1. Основні особливості металевих конструкцій і вимоги до них. Номенклатура і область застосування металевих конструкцій.

1. Основні особливості металевих конструкцій і вимоги до них. Номенклатура і область застосування металевих конструкцій.

2.Матеріали, що застосовуються в металевих конструкціях. Механічні характеристики сталей та алюмінієвих сплавів. Сортамент сталей і алюмінієвих профілів.

3.Основні положення розрахунку металевих конструкцій. Методи розрахунку за граничними станами. Групи граничних станів. Коефіцієнти надійності. Навантаження і впливи. Нормативні та розрахункові навантаження. Нормативні та розрахункові опори сталі.

4.Види з’єднань металевих конструкцій. Особливості їх розрахунку.

Розрізняють такі види зварних з'єднань(рис..1).:

· стикові,

· внапуск,

· кутові,

· таврові

В залежності з формою розробки кромок шви бувають V, X і К-подібні. Для V-подібних швів, що зварюються з одного боку, обов'язкове підварювання кореня шва з іншого боку для усунення можливих непроварів, які є джерелом концентрації напруг.
Початок і кінець шва мають непровар і кратер, які є дефектами і їх бажано виводити на технологічні планки за межі робочого перерізу шва, а потім відрізати

За конструктивною ознакою шви поділяють на стикові і кутові.

Кутові шви, розташовані паралельно діючому осьовому зусиллю, називають фланговими, а перпендикулярно зусиллю - лобовими.

а) б)

З’єднання лобовим (а) та фланцевим (б) швом.

5.Призначення, конструктивні схеми, типи з’єднань балок. Види настилів. Розрахунок настилів.

Балками називають елементи, довжина яких значно перевищує розміри перерізу, що працю­ють на поперечний згин та мають суцільний пе­реріз. Це одні з найпоширеніших конструкцій, які використовують як несучі елементи в пере­криттях і покрівлях будівель та споруд, робочих майданчиків, естакад, галерей, у мостах тощо. Балки застосовують як при малих (наприклад, прогони легких покрівель), так і значних наван­таженнях (балки мостів, підкранові балки тощо).

Найраціональнішими є балки довжиною до 20 м, хоча при інтенсивних навантаженнях ділян­ка раціональних прольотів збільшується. Так, з успіхом експлуатуються балкові мости з прольо­тами до кількох сотень метрів.

За статичною схемою балки поділяють на (рис. 1.1).:

· Однопролітні розрізні,

· консольні

· та нерозрізні багатопролітні

Рис.1.1 Найпоширеніші статичні схеми балок:

а-однопролітні, б-консольні, в- багатопролітні нерозрізні.

За вит­ратою металу ефективнішими є нерозрізні та кон­сольні балки. Але трудомісткість їх виготовлення та монтажу вища, ніж однопролітних.

Найчастіше проектують металеві балки дво­таврового перерізу (рис. 1.2). Такий переріз еко­номічний щодо витрати металу і зручний у кон­струюванні. Застосування двостінних балок ви­правдано лише при наявності значних крутних моментів. Легкі балки часто виготовляють зі шве­лерів (наприклад, прогони). Економічними є й балки з перфорованою стінкою, які

виготовляють шляхом розрізування прокатних двотаврів по ла­маній лінії з подальшим зварюванням виступних частин.

Залежно від прольоту і навантаження балки виготовляють: з прокатних, пресованих та гнутих профілів (рис. 1.2, а, б, в) і складеного перерізу (рис. 1.2, г, д).

Рис. 1.2. Приклади найпоширеніших перерізів балок: а — прокатних; б — гнутих; в — пресованих; г — з перфорованою стінкою; 3 — складеного перерізу; І — лінія розрізу; 2 — стиковий шов; 3 — точкове зварювання; 4 — болти або заклепки.

Проектуючи конструкції, необхідно пам'ятати, що балки складеного перерізу дорожчі й трудомісткіші їх використання обгрунтоване лише тоді, коли прокатні чи гнуті профілі не задоволь­няють вимоги міцності, жорсткості, стійкості тощо.

Серед балок складених перерізів більш еко­номічними є балки, в яких елементи перерізу з'єднані зварюванням. Трудомісткість виготовлен­ня клепаних балок вища приблизно на 20 %, а металомісткість — на 15 %.

Застосування кле­паних балок доцільне при значних змінних та ди­намічних навантаженнях, оскільки вони краще витримують дію таких навантажень.

З метою економії рекомендується використо­вувати у найбільш напружених

ділянках поясів сталі підвищеної міцності, виконуючи всі інші частини з менш міцної вуглецевої сталі (так звані бісталеві балки). Знаходять застосування і попе­редньо напружені металеві балки, які внаслідок внутрішнього перерозподілу зусиль і використан­ня високоміцних сталей мають зменшену мета­ломісткість і вищу жорсткість.

