1 6. 17. 23.Виды сварки и их характеристика Электродуговые виды сварки плавящимся электродом: ручная; механизированная(полуавтоматическая); автоматическая. Контактные виды сварки: точечная; шовная; стыковая. 1. Ручная сварка плавящимся электродом .Электроды подразд. на типы и марки. Тип определяет прочность металла шва в кН/см2 Прим. Э42 или Э42А (su > 42 кН/см2 , А – повыш. пластич. св-ва металла шва.) Электрод выбирают в зав-ти от марки стали свариваемых эл-тов. Марка опред-ся составом защитной обмазки. Марка выбирается в зав-ти от: рода сварочного тока (перем.. пост.); пространственного положения шва. 2. Автоматическая сварка под слоем флюса. Используют: стальную сварочную проволоку сплошного сечения из низколегир. сталей и различные флюсы; порошковую проволоку. Прим: Св-10НМА: Св - сварочная, 10НМ – хим. состав (никель,молибден), А – повыш. чистота металла по сере и фосфору. Выбор сварочной проволоки и флюса в зав-ти от группы конструкций, стали и климат. р-на.3. Механизированная (полуавт.) сварка выполняют электродной проволокой с газовой защитой сварочной ванны от азота воздуха или порошковой проволокой. Для защиты сварочной ванны при сварке малоуглеродистых и низколегир сталей исп углекислый газ с содержанием СО2>99,5-99%, водяных паров < 0,17-0,5 г/м3. Раскислители и легирующие элементы вводят в металл сварочной ванны за счет сварочной проволоки. Для защиты сварочной ванны и упрощения состава шихты используют порошковую проволоку с дополнительной защитой металла шва углекислым газом. Проволоки, не требующие доп. защиты зоны сварки угл. газом, называют самозащитными. Сеч-я порошковой проволоки и ленты: 1-стальная оболочка; 2-шихта 4. Контактная сварка является сваркой давлением, основана на нагреве и пластическом деформировании соединяемых эл-тов. Нагрев металла осущ-ся электрич. током, проходящим через детали, наход-ся в плотном контакте.Три вида конт. сварки: Точечную сварку исп для выполнения нахлесточных соединений стальных решетчатых конструкций. Шовная сварка позволяет получать плотнопрочные швы при изготовлении конструкций из тонколистовой стали. Стыковая сварка прим-ся при соед-ии труб, стержневых эл-тов профильного металлопроката большого поп. сечения (до 1000 см2).

1)К 1 гр отн сварные констр, работ. в особо тяж усл-х или при динамич, вибрац или подвиж нагрузках 2)К 2 гр отн. сварные констр, раб. на статическую нагр. 3) К 3 гр относят сварные констр, раб при преимущ возд-ии сжимающих напр-ий 4) В 4 гр - вспом констр и эл-ты

1 8. Виды сварных соединений опред-тся взаимным расположением свариваемых элементов. Различают: а-стыковые; в-угловые; г-тавровые;б-нахлесточные соед. Стыковые соед-я наиб рац. по расходу присадочного металла и удобны для контроля качества сварного шва. Для обеспечения равномерного сквозного проплавления выбирают рациональную форму подготовки кромок. Разделку кромок применяют в том случае, когда односторонняя или двусторонняя сварка не позволяет обеспечить полный провар. Форма подготовки кромок свариваемых элементов : с отбортовкой кромок; без разделки кромок;

V – образная; U – образная; X – образная; Х - образная; К - образная Нахлест. соед-я просты в сборке, обеспеч возможность подгонки размеров за счет регулир-я величины нахлестки, не требуют подготовки кромок. Недостатками нахлест соед-й явл изменение направления силового потока и возм-ть образования щели между элементами. Угловые и тавровые соединения применяют при изготовлении сварных стержней (двутавров, швеллеров) и других конструктивных элементов. Сварные соединения, выполненные контактной сваркой, определяются видом сварки. При точечной - нахлесточное. Точечной конт сваркой соед эл-ты, имеющие малые толщины - от долей до неск мм. Не рекомендуется выполнять точечные соед-я эл-в, отн толщин которых >3. Точки в сварном соед-ии следует располагать таким образом, чтобы они работали преимущ на срез, а не на отрыв.Шовная конт сварка позволяет соединять эл-ты от малых толщин до суммарной толщины 4-6 мм из сталей и алюминиевых сплавов. Стыковая конт сварка исп-ся при сварке изделий в массовом пр-ве - арматуры жб констр, стержней решетчатых и сплошных конструктивных эл-тов при безотходной технологии пр-ва. Наиболее хорошо соединяются элементы одинакового поперечного сечения.

