Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ответы по СК.
Различные здания и сооружения (строения) разделяют на производственные и культурно-бытовые. Строения, которые состоят в основном из помещений, предназначенных для проживания, производственной или другой деятельности людей, называют зданиями. Строения, имеющие специальное техническое назначение, называют сооружениями. В них также могут быть помещения для людей, однако эти помещения не определяют функционального назначения сооружения. Многие из таких строений называют инженерными сооружениями, например: мосты, мачты, плотины, тоннели, водозаборные сооружения, шлюзы.
Требования к зданиям. Здания должны соответствовать своему назначению и обеспечивать благоприятные условия для деятельности человека. Этим требованиям должны отвечать планировка и объемы помещений здания, его конструктивные решения, инженерное оборудование, а также внутренний и внешний вид. Здания должны иметь необходимую прочность, устойчивость, капитальность. Прочность и устойчивость здания обеспечивается правильным конструированием, а также соответствующим расчетом несущих элементов: они должны выдерживать возникающие при эксплуатации нагрузки от ветра, подземных толчков и вибрации, нагрузки от собственного веса, людей, оборудования, снега и т. д.Капитальность здания характеризуется степенью долговечности и огнестойкости основных строительных конструкций. Долговечность — это период службы здания, в течение которого оно под воздействием внешней среды и нагрузок не утрачивает необходимых эксплуатационных качеств, прочности и устойчивости.
2 .Несущие и ограждающие элементы, определение. Фундаменты, стены (их виды), перекрытия, крыша, перегородки, лестница?
Несущие конструкции — это совокупность конструктивных элементов сооружения, которые способны при взаимодействии обеспечивать устойчивость постройки, прочность, и выдержать нагрузки. Все остальные конструкции здания являются ограждающими. Ограждающая конструкция — это строительная конструкция, разделяющая здание на отдельные помещения и ограничивающая его объем. Такие конструкции применяются для защиты помещения сооружения от различных воздействий: ветра, шума, температуры, влаги и т.п. К несущим конструкциям относятся столбы, колонны, стены, фермы, балки и другие подобные сооружения. Строительные конструкции ограждающей направленности — это перекрытия, покрытия, перегородки, стены. Несущие и ограждающие конструкции имеют скорее условное различие, т.к. Ограждающие конструкции делятся на внешние и внутренние. Для разделения внутреннего пространства или звукоизоляции служат внутренние ограждающие конструкции, внешние — для защиты от атмосферных воздействий. Также, ограждающие конструкции классифицируются на простые и составные. Все несущие и ограждающие конструкции должны быть прочными и надежными, а их размер, конфигурация и материал могут быть различны.Фундаменты являются опорной частью, через которую передается нагрузка от здания на грунт. Фундаменты подвержены воздействию грунтовых вод, нередко агрессивных и переменной температуры. Поэтому для возведения фундаментов применяют материалы, обладающие высокой прочностью, водостойкостью и морозостойкостью.Стены по назначению и расположению в здании бывают наружными и внутренними. Наружные стены ограждают помещения от внешней среды и защищают их от атмосферных воздействий, а внутренние — отделяют одни помещения от других. Как наружные, так и внутренние стены воспринимают ветровые нагрузки на здание, обеспечивают звуко- и теплоизоляцию помещений.
Перекрытия совмещают ограждающие и несущие функции. Они бывают междуэтажные, чердачные, цокольные. Междуэтажные перекрытия разделяют в здании смежные по высоте помещения. Перекрытия над подвалом называют цокольными, а над верхним этажом — чердачными . Перекрытия обычно выполняют из сборных железобетонных плит — настилов или панелей. В малоэтажных домах перекрытия устраивают иногда из деревянных балок со щитами наката по черепным брускам.
Перегородки. — ограждающие элементы, "которые разделяют внутреннее пространство здания в пределах одного этажа на отдельные помещения. Их возводят из гипсовых, гипсошлакобетонных, фибролитовых и керамических пустотелых плит и камней, а также из кирпича с последующей отделкой. Перегородки опираются на перекрытия и на них передают свой вес.
Крыша совмещает ограждающие и несущие функции и служит для защиты здания от атмосферных осадков и удаления их за его пределы. Она обычно состоит из стропил к которым прикреплена обрешетка кровельного покрытия. В качестве покрытия, называемого кровлей, используют асбестоцементные листы, керамические и бетонные плитки, черепицу, толь, рубероид, кровельную сталь. В некоторых зданиях делают покрытия, в которых совмещены функции крыши и потолка. При этом кровлю настилают по утепленному покрытию верхнего этажа. Такое покрытие называют бесчердачным. Оно имеет соответствующую защиту от промерзания.
