Настоящий стандарт СЭВ распространяется на конструкции из пластмасс и конструкции с применением пластмасс (в дальнейшем - пластмассовые конструкции) и устанавливает основные положе­ния по расчету этих конструкции по предельным состояниям.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. К конструкциям с применением пластмасс относятся конст­рукции, выполненные из пластмасс в сочетании с другими материа­лами, если для конструкций в целом или в отдельных частях возможность достижения одного или нескольких предельных состоя­нии зависит от прочностных или деформационных свойств  пласт­масс.

1.2. Пластмассовые конструкции следует рассчитывать по предель­ным состояниям, указанным в СТ СЭВ 384-76.

1.3. При расчете пластмассовых конструкции следует учитывать изменение прочностных и деформационных характеристик пластмасс вследствие действия нагрузок и воздействий, а также вследствие влияния факторов окружающей среды (например, температуры, влажности, хими­ческой агрессии).

1.4. В проектной документации должен быть указан расчетный срок службы пластмассовых конструкций.

2. МАТЕРИАЛЫ И ИХ НОРМАТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Выбор видов и марок пластмасс следует производить в зависимости от требований  эксплуатации, от расчетного  срока службы (учитывая возможность ремонта или замены), от техноло­гии изготов­ления и монтажа конструкций. При этом необходимо учитывать физико-механические свойства   пластмасс, в том числе твердость, выносливость, стойкость к воздействию повышенных и пониженных температур, ультрафиолетовых излучений, химичес­кой и биологической среды.

 

 

2.2. В качестве основных характеристик сопротивления конст­рукционных пластмасс силовым воздействиям принимаются норматив­ные сопротивления (приложение 1) или нормативные относи­тельные деформации и нормативные податливости (приложение 2). Нормативные сопротивления и нормативные относительные дефор­мации принимают с вероятностью не менее 0,95.

2.3. Нормативные податливости и другие нормативные характе­ристики (например, модули упругости и сдвига, коэффициенты ли­нейного расширения) принимают по средним значениям статисти­ческих данных.

2.4. Нормативные характеристики конструкционных пластмасс следует устанавливать, как правило, для нормальной  атмосферы 23/50 со стандартным допускаемым отклонением по СТ СЭВ 885-78, за исклю­чением нормативных характеристик для материа­лов, предназначенных для применения при действии специальных факторов окружающей среды (например, высокой температуры, хи­мической агрессии).

3. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Значения расчетных сопротивлений и других расчетных ха­рактеристик пластмасс получают делением их нормативных значе­ний на соответствующие коэффициенты надежности по материалу.

3.2. Расчетные сопротивления и расчетные относительные дефор­мации, а также расчетные податливости пластмасс следует прини­мать как указано в приложениях 1 и 2.

4. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

4.1. Классификацию и нормативные значения нагрузок, коэффи­циенты надежности по нагрузке и сочетания  нагрузок  следует прини­мать по СТ СЭВ 1407-78.

4.2. Нагрузки от мостовых или подвесных кранов и нагрузки от снегового покрова учитывают полностью как кратковременные наг­рузки.

4.3. В необходимых случаях следует учитывать при расчете воз­действия, не предусмотренные СТ СЭВ 1407-78 (например, усад­ка или изменение влажности материалов), если эти воздействия вы­зывают деформации и/или усилия в элементах конструкций.

Воздействия, которые не вызывают деформаций и усилий в эле­ментах конструкций, но влияют на прочностные и деформационные характерис­тики материалов, следует учитывать при расчете как факторы окружаю­щей среды (например, воздействие влажности на скорость ползучести).

4.4. Для временных нагрузок и воздействий,  кроме их норма­тивных значений, следует учитывать характеристики изменчивости нагрузок во времени. Для этого следует представлять изменение интенсивности нагрузок во времени в виде случайных или детерми­нированных процессов (непрерывных или дискретных), принимая их числовые характеристики на основании соответствующих статис­тических данных (например, для метеорологических воздействий - на основании регу­лярно регистрируемых и статистически обра­ботанных данных).

5. РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ

5.1. При расчете пластмассовых конструкций номинальные раз­меры конструкций и их элементов следует принимать с учетом воз­можных изменений их геометрических размеров и формы до уста­новки в проектное положение. Предельные допускаемые значения возможных изменений геометрических размеров и формы конструк­ции устанав­ливают нормами проектирования или указывают в проектной докумен­тации.

5.2. При расчете усилий и напряжений, а также перемещений и деформаций конструкций следует применять методы, основанные на теории вязкоупругости, с использованием упругой модели в ка­честве первого приближения, и учитывать:

1) анизотропию пластмасс;

2) нелинейное поведение пластмасс за пределом линейной тер­мовязкоупругости;

3) геометрически нелинейное поведение конструкций;

4) локальное напряженно-деформированное состояние конструк­ций в местах приложения сосредоточенных нагрузок или резкого изменения сечений элементов.

5.3. При относительных деформациях, не превышающих преде­ла термовязкоупругости материалов, а также в других случаях, предусмот­ренных нормами проектирования конструкций, допус­кается раздельно учитывать влияние усилий и напряжений от наг­рузок и воздействий и влияние факторов окружающей среды на прочностные и деформацион­ные характеристики пластмасс.

5.4. При относительных деформациях, не превышающих преде­ла линейной термовязкоупругости, для геометрически линейной рас­четной модели конструкции допускается независимо определять пе­ремещения и деформации от различных нагрузок и воздействий, в том числе остаточные деформации после прекращения действия нагрузок, с последующим их суммированием.

5.5. В местах приложения сосредоточенных нагрузок, а также в местах резкого изменения сечении элементов пластические де­формации материала не допускаются.

6. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

6.1. При расчете конструкции по предельным состояниям первой группы при всех возможных основных и особых сочетаниях нагру­зок и воздействий (включая напряжения и деформации от измене­ния тем­пературы, влажности, факторов окружающей среды или от техноло­гических процессов при эксплуатации), следует обеспечи­вать в течение всего расчетного срока службы выполнение одного из следующих условий:

1) напряжения в элементах конструкций не должны превышать расчетных сопротивлений, определяемых, как указано в приложе­нии 1;

2) относительные деформации, определяемые по п. 6.2, не долж­ны превышать расчетных относительных деформаций, определяе­мых, как указано в приложении 2.

6.2. Относительные деформации элементов конструкций опреде­ляют умножением напряжений на расчетные податливости, опреде­ляемые по п. 5 приложения 2. При этом относительные деформа­ции допускается   определять с учетом их восстановления в соот­ветствии с процессом действия нагрузок и воздействий по п. 7 приложения 2.

6.3. Расчет устойчивости формы элементов конструкций следует производить с учетом возможных неблагоприятных отклонений ха­рактеристик материалов от нормативных, а также с учетом не­благоприятных отклонений размеров элементов от номинальных.

6.4. В случаях, когда расчетные сопротивления материалов по перечислению 3 п. 2 приложения 1 не установлены, следует произ­водить расчет несущей способности конструкций по перечислению 1 п. 6.1 из условия, что напряжения в элементах конструкции в те­чение всего расчетного срока службы не должны превышать:

1) при расчете на основные сочетания нагрузок, а также на по­стоянные и временные нагрузки, включенные в особые сочетания, - расчетных  сопротивлений по перечислению 2 п. 2 приложения 1;

2) при расчете на особые сочетания нагрузок - расчетных соп­ротивлении по перечислению 1 п. 2 приложения 1.

7. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

7.1. Расчет конструкций по предельным состояниям второй груп­пы при всех возможных сочетаниях нагрузок и воздействий (включая напряжения и деформации от изменения температуры, влажности, факторов окружающей среды или от технологических процессов при эксплуатации) следует производить из условия, что в течение всего расчетного срока службы значения прогибов, по­воротов, осадок, амплитуд колебаний и других перемещений конст­рукции не должны превышать предельных значений, установленных нормами проектиро­вания конструкций.

