1. Перечислить виды сварки, применяемые в строительстве. Охарактеризовать полуавтоматическую и автоматическую сварку под слоем флюса.

Определить ширину соединяемых элементов l из учета обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила N = 150 кН (γ_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С275, толщиной t = 9 мм.

Рисунок 1 – Расчетная схема стыкового соединения

ОТВЕТ

Ручная сварка; Автоматическая сварка под слоем флюса; Полуавтоматическую сварку; Сварка порошковой проволокой; Контактная сварка; Контактная точечная сварка; Шовная сварка; Стыковая сварка

Автоматическая сварка под слоем флюса, осуществляемая самоход­ным сварочным агрегатом, позволяет получить наиболее качественный сварной шов. Для сварки используют сварочную проволоку сплошного сечения и различные флюсы, а также порошковую проволоку. Выбор материалов для автоматической сварки производят в зависимости от груп­пы конструкций, стали и климатического района.

Полуавтоматическую сварку (сварочный агрегат движется вручную, а процесс сварки остается автоматическим) выполняют электродной про­волокой с газовой защитой сварочной ванны или порошковой проволо­кой. В качестве газа используется углекислый газ, качество которого оказывает большое влияние на прочность шва. В связи с отсутствием расплавленного шлака раскислители и легирующие элементы вводят в металл сварочной ванны за счет сварочной проволоки.

Задача

Из общего условия прочности стыковых швов определяем расчетную длину шва:

Ширина соединяемых элементов равна:

l=l_w+2t (c учетом непровара и кратера шва)

R_wy=0,85 R_y (т.к сварка с визуальным контролем качества шва).

R_y- расчетное сопротивление стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y = 270 МПа

R_wy = 0,85∙270=229,5 МПа

Ширина элемента l=72,6+2∙9=90,6 мм

Окончательно принимаем ширину - 95 мм.

2. Определить виды сварных соединений, представленных на рисунке 1. Охарактеризовать достоинства и недостатки сварных швов.

Проверить прочность сварного соединения (рисунок 2) растягиваемого усилием N = 330 кН (γ_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С245, толщиной t = 14 мм, шириной l = 15 см.

Р

в)

исунок 1- Виды сварных соединений

ж)

Рисунок 2 – Расчетная схема стыкового соединения

ОТВЕТ

а- стыковое; б – нахлесточное; в – комбинированное; г – угловое; д - тавровое

Преимущества и недостатки. К преимуществам сварных сое­динений относятся меньшая масса, отсутствие ослаблений в сты­ках (нет отверстий для заклепок и болтов), более простые кон­структивные формы, возможность достижения полной герметич­ности в стыках, экономия металла (вследствие полного исполь­зования поперечных сечений, отсутствия различных соединитель­ных косынок, планок, накладок, а также сравнительно неболь­ших затрат металла на сварные швы), меньшая трудоемкость и возможность создания более рациональных поперечных сече­ний элементов.

Главный недостаток сварных соединений в том, что, являясь по существу концентраторами напряжений, они могут испыты­вать хрупкое разрушение при воздействиях низких температур и динамических нагрузок, а также постоянный контроль качества сварного шва.

Задача

Условие прочности стыковых швов

Расчетная длина шва

( с учетом непровара и кратера шва)

мм

Расчетное сопротивление стыкового шва R_wy=0,85∙ R_y (визуальный контроль качества шва)

R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y =240 МПа

R_wy=0,85∙240=204 МПа

Проверяем прочность стыкового шва.

193,2 МПа<204 МПа

Прочность стыкового шва обеспечена.

3. Выбрать и назвать из представленных на рисунке форм поперечного сечения стальных колонн поперечные сечения сплошных стальных колонн.

Подобрать сечение стальной колонны здания магазина с высотой этажа Н=3,0 м. Колонна выполнена из прокатного двутавра с параллельными гранями полок (сталь С245). Нагрузка на колонну N = 480 кН. Коэффициент условий работы γ_с =0,95. Выполнить проверку принятого стержня.

а)

в)

г)

Рисунок 1 – Формы поперечного сечения колонн

ОТВЕТ

Сплошными сечениями стальных колонн являются варианты а, б, в, г, д. Варианты е, ж – сквозные сечения.

а – двутавр, прокатный б – двутавр составной из трех листов

в – кольцевое сечение (труба) г – коробчатое из 2 швеллеров

д – коробчатое из 2 уголков

Сплошные колонны менее трудоемки в изготовлении, чем сквозные, однако при значительных нагрузках и большой высоте более рациональ­ными могут оказаться сквозные колонны.

Задача

Из условия прочности сжатых элементов выражаем площадь поперечного сечения

R_y – расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y =240 МПа

Гибкость колонн принимаем в пределах от 70 до 100 (λ=100) коэффициент продольного изгиба φ принимаем по таблице 72 (СНиП) φ=0,542

По сортаменту прокатных профилей принимаем двутавр 20Ш1 с характеристиками. А=38,95 см²; i_х=8,26см; i_у=3,61 см.

Выполняем проверку принятого сечения.

Определяем фактическую гибкость

;

μ – коэффициент учитывающий закрепление колонны μ=1

по таблице 72 определяем φ

φ= 0,66 (по интерполяции)

186,7 МПа<228 МПа

Окончательно принимаем двутавр 20Ш1

д)

е)

ж)

4. Назвать виды стропильных ферм по очертанию поясов, представленных на рисунке. Объяснить различие между стропильной и подстропильной фермой.

Подобрать сечение раскоса решетки фермы из равнополочных уголков. На стержень действует сжимающее усилие N = 359 кН. Геометрическая длина стержня l = 4520 мм (расчетные длины ). Толщина фасонки t = 10 мм. Материал стержня и фасонки сталь С285. Коэффициент условий работы γ_c=0,8. Выполнить проверку прочности принятого стержня.

Рисунок 1 – Виды стропильных ферм

ОТВЕТ

а, б – треугольного очертания; в – трапецеидального очертания; г – с параллельными поясами; д – арочного очертания; е – сегментного очертания.

Стропильные фермы — это фермы для поддержа­ния конструкций кровли. Стропильные фермы обычно опираются на железобетонные или металлические колон­ны, но могут быть оперты на кирпичные стены или на подстропильные фермы.

Подстропильные фермы служат для опирания про­межуточных стропильных ферм при шаге их, меньшем шага колонн. Пролет подстропильных ферм равен шагу колонн. Эти фермы одновременно выполняют роль про­дольных вертикальных связей между колоннами (или стропильными фермами), поэтому они обычно проектиру­ются с параллельными поясами.

Задача

Из условия прочности центрально сжатых элементов определяем площадь поперечного сечения А.

R_y – расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y=270 МПа

Задаемся гибкостью λ=80 (от 70 до 100)

φ – коэффициент продольного изгиба таблица 72 (СНиП) φ=0,641

Площадь одного уголка

По сортаменту прокатных профилей принимаем равнополочный уголок 100х100х7

А=13,75 см², i_х=3,07 см, i_у=4,45 см

Проверяем принятое сечение. Определяем гибкость раскоса в плоскости фермы и из плоскости фермы. По таблицы 11 (СНиП) находим.

по наибольшему значению находим φ (таблица 72 СНиП) φ=0,366

Проверка устойчивости

Прочность сечения не обеспечена, необходимо увеличить сечение принимаем ∟ 125х125х8 А=19,69 см², i_x=3,87 см i_у=5,46 см

Окончательно принимаем сечение сжатого раскоса из двух уголков 125х125х8