55. Расчет прикрепления опорного столика угловыми швами к колонне на действие силы n

Что бы обеспечить передачу опорного давления по всей ширине опорного ребра при большой ширине поясов балки, проектируют опирание колонн сбоку, при этом опорная реакция передается через конец опорного ребра балки на торец опорного столика, а с него на полку колонны.

Толщина опорного столика принимается на 5-10 мм больше толщины опорного ребра балки. Если опорная реакция получается большей 200 кН то опорный столик делается из толстого уголка со срез-ой полкой и каждый из 2х швов прикрепляющих столик к колонне рассчитывается на 2/3 опорной реакции, чем учитывается возможность не параллельности торцов балки и столика вследствие неточности изготовления.

Требуемая длина одного шва крепления одного столика определяется по формуле lw≥(2/3)*N/(0.7*kf*Rwf*γw* γc)

Иногда столик приваривается не только к боковым граням, но и по нижнему торцу, тогда общая длина шва определяется по усилию равному 4/3 опорной реакции.

56. Конструирование сопряжений балок в балочной клетке.

При опирании балок необходимо обеспечить достаточную опорную поверхность для передачи опорного давления. В этом случае обычно к балке приваривается опорная плита. Размеры плиты принимают такими что бы давление под плитой не превышало расчетное сопротивление материала стенки сжатию.

При небольших опорных реакциях (до 100 кН) балки могут не укрепляться ребрами жесткости, стенка балки в этом месте должна проверяться на устойчивость.

При больших опорных реакциях прокатные балки укрепляются на опоре торцевым опорным ребром которое рассчитывается аналогично опорного ребра составной балки.

Опорная плита определяется из условия ее изгиба силами отпора действующими снизу на плиту. Толщина опорной плиты 14-20 мм.

Прокатные балки так же могут опираться на стальные конструкции. Существует несколько видов сопряжения: этажное, примыкание на болтах, крепление с помощью столиков.

Этажное сопряжение самое простое, может выполняться на болтах нормальной точности или заклепках, а также с помощью монтажной сварки.

Опорное давление на монтажные столики передаются через опорные концы балки при этом определяется длина шва или высота монтажного столика. Опорные части составных балок всегда укрепляются опорными ребрами.

Существует 2 вида конструкции опорной части: 1. Опорная часть с торцевыми ребрами, достоинством такого решения является четкая передача опорной реакции через … механизм, а так же универсальность позволяющая опирать на колонну снизу и сбоку. Ребро в опорной части проверяется на смятие, опорная часть сечения балки на устойчивость, а так же крепление опорных ребер к стенке.

57. Общие сведения о расчете ферм. Определение усилий в элементах ферм.

Расчет ферм выполняется в следующем порядке: 1. Определяется нагрузка на ферму 2. Вычисляются узловые силы и находятся расчетные усилия во всех стержнях фермы 3. Подбирается сечение элементов ферм 4. Рассчитываются и конструируются соединения, узлы, детали.

Усилия в стержнях ферм определяются графическим или аналитическим способом.

Если имеются фермы со шпренгельной решеткой, нагрузки сначала собирают по основным узлам, а затем отдельно рассматриваются шпренгельный элемент как самостоятельная ферма.

Если не все силы совпадают с узлами, то сила, действующая между узлами, вызывает в стержне дополнительный местный изгибающий момент, в результате чего элемент будет работать на внецентренное сжатие от продольной силы и местного изгибающего момента. Моменты в этом случае определяются как для свободно опертых балок.

58. Расчет соединения поясов со стенками металлических балок.

Поясные швы рассчитываются на сдвигающую силу Т и давление от сосредоточенного груза V. Сдвигающая сила приходящаяся на 1 см блины балки равна: Т=Q*Sx/Ix где Q – максимальная поперечная сила в балке Sx – статический момент измененного пояса относительно нейтральной оси Ix – момент инерции измененного сечения балки Давление от сосредоточенного груза на 1см длины балки: V=F/lef Определяем длину и толщину сварных швов из условия прочности: 1. По металлу шва : kf=√(T^2+V^2) /(2βf*Rwf*γwf*γc*1/γn) 2. По границе сплавления kf=√(T^2+V^2) /(2βz*Rwz*γwz*γc*1/γn)

59. Основы расчета болтовых соединений.