Лестницы служат для сообщения между этажами. Располагают их в помещениях с капитальными стенами в лестничных клетках. Часть лестницы между площадками называется маршем .В лестничных клетках в большинстве случаев располагают также лифты.
3. Каркасные здания и сооружения. Здания с несущими стенами.
Каркасные здания подразделяются на две конструктивные схемы: с полным каркасом и с внутренним каркасом?
Здания, возведённые по схеме «полный каркас» конструктивно представляют собой пространственный каркас, который образуется при помощи внешних опорных стоек-колонн и ребристых панелей перекрытия. К стойкам каркаса крепятся панели стен и внутренних перегородок, которые являются несущими. Кроме того, к схеме «полный каркас» относятся здания с поперечным и продольным каркасом.В зданиях типа «внутренний каркас» внешние опорные колонны отсутствуют, а в роли несущих выступают внутренние колонны и панели В каркасных зданиях повышенной этажности (высотой от 12 до 16 этажей и выше) шаг между поперечными рамами составляет 6 м, что позволяет осуществить более свободную планировку помещений.
Стена здания — несущий и (или) ограждающий элемент здания. Конструктивно наружные стены могут быть однослойной или сложной конструкции.Важной частью конструкции стен являются температурно-усадочные швы. Каменные стены подразделяются на:
В зданиях с самонесущими и ненесущими наружными стенами нагрузки от покрытий, перекрытий и т. п. передаются на каркас или поперечные конструкции зданий.
По материалу
4.Требования типизации, унификации. Единая модульная система?
Унификация — рациональное сокращение числа общих параметров зданий и сооружений, типоразмеров конструкций, деталей и оборудования. Унификация обеспечивает приведение к единообразию и сокращение числа основных объемно-планировочных размеров здания (высот этажей, пролетов перекрытий, размеров оконных и дверных проемов и пр.) и, следовательно, к единообразию размеров и форм конструктивных элементов заводского изготовления. Унификация позволяет при массовом серийном изготовлении однотипных изделий и деталей снизить их стоимость и упростить монтаж. Обеспечивается также взаимозаменяемость элементов частей зданий, т. е. создается возможность замены одного элемента другим без изменения принятых по проекту размеров частей здания. Достигается возможность при использовании одного и того же проекта применять в зависимости от местных условий различные варианты конструктивных решений.
В зависимости от широты охвата и назначения объемно-планировочных и конструктивных решений проводится унификация следующих видов: внутриплощадочная , видовая, межвидовая, межотраслевая .
Под типизацией понимают разработку и отбор лучших решений отдельных конструкций, планировочных элементов и зданий в целом для многократного их использования в массовом строительстве. В настоящее время строительство в основном ведется по типовым проектам, в которых отражаются новейшие достижения строительной техники и передовой опыт новаторов строительного производства. Такие проекты используются для строительства зданий определенного назначения в различных географических пунктах и нуждаются лишь в приспособлении (привязке) к местным 'условиям. Применение таких типовых проектов не только сокращает расходы на проектирование, но и обеспечивает оптимальные технико-экономические показатели строительства и эксплуатации зданий. Основой для унификации и типизации сельскохозяйственных зданий является Единая модульная система в строительстве (ЕМС) — совокупность правил взаимного согласования размеров зданий и сооружений, а также размеров и расположения их элементов, строительных конструкций, изделий и элементов оборудования на основе применения модулей. Положения модульной координации размеров в строительстве действуют во всех странах и регламентируются специальным стандартом.
5.Номинальный, конструктивный, натурный размеры?
1.(Вар) номинальный (модульный) размер - проектное расстояние между разбивочными осями; для конструктивного элемента (например, балки, плиты перекрытия) - условный размер, включающий соответствующие части швов и нормативных зазоров, необходимых при стыковании этих элементов;
конструктивный размер - величина элемента, изделия, отличающаяся от номинального размера, как правило, на величину нормативного зазора между изделиями;
натурный размер - фактический размер изделия. Он отличается от конструктивного на величину допуска, установленного для данного изделия (например, для кирпича ±3-5 мм в зависимости от его сорта);
2(Вар)Номинальным модульным размером называют расстояние между модульными разбивочными осями здания, а также условные размеры конструктивного элемента, включающие соответствующие части швов и зазоров. Конструктивным размером называют проектный размер элемента, меньший номинального на величину нормированного шва или зазора между элементами. Натурными называют размеры, получившиеся фактически.
6.Требования, предъявляемые к СК (строительные конструкции)?
В курсе «Строительные конструкции» рассматривают главным образом несущие конструкции зданий и сооружений, которые воспринимают силовые и другие воздействия и передают их на нижележащие конструкции, затем на фундаменты и наконец, на грунт. Несущие конструкции должны отвечать требованиям, предъявляемым к самим зданиям и сооружениям в отношении долговечности, огнестойкости, индустриальности, унификации ,типизации. надёжности.
