Виды нагружения: статическое, динамическое, импульсное, циклическое

Виды и классификация нагрузок (Рис.). Сосредоточенные нагрузки передают свое действие через очень малые площади. Примерами таких нагрузок могут служить давление колес железнодорожного вагона на рельсы, давление тележки тали на монорельс и т. д.

Распределенные нагрузки действуют на сравнительно большой площади. Например, вес станка передается через станину на всю площадь соприкосновения с фундаментом.

По продолжительности действия принято различать постоянные и переменные нагрузки. Примером постоянной нагрузки может слу­жить давление подшипника скольжения — опоры валов и осей — и его соб­ственный вес на кронштейн.

Переменной нагрузке подвержены в основном детали механизмов пери­одического действия. Одним из таких механизмов служит зубчатая переда­ча, у которой зубья в зоне контакта смежных пар зубчатых колес испыты­вают переменную нагрузку.

По характеру действия нагрузки могут быть статическими и динамическими. Статические нагрузки почти не изменяются в тече­ние всего времени работы конструкции (например, давление ферм на опо­ры).

Динамические нагрузк и действуют непродолжительное время. Их воз­никновение связано в большинстве случаев с наличием значительных уско­рений и сил инерции.

Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механиз­мов также испытывают во время работы значительные динамические на­грузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений.

Нагрузки подразделяются на постоянные, длительные, кратковременные, особые и монтажные. К постоянным нагрузкам относятся вес частей зданий и сооружений, вес и давление грунта, усилие предварительного обжатия, а также усилия, вызываемые неточностью изготовления и возведения конструкций. К основным причинам возникновения дополнительных усилий вследствие неточного изготовления и возведения конструкции относятся: несоосность ригелей и колонн в узлах рам и стеновых панелей в вертикальных диафрагмах жесткости; различная толщина перекрытия в горизонтальных стыках стеновых элементов крупнопанельных зданий; несоблюдение очередности сварки стыкуемых арматурных стержней сборных конструкций.

К длительным временным нагрузкам относятся вес временных перегородок, стационарного оборудования и жидкостей, нагрузки в складских помещениях, температурные технологические воздействия, а также воздействия, вызываемые неравномерной осадкой фундаментов, усадкой и ползучестью бетона, часть полезной нагрузки жилых и общественных зданий, от 30 до 60% веса снега, от 50 до 70% нагрузки мостовых кранов и т. д.

Кратковременными нагрузками или временными нагрузками непродолжительного действия считаются вес людей и материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, подвижного подъемного-транспортного оборудования, давление ветра, остальная часть полезной нагрузки жилых и общественных зданий, от 40 до 70% веса снега, от 30 до 50% нагрузки мостовых кранов, транспортная нагрузка и т. д.
К специальной кратковременной нагрузке относится нагрузка, при наличии которой другие временные нагрузки либо уменьшаются, либо отсутствуют. В жилых и общественных зданиях специальная нагрузка имеет место при ремонте и реконструкции помещений. В промышленных зданиях специальная нагрузка связана с испытательными режимами технологического оборудования.

Особыми нагрузками являются сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые нарушениями технологического процесса, и т. д. Монтажными нагрузками называются нагрузки, возникающие в стадиях изготовления, хранения и транспортирования конструкций, а также во время возведения зданий и сооружений. Временные нагрузки являются квазистатическими, величины которых меняются во времени медленно, без инерционных сил, и динамическими.

В зависимости от продолжительности вызываемых ими колебаний конструкции и периодичности действия динамические нагрузки делятся на эпизодические и систематаческие.

К эпизодическим динамическим нагрузкам относятся одиночные импульсы и удары, кратковременные перегрузки, имеющие место в аварийных режимах, пуске и остановке оборудования и т. п.

К систематическим динамическим нагрузкам принадлежат нагрузки, возникающие при регулярной работе машин в рабочем режиме, многократные подвижные, пульсирующие, вибрационные и другие цикловые нагрузки. Систематические нагрузки являются причиной усталостных явлений, развития неупругих деформаций, увеличения развития трещин и т. п. Обычно динамическое воздействие сводится к статаческому путем замены динамической нагрузки эквивалентной статической при помощи введения динамических коэффициентов по перемещениям или по нагрузкам.

За нормативную нагрузку принимается ее среднее значение или величина, несколько превышающая это значение. Нормативные постоянные нагрузки определяются с учетом средних значений плотности бетона и каменной кладки. За нормативные временные нагрузки принимают их наибольшие значения при нормальной эксплуатации зданий и сооружений. Нормативные ветровая и снеговая нагрузки определяются по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим среднему периоду их повторения. Нормативные нагрузки, передаваемые колесами кранов на элементы кранового пути, принимаются по стандартам на краны.

Циклическая нагрузка - периодически повторяющаяся нагрузка с регулярно возникающими напряжениями в материале, что способствует образованию усталостных трещин.