения в рабочем сечении конструкции станут равными нормальным. При этом за предел прочности древесины принимают расчетные сопротивления, умноженные на коэффициент 1,24.
При расчете стальных конструкций в упругой стадии работы, когда за нормативное сопротивление стали принимается наименьшее возможное значение предела текучести, переход растянутого элемента за предельное состояние не влечет его разрушения, а лишь вызывает появление значительных деформаций. Таким образом, по отношению к временному
Иное положение со сжатыми элементами. Переход за предельное состояние, т. е. достижение напряжениями в сжатом элементе с гибкостью примерно до 120 критических значений предела текучести и напряжений, отвечающих критическому усилию (потере общей устойчивости), приводит к выходу элемента из строя и к обрушению статически определимой конструкции. Удержать конструкцию от обрушения в этом случае могут лишь дополнительные закрепления, превращающие конструкцию в статически неопределимую систему (см. аварию покрытия малярно-погру-зочного цеха Нижне-Тагильского завода металлоконструкций в главе I).
Идея современного метода расчета по предельным состояниям заключается в том, чтобы за время нормальной эксплуатации сооружения не наступило ни одного из предельных состояний. Следовательно, предельное состояние следует рассматривать как аварийное или предаварийное.
При проектировании по СНиП П-8. 3-62 металлических конструкций третье предельное состояние не учитывается, так как появление трещин зависит не от силовых воздействий, развивающихся при эксплуатации сооружений, а от неправильностей технологии или монтажа, как, например, трещины при сварке. Мы имеем дело не с проектированием, а уже с существующими конструкциями, поэтому аварии металлоконструкций естественно рассматривать по всем трем предельным состояниям.
Авария есть не что иное как внезапный отказ, возникающий неожиданно, в короткий промежуток времени и являющийся переходом конструкций в предельное состояние, исключающее возможность их дальнейшей эксплуатации. Повреждения, равно как и аварийные состояния, представляют собой постепенные отказы, онц нарастают непрерывно в течение сравнительно длительного промежутка и также могут привести к аварии. Внезапные отказы обычно характеризуются хрупким разрушением материала, а при постепенных отказах имеет место медленное накопление остаточных (необратимых) деформаций: усталость, ползучесть, старение, механический износ и т. д. Наблюдается и совместное действие постепенных и внезапных отказов.
Расчет металлических конструкций на надежность позволяет установить, с какой степенью вероятности может наступить предельное состояние в зависимости от выбранного коэффициента запаса. Повышение надежности металлических конструкций может быть сделано за счет укрупнения составляющих их элементов, сокращения количества монтажных единиц и узлов сопряжений, за счет их ремонтопригодности. Последнее имеет существенное значение в сооружениях, где конструкции подвержены действию различных агрессивных сред, например в цехах химических производств. При оценке ремонтопригодности должна учитываться приспособленность конструкций к профилактическим осмотрам и ремонтам в процессе их эксплуатации.
Для ненесущих конструкций, с огнезащитными покрытиями и без таковых, учитывают 1 и 2 предельные состояния. Для несущих конструкций основным является 3 предельное состояние.
Причины наступления пределов огнестойюсти железобетонных конструкций во многом определяются характером их работы в условиях пожара. Для конструкций, в которых предельное состояние обусловливается работой на растяжение, предел огнестойкости наступает в момент прогрева арматуры до критической температуры. Для конструкций, предельное состояние которых обусловливается работой на сжатие, предел огнестойкости наступает тогда, когда работоспособное сечение бетона уменьшается до критической величины. В частностт, при прочих равных условиях, предел огнестойкости пентрально-нагруженной колонны больше предела огнестойкости вне-центренно сжатой колонны (рис. 6.2). Это оэъясняется тем, что у центрально-нагруженных колонн поперечное сечение целиком работает на сжатие, и арматура не влияет на огнестойкость колонны. Во внецентрекно-сжатых колоннах предел огнестойкости определяется прогревом арматуры в растянутой зоне до критической температуры. Предел огнестойкости железобетонных колонн нормируется с учетом площади поперечного селения и нагрузки.
Остаточный ресурс — суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.
Выброс — это лавинное разрушение горной породы и вынос ее мелких частиц и содержащегося в ней газа в выработку. Он прекращается за пределами зоны предельного состояния массива вследствие действия трех факторов: достижения фронтом разрушения более прочного или менее газоносного участка массива, приобретения полостью выброса устойчивой формы и самоподбучивания полости выброса, повышения давления газа в ней. Некоторые инженерно-технические работники ошибочно полагают, что если в выработке произошел выброс, то он вызвал разрядку в массиве перед забоем и, следовательно, забой можно продвигать на какое-то расстояние без выполнения противовыбросных мероприятий. Как было установлено МакНИИ, разгружающее действие полостей, образованных выбросом угля и газа, весьма незначительно. Поэтому очистные и подготовительные работы в окрестности полостей надо вести с выполнением противовыбросных мероприятий.