7.Характеристика СК по геометрическим признакам, характеру расчетной схемы, по используемым материалам и т.п.?
. По геометрическому признаку различают следующие виды строительных конструкций: массивы, брусья, плиты, оболочки и стержневые системы.
Массив – конструкция, в которой все размеры достаточно значительны и одного порядка (например, у фундаментов).
Стержневые системы представляют собой геометрически неизменяемые системы стержней, соединенных между собой шарнирно или жестко. К ним относятся строительные фермы.
Брус – элемент, в котором два размера во много раз меньше третьего. Брус с ломаной осью принято называть простейшей рамой, а с криволинейной осью – аркой.
Плита – элемент, в котором один размер во много раз больше двух других. Плита является частным случаем более общего понятия – оболочки, которая в отличие от плиты имеет криволинейное очертание.
По используемым материалам конструкции делятся на следующие основные виды: металлические (в основном стальные), деревянные, бетонные, железобетонные, каменные и армокаменные.
Наиболее широко сейчас используются металлические и железобетонные строительные конструкции. Первыми же строительными материалами были дерево и камень.
С точки зрения статики конструкции делятся на статически определимые (конструкции в которых усилия или напряжения могут быть определены только из условий равновесия) и статически неопределимые (конструкции для которых одних уравнений статики недостаточно).
8.Строительные стали и алюминиевые сплавы, виды сталей. Что такое сталь?
Основные материалы, служащие для Изготовления металлических конструкций,— строительные стали и алюминиевые сплавы. Применение сталей в конструкциях различного назначения определяется механическими свойствами и стойкостью. Основные механические свойства сталей следующие: прочность — способность сопротивляться внешним воздействиям; упругость — способность восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки; пластичность — свойство не возвращаться в первоначальное состояние после снятия нагрузки (появление так называемых остаточных деформаций); хрупкость — разрушение при малых деформациях.
Виды сталей:
Быстрорежущая - В основном для изготовления метало режущего инструмента.
Инструментальная - эфективно сопр. Удару.
Легированная – Высокая устойчивость к переохлаждению, большая прокаливаемость. Нормальная износостойкость.
Углеродистая - Не нуждается в предварительной и окончательной обработках.
Плюсы: низкая стоимость, обрабатываемость под давлением.
Минусы: невысокая стойкость резки, ограничение размера инструмента.
Сталь — сплав железа с углеродом иили с другими элементами. Сталь содержит не более 2,14% углерода (при большем количестве углерода в железе образуется чугун). Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
9.Механические свойства сталей (временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение)?
Под временным сопротивлением понимают напряжения, отвечающей максимальной нагрузке, предшествующей разрушению. После достижения напряжений, соответствующих временному сопротивлению нагрузка начинает падать вследствие образования шейки и продолжает снижаться вплоть до разрушения – разрыва. Напряжения, приходящиеся на единицу площади шейки (действительные напряжения) растут до самого разрыва. Временное сопротивление определяется как отношение усилия к площади недеформированного образца.
Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям. В зависимости от природы материала используют физический или условный предел текучести.
Относительное удлинение δ представляет собой отношение приращения длины образца после его разрыва к первоначальной расчетной длине l0 и выражается в процентах:
,
где lк – длина образца после разрыва.
10.Химический состав стали, примеси и легирующие добавки (какие свойства изменяют на примере двух-трех химических элементов).?
По химическому составу: углеродистые и легированные.
Углеродистые:
Легированные:
Постоянные примеси, от которых зависит качество стали, - сера и фосфор. Сера понижает пластичность, вязкость, придает стали красноломкость при прокатке и ковке Фосфор при концентрации до 1,2% растворяется в феррите, уменьшая его пластичность; сильно ликвирует.
Легирующие элементы по-разному влияют: Хром Сr повышает твердость, прочность, вязкость, износостойкость, повышает коррозионную стойкость, а также пластичность, но понижает теплопроводность. Титан Тi повышает твердость, прочность, износостойкость, но снижает прокаливаемость стали. Улучшает свариваемость нержавеющих сталей, снижает ликвацию. Никель Ni повышает прочность, твердость, вязкость при низких температурах, прокаливаемость и коррозионную стойкость стали и при этом незначительно снижает пластичность. От содержания никеля в стали зависят ее электросопротивление и коэффициент теплового расширения. Никель — дорогой металл, поэтому в конструкционные стали его вводят вместе с хромом и другими элементами, притом в предельно минимальном количестве.
11. Работа стали на растяжение?