7.2. Перемещения конструкций допускается определять с уче­том восстановления по п. 6.2.

7.3. При расчете колебании конструкций следует учитывать свойственное пластмассам поглощение энергии (демпфирующие свойства) и его последствия (например, разогрев).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЛАСТМАСС

1. Нормативные сопротивления конструкционных пластмасс устанавливают по пределу прочности, либо по напряжению, соответствующему изменению фи­зического состояния материала (например, по пределу текучести, по пределу трещиностойкости), если это изменение может привести к достижению предель­ного состояния конструкции при кратковременном (порядка 1 мин) испыта­нии монотонно возрастающей деформацией по СТ СЭВ 892-78 СТ СЭВ 1199-78 и СТ СЭВ 2896-78.

2. Расчетные сопротивления конструкционных пластмасс устанав­ливают:

1) при кратковременном испытании монотонно возрастающей   деформа­цией - по п. 1 приложения 1;

2) при длительном действии постоянного усилия;

3) при режимах нагружения, отличающихся от указанных в перечисле­ниях 1 и 2 данного пункта н соответствующих изменению во времени напря­женного состояния элементов конструкций, вызываемому нагруз­ками и воз­действиями, с учетом расчетного срока службы.

3. Значения расчетных сопротивлений по перечислениям 2 и 3 п. 2 приложения 1 определяют через значения расчетных сопротивлений по перечис­лению 1 п. 2 приложения 1 при помощи соответствующих коэф­фициентов ус­ловий работы по режиму.

4. При установлении расчетных сопротивлений для расчета конструкций по предельным состояниям первой группы коэффициент надежности по мате­риалу во всех случаях следует принимать большим 1,0.

5. Расчетные характеристики пластмасс допускается принимать в виде де­терминированных функций связи этих характеристик с другими физическими величинами (например, зависимость модуля деформации от времени при оп­ределенном законе изменения напряжения).

6. Влияние факторов окружающей среды, отличающихся от парамет­ров стандартной атмосферы, следует учитывать при помощи коэффициентов ус­ловий работы.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И ПОДАТЛИВОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЛАСТМАСС

1. Нормативные относительные деформации предела термовяз­коупругости конструкционных пластмасс e_lim,n устанавливают по относительной деформации, соответствующей необратимому измене­нию физико-механических свойств материала.

Примечание. Под необратимым изменением физико-механических свойств понимают расслоения, образование микротрещин, нарушение начальной адгезии между волокнами и матрицей, разрыв части армирующих волокон - для композиционных материалов, «крезинг» - для термопластов, нару­шение ячеистой структуры - для пенопластов.

2. Нормативные относительные деформации предела линейной термовязкоупругости конструкционных пластмасс e_pr,n устанавливают по относитель­ной деформации, при которой отклонение от прямой изохронной зависимости между напряжением и деформацией при температуре 23 °С на базе времени 10³ h не превышает 5 % (черт. 1).

Изохронная кривая напряжение-деформация

 

 

Черт. 1

 

3. При расчете конструкций по предельным состояниям первой группы, в зависимости от типа материала и конструкции, расчетная  относительная деформация устанавливается по нормативной   относи­тельной   деформации по п. 1 или по п. 2 приложения 2. Коэффициент надежности по материалу принимают равным или большим 1,0.

В случае, если значение e_pr,n превышает значение e_lim,n, расчетную от­носительную деформацию устанавливают по e_lim,n.

4. Нормативную податливость определяют при кратковременном (порядка 1 min) испытании материала монотонно возрастающей   деформацией как от­ношение нормативной относительной деформации e_lim,n или e_pr,n к соответ­ствующему напряжению.