Время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называют пределом огнестойкости и измеряют в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до наступления предельного состояния, при котором она утрачивает способность сохранять несущие или ограждающие функции. Потеря несущей способности определяется обрушением конструкции или возникновением предельных деформаций и обозначается индексом R. Потеря ограждающих функций определяется потерей целостности или теплоизолирующей способности. Потеря целостности наступает вследствие образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя. Это предельное состояние обозначается индексом Е. Потеря теплоизолирующей способности определяется повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С или в любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания и обозначается индексом I.
Для характеристики предельного состояния двухосно растянутого материала разрывной мембраны можно принять допущение о предельных деформациях, сущность которого заключается в следующем.
Долговечность — это свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т. е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе техни lecKoro обслуживания и ремонтов.
Аварии индивидуальны и вызываются, как уже неоднократно отмечалось, не одной, а сочетанием различных причин. Наступление аварийного состояния нельзя рассматривать как однородное массовое событие. Испытание на прочность материала, наблюдение величины прикладываемой нагрузки могут многократно повторяться, а в некоторых случаях — и условия работы конструкции, например, крановая нагрузка и ее воздействие на подкрановые конструкции. В общем же случае условия работы конструкции как массовые события рассматриваться не могут. Тем более нельзя рассматривать как массовое событие наступление в конструкции предельного состояния.
Теоретической основой для изучения аварий и их предотвращений должна быть зарождающаяся в современной строительной науке теория надежности. При изложении основных положений этой теории использованы любезно предоставленные канд. техн. наук Л. С. Авиромом материалы его исследований. Сравнительно молодая наука «Теория надежности» занимается изучением общих закономерностей, определяющих методы проектирования, производства, предпусковых испытаний и эксплуатации технических устройств, с целью получения максимальной надежности и эффективности их применения. В основе теории лежат теоретико-вероятностные соображения: наступление предельного состояния — случайное событие, а надежность — вероятностная характеристика конструкции (системы). Под надежностью понимают вероятность того, что в течение заданного промежутка времени эксплуатации (в средних эксплуатационных условиях) не наступит ни одно из недопустимых предельных состояний как для конструкции в целом, так и для отдельных ее элементов. Отказом называется явление, после которого наступает одно из недопустимых предельных состояний.
В процессе изучения аварии, естественно, возникает ряд гипотез о ее причинах. Данные поверочного расчета фактического предельного состояния сопоставляются с фактически действовавшими нагрузками в момент аварии, и тем самым отдельные гипотезы подтверждаются или отвергаются. Каждая из гипотез должна тщательно коллективно обсуждаться, прежде чем вынести окончательное суждение.
Расчет усиления сварных швов под нагрузкой делается в предположении, что участки шва, имеющие температуру 550° С и. выше, выключаются из работы, так как такие швы не могут воспринимать нагрузку. В основу расчета берут уравнение предельного состояния процесса распространения тепла при нагреве элемента подвижным точечным источником и по уравнению находят длину участка швов, имеющих температуру 550° С и выше.
предельного состояния прочности конструкции (исчерпание несущей способности, чрезмерное развитие деформаций или образование трещин); второй — обрушение конструкции.
Известные до настоящего времени случаи отказов магистральных газопроводов по причине стресс-коррозии были вызваны развитием продольных трешин. Однако, как показали проведенные нами исследования, в двух случаях разрушения были вызваны развитием поперечных трешин, зарождение и развитие которых инициировалось под воздействием высоких изгибающих напряжений в стенке трубопровода на аварийном участке. Об этом свидетельствует обнаруженная гофра, расположенная на диаметрально противоположной очаговой зоне поверхности трубы. Потеря устойчивости трубы с образованием подобных гофр всегда является признаком достижения металлом трубы предельного состояния и развития высоких пластических деформаций в ее стенке. Причем на диаметрально противоположной гофре поверхности это вызывает появление .продольных растягивающих напряжений, превышающих предел текучести стали, которые в сочетании с воздействием коррозионной среды вызывают коррозионное растрескивание металла. Такой "поперечный" тип стресс-коррозии является следствием нарушения строительно-монтажных норм укладки газопровода на аварийном участке, приведшего к возникновению высоких продольных растягивающих напряжений на нижней образующей трубы. Этот неизвестный до настоящего времени тип стресс-коррозии может вызвать разрушение газопровода не только в 20-30 км зоне за компрессорной станцией, айв других местах трассы со сложным рельефом. Для предотвращения разрушений нами был дан ряд рекомендаций.
Учитывая вышеизложенное, следует активизировать работы по разработке критериев оценки предельного состояния нефтегазопромыслового оборудования и оценки его остаточного ресурса с оформлением и утверждением соответствующих нормативных документов.
 Читайте далее:
 Позволяет регулировать
Переносного заземления
Позволяет упростить
Позволяет увеличить
Позволяющей производить
Позволяющие производить
Позволяют обеспечить
Позволяют осуществлять
Позволяют прогнозировать
Позволяют вычислить
Подразряд зрительной
Позволило исключить
Прямоугольных импульсов
Практических приложений
Практически исключает
|