Если подвергнуть образец растяжению и через определенные интервалы увеличивать нагрузку, отмечая получающиеся удлинения, то можно построить диаграмму растяжения, представляющую зависимость между нагрузкой и деформацией. Для удобства определяют зависимость между напряжениями и относительными удлинениями.
В первой стадии растяжения — стадии упругой работы (до предела пропорциональности σпц), происходят упругие деформации, пропорциональные действующим напряжениям. После снятия нагрузки образец (изделие) принимает первоначальные размеры. До предела пропорциональности работа стали почти полностью отвечает линейному закону и выражается зависимостью Гука . При дальнейшем увеличении нагрузки пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается — деформации начинают расти быстрее напряжений (участок между σпц и σт).
Последующее увеличение напряжений приводит к такому состоянию, когда в изделии (образце) происходит увеличение деформации при постоянных напряжениях — образование площадки текучести. Этой стадии пластического течения отвечают напряжения предела текучести.
12. Работа стали на Сжатие?
Под работой стали на сжатие понимают работу на сжатие коротких элементов, которые не могут потерять устойчивость, т. е. получить изгиб на длине.
Напряжение в сжатом элементе определяют так же, как и в растянутом
Вначале сталь при сжатии ведет себя так же, как при растяжении: тот же модуль упругости, совпадение пределов пропорциональности, упругости и текучести. В дальнейшем происходит раздвоение диаграмм: временное сопротивление сжатию получить у мягких малоуглеродистых сталей не удается, материал сплющивается, воспринимая все большую нагрузку. В последующем у мягких сталей появляются трещины по периметру образца, высокоуглеродистые хрупкие стали разрушаются по наклонным плоскостям.
Ввиду того, что в упругой и упруго-пластической стадиях сталь ведет себя одинаково, соответствующие расчетные характеристики ее принимаются также одинаковыми.
Повышенная несущая способность при сжатии в области самоупрочнения используется при работе стали на смятие (сжатие коротких элементов, которые не могут потерять устойчивость).В этом случае расчетное сопротивление принимается более высоким, чем при растяжении и сжатии.
13. Старение стали?
Старение стали — изменение свойств материала (стали), протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Такие процессы происходят главным образом в низкоуглеродистых сталях (менее 0,25 % С). При старении за счёт скопления атомов углерода на дислокациях или выделения избыточных фаз и феррита (карбидов, нитридов) повышаются прочность, порог хладноломкости и снижается сопротивление хрупкому разрушению. Склонность стали к старению снижается при легировании её алюминием, титаном или ванадием.
Различают два вида старения: 1) термическое, протекающее в закаленном сплаве; 2) деформационное (механическое), происходящее в сплаве, пластически деформированном при температуре ниже температуры рекристаллизации.
14.Расчет конструкций по предельным состояниям. Первая-вторая группы предельных состояний?
Цель расчета строительных конструкций - обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.
Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по предельным состояниям.
Метод расчета по предельным состояниям впервые был разработан в Советском Союзе в 50-е годы. Целью метода является не допускать с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний при эксплуатации в течение всего заданного срока службы конструкции здания или сооружения, а также при производстве работ.
Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ.
В расчетах конструкций на действие статических и динамических нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение строительства и заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния:
Первая группа — состояния, при которых происходит исчерпание несущей способности (прочность, устойчивость или выносливость) сооружений при соответствующих комбинациях нагрузок, которые могут также сопровождаться разрушениями любого вида (вязкое, усталостное, хрупкое), превращением системы в механизм, образованием трещин, цепи пластических шарниров и др.
Вторая группа — состояния, при которых нарушается нормальная эксплуатация сооружений или исчерпывается ресурс их долговечности вследствие появления недопустимых деформаций, колебаний и иных нарушений, требующих временной приостановки эксплуатации сооружения и выполнения его ремонта.
15. Предельные состояния. Граничные условия предельных состояний при сжатии, растяжении и изгибе?
Предельное состояние — состояние конструкции (сооружения), при котором она перестаёт удовлетворять эксплуатационным требованиям, то есть либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение. Дальнейшая эксплуатация такой конструкции недопустима или нецелесообразна.
16. Виды нагрузок (постоянные, временные…), расчетные и нормативные нагрузки?
