Требования, предъявляемые к МК

Конструктивная форма металлоконструкций. Что изучает наука о металлоконструкциях. Требования, предъявляемые к металлоконструкциям (по назначению, технические, технологические, эксплуатационные, экономические, эстетические).

Сталь хорошо работает на все виды нагружений. Качество стали постоянно улучшается.

Наука о МК – это наука о конструктивной форме, общих закономерностях формообразования, теории расчета, методах изготовления и монтажа.

Конструкционная форма элемента:

· конструкционная форма каркаса здания,

· конструкционная форма резервуара.

· Башни

· Мосты

· Подкрановые балки

· Фермы

· Арки и т.д

По виду конструктивных формы разделяются на

· Листовые (резервуары, сосуды, кожухи доменных печей, трубопроводы, бункера, дымовые трубы, настилы и др. спец. конструкции);

· Стержневые (каркасы одноэтажных и многоэтажных производственных и гражданских зд., конструкции в виде башен, мачт, пролетные строения, градирни).

По статической схеме:

· Плоские – конструкции, работающие в 1 плоскости(рамы, фермы, балки, колонны)

· Пространственные – работающие в 2, 3 и более плоскостей (структуры в виде перекрестных систем оболочек, купола, сосуды, растянутые поверхности и др)

Основные критерии, определяющие конструкционную форму:

1) Соответствие конструкционной формы технологическим требованиям производственного процесса.

2) Минимальная масса МК.

3) Минимальная трудоемкость изготовления МК.

4) Минимальная трудоемкость и удобство монтажа МК.

5) Скорость возведения сооружения.

6) Стоимость конструкций в деле.

Что изучает наука о МК.

Основой теории МК является теория разработки конструкционных форм, теория формообразования мет. Раскосов здания, теория сооружений, теория методов расчета конструкционных форм здания.

Исследования в области теорий форм образования и теории сооружения является основой развития МК. Основной целью развития является снижение трудоемкости и стоимости изготовления и монтажа МК. Также развивается теория технологических процессов и теория методов монтажа.

Требования, предъявляемые к МК

· инженерные – позволяющие решать ТЭ задачи (материалоемкость, трудоемкость изготовления и монтажа, скорость возведения, стоимость)

· технологические – позволяют решать задачи физической надежности, моральной долговечности (соотвествие контр. Формы технологическому процессу цех, его требованиям)

Ставится задача: приблизить моральную долговечность к физической.

2. Расчет металлоконструкций по предельным состояниям: по I, по II группе предельных состояний

Предельное состояние – это такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным и монтажным требованиям, т.е. теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимую деформацию.

Нормальной считается эксплуатация, осуществляемая в соответствии с предусмотренными в нормах технологическими или бытовыми условиями.

Предельные состояния подразделяются на 2 группы:

· первая группа включает предельные состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций, оснований (зданий или сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом;

· вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций (оснований) или уменьшающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы.

Предельные состояния первой группы характеризуются:

• разрушением любого характера (например, пластическим, хрупким, усталостным);
• потерей устойчивости формы, приводящей к полной непригодности к эксплуатации;
• потерей устойчивости положения;
• переходом в изменяемую систему;
• качественным изменением конфигурации;
• другими явлениями, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерными деформациями в результате ползучести, пластичности, сдвига в соединениях, раскрытия трещин, а также образованием трещин).

Предельные состояния второй группы характеризуются:

• достижением предельных деформаций конструкции (например, предельных прогибов, поворотов) или предельных деформаций основания;
• достижением предельных уровней колебаний конструкций или оснований;
• образованием трещин;
• достижением предельных раскрытий или длин трещин;
• потерей устойчивости формы, приводящей к затруднению нормальной эксплуатации;
• другими явлениями, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их срока службы (например, коррозионные повреждения).

При достижении конструкцией 2 предельного состояния, она сохраняет прочность и надежность.

Возможность достижения 1 или 2 предельного состояния зависит от многих факторов, важнейшие:

· Влияние нагрузок.

· качество и механические свойства материалов.

· общие условия работы конструкции.

Надежность и гарантия от возникновения предельных состояний конструкции обеспечиваются надлежащим учетом возможных наиболее неблагоприятных характеристик материалов; перегрузок и наиболее невыгодного (но реально возможного) сочетания нагрузок и воздействий; условий и особенностей действительной работы конструкций и оснований; надлежащим выбором расчетных схем и предпосылок расчета, учетом в необходимых случаях пластических и реологических свойств материалов.

Это условие для первой группы предельных состояний по несущей способности может быть записано в общем виде N≤Ф, (3.2)

где N - усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и других воздействий); Ф-предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (функция физико-механических свойств материала, условий работы и размеров элементов).

Предельные состояния первой группы, ведущие к полному прекращению эксплуатации и (или) обрушению конструкций, не должны быть нарушены ни разу за весь срок службы сооружения, т.е. усилие N следует рассматривать как максимальное за весь период эксплуатации, а несущую способность элемента Ф - как минимально возможную.

Для второй группы предельных состояний, связанных, как правило, с перемещениями, также можно записать предельное неравенство: ƒ ≤ [ƒ], (3.3)

где ƒ - перемещение конструкции (функция нагрузок): [ ƒ] - предельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации (функция конструкции и ее назначения).

Предельные состояния второй группы, ведущие к нарушению нормальной эксплуатации, можно рассматривать как более мягкие. Поэтому расчет по второй группе предельных состояний следует выполнять на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуатации, без учета экстремальных ситуаций, приводящих к превышению этих нагрузок.

В общем случае работа конструкций и переход их в предельное состояние зависят от нагрузок, свойств материала и условий работы. Рассмотрим раздельно учет этих факторов при расчете конструкции по предельным состояниям.

При расчете по предельным состояниям пользуются тремя расчетными коэффициентами: перегрузки, однородности металла и условий работы.

Коэффициент перегрузки n учитывает изменяемость нормативной нагрузки в процессе эксплуатации. В результате умножения нормативной нагрузки на соответствующий коэффициент перегрузки получается расчетная нагрузка:

P = nPн,

где P – расчетная нагрузка; n – коэффициент перегрузки; Pн – нормативная нагрузка.

Коэффициент однородности металла К, учитывающий изменчивость механических свойств материалов, принимается меньше единицы.

Произведение нормативного сопротивления Rн (предела текучести) на коэффициент однородности К называют расчетным сопротивлением R и определяют по формуле:

R = KRн.

Коэффициент условий работы m ≤ l учитывает возможные отклонения от нормальных условий эксплуатации, вызванные особенностями работы конструкций. Прочность центрально-сжатых и растянутых элементов определяется равенством:

N/Fнт=Rm,

где N – расчетная сила сжатия или растяжения; Fнт – площадь сечения элемента нетто; R – расчетное сопротивление стали растяжению или сжатию.

При расчете по допускаемым напряжениям напряжения в конструкциях от нормативных нагрузок не должны превышать допускаемых напряжений Допускаемые напряжения, а принимают равными определенной части предела текучести:

σ=σт/К,

где σт – предел текучести; К – коэффициент запаса.

Коэффициент запаса учитывает возможные отклонения фактической нагрузки от нормативной, неравномерность свойств металла и возможные отклонения фактической конструкции от теоретической расчетной. Обобщенный коэффициент запаса не может характеризовать физическое состояние конструкции под нагрузкой, так как не учитывает влияния каждого фактора, определяющего его несущую способность.

Дата добавления: 2015-12-08