27 Вопрос. Динамическое действие нагрузки. Явление резонанса колебаний.

Резона́нс (фр. resonance, от лат. resono «откликаюсь») — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при совпадении частоты собственных колебаний с частотой колебаний вынуждающей силы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с некоторой другой частотой, определяемой из параметров колебательной системы, таких как внутренняя (собственная) частота, коэффициент вязкости и т. п. Обычно резонансная частота не сильно отличается от собственной нормальной, но далеко не во всех случаях можно говорить об их совпадении.

В результате резонанса при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротностью. При помощи резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.

28 Вопрос. Проверка конструктивных элементов сталежелезобетонного пролетного строения на выносливость.

28 Вопрос. Виды сварных соединений. Расчёт прочности сварных стыковых соединений элементов, работающих на центральное растяжение или сжатие.

Виды сварных соединенийСтыковое — сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями.

Нахлёсточное — сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.

Угловое — сварное соединение двух элементов расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев.

Тавровое — сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента.

Торцовое — сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

• 

Стыковое сварное соединение. Сверху - без раздела кромок, снизу - с симметричной V-образной разделкой кромок под сварку.

 

• 

Двустороннее нахлёсточное сварное соединение.

• 

Тавровое сварное соединение с симметричной разделкой кромок под сварку.

• 

Угловое сварное соединение с односторонней разделкой кромок под сварку.

• 

Торцовое сварное соединение.

30. ВОПРОС. Виды сварных соединений. Проверка прочности угловых швов на срез при действии продольных и поперечных сил.

Виды сварных соединенийСтыковое — сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями.

Нахлёсточное — сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.

Угловое — сварное соединение двух элементов расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев.

Тавровое — сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента.

Торцовое — сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

• 

Стыковое сварное соединение. Сверху - без раздела кромок, снизу - с симметричной V-образной разделкой кромок под сварку.

• 

Двустороннее нахлёсточное сварное соединение.

• 

Тавровое сварное соединение с симметричной разделкой кромок под сварку.

• 

Угловое сварное соединение с односторонней разделкой кромок под сварку.

• 

Торцовое сварное соединение.

31. балочная клетка совокупность стальных поперечных и продольных балок, несущих мостовое полотно; железобетонная плита плоская или ребристая со стальными ребрами или балками .  На балочную клетку может быть уложен настил в виде металлического листа (рабочие площадки цехов, гидротехнические конструкции), железобетонных плит и др. Балочная клетка состоит из главных балок, перекрывающих большой пролет, и второстепенных балок. Главные балки опираются на опоры, а второстепенные балки опираются на главные.

Типы балочных клеток

В зависимости от взаимного расположения второстепенных и главных балок различают следующие типы балочных клеток:

1. балочная клетка с этажным расположением второстепенных балок, т, е. с опиранием их непосредственно на главные сверху;

2. балочная клетка с расположением второстепенных балок в одном уровне с главными балками;

3. балочная клетка с пониженным расположением второстепенных балок;

4. балочная клетка усложненного типа, состоящая из трех систем балок.

Выбор типа балочной клетки определяется экономическими соображениями (минимум веса и трудоемкости), а также заданными габаритами (как снизу, так и сверху балочной клетки), диктуемыми условиями эксплуатации. Та высота, за пределы которой не должна выходить конструкция, называется строительной.

Схема распределения нагрузки на балки балочной клетки

Определение нагрузки на балки. Для определения нагрузки на балку выявляют соответствующую балке грузовую площадь, на которую действует равномерно распределенная нагрузка.  На фигуре грузовая площадь 1 второстепенной балки (заштрихована в клетку) имеет ширину а (шаг балок) и длину I (пролет балки). На главную балку действует нагрузка с грузовой площади, обозначенной цифрой 2, на колонку — цифрой 3.  При расчете прокатных балок влиянием их собственного веса можно пренебречь вследствие малого его значения. Вид поперечного сечения пролетного строения, число и тип главных балок зависит от ширины проезжей части, длины пролетов, местонахождения пролетного строения. Если пролетное строение находится в городской черте, то исходя из архитектурных требований, главные балки используются коробчатого сечения. Коробчатые несущие элементы вследствие хорошей работы на кручение, предпочтительнее при расположении пролетного строения на кривой в плане.