|
В зависимости от продолжительности действия нагрузки делят на постоянные и временные. Временные нагрузки в свою очередь подразделяют на длительные, кратковременные и особые. Постоянными нагрузками называют такие, которые действуют на конструкцию постоянно: собственный вес строительных конструкций, давление фунта, воздействие предварительного напряжения конструкций и т.п. Временные действуют не постоянно. Длительными нагрузками называют такие, которые действуют на конструкцию продолжительное время (но могут и отсутствовать): вес технологического оборудования, вес складируемых грузов, давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах. Кратковременными нагрузками называют нагрузки, действующие непродолжительное время: снег, ветер, подвижные краны, нагрузки, возникающие при транспортировке, монтаже, ремонтах и испытаниях конструкций, температурные климатические воздействия и т.д. Особые нагрузки - это нагрузки, которые могут появиться в исключительных случаях: сейсмические воздействия, аварийные нарушения технологического процесса, резкие просадки грунтов. Основные положения по расчету устанавливают два значения нагрузок: нормативные и расчетные. Нагрузки, отвечающие условиям нормальной эксплуатации, называют нормативными. Их величину устанавливают в нормах проектирования, оговаривают в техническом задании или определяют по проектным значениям геометрических параметров оборудования или конструкций. Расчетные нагрузки представляют собой наибольшие в вероятностном смысле нагрузки и воздействия за время эксплуатации сооружения и имеют высокую обеспеченность. Для большинства расчетных нагрузок обеспеченность превышает 0,99. |
17. Нормативные, расчетные сопротивления стали?
1вар)Значения предела текучести и временного сопротивления, установленные в нормах, называют соответственно нормативным сопротивлением по пределу текучести Ryn и нормативным сопротивлением по временному сопротивлению Run. Эти значения соответствуют минимальным браковочным характеристикам, предусмотренным государственными стандартами и техническими условиями.
Хотя обеспеченность нормативных сопротивлений высока, существует, пусть и небольшая, вероятность, что в конструкцию попадет металл с более низкими характеристиками, тем более что контроль качества стали проводят выборочным методом. Кроме того, прокат часто поставляют с минусовыми допусками и геометрические характеристики сечений могут быть меньше номинальных. Имеются и различия в работе стали в образцах, на которых проводятся испытания, и в конструкции. Влияние этих факторов на снижение несущей способности конструкций учитывают коэффициентом надежности по материалу γm. Значения γm, установлены на основании статистической обработки результатов заводских испытаний образцов и анализа условий контроля качества металлопроката.
Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, определяемое делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу: Ry = Ryn/ γm; Ru = Run/ γm. (3.8)
При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность такого состояния путем введения дополнительного коэффициента надежности γu =1,3.
2ВАР Нормативные и расчетные сопротивления. Для металлов нормативные сопротивления устанавливаются по минимальным значениям предела текучести Rуп=σу и временного сопротивления Run=σu в соответствии с государственными стандартами и техническими условиями. При изготовлении сталей и алюминиевых сплавов пределы текучести и прочности контролируют выборочно, поэтому случайные отклонения этих характеристик учитывают с помощью коэффициентов надежности по материалу, который устанавливается на основе статистической обработки результатов испытаний и равен: γm =1,025...1,15 (для алюминиевых сплавов γm =1,1). Расчетные сопротивления устанавливаются равными нормативным сопротивлениям, деленным на коэффициенты надежности по материалу. Различают их по пределу текучести Ry=Ryn/ γm и временному сопротивлению Ru=Run/ γm.
18. Сортамент стали?
19. Расчет элементов металлических конструкций по предельным состояниям. ?)(ХЗ ВРОДЕ КАК И 14)
Цель расчета строительных конструкций - обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.
Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по предельным состояниям.
Метод расчета по предельным состояниям впервые был разработан в Советском Союзе в 50-е годы. Целью метода является не допускать с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний при эксплуатации в течение всего заданного срока службы конструкции здания или сооружения, а также при производстве работ.
Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ.
В расчетах конструкций на действие статических и динамических нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение строительства и заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния:
Первая группа — состояния, при которых происходит исчерпание несущей способности (прочность, устойчивость или выносливость) сооружений при соответствующих комбинациях нагрузок, которые могут также сопровождаться разрушениями любого вида (вязкое, усталостное, хрупкое), превращением системы в механизм, образованием трещин, цепи пластических шарниров и др.
Вторая группа — состояния, при которых нарушается нормальная эксплуатация сооружений или исчерпывается ресурс их долговечности вследствие появления недопустимых деформаций, колебаний и иных нарушений, требующих временной приостановки эксплуатации сооружения и выполнения его ремонта.
20. Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы?
Центрально растянутые элементы – такие, у каких линия действия силы совпадает с центром тяжести сечения и во всех волокнах поперечного сечения возникают растягивающие деформации.
Центрально сжатые элементы
Определение аналогично центрально-растянутому, только во всех волокнах поперечного сечения возникают сжимающие деформации. Расчет сжатых элементов производится с учетом продольного изгиба и допущения пластических деформаций. Для большинства центрально-сжатых элементов металлических конструкций разрушение происходит за счет потери общей устойчивости (выпучивания), наступающий значительно раньше потери прочности.
21. Игибаемые элементы? Один из распространенных изгибаемых элементов – это балка на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. От действия моментов и поперечных сил в сечении балки возникают нормальные σ и касательные τ напряжения.