5. Расчетную податливость D_d (t, T, е) при нормальном напряжении оп­ределяют по формуле

D_d (t, T, е)= D_nd_ctd_Td_e                 (1)

где D_n - нормативная податливость при нормальном напряжении, Ра^–1;

d_ct - коэффициент ползучести;

d_T - коэффициент температуры;

d_e - коэффициент влияния среды.

6. При экспериментальном определении коэффициентов ползучести,  тем­пературы и влияния среды относительная деформация образца не должна пре­вышать наименьшей из величин e_lim,n и e_pr,n.

7. Податливость при восстановлении D_res (t) определяют но формуле

D_res (t)= D_res,max(1-d_rt)              (2)

где D_res,max - максимальная остаточная податливость при нормальном нап­ряжении, Ра^–1;

d_rt - коэффициент восстановления.

Допускается принимать податливость при нагружении и при разгружении одинаковой и определять максимальную остаточную податливость D_res,max по формуле

D_res,max= D_n(d_ctd_Td_e-1)             (3)

Время полного восстановления допускается принимать равным 10-кратноп продолжительности действия нагрузки, если разница температур за время на­грузки и разгрузки не превышает 10 °С и прочие условия среды одинаковы. В этом случае коэффициент восстановления опре­деляют по формуле

          (4)

где t_r - время разгрузки, h;

t_f - время нагрузки, h.

8. Расчетные податливости при сдвиге J (t, Т, е) и J_res (t)  определяют по нормативным податливостям при сдвиге J_n по формулам (1)-(4). При этом принимают коэффициенты, установленные для нормальных напряжений.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

РАСЧЕТ ТОНКОСТЕННЫХ И СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. При расчете однословных тонкостенных конструкций (пластин, оболочек) допускается применять гипотезу плоских сечений, а также пренебрегать анизотропией деформационных характеристик материала, если их значения в различных направлениях срединной поверхности конструкции отличаются не более чем на 10 %. В случае применения в конструкции комбинированных соединений (например, клеевинтовых, клеесварных) их несущую  способность следует проверять отдельно по прочности каждого из соединений (например, для клеевинтового соединения - только клеевого или только винтового), при этом суммирование их прочности не допускается.

2. При расчете слоистых конструкций (пластин, оболочек), состоящих из двух пли более прочно соединенных слоев различных материалов, следует принимать перемещения смежных слоев на поверхности их соединения одинаковыми, а также применять для каждого из слоев гипотезу плоских сечений. При клеевом соединении слоев с толщиной клеевой прослойки более 0,4 mm в расчете следует учитывать ее деформационные свойства. При расчете конструкций на распределенные поперечные нагрузки не учитывают нормальные напряжения, перпен­дикулярные срединной поверхности.

При расчете трехслойных конструкций с маложестким средним слоем (например, из пенопласта) не учитывают нормальные напряжения в поперечных сечениях среднего слоя и касательные напряжения в поперечных сечениях наружных слоев, если их изгибная жесткость не превышает 2 % изгибной жесткости сечения конструкции в целом. При расчете трехслойных конструкций следует учитывать условия закреп­ления слоев на контуре (например, свободные кромки или контурное обрамление типа диафрагмы).

При проверке устойчивости формы и положения слоистых конструк­ций в целом следует использовать нормативные характеристики материалов, при проверке местной устойчивости - характеристики материалов с учетом неблаго­приятных отклонений от нормативных (например, для среднего слоя из пено­пласта в трехслойных конструкциях - характеристики, соответствующие возможной минимальной плот­ности).

При расчете слоистых конструкций следует учитывать усилия (напряжения) и перемещения (деформации), возникающие вследствие изменения температуры или влажности отдельных слоев, с учетом их физических характеристик.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЛАСТМАСС (МЕТОД РАСЧЕТА

НА ОСНОВЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ)

Приведенные в настоящем приложении расчетные характеристики допус­кается использовать только для предварительных расчетов. Для расчета конструкций, изготовленных из пластмасс определенного типа и марки, назначе­ние расчетных характеристик следует производить по указаниям приложения 1. Коэффициенты условий работы допускается применять как к расчет­ным сопротивлениям, так и к модулям упругости.