19. Классиф сварных швов производится в зависимости от условий изготовления и эксплуатации сварных конструкций 1. По форме поперечного сечения швы подразделяют на стыковые и угловые. 2. По форме разделки кромок свариваемых элементов швы подразделяются на: - без разделки ; V - образные; U - образные; К - образные; Х-образные. 3. По положению в пространстве швы в момент их выполнения подразделяют на: нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные 4. По протяженности швы бывают сплошные и прерывистые. Прерывистые швы применяют в тех случаях, когда сплошные швы являются слабонагруженными или в соединениях не требуется создание герметичности.

26. Работа и расчет стыковых швов. Распределение напряжений по поперечному сечению стыковых швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), придействии продольной силы Р является равномерным

Сигма=P/(L*s), где L – расч длина шва; s – толщ соединяемой полосы.

И сточники концентрации напряжений в стыковых швах Концентрация напряжений зависит от: 1. Высоты усиления шва d и радиуса перехода r; 2. Смещения кромок соединяемых деталей; 3. Наличия непроваров, трещин, пор, шлаковых включений;

t_min – наименьшая толщина соединяемых элементов; где N - внешнее усилие, приложенное к соединению; gс - коэффициент условий работы; Lw - расчетная длина сварного шва

1) c применением выводных планок Lw = L; 2) без выводных планок Lw = L – 2t

Rwy - расчетное сопротивление сварного стыкового шва при сжатии и растяжении

1) Rwy=Ry - если применяют физические методы контроля качества сварного шва, позволяющие обнаружить

внутренние дефекты в шве, где Ry - расчетное сопротивление основного металла наиболее толстого из

свариваемых элементов;

2) Rwy =0,85Ry - если контроль качества шва, работающего на растяжение, не используют;

Rws - расчетное сопротивление стыкового шва срезу принимают равным расчетному сопротивлению срезу Rs основного металла

д ля косового стыкового шва

27. Работа и расчет угловых швов. На долю угловых швов при изготовлении стальных конструкций приходится около 70% аплавленного

металла. В зависимости от ориентации углового шва относительно линии действия внешнего усилия швы подразделяют на лобовые и фланговые. Распределение напряжений по длине флангового шва неравномерно. Наиболее нагруженные участки флангового шва находятся в начале и в конце соединения. В лобовых швах наиболее нагруженное сечение расположено под некоторым углом к основанию шва. Лобовые угловые швы при работе на срез обладают на 15...25% большей прочностью, чем фланговые.

Глубокое проплавление углового шва может привести к сильно выраженной механической неоднородности металла в сварном соединении. Н ормами предусмотрен расчет соединения с угловыми швами по двум опасным сечениям: 1 - по металлу шва; 2 - по границе сплавления.

По металлу шва

По металлу границы сплавления

min – наименьшая из: и

βf и βz - коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва и границы сплавления в зависимости от условий сварки, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести sу ≤53 кН/см2 по таблице 34* СНиП II-23-81*, а при sу > 53 кН/см2 - bf = 0,7 и bz = 1 независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки; kf - катет шва;

L w - расчетная длина углового шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм; gwf и gwz - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, для которых gwf = 0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением Rwun = 410 МПа (4200 кгс/см2) и gwz = 0,85 - для всех сталей.

