Вероятностный анализ влияния формы поперечного сечения на надежность стальной балки

Изучается влияние формы поперечного сечения балки на соотношения между вероятностью предельного состояния (отказа) в наиболее нагруженных крайних волокнах при хрупкой расчетной модели с вероятностью отказа всего сечения для идеальной пластической модели, а также выявляются зависимости рассматриваемого параметра от коэффициента вариации прочности стали.

V.S. Safronov, A.I. Yurchenko

Probabilistic ANALYSIS OF CROSS SECTION FORM INFLUENCE

ON STEEL BEAM RELIABILITY

Beam cross section shape effect on the ratio between the limit state probabilities in the most loaded extreme

fibers at fragile design model and probability of failure of the whole section for ideal elastic model is under study.

Also the dependences of under observation parameter on coefficient of steel strength variation.

Введение

Флуктуации нагрузок и прочностных характеристик материалов учитываются в настоящее время при проведении детерминированных прочностных расчетов косвенным образом при назначении расчетных нагрузок и расчетных сопротивлений материалов введением коэффициентов надежности по нагрузке, по материалу, ответственности сооружений и т.п.[1-2]. В настоящее время в строительной отрасли России, как и других стран, прогнозируется переход от детерминированных прочностных расчетов несущих строительных конструкций к вероятностным, позволяющим осуществлять непосредственный учет случайных отклонений прочности материалов и действующих нагрузок от средних значений [3]. При этом наиболее удобными и простыми для использования в инженерной практике являются вероятностные представления действующих нагрузок и описания прочностных свойств материалов на основе модели случайных величин [4-6].

При использовании вероятностных расчетов в качестве критерия для оценки прочности используется вероятность отказа несущей конструкции, под которым понимается риск возникновения первого предельного состояния [6-7]. В настоящее время такие подходы широко применяются при исследовании строительных конструкций из железобетона.

_________________________________

© Сафронов В.С., Юрченко А.И., 2016

Получены результаты по оценке влияния формы поперечного сечения, особенностей армирования при возникновении предельных состояний в нормальных и наклонных сечениях призматических железобетонных стержней при плоском поперечном изгибе [8], в их пространственных сечениях, испытывающих сложное напряженное состояние [9-10], в нормальных сечениях железобетонных колонн при внецентренном сжатии [11].

Аналогичные исследования для металлических конструкций практически отсутствуют, хотя для таких элементов влияние разброса параметров нагрузок и прочностных характеристик материалов при высоких уровнях напряжений, превышающих предел пропорциональности, является значительным. В настоящем исследовании рассматривается однопролетная балка произвольного поперечного сечения при поперечном плоском изгибе. Изучается влияние формы поперечного сечения балки на соотношения между вероятностью предельного состояния (отказа) в наиболее нагруженных крайних волокнах при хрупкой расчетной модели с вероятностью отказа всего сечения для идеальной пластической (в соответствии с диаграммой деформирования Прандтля) модели, а также выявляются зависимости рассматриваемого параметра от коэффициента вариации прочности стали. В исследованиях предполагается, что разброс прочностных характеристик материалов и действующих нагрузок подчиняется нормальному закону распределения, для которого достаточно ограничиться двумя статическими характеристиками: математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением [4-5].