Глава 1. . Виды разрушений в металлических конструкциях. Понятие о ударной вязкости. Концентрация напряжений.

Разрушение металла в зависимости от степени развития пластических деформаций может быть хрупким или пластичным (вязким). Хрупкое разрушение происходит путем отрыва, без заметных деформаций, внезапно. Пластическое разрушение является результатом сдвига, сопровождается значительными деформациями, которые могут быть своевременно обнаружены, и поэтому менее опасно. Один и тот же материал может разрушаться хрупко и пластично (вязко) в зависимости от условий работы (вид напряженного состояния, наличия концентраторов напряжений, температура эксплуатации). При отрыве разрушается межатомная решетка. Зная силы сцепления между атомами, можно определить прочность кристалла при отрыве, которая равна приблизительно 3300 кН/см². Сдвинуть одну часть кристалла относительно другой значительно легче, так как касательные напряжения, которые необходимо приложить для смещения составляют около 1300 кН/см², что намного больше предела текучести реальных материалов.

Деформация заканчивается разрушением. С микросокпических до макроскопических отделений частей. Три вида напряжения : сжимающие растягивающие и касательные. . В макроскопических теориях прочности различают два вида разрушения: 1) отрыв в результате действия растягивающих напряжений и 2) срез под действием касательных напряжений. схемы разрушения при разных схемах нагружения. Растяжение сжатие изгиб кручение Разрушение металла может быть хрупким или пластичным (вязким). Хрупкое разрушение происходит путём отрыва, без заметных деформаций. Пластичное разрушение является результатом сдвига и сопровождается различными деформациями. Один и тот же материал может разрушаться и хрупко и пластично, в зависимости от условий работы.

Короззия: бывает внутренняя и поверхностная. В закрытых системах (поверхностных подогревателях), где отсутствуют условия для удаления кислорода, нагрев воды приводит к непрерывному повышению скорости коррозии

Усталость при увеличении кол-ва циклов напряжений, прочность падает.Склонность металла - вибрационные испытания

Трение

Разрушение за счет ползучести при повышенных температурах

Разрушение при потери устойчивости

Склонность металла к хрупкому разрушению оценивается по результатам испытания на ударную вязкость на спец маятниковых копрах. Уд вязкость определяется затраченной на разрушение образца работой, отнесенной к площади поперечного сечения, и измеряется в Дж/см2. Склонность стали к хрупкому разрушению - ударная вязкость. Ударная вязкость - комплексный показатель характеризующий состояние металла, сопротивление динамическим воздействиям и чувствительность к концентрации напряжений

Глава 2. Типы балок для строительных конструкций.

Металлические балки относятся к изгибаемым элементам и применяются главным образом для перекрытия пролетов многоэтажных промышленных и гражданских зданий 6—18 м, а также одноэтажных промышленных зданий в виде подкрановых балок, путей подвесного транспорта и реже несущих балок покрытий с пролетами 18—24 м.

Наиболее рациональны в использовании прокатные балки двутаврового и швеллерного сечения ввиду простоты их изготовления; При недостаточной мощности прокатных балок широко применяют сварные составные балки двутаврового сечения, а для конструкций, подвергающихся динамическим и вибрационным нагрузкам,— составные балки на высокопрочных болтах и клепаные балки . При пролетах до 6 м вместо прокатных стальных и прессованных алюминиевых балок целесообразно применять стальные балки из гнутых профилей швеллерного или коробчатого типа

Сварные составные балки могут быть сплошностенчатыми или со стенкой с круглыми, овальными или многоугольными отверстиями, которые используют для прокладки инженерных коммуникаций и других целей. В промежутках между отверстиями устраивают поперечные ребра жесткости, обеспечивающие устойчивость стенки.

В последнее время в строительстве находят применение балки с перфорированной стенкой. Перфорированные балки получают путем разрезания двутаврового горячекатаного профиля ломаной линией в продольном направлении. Затем обе части сдвигают до соединения гребней впритык, после чего их сваривают. В зависимости от длины и высоты профиля, а также от формы ломаной линии можно получать различные отверстия и различную высоту перфорированной балки. Наиболее оптимальный профиль может быть при увеличении высоты до 1,5 ft.

Перфорированные балки имеют ту же массу, что и прокатные профили. При этом их несущая способность и жесткость значительно выше, чем у исходного профиля, а следовательно, она может быть применена при большем пролете и большей нагрузке. Лучше всего использовать такие балки при больших пролетах и малых нагрузках. В этом случае влияние поперечных сил на напряжения в вертикальной стенке незначительно. Проектирование перфорированных балок позволяет получить экономию стали до 20—30 %. Однако учитывая более высокую стоимость изготовления, их применение должно быть экономически оправдано.

Балка – элемент конструкции, работающий на поперечный изгиб, т.е. рассчитанный на восприятие изгибающего момента М и поперечной силы Q.

1. Прокатные балки – двутавровые и швеллерные сечения.

2. Составного сечения – для конструкций, подвергающихся динамическим и вибрационным нагрузкам. Могут быть сплошностенчатыми или со стенкой с круглыми, овальными и многоугольными отверстиями. Используют для прокладки инженерных коммуникаций. Могут быть коробчатого сечения.

Эффективные: 1)Перфорированные балки получают путем разрезания двутаврогого горячекатаного профиля по ломаной линии в продольном направлении, затем обе части сдвигают и сваривают. 30% экономии стали

При одинаковой массе перфорированных и прокатных несущая способность и жесткость у перфорированных значительно выше.

2) Тонкостенные (20%э.с)

3)С гофрированной стенкой (для сейсмоопасных условий.) (15%эк.)

4)Стале-бетонные (сокращение строит. высоты)

5)Предварительно напряженные.Для чего нужны предварительно-напряженные балки? Ответ прост: за счет их предварительного напряжения уменьшаются затраты металла на изготовление балки в среднем на 10 - 20 процентов, да и стоимость самой установки становится дешевле на 12 процентов. Добавим к этому понижение высоты строительных опор, лучшее распределение материала по длине самой балки. Результативность предварительного напряжения состоит в том, что при сборке установки в ней создаются напряжения, обратные по знаку напряжения от нагрузки

6)Шпренгельные

Шпренгельные балки позволяют перекрывать пролеты существенной длины. Так, например балка высотой 500мм в качестве верхнего пояса и нижний пояс из двух стержней диаметром 80мм способна перекрыть 25м при шаге 6м.