29.Болтовые соединения начали применяться с середины XVIII века. Преимущества: простота выполнения соединения; отсутствие сложного оборудования.В соединениях стальных конструкций применяют: - обычные болты (по ГОСТ 22356 – 70*); - высокопрочные болты (по ГОСТ 22356 - 77); - болты анкерные (фундаментные) ( по ГОСТ 24379.1-80). Болты обычные и высокопрочные используют для соединения элементов стальных конструкций друг с другом. Болты анкерные - для присоединения конструкций к фундаменту. Обычные болты зготовляют:

Для монтажных соединений грубой точности (класс С); Для соединений, воспринимающих расчетные усилия - нормальной точности (класс В); - повышенной точности (класс А). Болты класса точности С ставят в отверстия, диаметр которых на 2...3 мм больше диаметра стержня болта. Болты ставятся конструктивно без расчетов. Болты класса точности В устанавливают в отверстия, диаметр которых на 1 - 1,5 мм больше диаметра стержня болта. Болты класса точности А устанавливают в отверстия, проектного диаметра, их диаметр больше диаметра

стержня болта на 0,25 - 0,30 мм. Сами болты имеют только минусовой допуск на диаметр стержня. При нагружении болты вступают в работу одновременно. По прочности болты подразделяют на классы прочности. Класс прочности болта обозначают двумя цифрами, (например 4.6, 5.8, 6.6). В обозначении класса прочности болта: первая цифра, умноженная на 10, обозначает минимальное временное сопротивление материала болта в кН/см2; произведение чисел - предел текучести материала болта в кН/см2; вторая цифра, умноженная на 10, обозначает соотношение sу /su в %. Класс прочности указывают на головке болта выпуклыми цифрами.

30. Работа и расчет болтовых соединений Болты нормальной, грубой и повышенной точности по линии сопряжения соединяемых элементов работают на срез, а по боковым поверхностям контакта на смятие.Применяются также болты, работающие на растяжение.

Расчетное усилие Nb, которое может быть воспринято одним болтом, определяется по формулам: на срез , на смятие

= R_bp_bdΣt , на растяжение = R_btA_bn, где Rbs, Rbt - расч сопр-я болтовых соединений на срез и растяжение принимаются по СНиП II-23-81*

Rbp - расчетное сопротивление болтовых соединений на смятие принимаются по СНиП II-23-81*, табл. 59*; γb - коэффициент условий работы соединения, принимается по СНиП II-23-81*, табл. 35*; d - наружный диаметр болта; ns - число срезов одного болта;

Σt - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; Abn - площадь сечения болта нетто (по резьбе).

Количество n болтов в одной половине соединения при действии продольной силы определяется по формуле: n>=N/(аммас*Nmin), где Nmin - меньшее из расчетных усилий на срез, смятие.

31. Сила, приходящаяся на один болт При центральном растяжении или сжатии: При внецентренном растяжении или сжатии: Lmax – расстояние между крайними болтами; Li – расстояние от крайнего болта до i-го; k – количество пар сил между крайним болтом и i-ым.

3 6. Подбор сечения и проверка несущей способности прокатных балок. Балки обычно проектируются из прокатных двутавров. Прочность балок проверяют по формулам: ; тау=QS/It<=Rs*гамма с, где Wn - момент сопротивления из сортамента.

Проверка жесткости балок : Прогибы не должны превышать предельных значений fmax ≤ fu

П орядок подбора сечения. 1. Балка настила является однопролетной, статически определимой с равномерно распределенной нагрузкой. Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки определяется по формуле Mmax=q_b l²_b /8. 2. Требуемый момент сопротивления W=Mmax/(c₁*R_y*гамма с)

3. Требуемый момент инерции сечения балки настила из условия обеспечения жесткости определяется по формуле

4. По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем соответствующий двутавр (по Wr и Ir).

38. Определение высоты составных балок: Для балки нагруженной равномерно распределенной нагрузкой минимальная высота находится из условия жесткости по формуле: hmin=(5/24) *(Ry/E) *[L/F]*L*q_n/q, где qn и q - соответственно нормативная и расчетная нагрузки; Ry - расчетное сопротивление материла; Е - модуль упругости стали (Е = 2.06×104 MПа); L - пролет балки; f – предельный прогиб балки по СНиП 2.01.07-85*. Оптимальная высота для составных балок определяется по формуле: hопт=k√(Wтр/tw)

где k - коэффициент, принимаемый для сварных балок равным 1.15 ¸ 1.20; Wmр - требуемый момент сопротивления балки, определяемый по условию прочности; tw - толщина стенки балки (при определении hопт – задается в соответствии с таблицей) 1.Высоту балки следует принимать равной или близкой оптимальной, но не менее hmin. 2. Возможное отклонение от hoпт следует делать в сторону уменьшения. 3. В целях унификации конструкций высота балки должна быть кратной 100 мм. 4. Следует стремиться к тому, чтобы высота стенки по возможности была равной ширине прокатного стального листа, чтобы исключить его продольную резку.

