- •Часть I
- •1. Введение
- •1.1Исторический очерк развития металлических конструкций
- •1.2Номенклатура и область применения металлических конструкций
- •1.3Основные особенности металлических конструкций
- •1.4Принципы проектирования металлических конструкций
- •1.5 Организация проектирования
- •Раздел 1 элементы металлических конструкций
- •Глава 1 Материалы для строительных металлических конструкций. Основные свойства и работа материалов в конструкциях.
- •Сортамент для стальных конструкций
- •2Основы расчета металлических конструкций
- •2.1Группы предельных состояний
- •2.2Нагрузки, действующие на сооружение
- •2.3Предельное сопротивление материала
- •3Работа материалов и элементов металлических конструкций и основы норм расчета элементов. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций
- •3.1Работа и расчет на прочность центрально растянутых или сжатых элементов.
- •Работа стали при неравномерном распределении напряжения.
- •2.3.4 Работа стержней при кручении
- •2.3.5.Устойчивость элементов металлических конструкций.
- •Основы работы и расчета на устойчивость центрально сжатых стержней
- •Основы работы и расчета на устойчивость внецентренно сжатых и сжато-изогнутых стержней.
- •Потеря устойчивости изгибаемых элементов
- •Потеря местной устойчивости элементов металлических конструкций
- •Глава 3. Сварка и сварные соединения металлических конструкций
- •3.3 Термо–механический класс сварки
- •Особенности расчета сварных соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов.
- •Конструктивные требования к сварным соединениям.
- •Глава 4 Болтовые и заклепочные соединения. Виды болтов, применяемых в строительстве
- •Повышенной точности
- •Высокопрочные
- •Анкерные
- •3.1.1Болты грубой, нормальной точности (класс точности с и в)
- •3.1.2Болты повышенной точности (класс точности а)
- •3.1.3Высокопрочные болты (нормальной точности, класс точности в)
- •3.1.4Анкерные болты
- •3.1.5Самонарезающиеся болты
- •3.2Заклепочные соединения
- •3.3Болтовые соединения
- •3.4Расчет болтовых соединений без контролируемого натяжения болта
- •Фрикционные соединения на высокопрочных болтах
- •Конструирование болтовых соединений
- •Колонны,работающие на центральное сжатие
- •Сплошные колонны
- •Сквозные колонны
- •Конструирование базы центрально сжатой колонны
- •3.4.1.1Расчет базы центрально-сжатой колонны
- •Конструирование и расчет оголовка колонны
- •4Балки и балочные конструкции
- •4.1 Балочные клетки
- •4.2 Плоский стальной настил балочных клеток
- •4.2.2Расчет прокатной балки
- •4.2.3Расчет разрезных составных балок
- •4.2.3.1Предварительный подбор сечения балки.
- •4.2.3.2Компоновка сечения балки
- •4.2.3.3Проверка прочности балки
- •4.2.3.4Проверка жесткости балки
- •4.2.3.5Изменение сечения по длине балки
- •4.2.3.6Проверка общей устойчивости балки
- •4.2.3.7Расчет поясных швов.
- •4.2.3.8Расчет опорного ребра
- •4.2.3.9Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах
- •4.2.3.9.1Расчет поясных накладок
- •4.2.3.9.2Расчет накладок стенки
- •5.1 Компоновка ферм
- •5.2Расчет ферм
- •5.2.1Основные нагрузки на фермы
- •5.2.2Определение усилий в стержнях фермы.
- •5.2.3Расчетные длины стержней ферм
- •5.2.4Обеспечение обшей устойчивости ферм в системе покрытия
- •5.2.5Выбор типа сечения
- •5.2.6Подбор сечения сжатых стержней
- •5.2.7Подбор сечения растянутых стержней
- •5.2.8Подбор сечения стержней по предельной гибкости
- •Общие требования конструирования и расчет узлов ферм
Сортамент для стальных конструкций
Сортаментом называют каталоги листов и профилей (ГОСТ), поставляемых металлургическими заводами, с указанием их формы, размеров, геометрических характеристик, массы. Сортамент разработан на основе результатов многолетнего развития металлических конструкций и работ по теории сортамента.
В стальных конструкциях применяется листовая и профильная прокатная сталь. Профильная сталь разделяется на сортовую (круг, квадрат, полоса, уголки) и фасонную (двутавры, швеллеры, шпунтовые и другие фасонные профили). Кроме этого, широко применяется сортамент вторичных профилей:
сварных, профиль которых образован соединением на сварке отдельных полос или листов;
гнутых, образованных холодной гибкой стальных полос и листов.
Алюминиевые сплавы, их свойства и особенности работы
Для строительных конструкций применяются алюминиевые сплавы с содержанием легирующих компонентов и примесей 5-7% (технический алюминий с примесями до 1% ввиду малой прочности применяются очень редко и только для декоративных и ограждающих элементов). Алюминиевые сплавы разделяются на: деформируемые (обрабатываемые давлением: прессованием, вытяжкой, прокаткой, штамповкой и т.д.), применяемые в строительных конструкциях; и на литейные, применяемые в основном в машиностроении.
Алюминиевые сплавы легируют марганцем, магнием, кремнием, цинком, медью, хромом, титаном или одновременно несколькими этими компонентами, в зависимости от чего система сплава получает наименование и марку с условным обозначением.
Алюминиевые сплавы поставляют в различных состояниях термической обработки и нагартовки (наклеп, вытяжка).
Технический алюминий обладает очень высокой коррозийной стойкостью, но малопрочен и пластичен. Алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозийной стойкостью, сравнительно высокой прочностью и хорошо свариваются.
Многокомпонентные сплавы обладают средней и высокой коррозийной стойкостью, средними и высокими показателями прочности и могут применяться в сварных и клепанных несущих и ограждающих конструкциях.
Термическая обработка повышает прочностные характеристики сплавов в 1,3 – 1,5 раза. При сварке конструкций из термически обработанных сплавов происходит некоторое разупрочнение материалов в зоне термического влияния, которое надо учитывать при расчёте и конструировании сварных соединений. Термически не упрочняются сплавы марок АМг и АМц. Чтобы повысить коррозионную стойкость, алюминиевые сплавы могут быть плакированными (покрытыми тонкой пленкой чистого алюминия при изготовлении полуфабриката).
Структура алюминиевых сплавов состоит из кристаллов алюминия, упрочненными легирующими элементами (легирующие элементы входят в твердый раствор с алюминием и упрочняют его). Особенно большое упрочнение сплавов получается если количество легирующего компонента больше максимально растворимого при обычной температуре, тогда компоненты выделяются в виде упрочняющих включений. Ввиду относительно малой прочности включений и прослоек между зернами под действием нагрузки происходят более плавные деформации и, в отличие от малоуглеродистой стали, площадки текучести в сплавах не получается.
На (рис.1) приведены диаграммы работы некоторых алюминиевых сплавов на растяжение (там же для сравнения дана кривая для стали 3). Наиболее существенные отличия в работе алюминиевых сплавов и стали заключаются в меньшем угле наклона первоначальной прямолинейной части диаграммы алюминиевых сплавов, характеризующем модули упругости материалов (2,1 104 кН/см2 для сталей и 0,71 104 кН/см2 для алюминиевых сплавов), в отсутствии площадки текучести у алюминиевых сплавов, а также в меньшем относительном удлинении термически обработанных сплавов.