Металлические конструкции

1.1. Область применения металлических конструкций.

Применение: несущие конструкции промзданий, большепролётные покрытия зданий, мосты и эстакады, листовые конструкции, башни и мачты, каркасы многоэтажных зданий, крановые и др. подвижные конструкции, прочие конструкции. Исходным материалом является прокатный металл, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления.

Достоинства: надёжность, высокая несущая способность, индустриальность, непроницаемость, скорость монтажа.

Недостатки: коррозия, небольшая огнестойкость (более 600С – пластическое состояние).

Требования: условия эксплуатации, экономия металла, транспортабельность, технологичность, долговечность, эстетичность.

1.2. Характер работы металлов на статическую нагрузку.

Зависимость деформаций (Е) от напряжений ().

График 1. Обычная сталь (малоуглеродистая, мягкая).

Первый участок (прямая линия): стадия упругой работы, после разгрузки, деформации исчезают.

Второй участок: площадка текучести, деформации происходят почти без увеличения нагрузки. Снятие напряжений приводит к остаточным деформациям.

Третий участок: стадия самоупрочнения – происходит повышение сопротивления внешним воздействиям, упругопластическая работа (до временного сопротивления).

Четвертый участок: после достижения точки временного сопротивления деформации моментально возрастают, площадь сечения уменьшается, если нагрузку не снять, происходит разрушение.

График 2. Углеродистая сталь (легированная, закаленная, хрупкая).

Стадии те же, что и на первом графике, лишь отсутствует площадка текучести (после упругих деформаций сразу же проявляется зона повышения сопротивления и почти сразу же - разрушение).

При повторных нагрузках в упругой стадии работа материала не меняется. В упругопластической стадии повторная нагрузка ведёт к увеличению пластических деформаций в результате необратимых искажений структуры Ме предыдущим нагружением и увеличением числа дислокаций. При перерыве упругие свойства восстанавливаются и достигают пределов предыдущего цикла (наклёп). При многократном непрерывном нагружении возникает явление усталости, выражающееся в понижении прочности, приближающейся к некоторой величине предела усталости, ниже которого разрушения стали не происходит.

Хрупкое разрушение определяется разрушением при малых деформациях. На хрупкость стали оказывают влияние качество стали, старение, концентрация напряжений, температура эксплуатации, характер воздействия.

1.3. Концентрация напряжений.

Концентрацией напряжений называют резкое возрастание напряжений в местах резкого изменения формы тела (в районе внутренних углов, выточек, отверстий, канавок и т.д.).

Напряжения вблизи концентраторов напряжений определяются методами теории упругости или экспериментально (методы фотоупругости, голографической интерферометрии, тензометрии, муаровых полос и др.)

При статическом нагружении для деталей из пластичных материалов влияние концентрации напряжений мало. Если материал хрупкий (стекло) или нагрузка переменная — необходимо учитывать концентрацию напряжений.