Изгибаемые элементы рассчитывают по первой группе предельных состояний, когда проверяют их прочность и устойчивость, и по второй группе предельных состояний, когда проверяют их жесткость (прогиб). Расчеты на прочность и устойчивость ведут по расчетным нагрузкам, а расчет на прогиб — по нормативным. Изгибу в основном подвергаются балки и элементы плит металлических покрытий и перекрытий.
22. Что значит потеря устойчивости?
Между устойчивым и неустойчивым состояниями теоретически существует промежуточное, называемое критическим состоянием, при котором стержень после удаления силы Р может остаться в равновесии как в прямолинейном состоянии, так и в криволинейном. При заданных размерах стержня вид его деформированного состояния зависит от величины сжимающей силы.
Наибольшая величина сжимающей силы, при которой деформированное состояние стержня ещё устойчивое, называется критической силой, обозначаемой FК
Превышение величины критической силы приводит к потере устойчивости, при которой малые поперечные нагрузки приводят к большим изгибным перемещениям стержня и возможному его разрушению.
Отношение критической силы к площади поперечного сечения стержня называют критическим напряжением .
В том случае, когда критические напряжения не превышают предела пропорциональности материала , потеря устойчивости начинается при упругом деформировании стержня и критическую силу вычисляют по формуле Эйлера.
23. Общие сведения о потере местной и общей устойчивости?
Общая и местная устойчивость. Для большинства металлических конструкций очень важный фактор — устойчивость, поскольку в сжатых элементах возможна потеря несущей способности не за счет разрушения материала, а за счет потери устойчивости при нагрузках, значительно меньших, чем требуются на разрушение металла. Практика показала, что значительная часть аварий металлических конструкций произошла из-за потери устойчивости как целых конструкций, так и отдельных их элементов. Различают два основных типа потери устойчивости — общую и местную. Общая потеря устойчивости — это такое явление, когда при нагрузке, превышающей некоторое критическое значение, происходит потеря первоначальной формы конструкции, при этом она изгибается или закручивается
Местная потеря устойчивости —такое явление, когда весь элемент в целом сохраняет первоначальную форму, а отдельные сжатые элементы (пластинки) теряют форму, искривляясь в составе конструкции. Местная потеря устойчивости, как правило, предшествует общей потере устойчивости. Выход из работы стенки или полки сжатого элемента вследствие местной потери устойчивости резко ослабляет сечение всей конструкции.
Любой элемент металлической конструкции состоит из отдельных пластинок различных типов. Например, полку двутавра образуют свесы, которые представляют собой пластинку с одним свободным краем, а стенка — это длинная пластинка, края которой защемлены в полках, поэтому формулы, выражающие условия местной устойчивости, имеют следующую структуру:
(23.3)
Величина коэффициента k зависит от марки стали, гибкости элемента (типа поперечного сечения), вида пластинки (полка или стенка), типа конструкции и действующей нагрузки.
24. Соединения элементов металлических конструкций. Сварные соединения. Виды сварки и их общая характеристика?
В большинстве случаев металлические конструкции изготавливают в заводских условиях из отдельных элементов — листов и профилей, которые соединяются между собой различными видами соединении. Выбор того или иного типа соединения зависит от типа конструкции, вида действующей нагрузки, характера напряженного состояния, условий работы, технологии изготовления и т. д. Наиболее распространенный тип соединения металлических конструкций — сварка. В нашей стране около 90 % стальных конструкций выполняются сварными.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В практике строительства чаще всего применяется ручная, полуавтоматическая и автоматическая электродуговая сварка. Наибольшая производительность труда и наилучшее качество сварных соединений достигаются при автоматической сварке. При полуавтоматической сварке производительность и качество ниже, при ручной—качество сварки зависит во многом от квалификации сварщика, а производительность труда еще ниже.
Преимущества и недостатки. К преимуществам сварных соединений относятся: меньшая масса, отсутствие ослаблений в стыках (нет отверстий для заклепок и болтов), меньшая трудоемкость и возможность создания более рациональных поперечных сечений элементов. Главный недостаток сварных соединений в том, что, являясь по существу концентраторами напряжений, они могут испытывать хрупкое разрушение при воздействиях низких температур и динамических нагрузок.
25. Болтовые и заклепочные соединения. Расчет болтов на срез, смятие и растяжение. Конструирование болтовых соединений?
