17) Расчет центрально-сжатых элементов стальных конструкций

Одним из наиболее распространённых сооружений являются стержневые сооружения, состоящие из таких элементов, два измерения которых значительно меньше третьего.

К стержневым сооружениям относятся балки, арки, фермы, рамы и т.д. Стержни, сжатые осевой силой рассчитывают по первому предельному состоянию.

По прочности:

расчёт центрально сжатых стержней выполняется по устойчивости.

где А – площадь;  - определяется по СниП в зависимости от условной гибкости .

Эта условная гибкость определяется как:

, где  - гибкость, т.е.  = l_ef/i; E – модуль упругости;

i - радиус инерции ; l_ef – расчетная длина стержня;

А – площадь; I – момент инерции.

l_ef = l_c , где l_c – длина стойки;  - коэффициент приведения, т.е. расчетная длина зависит от условий закрепления. Например, с шарнирно опертыми стойками  = 1.

Для стержней со сплошной стенкой значения условной гибкости при вычислении коэффициента  по формулам СНиП определяется в трех случаях:

1. При 0 <  2.5

2. При 2.5 <  4.5

3. При  4.5

Численное значение  для элементов из стали с расчетным сопротивлением R_y от 200 до 640 МПа, приведены в таблице 72, стр. 77 СНиП II-23 - 81 «Стальные конструкции».

18). Общие сведения и физические основы сварки металлов

Процесс сварки состоит в молекулярной диффузии металлов свариваемых изделий и плавящегося электрода, находящихся в жидком или высокопластичном состоянии и в совместной кристаллизации металлов при остывании.

Процесс сварки сопровождается структурными и химическими изменениями металла в зоне сварного соединения и возникновением остаточных напряжений и деформаций.

Во время сварки малоуглеродистой стали металл шва и околошовной зоны нагревается и претерпевает различные изменения. В соответствии с этим различают три зоны соединения (рис. 8.1):

-Зона расплавления. Металл нагревается примерно до температуры 1535С. Расплавленный металл изделия и электрода перемешиваются и после прекращения нагрева начинается первичная кристаллизация металла. Остывающий металл сварного соединения, не получившего достаточной прочности, подвергается воздействию растягивающих напряжений, способных вызвать незаметные «горячие» трещины. Эти трещины могут в дальнейшем при воздействии внешних нагрузок могут привести к разрушению конструкции. Появление «горячих» трещин в кипящих сталях – основная причина. Для ответственных конструкций применяются спокойные стали.

- Зона термического влияния. Прилегающий к шву участок основного металла, нагретого выше температуры 723С и ниже температуры расплавления 1535С называется зоной термического влияния (ЗТВ). Перегретый металл на участке 1, 2 (рис. 8.1) с возросшим зерном имеет пониженные механические свойства (температура более 1000С). На участке 3 (при температуре 900-1100С), металл полностью перекристаллизовался, имеет мелкое зерно и повышенные по сравнению с основным металлом механические свойства. На участке 4 (температура 720-900С) металл испытал лишь частичную перекристаллизацию, и его качество не сильно отличается от качества основного металла. В ЗТВ при ее усиленном охлаждении возможно образование закалочных структур, например мартенсита, имеющего сильно пониженную вязкость и пластичность. При этом растягивающие напряжения, возникающие при охлаждении соединения, часто разрывают хрупкий металл и образуют так называемые «холодные» трещины, располагающиеся в основном параллельно шву. Появлению «холодных» трещин способствует повышенное содержание углерода (более 0.2%), применение кипящих сталей и большой толщины свариваемых изделий.

-Весь остальной металл изделия (участки 5, 6) сохраняет первоначальные свойства, так как температура его нагрева не достигла критической точки (723С). Размер указанных зон и металлургические изменения, происходящие в них, сильно зависят от количества тепла, вводимого в соединение электрической дугой, скорости сварки и скорости охлаждения.