Балки використовують як у вигляді окремих несучих конструкцій (наприклад, підкранові шля­хи), так і у вигляді системи перехресних балок (так званих балкових кліток). Поверх балкових кліток влаштовують настил.

Рис. 1.3. Типи балкових кліток: а — спрощений; б — нормальний; ускладнений; / — настил; 2 — балки настилу; З — головні балки; 4 — допоміжні балки.

Можливі два типи з'єднань балок у системі балкової клітки:

спирання зверху (поверхове розміщення ба­лок) — другорядні балки встановлюють на верх­ній пояс головних. З'єднання найбільш зручне як під час виготовлення конструкцій, так і їх мон­тажу, але потребує великої конструктивної ви­соти перекриття (рис. 1.4, а);

приєднання збоку — другорядні балки приєд­нують до основних збоку через ребра жорсткості чи опорні столики (рис. 1.4, б, в, г). Застосовується при обмеженій висоті перекриття.

Рис. 1.4. Типи спряжень балок: спирання зверху (а), збоку: підвищене (б), на одному рівні (б), знижене (г).

Основним типом настилів є монолітний і збірний залізобетон. Дерев'яні настили використовують обмежено через малу довговічність. Сталеві на­стили зумовлюють збільшення витрат металу і тому допускаються лише при належному техніко-економічному обґрунтуванні.

Для настилів найчастіше використовують ста­леві листи завтовшки 6...14 мм. При товщинах 6...10 мм використовують листи з рифами на по­верхні (рифлені, ромбічні), а при більших — гладкі. Поверх гладкого сталевого на­стилу обов'язково влаштовують неслизьку підлогу. Настили майданчиків, розміщених у приміщеннях вибухонебезпечних підприємств, доцільно ви­конувати наскрізними та з матеріалів, що не дають іскор. При невеликих навантаженнях (3...7 КПа) і прольотах (500... 1400 мм) використовують просічно-витяжну сталь. У ряді випадків, коли це зумовлено технологічними вимогами (наприклад, поблизу обладнання та комунікацій), настил роб­лять знімним.

Настили балкових клітей бувають дуже різноманітними в залежності від призначення і конструктивного рішення перекриття. Дуже часто поверх несучого настилу влаштовують захисний настил, який може бути з дерева, асфальту, цегли та інших матеріалів.

В якості несучого настилу найчастіше застосовують плоскі стальні листи або настил із збірних залізобетонних плит.

Останнім часом почали використовувати щитовий настил, розміром до 3x12 м, який складаєтьсяі з несучого сталевого листа, що має зверху захисний шар і підкріпленого знизу поздовжніми і поперечними ребрами. Це значно прискорює монтаж.

Корисне навантаження настилу перекритя задається рівномірно розподіленою інтенсивністю до 40 кН/м2, а граничний відносний прогин приймають не більше

Найпростіша конструкція несучого настилу складається зі сталевого листа, покладеного на балки і привареного до них. (рис. 1.5, в). Відстань між балками, що підтримують настил, визначається його несучою здатністю або жорсткістю.

Рис. 1.5. Розрахунок настилів: а — розрахункова схема; б — епюра згинальних моментів; в — конструкція кріплення настилу до балки.

Приварювання настилу до балок робить неможливим зближенням опор при

його прогині під навантаженням, при цьому виникають розтягуючи

ланцюгові зусилля Н, які поліпшують роботу настилу в прольоті (див. рис. 1.5,а,б).

Крім того, приварювання затискає настил, створюючи опорні моменти, і знижує моменти в прольоті настилу під навантаженням. Але в запас

жорсткості защемлення зазвичай не враховують і вважають обпирання настилу шарнірно-нерухомим, вважаючи, що в опорному перерізі може утворитися пластичний шарнір.

При навантаженнях 𝑞≪50 кН/м2, і граничним відносним прогином не більше міцність шарнірно закріпленого по краях сталевого настилу завжди буде забезпечена, і його треба розраховувати тільки на прогин.

Обпиранні настилу на паралельні балки дозволяє вважати, що він згинається по циліндричній поверхні. Тоді за формулою С. П. Тимошенка:

,𝑓=𝑓-0.∗,1-1+∝.*

Де,𝑓-0.=,5-384.,𝑞,𝑙-4.-,𝐸-1.𝐼. - балочний прогин посередині смуги одиничної ширини від поперечного навантаження q.

-циліндрична жорсткість смуги.

,𝐸-1.=,Е-1−,𝜗-2.., де - коефіцієнт Пуассона (для сталі =0,3),

𝛼=,Н-,Р-Е..;

H-сила розтягу смуги (розтягу),

,Р-Е.=,,𝜋-2.ЕІ-,𝑙-2.. – Ейлерова сила,

- відстань від лівої опори до місця визначення прогину,

l- прогин настилу.

