Эксплуатационные воздействия

В процессе эксплуатации конструкции подвергаются ме­ханическим (силовым и кинематическим) и физико-хими­ческим воздействиям. Основными воздействиями являются силовые, которые называют нагрузками (гл. 6). Кинема­тические воздействия это заданные перемещения опре­деленных точек конструкции. Нагрузки и кинематические воздействия создают в элементах конструкции внутренние усилия и деформации.

По характеру изменения во времени нагрузки можно раз­делить на постоянные и переменные. Постоянными явля­ются нагрузки, которые во времени не изменяются по зна­чению, направлению и месту приложения к конструкции. Если изменение силы или заданного перемещения происхо­дит с большой скоростью, то это вызывает колебание конст­рукции, и такое воздействие называют динамическим.

Совокупность нагрузок, одновременно приложенных к конструкции, называют комбинацией нагрузок. Для про­ектировочных расчетов выбирают наиболее опасные реаль­но возможные комбинации нагрузок.

Физико-химические воздействия являются сопутствующи­ми. Они влияют на свойства конструкции и тем самым в той или иной степени способствуют развитию повреждения от силовых воздействий. Наиболее типичными физико-химиче­скими воздействиями считаются тепловые и коррозионные.

Тепловые воздействия создают в конструкции темпера­турные поля, обычно переменные по объему конструкции и изменяемые во времени. Эти поля вызывают появление не­равномерных температурных деформаций и дополнитель­ных напряжений. В зависимости от причин, их порождающих, эти воздействия делятся на климатические и технологические.

Климатические тепловые воздействия на конструкцию связаны с природными факторами, изменением температу­ры окружающего воздуха и солнечного теплоизлучения. Параметры климатических воздействий для инженерных расчетов нормированы. Территория Земли разделена на зоны, каждая из которых характеризуется соответствующим ти­повым климатом (ГОСТ 15150-69). В зависимости от кли­мата, для которого предназначены изделия, они изготавли­ваются в исполнении: У — для умеренного климата, XJI— для холодного климата, УХЛ — для умеренного и холодно­го климата, М — для умеренно-холодного морского, кото­рый распространяется на акватории морей и океанов север­нее 30° северной широты и южнее 30° южной широты и др. Территория России расположена в зонах умеренного, хо­лодного и умеренно-холодного морского климата.

Параметры климатических воздействий на технику за­висят также от условий ее размещения. Установлено пять типовых категорий размещения техники: 1 — на открытом воздухе; 2 — под навесом или в помещении без теплоизоля­ции; 3 — в закрытом помещении с естественной вентиляци­ей; 4 — в помещении с искусственными климатическими условиями; 5 — в помещениях с повышенной влажностью (подвалы, шахты). Требования к уровню стойкости при дей­ствии климатических факторов определяются сочетанием показателей климатического исполнения и категории раз­мещения техники и обозначаются, например, как У1 или XJI2 (ГОСТ 15150-69). Наиболее значительным негативным климатическим фактором для металлических конструкций является низкая температура. Минимальные рабочие тем­пературы, установленные для различных условий эксплуа­тации, приведены в табл. 1.1.

Технологические тепловые воздействия в основном сво­дятся к нагреву элементов конструкции от источников теп­ла, расположенных вблизи нее. Такими источниками явля­ются, например, металлургические печи, трубопроводы, заполненные теплоносителем, жидкий металл, транспорти­руемый краном в ковше. Тепловые воздействия учитыва­ются при выборе марки стали для конструкции. Для защи-

ты конструкций от локальных тепловых воздействий ис­пользуют тепловые экраны.

Коррозионное воздействие на конструкции машин в ос­новном связано с состоянием атмосферы, наличием в ней агрессивных примесей и влаги. В наибольшей степени ускорению коррозии способствует влажность, а также при­сутствие в атмосфере сернистого газа S0₂, хлористых солей (в приморских районах), хлора, сероводорода, аммиака, паров кислот и прочих соединений, которые попадают в атмосферу промышленных предприятий.