26. Работа и расчет угловых швов

Угловой шов – это шов углового нахлёсточного и таврового сварного соединения

Соед-я в нахлёстку выполлняются угловыми швами они могут быть как фланговыми так и лобовыми .

Фланговые швы расположенны параллельно осевому усилию

Фланговые работают на срез и изгиб. Разрушение обычно начинается с конца и может происходить как по металлу шва , так и по металлу границы сплавления , особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Лобовые швы расположены перпендикулярно осевому усилию

Разрушение лобовых швов происходит аналогично фланговым. Велико усилие в корне шва.

Расчёт: Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез по двум сечениям

1- сечение по металлу шва; 2- сечение по металлу границы сплавления

по металлу шва (сечение 1)

по металлу границы сплавления (сечение 2)

,

где - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

и - коэфициенты, зависящие от вида сварки, диаметра сварочной про­волоки, высоты катета шва и предела текучести стали

и - коэффициенты условий работы шва

К_f – катет углового шва.

27. Работа и расчет стыковых сварных соединений.

Хорошо сваренные встык соединения имеют весьма небольшую концентрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва.

Стыковые - соединяются торцами. Имеют наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий,а также высокую прочность при статических и динамических нагрузках, экономичны.Они применяются при сварке конструкции из листового металла и при стыковке уголков, швеллеров, двутавров, труб и .т.д. В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента (рис.а), определяется по формуле где N-расчетное усилие; t-рабочая толщина шва - наименьшая толщина соединяемых элементов; l_Ш- расчетная длина шва, равная его полной длине, если начало и конец шва выведены за пределы стыка, в ином случае l_Ш=l-2t, где l- фактическая длина шва; R^св- расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению, γ- коэф условий работы элемента.

Расчетное сопротивление стыкового соединения, выполненного автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой материалами, принимается: при сжатии соединения независимо от методов контроля R^cп=R; при растяжении (осевом или при изгибе) соединения, проверенного физическими методами контроля, R^cв= R. при растяжении соединения, не проверенного физическими методами контроля, R^св = 0, 85R; при сдвиге соединения R^св_ср=R_cр, где R и R_cр -расчетные сопротивления основного металла.

Если расчетное сопротивление сварки в стыковом соединении R^CD меньше расчетного сопротивления основного металла и в стыкуемом элементе действующие напряжения превышают R^C1, то для увеличения длины шва его делают косым (рис. б). Косые швы с наклоном реза tg α =2:1, как правило, равнопрочны с основным металлом и не требуют проверки.

В отдельных случаях, когда необходимо снизить напряжение, например при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы. Разложив Действующее усилие на направление, перпендикулярное оси шва, и вдоль шва, находим напряжения:

28.Компоновка балочных конструкций. Типы сопряжения балок.

Система несущих балок - балоч­ная клетка.

Упрощенная балочная клетка (а) нагрузка на пере­крытие = через настил на балки настила, и через них на стены. Балки ставят часто - неэкономично;

Нормального типа балочная клетка (б) нагрузка с настила передается на балки настила, ко­торые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены. Балки настила обычно принимают прокатными.

Усложненная балочная клетка (в) вводятся вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. Перекрытия балки настила и вспо­могательные балки прокатные.

Этажное сопряжение (а) бал­ки, поддерживающие настил, укладываются на глав­ные или вспомогательные. Это просто и удобно, но требует наибольшей строи­тельной высоты.

Сопряжение в одном уровне (б) верх­ние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уров­не, а на них опирается настил. Это позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но усложняет конструкцию опирания балок.

Пониженное сопряжение (в) - в балочных клетках усложненного типа. Вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, на них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которые располагаются над главной балкой. Имеем наибольшую высоту главной балки при заданной строитель­ной высоте перекрытия.

Главные балки опирают на колонны и располагают вдоль больших расстояний.

Расстояние между вспомогательными балками = кратно пролету главной балки.

29.Работа и расчёт стального настила.

Настил работает как пластина, опёртая на четыре стороны и закреплённая по контуру (изгиб и (растяжение ?!!! хз ))

Для экономичности и меньшей тредоёмкости работ рекомендуется принимать толщину настила равной 6-8мм при ; 8 -10мм при ;10-12 при ;12-14 при

Расчёт: В зависимости от заданной нагрузки (q=24 кН/м²) и относительно прогиба (f/e=1/150) определим наибольшее отношение пролета настила к его толщине l_н/t_н.

Цилиндрическая жесткость настила Е₁, при коэффициенте Пуассона =0,3 равна:

кН/см²; ;

Для настилов следует использовать листы толщиной 8-12 мм.