В болтовых и заклепочных соединениях возникают сложные напряженные состояния. По плоскости соприкосновения сдвигающих элементов возникают срезывающие напряжения, а искривление болтов вызывает изгибающие напряжения. Наиболее существенными являются срезывающие, сминающие и растягивающие напряжения. Расчет прочности болтовых соединений производится из условий прочности 1ой группы предельных состояний.

1) на срез: Nb≤nb*ns*((π*d^2)/4)Rbs*γb nb≥4Nb/(ns* π*(d^2)*Rbs* γb) Nb – расчетная продольная сила действующая на болтовое соединение nb – число болтов ns – число рабочих срезов одного болта Rbs – расчетное сопротивление болта срезу γb – коэффициент надежности болтового соединения

2) на смятие Nb≤nb*d*Σtmin*Rbp*γb nb≥Nb/( d*Σtmin*Rbp*γb) d – диаметр отверстия или наружный диаметр стержня болта Σtmin – номинальная толщина элементов сминаемых в одном направлении Rbp – расчетное сопротивление болта смятию

3) Расчет на растягивание Nb≤nb*Abn*Rbt nb≥… Abn – площадь сечения болта НЕТТО

Для болтов высокой прочности требуемое количество рассчитывается по формуле: n≥N/*(γc*Qbh)

Расчет соединения на высокопрочных болтах выполняют с учетом передачи действий в стыках усилий через трение возникающее по соприкасающимся плоскостям соединенных элементов. Расчетное сопротивление воспринимаемое каждой такой поверхностью трения определяется по формуле Qbh=(Rbh*γb*Abn*μ)/γh Rbh – расчетное сопротивление высокопрочного болта μ – коэффициент трения

60. Общая и местная устойчивость металлических балок.

61. Классификация ферм. Унифицированные типовых схемы стропильных ферм. 1. По назначению - фермы перекрытий и покрытий - фермы мостов - фермы транспортных эстакад - фермы кранов

2. По очертанию поясов -фермы с параллельными поясами - треугольные фермы -арочные фермы - полигональные фермы

3. По системе решеток -фермы с треугольными решетками - … с треугольными решетками и дополнительными стойками

4. В зависимости от статической схемы: - разрезные - неразрезные -консольные

5. По величине прикладываемой нагрузки - легкие -тяжелые

Стропильные фермы имеют 2 наиболее распространенных конструктивных решения: - с применением прогонов - безпрогонное покрытие В 1м случае по фермам устанавливаются прогоны с шагом 1,5м или 3м, на которые опираются мелкоразмерные кровельные плиты или металлическое покрытие Во 2м случае на фермы кладут крупноразмерные плиты или панели, которые являются как плитами так и прогонами.

62. Сварные соединения. Виды сварки и их общие характеристики.

Сварные соединения основаны на принципе образования монолитного соединения в результате межатомного сцепления в сварном шве. Достоинства: высокая прочность и надежность; возможность соединения элементов без применения вспомогательных деталей и отверстий, простота конструкционной формы, экономия металла, возможность механизировать и автоматизировать процесс сварки.

Недостатки: деформация изделий от усадки сварных швов (швы назначаются определенной длины по ГОСТ), наличие остаточных напряжений в конструкции, что приводит к хрупкому разрушению.

Виды сварки: 1. Ручная электродуговая 2. Автоматическая и полуавтоматическая, под слоем флюса 3. Сварка в среде защитного газа 4. Электрошлаковая сварка 5. Сварка плавающим вольфрамовым электродом

Материалы для сварки: Электроды Э-42, Э-42А, Э-46, Э-46А А – обозначает повышенную пластичность и высокое качество число – предел прочности на разрыв наплавленного метала (кг/см2) СВ-08, СВ-08А

63. Типы сварных соединений. Классификация сварных соединений и швов. Типы сварных швов: - Встык (прямой, косой) - Внахлестку - Комбинированный По конструкции швов они делятся на стыковые и боковые. По назначению рабочие и конструктивные (связующие) По протяженности на сплошные и прерывистые (рабочие швы всегда сплошные) По числу слоев накладываемых при сварке однослойные, многослойные. По месту производства разделяются на заводсткие и монтажные. По форме шва при сварке с обработанной кромкой: - У образные - Х образные - V образные

64. Структура стали и явление текучести.

Структура стали зависит от условий кристаллизации химического состава, режима термообработки и проката. При нормальной температуре стали состоит из феррита, перлита и цементита. Феррит и цементит образуют самостоятельные зерна, а так же входят в состав перлита. Феррит – светлый, цементит – более темный. Феррит пластичен и мало прочен. Цементит – тверд и хрупок. Перлит обладает промежуточными свойствами.

Текучесть — свойство пластичных металлов и тел при постепенном увеличении давления уступать действию сдвигающих сил и течь подобно вязким жидкостям. Текучесть мягкой литой стали начинается при давлении около 7500 кг на кв. см

65. Расчет внецентренно растянутых металлических стержней.

66. Методы расчета металлических конструкций по предельным состояниям.

Несущие конструкции зданий и сооружений воспринимают различные нагрузки и поэтому конструкции должны удовлетворять эксплуатационным требованиям. В соответствии с этим для металлических конструкций установлены две группы предельных состояний:

1гр – по пригодности к эксплуатации 2гр – по пригодности к нормальной эксплуатации

1 гр включает в себя факторы которые приводят к полной непригодности конструкции, т.е. разрушения любого вида (вязкие, хрупкие разрушения, потеря устойчивости, усталость металла) и расчет по 1ой гр предельных состояний идет с учетом самых неблагоприятных условий которые могут возникнуть в процессе эксплуатации конструкции. Граничное условие N≤Ф, где N – максимально возможное усилие в рассчитываемом элементе Ф – предельные усилия которые может воспринимать рассчитываемая конструкция, зависит от материала и размера элемента

Расчет по 2ой группе предельных состояний составляет факторы которые могут затруднить нормальную эксплуатацию или снизить их долговечность в следствии недопустимых перемещений (прогибы, осадки, углы поворота, трещины). Граничные условия f≤fпр где f- деформации или перемещения зависящие от нагрузок воспринимаемых конструкцией fпр – предельная деформация или перемещение допустимое по условиям нормальной эксплуатации

67. Методы расчета металлических конструкций по допускаемым напряжениям

Расчетные формулы для подбора сечений и проверки несущей способности конструкции по первому предельному состоянию исходят из основного неравенства

, (2.1)

где N – предельное наибольшее усилие в конструкции, вызываемое внешними воздействиями; S – предельная несущая способность конструкции, зависящая от прочности материала, размеров поперечного сечения и условий работы конструкции.

В течение всего срока эксплуатации конструкции внешние воздействия могут меняться. Наибольшие их величины встречаются достаточно редко, поэтому наибольшие нагрузки предусмотрены нормативными документами. В соответствии с этим в нормах проектирования различают расчетные величины воздействия и нормативные , которые связаны между собой коэффициентом надежности по нагрузке , т.е. .

Нормативные нагрузки определяются по СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”.

Для определения расчетной нагрузки задаются обеспеченностью , т.е. допускается всего 0,1% случаев превышения этой нагрузки за весь период эксплуатации сооружения. Задавая достаточно высокую обеспеченность расчетной нагрузки, определяют ее значение, а следовательно, коэффициент надежности по нагрузке .

Обычно на конструкции действует одновременно несколько видов нагрузок. Поэтому и суммарное воздействие всех расчетных нагрузок должно иметь статистическую изменчивость. Чем больше одновременно действующих нагрузок учитывается в расчете, тем меньше вероятность превышения их максимального суммарного воздействия.

В методике предельных состояний это учитывается коэффициентом сочетаний , на который следует умножать каждую из суммируемых нагрузок. Согласно СНиП 2.01.07-85 значения коэффициентов сочетаний колеблются от 1 до 0,6 и менее для особых случаев.

Для таких сооружений как атомные электростанции, телевизионные башни, крытые спортивные и другие сооружения, имеющие особо важное значение (класс 1) вводится коэффициент надежности по ответственности , который задается в пределах 0,95 до 1,2 для сооружений первого класса, для второго класса 0,95, для прочих 0,8 - 0,95.