При малых пролетах целесообразно применять большее количество несущих элементов на небольших расстояниях друг от друга (рис. 3.1, а; б). С увеличением перекрываемого пролета

становится более выгодным применение меньшего числа, но более мощных несущих элементов. Поэтому при больших пролетах, в тех случаях, когда строительная высота конструкции не стеснена, очень часто ограничиваются устройством только двух несущих элементов в поперечном сечении пролетного строения с применением вспомогательных продольных балок (рис. 3.1, в; г ). В широких пролетных строениях применяют большее число несущих элементов (рис. 3.1, д; е ). В случае стесненной строительной высоты, даже при больших пролетах, применяют решение с более частым расположением главных балок, при котором нагрузка, приходящаяся на каждую из балок, уменьшается, что дает возможность придать им меньшую высоту. Если в связи с архитектурными требованиями необходимо получить цельную, «обтекаемую» конструкцию, то может быть использован вариант с одной коробкой, внутри которой располагаются поперечные связи и вспомогательные балки .

Высота главных балок определяется в первую очередь требованиями жесткости пролетного строения при работе на вертикальную нагрузку, а также условиями минимального расхода стали. Учитываются также условия изготовления, перевозки и монтажа. Высота балки влияет на соотношение масс поясов и стенки: чем больше высота балки, там меньше масса ее поясов и больше масса стенки.

В современных автодорожных неразрезных пролетных строениях

высота сплошностенчатых двутавровых главных балок составляет

1/25:1/30 от длины пролета, коробчатых – 1/30:1/35.

32.Типы балок

Балкой называют сплошной элемент, который работает преимущественно на поперечный изгиб и воспринимает нагрузку, расположенную в пролете, передавая ее на опоры.  Наибольшее распространение в стальных конструкциях имеют разрезные балки вследствие определенности их работы, а также простоты изготовления и монтажа.  Наиболее приспособленной для работы на изгиб формой поперечного сечения балки, как известно, является двутавр. Не исключена возможность применения также и швеллерного профиля, если это конструктивно удобно.

Сечения балок

Балки бывают прокатные и составные. Следует по возможности стремиться к применению прокатных балок как менее трудоемких. Однако вследствие ограниченности сортамента прокатных балок мощные балки, воспринимающие большие моменты, приходится проектировать составными сварными или клепаными.  Сварные балки составляются из трех листов: одного вертикального, называемого стенкой, и двух горизонтальных, называемых полками, которые привариваются к стенке.  Клепаные двутавровые балки составляются из вертикального листа — стенки — и поясных уголков, которые приклепываются к стенке. Если необходимо применять мощные клепаные балки, то для увеличения момента сопротивления к полкам уголков приклепывают горизонтальные листы.  Сварные балки экономичнее клепаных. Поэтому последние имеют ограниченное применение, преимущественно в тяжелых конструкциях, а также в конструкциях, подвергающихся большим динамическим или вибрационным нагрузкам.

Дистальные балки

Снижение металлоемкости может быть достигнуто за счет использования в одной конструкции двух различных марок сталей. Балки, выполненные из двух марок сталей, называют бистальными. В них целесообразно наиболее напряженные участки поясов выполнять из стали повышенной прочности с R_y = R_y1 (низколегированные стали), а стенку и малонапряженные участки поясов - из малоуглеродистой стали с R_y = R_y2.  В расчетном сечении такой балки при достижении в фибровых волокнах поясов σ = R_y1 в примыкающей к поясам зоне стенки напряжения достигнут предела текучести σ_w(y>|a|) = R_y1. Центральная часть стенки и пояса находятся в упругой стадии, периферийные зоны стенки - в пластической (условия ограниченной пластичности).