Схема балочной клетки №1

Примем t_н=10 мм. Тогда l_н=900 мм, а шаг балок настила a=1 м. Схема балочной клетки №1

После компоновки вариантов выполняется расчет балок по каждому из вариантов в следующей последовательности:

• определение нормативных нагрузок;

• определение расчетных нагрузок с учетом коэффициента перегрузки для временной нагрузки n_р=1,2; для собственного веса стальных конструкций n_q=1,05;

• расчет балок настила и вспомогательных с учетом развития пластических деформаций на прочность и проверка их прогибов по формулам

Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных

После расчета балок варианты сравниваются по расходу стали или по стоимости.

2. Расчет балок настила и сравнение вариантов

   1. По схеме балочной клетки №1

Определяем вес настила зная что 1 м² стального листа толщиной 10мм весит 78,5 кН = 7850 кг/м³.

Толщина настила – 12 мм Вес настила: кН/м2

30,38кН/м²

25,44 кН/м²

94,93 кНм

375,2 см³

По сортаменту находим такой двутавр, чтобы W_x W_треб:

-принимаем двутавр № 30 (по ГОСТ 8239-89) W_x=472 см³, I_x=7080 см⁴, вес g=36,5 кг/м, h=300 мм, b=135 мм.

Проверяем прогиб по формуле:

так как W_т=373,3 см³W_x=472 см³

см

Расход материала, кг/м²

кг/м²

30. Работа и расчёт прокатных балок

работают на изгиб

Максимальный изгибающий момент в балке:

М_мах = ql²/8 , где l – длина балки, q – расчетная нагрузка на балку

Требуемый момент сопротивления:

W_тр = M_max/ γ_cR_y, где γ_c-коэфф. условия работы, R_y-расчётное сопротивление стали

Выбираем двутавр по W>W_red => номер двутавра, швеллера или др.

1. Проверка прочности принятого сечения не производится, т.к. W_x>W_тр.

2. Производим проверку жесткости (прогиба): f/l = (5q^н*l³)/(384EJ_x)≤ [f/l]

[f/l] – относительная предельная деформация, Е – модуль упругости стали

3.проверка на выносливость: σ_max≤αR_yγ_y, где α-коэфф., учитывающий количество циклов загружения, R_y-расчётное сопротивление усталости, γ_y-коэфф., учитывающий вид нагруженного состояния.

4.Проверка на прочность с учётом хрупкого разрушения σ_max≤βR_u/γ_u, σ_max-наибольшее растягивающее напряжение, β-коэфф., зависящий от t эксплуатации и вида концентрата напряжений.

31. Составные балки. Типы сечений.

Балки - простейший элемент, работающий на изгиб. Применяют в граждан­ских, общественных и промышленных зданий, в площадках, перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок.

Простота конструк­ции изготовления и надежность.

До 15—20 м рациональны сплошные балки. Сплошные = коробчатое сечение.

Пролеты сплошных балок до­стигают 200 м.

Основной тип двутавр - хорошая работа на касательные на­пряжения = стенка тонкая.

Балки двутаврового и швеллерного сечения, прокатные (при малых моментах) или составные — сварные, болтовые или клепаные.

В строительстве = тонкостенные балки, из гнутых профилей, прессованные, составные из алюминиевых сплавов, бистальные балки (сваренные из двух марок стали) и балки предварительно напряженные.

Чаще применяются балки однопролетные, разрезные - просты в изготовлении и удобны для монтажа. Но по расходу металла они менее выгодны, чем неразрезные и консольные. Неразрез­ные балки более экономичны по материалу, обла­дают большой чувствительностью к изменениям температуры и осадкам опор. Примене­ние их — сравнительно редкое

32.Подбор сечения сварных балок

Высота балки определяется из двух условий: а) h≥h_min , б) h≈h_opt

Минимальная высота, обеспечивающая условие выполнения обеспечения относительного прогиба:

, где R_y – расчетное сопротивление, l – длина балки, Е – модель упругости, [l/f] = 400 – величина, обратная допустимому прогибу

Оптимальная высота главной балки , где k = 1,1 – коэффициент, учитывающий конструкцию главной балки (сварная)

Требуемый момент сопротивления W_тр = M_max/с*R_y

t_w = 7+3*h_min, где h_min – в метрах, t_w - в миллиметрах.

Окончательно высота принимается из условия:

h≥h_w + 2t_f, где h_w – высота стенки балки, принимаемая по сортаменту на листовую сталь , t_f = 20…30 мм.