Болтовые соединения просты в установке, надежны, не требуют сложного оборудования и распространены в основном в монтажных соединениях металлических конструкций. Различают болты грубой, нормальной, повышенной точности и высокопрочные. Болты грубой и нормальной точности изготавливают из углеродистых сталей и применяют для конструкций из сталей с пределом текучести до 380 МПа. Отверстия для постановки этих болтов продавливаются или просверливаются и имеют диаметр на 2...Змм больше, чем диаметр болта, что облегчает сборку конструкций, но делает соединение податливым. Зазор между отверстием и болтом повышенной точности составляет 0,3...0,5 мм, и болты в этих соединениях сидят плотно, снижая податливость стыка. Высокопрочные болты изготавливают в основном из легированных сталей с последующей термической обработкой. Это болты нормальной точности. Их затягивают гайковертами с тарировочными устройствами, позволяющими контролировать усилие натяжения. Поверхности соединяемых элементов предварительно обрабатывают.
Расчет заклепок и болтов. Болты грубой, нормальной и повышенной точности рассчитывают на срез, смятие и растяжение, заклепки для конструкций из алюминиевых сплавов — только на срез и смятие. При расчете на срез считается, что разрушение происходит по плоскости сдвига и усилие, воспринимаемое одним болтом пли заклепкой, определяют по следующей формуле:
Конструирование болтов. Правила размещения всех видов болтов и заклепок одинаковы. Болты и заклепки размешают рядами, чтобы было удобно вести работу. Линии, проходящие по центрам болтов, называют рисками. Расстояние между болтами вдоль действующего усилия называется шагом, поперек усилия — дорожкой .Применяется рядовое и шахматное расположение болтов.
26. Соединения на высокопрочных болтах?
27.типы сварных соединений.
Типы сварных стыков. С помощью стыковых и угловых швов конструируют четыре основных типа сварных соединений: стыковое внахлестку, тавровое и угловое. Стыковое соединение может быть без накладок и с накладками и через прокладку. Наиболее экономично и надежно соединение встык. Соединения через прокладку и с накладками менее надежны, так как при их создании образуются концентраторы напряжении. При соединении внахлестку элементы накладываются один на другой и соединяются угловыми швами. Тавровое и угловое соединения работают примерно одинаково.
28. Металлические балки и балочные клетки. Общая характеристика балок. Типы балок, размеры. Расчет и проектирование прокатных балок.?
Балки — один из наиболее широко применяемых элементов конструкций в покрытиях и междуэтажных перекрытиях гражданских, производственных зданий и других сооружений. В некоторых случаях вместо балок используют сквозные конструкции: фермы или структурные конструкции, характеризующиеся (при больших пролетах) меньшим расходом металла по сравнению с балочными перекрытиями. Балки чаще всего применяются при небольших пролетах. Балки классифицируются в зависимости от статической схемы работы: на разрезные (однопролетные) и неразрезные (многопролетные); типа поперечного сечения: двутавровые, швеллерные из стальных прокатных, гнутых или алюминиевых прессованных профилей ; способа изготовления: прокатные, гнутые и прессованные (для небольших пролетов), составные (сварные, на болтах и клепаные) .
Генеральные размеры балок. К ним относятся: пролет, расстояние между балками (шаг балок) и высота. Пролет обычно задается на основе технологических условий. Шаг балок, как правило, определяется длиной стандартных железобетонных (или других) плит, покрытий или перекрытий. При проектировании и строительстве различают: строительную высоту, минимальную и оптимальную.
Балочной конструкцией (клеткой) называют систему несущих перекрытий балок для опирания настила покрытия или перекрытия. Балки, опирающиеся на колонны или стены, называются главными, они поддерживают систему поперечных балок, на которые, в свою очередь, могут опираться продольные балки, поддерживающие настил покрытия или перекрытия из железобетона или стали. Поперечные и продольные балки часто называют вспомогательными. Различают следующие типы балочных клеток: упрощенные, когда имеются только главные балки, нормальные — с поперечными вспомогательными балками и усложненные — со всеми типами балок.
Проектирование балочных клеток включает в себя сбор нагрузок, разработку различных вариантов решения задачи с выбором наиболее оптимальной схемы, а также расчет всех элементов конструкций, входящих в выбранный оптимальный вариант. Все расчеты должны подробно иллюстрироваться схемами и эскизами.
29. Составные металлические балки. Как правильно назначить высоту составной балки?
30. Оптимальная, минимальная, строительная высота балки?
Строительная высота - это габаритный размер, задаваемый конструктору. Он зависит от общей конструктивной схемы здания. Минимальная высота — наименьшая высота балки, при которой соблюдаются требования необходимой жесткости, т. е. прогиб балки не превосходит предельно допустимого. Оптимальная высота—это такая, при которой балка с заданным моментом сопротивления W имеет наименьший расход материала.
31. Из каких условий подбирается сечение составных балок?