Балки замкнутого сечения

Балки замкнутого сечения обладают рядом преимуществ по сравнению с открытыми. К ним относятся: - более высокая несущая способность конструкций или их элементов при работе на изгиб в двух плоскостях и на кручение. Материал в замкнутых сечениях располагается в основном в периферийных зонах по отношению к центру тяжести, это обусловливает увеличение моментов инерции и сопротивления относительно оси у (из плоскости элемента) и момента инерции на кручение; - элементы с замкнутыми сечениями более устойчивы при монтаже, менее подвержены механическим повреждениям во время транспортировки и монтажа. Несмотря на названные достоинства, конструктивные элементы с замкнутыми сечениями не нашли в настоящее время широкого применения. И объясняется это прежде всего низкой технологичностью и, как следствие, большей трудоемкостью изготовления.

Балки с гибкой стенкой

Балки с гибкой (очень тонкой) стенкой появились В строительстве стали применять такие балки в 70-е годы текущего века. Они являются дальнейшим воплощением идеи о тесной связи показателей экономической эффективности с понятием тонкостенности. Уменьшение относительной толщины стенки λ_w = h_w / t_w в 2...3 раза приводит к снижению расхода металла на стенку на 25...35% и к концентрации металла в поясах, что выгодно по условиям работы на изгиб. Применение балок с очень тонкими стенками уместно при стабильном направлении действия статических временных нагрузок, поскольку работа таких балок при переменных по направлению подвижных и динамических нагрузках еще недостаточно изучена.

Наибольший экономический эффект (при прочих равных условиях) может быть получен в тонкостенных балках. Хорошим критерием относительной легкости изгибаемого элемента служит безразмерное соотношение η = ³√ W² / A³ , где W - момент сопротивления, А - площадь сечения.  Для прямоугольного сечения с шириной b и высотой h, если принять для определенности отношение h/b равным 2...6, этот показатель составляет 0,38...0,55, а для отечественных прокатных двутавров - 1,25...1,45, т.е. в принятых условиях двутавр в 3...4 раза выгоднее простого прямоугольного сечения. Кроме двутавра применяют и другие формы сечений. Так, при воздействии на балку значительных крутящих моментов предпочтительнее применение замкнутых, развитых в боковой плоскости сечений, примеры которых показаны.  Экономическая эффективность сечений, таким образом, тесно связана с их тонкостенностью. Предельно возможная тонкостенность прокатных балок определяется не только требованиями местной устойчивости стенок, но и возможностями заводской технологии прокатки профилей. Местная устойчивость стенок составных сечений может быть повышена конструктивными мерами (постановкой ребер жесткости, гофрированием стенок и т.п.)

Мерой эффективности профиля для изгибаемых элементов является ядровое расстояние , а для сжатых – удельный радиус инерции .

Чем выше характеристики момента сопротивления W и радиуса инерции i при одинаковом расходе металла (площадь сечения A одинакова для всех сечений), тем выгоднее сечение балки как конструкции, работающей на изгиб, а колонны, работающей на сжатие.

Для получения высоких характеристик ρ и i материал по сечению необходимо располагать на максимальном удалении от центра тяжести (табл.1.1).

Наиболее эффективным сечением для балок, изгибаемых в одной плоскости (относительно x-x) является двутавровое сечение, а для элементов, работающих на осевое сжатие, – трубы круглого, квадратного и прямоугольного сечений.

Одним из видов эффективных гнутых профилей в кровлях применяяется профилированный настил, обладающий значительной поперечной жесткостью, в то же время у стального листа толщиной до 1 мм, из которого выполнен настил, жесткость для работы на поперечный изгиб практически отсутствует.

Ядровое расстояние – расстояние работающие на изгиб

Чем оно больше тем лучше.