Расчетные сопротивления и расчетные модули упругости приведены   в табл. 1. Коэффициенты условий работы приведены на черт. 2-4.

Коэффициенты условий работы

по режиму

при постоянном напряжении

 

1 - для   полиэфирных   стеклопластиков;  2 - для жестких термопластов

и пенопластов

Черт. 2

Таблица 1

Расчетные сопротивления и модули деформации, МРа

 

Примечания:

1. Значения R_qd и G_d приведены для стеклопластиков при межслоевом сдвиге.

2. Значения R_nd для стеклопластиков зависят от содержания и типа стекловолокна.

3. Значения E_d для полиэтилена зависят от степени кристаллизации.

 

Коэффициенты условий работы по температуре при постоянно действующих повышенных температурах

 

 

1 - для термореактивных смол; 2 - для жестких термопластов

Черт. 3

 

Коэффициенты условий работы по влажности при постоянном воздействии жидкой влаги для полиэфирных стеклопластиков

с поверхностным защитным слоем

 

 

Примечание. Меньшие значения применяют для растягиваемых эле­ментов, армированных стекломатом, большие значения - для изгибаемых эле­ментов, армированных стеклотканью.

Черт. 4

 

ИНФОРМАЦИОНННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 2

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЛАСТМАСС (МЕТОД РАСЧЕТА

НА ОСНОВЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ)

Приведенные в настоящем приложении расчетные характеристики допускается использовать только для предварительных расчетов.

Для расчета конструкций, изготовленных из пластмасс   определен­ного ти­па и марки, назначение расчетных характеристик следует производить, как указано в приложении 2.

Расчетные относительные деформации и податливости приведены в табл. 2. Коэффициенты ползучести, температуры и влияния среды   приведены на черт. 5-7.

 

Коэффициенты ползучести

при постоянном напряжении

 

 

1 - для жестких термопластов и пенопластов; 2 - для полиэфирных стеклопластиков

Черт. 5

 

Коэффициенты температуры при постоянно

действующих повышенных температурах

 

 

1 - для жестких термопластов; 2 - для термореактивных смол

Черт. 6

 

Коэффициенты влияния среды по влажности

при постоянном воздействии жидкой влаги

для полиэфирных стеклопластиков

с поверхностным защитным слоем

 

 

Примечание. Большие значения применяются для растягиваемых эле­ментов, армированных стекломатом, меньшие значения - для изгибаемых эле­ментов, армированных стеклотканью.

Черт. 7

 

РАСЧЕТНЫЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НОРМАТИВНЫЕ ПОДАТЛИВОСТИ

 

Примечания:

1. Значение I_n приведено для стеклопластиков при межслоевом сдвиге.

2. Значения e_lim,d и D_n для стеклопластиков зависят от содержания и типа стекловолокна.

3. Значения e_lim,d в случае, указанном в п. 2 приложения 2, для полиэ­тилена и полипропилена - не более 8,0.

4. Значения D_n в случае, указанном в п. 2 приложения 2, для полипро­пилена - не более 1,0.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 3

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

 

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПЕРЕЧЕНЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ (ДЕСКРИПТОРОВ)*

Ключевые слова (дескрипторы): конструкции строительные, основания, на­дежность, конструкции пластмассовые, расчет, состояние предельное.

 

_____________

* Дескрипторы Международного тезауруса СЭВ по стандартизации вы­делены полужирным шрифтом.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. Автор - делегация ВНР в Постоянной Комиссии по сотрудничес­тву в области строительства.

2. Тема - 22.200.28-82.

3. Стандарт СЭВ утвержден на 57-м заседании ПКС.

4. Сроки начала применения стандарта СЭВ:

 

 

5. Срок проверки - 1992 г.

СОДЕРЖАНИЕ