Введение в дисциплину «Металлические конструкции»

1. Какова цель изучения дисциплины «Металлические конструкции»?

Цель дисциплины – дать студентам знания, необходимые для понимания работы конструктивных элементов и систем, развития навыков инженерного анализа, конструирования и расчета, подготовки их к профессиональной деятельности в области проектирования металлических конструкций.

2. Какие основные задачи решаются при изучении дисциплины «Металлические конструкции»?

задачи:

- овладение принципами проектирования, методами компоновки и технико-экономического анализа металлических конструкций;

- формирование навыков конструирования и расчета для решения конкретных инженерных задач с использованием норм проектирования,стандартов, справочников, средств автоматического проектирования.

3.Что изучает наука о металлических конструкциях?

Наука о металлических конструкциях – это наука о конструктивной форме, ее общих закономерностях, теории расчета, технологии изготовления и способах монтажа.

4.Перечислите основные принципы формообразования?

Теория формообразования включает:

1. Специализация – стандартизация, типизация, нормализация;

2. Методы синтеза – сравнение вариантов, технические требования, минимум веса, минимум трудоёмкости, минимум стоимости;

3. Принципы – совмещения функций, растянутых поверхностей, объёмно-планировочного решения, концентрации материалов, предварительного напряжения;

4. Оптимизация – аналитические исследования законов веса, трудоёмкости, стоимости;

5. Исследование формы сечения – теория сортамента и подбор сечения;

6. Исследование материалов – сталь, алюминиевые сплавы, пластмассы;

7. Исследование соединений – сварные, болтовые, заклёпочные и клеевые.

5. Какие методы расчета включает в себя теория сооружений?

Теория сооружений или теория методов расчета конструктивных форм включает в себя методы расчёта по предельным состояниям, методырасчёта систем (статические, динамические и экспериментальные исследования).

6. Перечислите номенклатуру стержневых конструкций и приведите

примеры.

К стержневым конструкциям относятся: каркасы зданий, конструкции больших пролетов, мосты, мачты, башни, опоры высоковольтных линий электропередач, путепроводы, крановые конструкции, рабочие площадки над оборудованием и т. п.

7. Перечислите номенклатуру листовых конструкций.

К листовым конструкциям относятся: кожухи доменных печей, силосы, бункеры, резервуары, газгольдеры, трубопроводы больших диаметров (более 600 мм).

8. Какие предъявляются требования к металлическим конструкциям?

Металлические конструкции должны удовлетворять следующим требованиям: условиям эксплуатации, экономии металла, транспортабельности, технологичности, скоростным методам монтажа, долговечности, эстетичности.

9. Назовите достоинства и недостатки металлических конструкций.

Достоинства металлоконструкций: надежность, индустриальность, непроницаемость, лёгкость – характеризуется коэффициентом лёгкости С, 1/м:

C = r/ R, где R – расчётное сопротивление материала; r – плотность материала.

Основные недостатки металлоконструкций: коррозия, небольшая огнестойкость.

10. Как определяется коэффициент легкости конструкций выполнен-

ных из различных материалов?

C = r/ R,где R – расчётное сопротивление материала; r – плотность материала.

11. Какая ставится основная задача при проектировании металличе-

ских конструкций?

Основной задачей при проектировании металлических конструкций является достижение экономического эффекта, выражаемого в снижении расхода металла, уменьшения стоимости конструкций и снижении трудоемкости изготовления.

12. Основные этапы проектирования и состав документации

Проектирование ведется по следующим стадиям:

1. По двум стадиям – проектное задание со сметно-финансовым расчетом и рабочий проект – при возможности широкого использования типовых проектов и типовых решений или повторного использования экономичных проектов аналогичных предприятий, зданий и сооружений.

2. По трем стадиям – проектное задание со сметно-финансовым расчетом, технический проект со сводной сметой и рабочий проект – при невозможности широкого использования типовых проектов и типовых решений или повторного использования экономичных проектов, при проектировании предприятий с новым, неосвоенным технологическим процессом, а также зданий и сооружений особой строительной сложности.

Основы металлических конструкций

1. Какие предъявляются требования, при изготовлении стали?

Качество стали, применяемой при изготовлении металлических конструкций, определяются:

- механическими свойствами,

- свариваемостью,

- коррозионной стойкостью.

2. На какие три группы делятся стали по своим механическим свойствам?

-обычной прочности (малоуглеродистые с пределом текучести т = 230 МПа; и пределом прочности в = 380 МПа);

-повышенной прочности (при т = 290 ¸ 400 МПа,в = 440 ¸ 520 МПа);

-и высокой прочности (низколегированные и термически упрочнённые стали, у которых т = 450 750 МПа и более, в = 600 850 МПа и более).

3.Какие составляющие определяют основу стали?

составляет феррит и перлит

4. С какой целью строится статистическая кривая распределения предела текучести?

Представление об изменчивости показателей качества стали

5. Расшифруйте марку стали: 15ХСНД.

10ХСНД, где 15 это 0,15 % углерода; Х 1 % хрома; С 1 % кремния; Н 1 % никеля; Д 1 % меди;

6. Как влияют легирующие добавки на качество стали (например,

кремний и марганец)?

Кремний (С). В малоуглеродистые стали добавляют до 0,3 %, а в низколегированные стали до 1 %. Кремний, так же как и углерод, увеличивает прочность стали, но ухудшает её свариваемость.

Алюминий (Ю) – входит в сталь в виде твёрдого раствора феррита, а так же в виде различных карбидов и нитридов. Хорошо раскисляет сталь, повышает ударную вязкость и нейтрализует вредное влияние фосфора.

Марганец (Г) – снижает вредное влияние серы. В малоуглеродистых сталях содержится до 0,6 %, а в легированных до 1,5 %. При содержании его более 1,5 % сталь становится хрупкой.

Медь (Д) – несколько повышает прочность и увеличивает её стойкость против коррозии. Избыточное содержание меди (более 0,7 %) способствует старению.

7. Какой становится сталь при повышенном содержании фосфора?

Фосфор (Р) – образует раствор с ферритом и повышает хрупкость стали, особенно при низких температурах (хладноломкость стали).

8. Какой становится сталь при повышенном содержании серы?

Сера (S) – делает сталь красноломкой вследствие образования легкоплавкого сернистого железа. Это вызывает появление трещин в стали при температурах 800 1000C.

9. Почему при сварке необходима защита от воздействия атмосферы?

Вредное влияние на механические свойства оказывает насыщение газами, которые могут попасть из атмосферы в металл находящийся в расплавленном состоянии (кислород, азот, водород), повышая хрупкость.

10. Какова цель термической обработки стали?

Целью термической обработки является искусственное изменение структуры сплава для улучшения его прочности, деформационных и упругих свойств.

11. Перечислите основные виды термической обработки.

нормализация, заключающаяся в повторном нагреве проката до температуры образования аустенита. При этом происходит измельчение крупных зёрен феррита и образуется несколько зёрен аустенита. при нагревании может получить рост зерна и аустенит. Такое явление наблюдается при высоких температурах (более 900С) и называется перегревом.

Процесс медленного остывания после нагрева называется отжигом. При быстром остывании материала, имеющего фазовое превращение, нагретого до температуры на 20 -40С выше линии 723 -910С, происходит закалка. Нагрев до температуры, при которой происходит желательное структурное превращение, выдержка при этой температуре в течение необходимого времени, а затем медленное охлаждение называется отпуском.