ISO 10721-1:1997 鉄骨構造—パート1:材料と設計 | ページ 6

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 定義と記号

ISO 10721 のこの部分の目的のために、次の定義と記号が適用されます。

3.1定義

限界状態

それを超えると構造が設計要件を満たさなくなる状態。

究極の限界状態

制限状態は最大耐荷重抵抗に対応します (安全関連)

保守限界状態

通常の使用に関連する制限状態 (多くの場合、機能に関連します)

規定寿命

指定された設計仮定の下で構造が使用される時間。

直接的な行動

自重、課せられた特定の作用、風など、構造物に作用する 1 つまたは一連の力の集中または分散。

間接的なアクション

温度の影響、沈下、クリープなど、構造内の強制または拘束された変形の原因。

名目上の動作

当局または契約文書によって定義されたアクションの数値。この値が、指定された基準時間内に超過する指定された確率に対応する場合、それは特性アクションと呼ばれ、ISO 2394 に従って計算されます。

デザインアクション

計算に使用されるアクション。設計動作は、公称動作にその部分安全係数γf を乗算したもの、または公称動作の組み合わせであり、それぞれに関連する限界状態の部分安全係数γf を乗算したものです。

シェイクダウン

可変動作の最初の適用による局所的な降伏のプロセスで、 where のすべての適用が弾性的に持続できる残留応力状態につながります (特にプラスチック ヒンジの形成に当てはまります)

ヴァリアブルアクション

特定の設計状況全体で作用する可能性が低いアクション、または時間の経過に伴う大きさの変化が単調ではなく、平均値と比較して無視できないアクション。

反復的な動作

疲労の影響を引き起こす可能性のある応力変動を伴う設計アクション。つまり、疲労限界状態をチェックするために使用される設計アクションです。

特徴的な材料特性

制御条件と統計的変動を考慮して、特定の発生によって確立される材料特性の値。

設計材料特性

特性特性を部分的な材料安全率で割ることによって得られる材料特性の値。

公称強度または抵抗

指定された特性材料および幾何学的特性に基づく強度または抵抗値。

設計上の強度または抵抗

公称強度または抵抗を抵抗の適切な部分安全率γr で割ったもの。

通常の使用

通常の使用とは、設計者が意図した荷重と性能、または実施規定またはその他の関連要件で指定された荷重と性能に適合する使用です。

倦怠感

繰り返しの応力変動によって引き起こされる、構造部品内での徐々に亀裂の伝播による損傷。

疲労荷重

荷重の位置、強度、および相対的な発生によって記述される一連の典型的な荷重イベント。

ロードイベント

定義された荷重シーケンスが構造に適用され、応力履歴の変動が生じます。

等価疲労荷重

すべての荷重イベントの疲労効果を表す簡略化された疲労荷重。

ストレス履歴

荷重イベント中の構造の特定の点における応力変化の記録または計算。

応力範囲

応力履歴の 2 つの極端な値の間の代数的差異 ( mml_m1 )。この違いは通常、ストレスサイクルカウント法によって特定されます。

公称応力

材料の単純な弾性強度理論に従って計算された、潜在的な亀裂位置に隣接する母材の疲労設計応力。特定のクラスの構造詳細の疲労評価を目的とする場合、設計応力は垂直応力 (軸応力および曲げ応力) または/またはせん断応力のいずれかになります。構造詳細の分類に考慮されない幾何学的不連続性がある場合、公称応力は応力集中係数を使用して修正されます。

幾何学的応力

溶接止端に隣接する疲労設計応力。最大主応力の外挿として定義されます。幾何学的な応力では、溶接の幾何学形状や溶接部や隣接する親金属の固有の欠陥による局所的な応力集中の影響を除いて、構造詳細の全体的な幾何学形状が考慮されます。 (幾何学的応力は、文献では「ホットスポット応力」と呼ばれることがよくあります)