45. Сплошные центрально-сжатые колонны. Подбор сечения.

Подбор сечения сплошных колонн производится в следующем порядке:

1) выбирают тип колонны (если не задан) и ее расчетную схему; 2) определяют требуемую площадь поперечного сечения колонны:

Задавшись гибкостью колонны в зависимости от нагрузки (L = 6...7 м), определяют по табл. 72 СНиП II-23-81* коэффициент

продольного изгиба ;

N,кН	2500	2500...4000
	100…70	70...80

3) находят требуемый радиус инерции сечения: 4) по i_mp находят габаритные размеры сечения колонны:

где _i и ₂ определяются по табл.

Чаще всего из двух размеров находят лишь один — ширину колонны b, высоту сечения h принимают из технологических условий (обычно b h); 5) имея значения А_тр, h_тp и b_тр, назначают толщину полок и стенки; 6) по принятым значениям A, b, h и соответствующим значениям t_w, и t_f вычисляют i_x , i_y, и делают проверку устойчивости колонны по формуле: .Если это равенство не удовлетворено или имеется недонапряжение более 5%, то вносят коррективы в принятые размеры сечения и вновь делают проверку устойчивости колонны;7) ширину b_f и толщину t_f полок назначают такой, чтобы была обеспечена их местная устойчивость, т.е. при условной гибкости колонны 0.8  4 должно быть выполнено отношение:

8) назначать толщину стенки колонны следует минимальной из условия обеспечения местной устойчивости. При этом должны выполняться условия табл. 27 СНиП II-23-81*.

11. Растянутые элементы рассчитываются на прочность по формуле:

где N - расчетная сила, действующая на элемент;

Аn - площадь поперечного сечения нетто; gc – коэфф-т условия работы для стальных конструкций, СНиП II-23-81*, табл. 6*

12. Расчет на прочность элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, выполняют по формуле

где х и у - координаты рассматриваемой точки се­чения относительно главных осей; c_x и c_y – коэффициенты, принимаемые по / СНиП II-23-81*, табл. 66/; I_xn, I_yn – моменты инерции относительно главных осей x, y с учетом ослаблений.

1 3. Расчет центрально сжатых сплошностенчатых элементов на устойчивость производится по формуле:

, где А - площадь сечения элемента (без учета ослаблений); фи - коэффициент продольного изгиба.

В еличина коэффициента фи определяется в зависимости от гибкости λ и вида металла: - для стали в /СНиП II-23-81*, табл. 72/; - для алюминия в / СНиП 2.03.06-85, табл. 2.3/. Гибкость элемента зависит от ее расчетной длины Lef и радиуса инерции сечения i

где I - момент инерции сечения.

Расчетную длину элемента определяют в зависимости от его длины L и характера закрепления Lef = μL

14. Расчет на прочность внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементов проводится по формуле:

где n, c_x и c_y – коэффициенты, принимаемые по / СНиП II-23-81*, табл. 66/

Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых элементов постоянного сечения в плоско­сти действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

коэффициент следует определять для сплошностенчатых стержней по /СНиП II-23-81*, табл.74/ и по / СНиП 2.03.06-85, табл. 1, приложения 4/ для алюминиевых элементов в зави­симости от условной гибкости и приведенного эксцентриситета

m_ef = m, где m - относительный эксцентриситет; где е - эксцентриситет, W_с - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна; - коэффициент влияния формы сечения, определяется по /СНиП II-23-81*, табл. 73/ и по / СНиП 2.03.06-85, табл. 3 и 4/).

В формуле коэффициент следует определять для сквозных стержней по / СНиП II-23-81*, табл.75/ для стальных элементов и по / СНиП 2.03.06-85, табл. 1, приложению 4/ для алюминиевых эле­ментов в зави­симости от условной приведенной гибкости, определяемой по формуле и относительного эксцентриситета m, определяемого по формулам где x₁,y₁ - расстояния соответственно от оси у-у или х-х до оси наиб сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви.