Натяжные элементы - это элементы конструкции, на которые действуют осевые растягивающие силы . Примерами элементов растяжения являются связи для зданий и мостов , элементы фермы и тросы в системах подвесных крыш .
Расчет
В аксиально нагруженном растягивающем элементе напряжение определяется по формуле:
F = P / A
где P - величина нагрузки, A - площадь поперечного сечения.
Напряжение, задаваемое этим уравнением, является точным, если известно, что поперечное сечение не примыкает к точке приложения нагрузки и не имеет отверстий для болтов или других неоднородностей. Например, учитывая пластину 8 x 11,5, которая используется в качестве натяжного элемента (сечение aa) и соединяется с косынкой двумя болтами диаметром 7/8 дюйма (сечение bb):
Площадь сечения a - a (общая площадь элемента) составляет 8 x ½ = 4 дюйма 2.
Однако площадь на участке b - b (чистая площадь) составляет (8 - 2 x 7/8) x ½ = 3,12 дюйма2.
зная, что большее напряжение находится на участке b - b из-за его меньшей площади.
Дизайн
Чтобы спроектировать элементы, работающие на растяжение, важно проанализировать, как элемент будет разрушаться как при податливости (чрезмерной деформации), так и при разрушении, которые считаются предельными состояниями. Предельное состояние, при котором достигается наименьшая расчетная прочность, считается контролирующим предельным состоянием. Это также предохраняет конструкцию от разрушения.
Используя стандарты Американского института стальных конструкций , предельную нагрузку на конструкцию можно рассчитать по одной из следующих комбинаций:
1,4 D
1,2 D + 1,6 L + 0,5 (L r или S)
1,2 D + 1,6 (L r или S) + (0,5 L или 0,8 Вт)
1,2 D + 1,6 Вт + 0,5 L + 0,5 (L r или S)
0,9 D + 1,6 Вт
L = 14
- D… - статическая нагрузка или вес самой конструкции.
- L… - временная нагрузка, которая различается для разных конструкций.
- S… снеговая нагрузка
- W… ветровая нагрузка
Центральная проблема при проектировании элемента - найти такое поперечное сечение, для которого требуемая прочность не превышает имеющуюся:
P u <¢ P n, где P u - сумма факторизованных нагрузок.
чтобы предотвратить уступку
0,90 F y A g > P u
чтобы избежать перелома,
0,75 F u A e > P u
поэтому при проектировании необходимо учитывать нагрузки, приложенные к этому элементу, расчетные силы, действующие на этот элемент (M u , P u и V u ), и точку, в которой этот элемент может выйти из строя.