循環棚卸

ストレス サイクルおよび関連するストレスの数をカウントするために使用される特定の方法は、ストレス履歴から得られます。

応力範囲スペクトル

特定の荷重イベントに対して記録または計算された、さまざまな大きさのすべての応力範囲の発生頻度のヒストグラム。

設計範囲

疲労評価に関連するすべての応力スペクトルの合計。

等価応力範囲

マイナーの合計に基づく可変振幅応力範囲のスペクトルと同じ疲労寿命 (応力範囲のサイクル数) が得られる定振幅応力範囲。

マイナーの合計

Palmgren-Miner ルールに基づいた累積線形ダメージ計算。

定振幅疲労限界

それを超えると疲労評価が必要になる限界応力範囲の値。

詳細カテゴリ

どの疲労強度曲線が疲労評価に適用できるかを示すために、特定の溶接またはボルトで締められた詳細に与えられる名称。

疲労強度曲線

応力範囲と疲労破壊までの応力サイクル数の間の定量的関係 (構造詳細の利用可能なテスト データの統計分析に基づいて選択)

デザインライフ

構造物が疲労や亀裂による破損が発生しない許容可能な確率で安全に機能するために必要な基準期間。

カットオフリミット

設計スペクトルの応力範囲が疲労損傷に寄与しない限界値。

開先(突合せ)溶接

溶接金属を受け入れる準備として行われる溶接。 (突合せ溶接とも呼ばれます)

図3.1 |疲労強度曲線の定義

図_3.1

3.2記号一覧

A断面積
e有効断面積
g断面積が大きい
A L縦補剛材の断面積
ア・縦補剛材の有効断面積
m隅肉溶接の場合、A m = 有効サイズとその長さの積です。
a, a1a2距離。溶接スロート「次元」
b幅(プレートの)
ebe1be2有効幅
c距離
Lt補強材の係数
d直径。深さ
e有効深さ
e, e yz偏心。距離(ボルトの場合)
f bボルト締結時の耐力強度
f c 、 f cy 、 f cz座屈強度 (それぞれ y 軸および z 軸について)
f cdf c / γr
fcL横ねじり座屈強度
f cTねじり座屈強度
f dデザイン強度
fCP局部弾性板座屈強度
u母材またはボルト材質の規定極限引張強さ
fなど溶接材料の指定極限引張強さ
y材料の指定された降伏強さ、または 0.2% の永久ひずみを与える応力
あなたがたは材料の(有効な)降伏強度の低下
そうだね溶接材料の指定降伏強さ
gボルト穴間の距離(ゲージ)
h高さ(ウェブの)
e有効高さ
私、私y 、私z回転半径 (それぞれ y 軸と z 軸の周り)
Ip極回転半径
k, k c弾性プレートの座屈に対する応力分布と支持条件の影響の係数
k yz圧縮部材の座屈係数
s弾性せん断座屈係数
l長さ、スパン
m疲労強度曲線の傾き定数。曲線の傾きは -1/3 および/または -1/5 であり、傾き定数 m の対応する値は 3 と 5 です。
n番号。係数(ビルドアップメンバー用)
E相当するストレスサイクル数
i印加応力サイクル数Δσi
r半径
sボルト穴間の距離(千鳥ピッチ)。 T 溶接の溶接サイズ
t厚さ
fフランジの厚さ
wウェブの厚さ
x, y, zデカルト座標 (メンバー軸に沿った x)
y s 、z sシアー中心座標

ギリシャ文字:

ある角度。座屈曲線の指定。カラム荷重の任意の偏心に対する係数。ボルト接続の軸受応力係数。プレートのアスペクト比
β任意の離心率の係数。ボルト締結の長さの減少係数
ββyβz梁柱の等価一様モーメント係数
g部分係数
γfアクションの部分安全率
γr_r抵抗の部分安全係数 (この文書では抵抗係数と呼ばれます)
γrc__接続の抵抗係数
γrs滑り抵抗係数
Δσ公称応力範囲(垂直応力)
Δτ公称応力範囲(せん断応力)
ΔσC_C200万サイクル疲労強度の参考値(垂直応力)
ΔσDD定振幅疲労限界に対応する応力範囲。単に「疲労限界」と呼ばれます。
ΔσE定振幅サイクルの等価応力範囲(通常応力)
ΔσLLカットオフ限界に対応する応力範囲
ΔσRR疲労強度(垂直応力)
ΔτC_C200万サイクル疲労強度参考値(せん断応力)
ΔτR疲労強度(せん断応力)
δmδ1最初は真っ直ぐではありません
є歪み
n係数。座標
κtκ l係数
λ細さ
λc_cmml_m5
mml_m6柱の相対的な細さ
mml_m7相対的な細さの限界。これを下回ると柱のひずみ硬化効果が発生します。
mml_m8L字型断面の部材に効果的な相対的細さ
mml_m9プレートの比較的細さ
mml_m10組立部材の効果的な相対的細さ
μすべり係数
μyz y _係数(曲げ座屈)
μL_L係数(横ねじり座屈)
ϕ横ねじり座屈係数
ψy断面パラメータ
ωyωz係数(曲げモーメント線図)

3 DEFINITIONS AND SYMBOLS

For the purposes of this part of ISO 10721, the following definitions and symbols apply.

