Характеристики предельных состояний центрально-сжатых и растянутых элементов.

Работающий под нагрузкой растянутый элемент полностью соответствует диаграмме работы материала при растяжении. Растянутые элементы можно найти с помощью формулы

σ = N/А ≤ R, где N является усилением, которое определенно расчетными нагрузками; А - площадью сечения за вычетом ослаблений; R - расчетным сопротивлением. Благодаря этому расчету происходит предупреждение чрезмерного развития пластических деформаций в ослабленном сечении элементов, в состав которых входят сталь повышенной прочности и углеродистая сталь, и гарантируется неразрушимость элементов конструкций, которые изготовлены из высокопрочной стали. Некоторые случаи предусматривают возможный рост больших пластических деформаций в ослабленном сечений, тогда рассчитать на прочность растянутые элементы, состоящие из углеродистой стали и стали повышенной прочности, можно только при принятии расчетных сопротивлений.

Предельные состояния сжатых жестких стержней определяются развитием пластических деформаций при достижении напряжениями предела текучести, а гибких стержней - потерей устойчивости.

Расчет на прочность. Расчет на прочность центрально сжатых элементов выполняется так же, как и центрально растянутых. Вместе с тем в этом случае могут быть учтены некоторые отличительные особенности работы материала на сжатие. Например, проверка прочности элементов с соединениями на болтах повышенной прочности может быть выполнена по сечению "брутто", т. е. без учета ослабления сечения отверстиями.

В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны или стержни, входящие в состав конструктивных комплексов.

Согласно требованиям в расчетах стальных конструкций разрешается использовать два вида расчетных сопротивлений - по пределу текучести Ry и по временному сопротивлению Ru

Расчет и конструирование основного элемента центрально-сжатых колонн и стержней производятся одинаково.

При воздействии на сечение момента или момента и продольной силы в сечении возникают неравномерные по высоте напряжения. При увеличении момента или момента и продольной силы сечение проходит следующие стадии по форме эпюры s.

Сечение по всей высоте работает в упругой стадии: σmax < σy

В наиболее напряженных волокнах достигается предел текучести:  σmax = σy

В наиболее напряженной зоне начинают развиваться пластические деформации, рост напряжений прекращается. На противоположной стороне сечения напряжения растут, достигают предела текучести. с обеих сторон сечения начинают развиваться пластические деформации. Но в средней части сохраняется ядро, где  σ < σy – упругое ядро сечения, которое сопротивляется деформациям. С ростом нагрузки зоны пластической работы увеличиваются, упругое ядро сокращается, эпюра напряжений приближается к двум прямоугольникам, хотя реально их и не достигает.