Наближена формула має вигляд:

,𝑙-𝑡.=,4,𝑛-0.-15.(1+,72,Е-1.-,𝑛-0-4.𝑞.)

– шукане відношення прогину пластини до її товщини;

,𝑛-0.=,,𝑙-𝑓..- задане відношення прогину настилу до його граничного прогину;

q- нормативне навантаження на настил.

Силу Н, на дію якої треба перевірити зварні шви, що прикріплюють настил і підтримуючу його конструкцію, можна визначити за наближеною формулою:

𝐻=𝑛,,𝜋-2.-4.,,,𝑓-𝑙..-2.,𝐸-1.∗,𝑙-1.

де -коефіцієнт перевантаження для діючої навантаження.

Якщо розміри настилу (його товщина t і проліт l) відомі, то перевірити його несучу здатність і прогин можна, використовуючи вирази:

𝑓=,𝑓-0.,1-1+∝.

𝐻=,,𝜋-2.,𝐸-1.𝐼-,𝑙-2..∝

Де,М-0.=,𝑞,𝑙-2.-8.-,балочний згинальний момент.

А=1*t;

- площа поперечного перерізу і момент опору смуги настилу.

- визначається з рівняння:

∝,1+,∝-2..=3,,,,𝑓-0.-𝑡..-2.

f - балковий прогин.

6.Підбір та перевірка несучої здатності та жорсткості прокатних балок.

Прокатних балок, що працюють на згин, вибирають згідно з ДЕСТами і ТУ. Застосовують двотаври, двотаври з паралельними гранями полиць. Для прокатних прогонів покрівель-швелери. Прокатні балки застосовувати в конструкціях при розрахункових моментах 13000 см3.

Розрахунок кожного елемента балки ведуть окремо:

а) кількість болтів для прикріплення стикових накладок до пояса балки:

Де n-кількість болтів, що ставлять по одну сторону від центра стику.

,М-П.=,,М І-П.-І.,,𝑁-П.=,,М -П.-,ℎ-0..

Тут М, N - відповідно повний розрахунковий згинальний момент і момент інерції всього зу в місці стику балки;

- момент ынерцыъ поясыв балки;

,ℎ-0.=,ℎ-СТ.+,𝑡-П. - розрахункова висота поясу

розрахункове зсуваюче зусиля, що сприймаэться одним високомыцним болтом.

б) розрахунок болтів, що кріплять стінку:

,М-ст.=𝑚,,𝑁-1.-,𝑎-1..,,𝑎-1-2.+,𝑎-2-2.+,𝑎-3-2.+….

m- число вертикальних рядів болтів на навантаження.

Звідси максимальне горизонтальне зусилля від згинального моменту, що діє на кожен крайній найбільш навантажений болт, буде:

,𝑁-𝑀𝐴𝑋.=,𝑀-𝐶𝑇.,,𝑎-𝑀𝐴𝑋.-𝑚,--,𝑎-𝑖-2...≪,𝑄-вб.

7.Складені балки. Типи їх перерізів. Основи розрахунку. Підбір перерізу складеної балки.

8.Перевірка нормальних, дотичних, приведених місцевих напружень, місцевої та загальної стійкості складених балок. Визначення прогину балок.

9.Класифікація колон, що працюють на центральний стиск. Вибір розрахункової схеми і типу суцільних колон.

10.Наскрізні колони. Вплив решіток на стійкість наскрізної колони. Вибір розрахункової схеми і типу наскрізних колон.

11.Типи каркасів промислових будівель, їх характеристика. Технологічні та економічні вимоги щодо компоновки каркасів. Елементи каркасів – поперечна рама, підкранові конструкції, фахверк, ліхтарі.

12.Особливості розрахунку поперечних рам. Навантаження, що діють на раму (постійні, тимчасові). Перевірка роботи каркаса при розрахунку поперечних рам. Визначення розрахункових зусиль в елементах рами.

13.Типи ригелів поперечних рам каркасу. Суцільні та наскрізні ригелі. Основи проектування ферм. Розрахункові довжини та граничні гнучкості елементів ферм. Підбір перерізів елементів. Конструювання вузлів ферм з різними типами перерізів елементів.

Однією з визначальних особливостей поперечних рам є конструкції ригелів. Для традиційних рішень рам з прольотами 18-36 м характерне використання наскрізних ригелів. Під широко розповсюджену рулонну покрівлю з захисним шаром гравію використовують наскрізні ригелі з паралельними поясами за уніфікованими схемами.

14.Підкранові конструкції. Характеристика підкранових конструкцій. Навантаження.

15.Суцільні підкранові балки. Розрахунок. Підбір перерізів. Вузли і деталі суцільних підкранових балок.

Дата добавления: 2015-10-21