3.1 Definitions

Limit states

The states beyond which the structure no longer satisfies the design requirements.

Ultimate limit state

The limit states corresponding to the maximum load carrying resistance (safety related).

Serviceability limit state

The limit states related to normal use (often related to function).

Specified life

The time the structure is to be used under the given design assumptions.

Direct action

One or a set of concentrated or distributed forces acting on the structure, such as selfweight, imposed specified actions, wind, etc.

Indirect action

The cause of imposed or constrained deformations in the structure, such as temperature effects, settlements, creep etc.

Nominal action

The numerical value of an action either defined by the authorities or by the contract documents. When this value corresponds to a specified probability to be exceeded within a specified reference time, it is called characteristic action, and it is calculated in accordance with ISO 2394.

Design action

Actions used in calculations. The design action is the nominal action multiplied by its partial safety factor γf, or it is the combination of nominal actions, each multiplied by its partial safety factor γf for the relevant limit state.

Shake down

The process of local yielding due to the initial applications of variable actions, leading to a condition of residual stress where all further applications can be sustained elastically (applies particularly to the formation of plastic hinges).

Variable action

Action which is unlikely to act throughout a given design situation or for which the variation in magnitude with time is not monotonic nor negligible in relation to the mean value.

Repetetive action

Design action which involves stress fluctuations leading to possible fatigue effects, i.e. it is the design action to be used for checking the fatigue limit state.

Characteristic material property

The value of material properties established by its specified occurrence taking account of control conditions and statistical variability.

Design material property

The value of material properties obtained by dividing the characteristic property by a partial material safety factor.

Nominal strength or resistance

The strength or resistance value based on specified characteristic material and geometric properties.

Design strength or resistance

The nominal strength or resistance divided by the appropriate partial safety factor for resistance, γr.

Normal use

Normal use is that which conforms to the loading and performance intended by the designer, or as specified in codes of practice, or by other relevant requirements.

Fatigue

Damage, by gradual crack propagation in a stuctural part, caused by repeated stress fluctuations.

Fatigue loading

A set of typical load events described by the position of loads, their intensities and their relative occurence.

Loading event

A defined loading sequence applied to the structure and giving rise to a stress history variation.

Equivalent fatigue loading

A simplified fatigue loading representing the fatigue effects of all loadings events.

Stress history

A record or a calculation of the stress variation at a particular point of a structure during the load event.

Stress range

The algebraic difference between two extrema of the stress history ( mml_m1 ). This difference is usually identified by a stress cycle counting method.

Nominal stress

A fatigue design stress in the parent material adjacent to potential crack location calculated in accordance to simple elastic strength of materials theory. For the purpose of fatigue assessment of a particular class of constructional detail, the design stress is either the normal stress (axial and bending stress) or/and the shear stress. Where there is a geometric discontinuity, not taken into account in the classification of the constructional detail, the nominal stress shall be modified by the use of stress concentration factors.

Geometric stress

A fatigue design stress, adjacent to the weld toe, defined as the extrapolation of the maximum principal stresses. The geometric stress takes into account the overall geometry of the constructional detail, excluding local stress concentration effects due to weld geometry and inherent defects in weld and adjacent parent metal. (The geometric stress is often referred in the litterature as the"hot spot stress").

Cycle counting

A particular method used for counting the number of stress cycles and related stress ranges from a stress history.

Stress-range spectrum

Histogram of the frequency of occurrence for all stress ranges of different magnitudes recorded or calculated for a particular loading event.

Design spectrum

The total of all stress spectra relevant to the fatigue assessment.

Equivalent stress range

The constant-amplitude stress range that would result in the same fatigue life (number of cycles of stress ranges) as for the spectrum of variable amplitude stress ranges based on a Miner's summation.

Miner's summation

A cumulative linear damage calculation based on the Palmgren-Miner rule.

Constant amplitude fatigue limit

The limiting stress range value above which a fatigue assessment is necessary.