Тогда левую часть неравенства (2.1) можно записать

АR_{n c} / _m = S (2.2)

где - число влияния, т.е. усилие в конструктивном элементе от единичной внешней нагрузки; - число нагрузок, учитываемых одновременно в работе конструкции.

Правая часть неравенства (2.1) выражает предельную несущую способность конструкции, зависящую от сопротивляемости материалов внешним воздействиям (нагрузкам).

Кроме того, в расчет вводятся понятия нормативного сопротивления материала и расчетного сопротивления , которые связаны между собой коэффициентом надежности по материалу соотношением . Нормативное сопротивление регламентируется СНиПом II-23-81* и соответствующими ГОСТами.

68. При применении сварки в конструкции возникают деформации и напряжения, обусловленные неравномерностью нагрева зоны шва, либо процессами перекристаллизации, происходящими в шве. Сварочные напряжения, возникающие в процессе нагрева и остающиеся после охлаждения, не связаны с какими-либо внешними силовыми воздействиями на конструкцию. Они являются внутренними и могут быть названы «собственными». Собственные напряжения появляются не только при сварке, но и при многих других процессах обработки металла (прокатке, ковке, штамповке, литье). Впервые проблема внутренних напряжений была поставлена в 1887 г. русским металлургом Н. В. Калакуцким, который отмечал, что «... величина и характер внутренних напряжений находятся в прямой зависимости от условий обработки; эти напряжения могут быть видоизменены в широких пределах и техника в состоянии указать для этого вполне надежные, верные и весьма простые средства». Сварка вызывает также появление остаточных деформаций (изменение формы), которые могут быть или местными, локализующимися на ограниченном участке конструкции, или общими, приводящими к изменению габаритов и формы всего изделия. Установить внутренние напряжения осмотром конструкции невозможно. Скрытый характер этих напряжений и невозможность контроля за ними вызывали серьезные опасения. Высказывались даже мнения, что из-за больших внутренних напряжений применять сварку для крупных конструкций вообще нельзя. Однако анализ и тщательное изучение случаев разрушений сварных конструкций привели к противоположным выводам, а именно: в подавляющем большинстве случаев, в частности и в судовых конструкциях, выполняемых из пластичных материалов, наличие высоких сварочных напряжений не снижает прочности и не вызывает никаких опасений относительно работоспособности сооружений. Более серьезные последствия могут иметь остаточные изменения формы изделия при сварке. В ряде случаев это снижает работоспособность конструкции, так как, например, выпучивание листов палубы, обшивки и других перекрытий снижает их устойчивость, создает перенапряжения в отдельных узлах и может вызвать в них пластические деформации. Поэтому при правильно организованном проектировании и изготовлении сварных конструкций должны быть предусмотрены и применены такие мероприятия, которые обеспечили бы полное соответствие этих конструкций их проектным формам и размерам. При изучении напряжений и деформаций, возникающих при сварке, приходится учитывать резкое колебание температур, изменение механических характеристик и даже физических состояний металла от нагрева. Из-за этих неизбежных усложнений пока еще невозможно выразить закономерности деформирования точными математическими зависимостями. С другой стороны, для решения неотложных задач практики необходимо уже сейчас с той или иной степенью точности оценивать ожидаемые деформации и напряжения при нагреве изделия и полном его охлаждении после сварки. Поэтому были приняты некоторые упрощающие предположения, которые сделали возможной разработку методов расчета сварочных деформаций и напряжений; это позволило с достаточной для практики степенью точности определять расчетным путем деформации конструкций, состоящих из простых элементов. Принятые расчетные схемы могут служить основанием для определения деформаций и напряжений и в более сложных конструкциях. В этой области сварки оказались весьма плодотворными работы советских ученых. Исследования сварочных напряжений производил В. П. Вологдин, изложивший результаты своих работ в простой и доступной форме. Широко известны работы Н. О. Окерблома и его сотрудников в Ленинградском политехническом институте, исследования Г. А. Николаева в Московском высшем техническом училище им. Баумана, и другие. Исследования Н. Н. Рыкалина и созданная им теория распространения тепла при сварке послужили прочной основой для дальнейшего изучения проблемы напряжений и деформаций при сварке.