Detail category

The designation given to a particular welded or bolted detail, in order to indicate which fatigue strength curve is applicable for the fatigue assessment.

Fatigue strength curve

The quantitative relationship between stress range and number of stress cycles to fatigue failure (selected on the basis of a statistical analysis of available test data of a constructional detail).

Design life

The reference period of time for which a structure is required to perform safely with an acceptable probability that failure by fatigue or cracking will not occur.

Cut-off limit

Limit below which stress ranges of the design spectrum do not contribute to fatigue damage.

Groove (butt) weld

A weld made in a preparation to receive weld metal. (Also referred to as a butt weld).

Fig. 3.1 — Fatigue strength curve definitions

Figure_3.1

3.2 List of symbols

ACross-sectional area
AeEffective cross-section area
AgGross section area
ALCross-sectional area of longitudinal stiffener
ALeEffective area of longitudinal stiffener
AmFor fillet welds, Am = effective size multiplied by its length.
a, a1, a2Distance. The weld throat"a-dimension"
bWidth (of plates)
be, be1, be2Effective width
cDistance
cL, ctCoefficients for stiffeners
dDiameter. Depth
deEffective depth
e, ey, ezEccentricity. Distance (for bolts)
fbBearing strength in bolted connections
fc, fcy, fczBuckling strength (about y- and z-axis, respectively)
fcdfc/γr
fcLLateral torsional buckling strength
fcTTorsional buckling strength
fdDesign strength
fcpLocal elastic plate buckling strength
fuSpecified ultimate tensile strength of base material or bolt material
fuwSpecified ultimate tensile strength of weld material
fySpecified yield strength of material or the stress giving 0.2 % permanent strain
fyeReduced (effective) yield strength of material
fywSpecified yield strength of weld material
gDistance between bolt holes (the gauge)
hHeight (of web)
heEffective heigth
i, iy, izRadius of gyration (about y- and z-axis, respectively)
ipPolar radius of gyration
k, kcCoefficient for the effect of the stress distribution and the support conditions on elastic plate buckling
ky, kzCompression member buckling coefficients
ksElastic shear buckling coefficient
lLength, span
mSlope constant of the fatigue strength curve. The curves have slopes of -1/3 and/or -1/5 and the corresponding values of the slope constant m are 3 and 5
nNumber. Coefficient (for built-up-members)
nEEquivalent number of stress cycles
niNumber of applied stress cycles Δσi
rRadius
sDistance between bolt holes (the staggered pitch). Weld size for T-welds
tThickness
tfFlange thickness
twWeb thickness
x, y, zCartesian Coordinates (x along member axis)
ys, zsShear center coordinates

GREEK LETTERS:

αAngle. Buckling curve designation. Coefficient for arbitary eccentricity of column load. Bearing stress coefficient for bolted connections. Aspect ratio for plates
βCoefficient for arbitrary eccentricity. Reduction coefficient for the length of bolted connections
β, βy, βzEquivalent uniform moment coefficient for beam-columns
γPartial coefficient
γfPartial safety factor for actions
γrPartial safety factor for resistance (in this document identified as resistance factor)
γrcResistance factor for a connection
γrsSlip resistance factor
ΔσNominal stress range (normal stress)
ΔτNominal stress range (shear stress)
ΔσCReference value of the fatigue strength at 2 million cycles (normal stress)
ΔσDStress range corresponding to the constant amplitude fatigue limit, simply called the"fatigue limit"
ΔσEEquivalent stress range of constant amplitude cycles (normal stress)
ΔσLStress range corresponding to the cut-off limit
ΔσRFatigue strength (normal stress)
ΔτCReference value of the fatigue strength at 2 million cycles (shear stress)
ΔτRFatigue strength (shear stress)
δm, δ1Initial out-of straightness
єStrain
ηCoefficient. Coordinate
κt, κlCoefficient
λSlenderness
λcmml_m5
mml_m6Relative slenderness of columns
mml_m7Relative slenderness limit, below which strain hardening effects in columns occur
mml_m8Effective relative slenderness for members with L-sections
mml_m9Relative slenderness of plate
mml_m10Effective relative slenderness for built-up members
μSlip coefficient
μy, μzCoefficients (flexural buckling)
μLCoefficient (lateral torsional buckling)
ϕLateral torsional buckling coefficient
ψyCross sectional parameter
ωy, ωzCoefficient (bending moment diagram)