В составных балках изгибающий момент, действующий в поперечном сечении, неодинаков по всей длине балки, он максимален в середине пролета и уменьшается к опорам. В этой связи на приопорных участках балок можно уменьшить поперечное сечение и сэкономить металл. Сечение уменьшается в основном за счет изменения толщины и ширины полок, причем последнее предпочтительнее. Расчеты показали, что экономически выгодно уменьшать сечение (при пролетах более 12 м) один раз в полупролете на расстоянии а=1/6 пролета от опоры. Уменьшенную ширину полки подбирают по действующему изгибающему моменту.
32. Металлические колонны и стойки. Типы сплошных и сквозных колонн, сечения сплошных и сквозных колонн. Расчет и конструирование центрально сжатых колонн?
Колонной называют вертикальный стержень, воспринимающий сжимающие усилия и передающий давление на лежащие ниже части сооружения или на фундамент. Колонны применяют для поддержки перекрытий и покрытий, стенового ограждения, а также конструкций инженерных сооружений — путепроводов, эстакад, бункеров, галерей и т. д. В колонне различают три основные части : оголовок , на который опирается поддерживаемая конструкция; стержень , воспринимающий нагрузку, и базу , передающую давление колонны на фундамент или лежащую ниже конструкцию. Металлические колонны изготовляют, как правило, из стали, алюминиевые сплавы используют очень редко вследствие низкого модуля упругости.
Классификация колонн. В зависимости от условий нагружения различают центрально-сжатые и внецентренно сжатые колонны. В центрально-сжатых колоннах продольная сила приложена вдоль оси колонны и вызывает равномерное сжатие сечения (см. рис. 6.1,а). Конструкция поперечного сечения стержня колонн может быть сплошной или сквозной. Выбор типа поперечного сечения зависит от минимального расхода металла и наименьшей трудоемкости изготовления. Сплошные колонны менее трудоемки, чем сквозные, однако при значительных нагрузках и большой высоте более рациональными могут оказаться сквозные колонны. Сквозные колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединяют между собой системой планок или решеток, причем последние применяются при больших нагрузках. Тип поперечного сечения колонн должен назначаться с учетом действующих нагрузок и условий устойчивости.
33. Базы колонн. Типы и конструкции баз. Расчет и конструирование баз центрально и внецентренно сжатых колонн?
Чтобы обеспечить равномерную передачу давления от колонны на фундамент, а также закрепление нижнего конца колонны в соответствии с расчетной схемой создают специальную конструкцию, называемую базой. Различают жесткие и шарнирные базы. Существует несколько конструктивных решений баз. В самом простом случае при относительно небольших нагрузках база центрально-сжатой колонны представляет собой опорную плиту, к которой приваривается стержень колонны (рис. 7, а). Такое крепление обычно считается шарнирным. При этом нижний торец колонны фрезеруют, а верхнюю часть плиты прострагивают, чтобы обеспечить плотный контакт.. Опорные плиты центрально-сжатых колонн имеют квадратную форму, при базах с траверсами они могут быть и прямоугольными. В центрально-сжатых колоннах продольная сила приложена вдоль оси колонны и вызывает равномерное сжатие сечения Внецентренно сжатые колонны работают на восприятие совместного действия продольной силы и изгибающего момента. Конструкция поперечного сечения стержня колонн может быть сплошной или сквозной . Выбор типа поперечного сечения зависит от минимального расхода металла и наименьшей трудоемкости изготовления.
34. Жесткие и шарнирные базы. Примеры опирания колонн на фундаменты?
. Различают жесткие и шарнирные базы. Причем при креплении анкерных болтов через столики опирание считается жестким .Плиту базы рассчитывают на воздействие отпора фундамента, которое с некоторым запасом надежности считается равномерным .. Отдельные участки плиты можно рассматривать как плиты, имеющие различные условия опирания: на четыре канта (случай I), три канта (случай II) или консольные (случай III). Центральную передачу нагрузки на колонны обеспечивают с помощью верхнего опирания балок через торцевые ребра, передающие опорные давления через центрирующую опорную плиту в голове колонны , причем такой стык является, как правило, шарнирным. Жесткий стык можно создавать при опирании балок на колонны сбоку. В этих стыках вертикальные усилия воспринимаются опорными столиками, привариваемыми к полкам и стенкам, а горизонтальные усилия и опорные изгибающие моменты передаются с помощью болтового соединения.
35. Как выполняется сопряжение балок с колоннами?
Стыки составных балок бывают заводскими и монтажными. Заводские стыки устраиваются из-за недостаточной длины прокатных профилей по сравнению с требуемыми размерами балок. Монтажные стыки создают, если невозможно транспортировать элементы в целом виде из-за значительных размеров. Стыки - самые уязвимые участки конструкций из-за возможной концентрации напряжений, поэтому их стараются устраивать в наименее ответственных зонах конструкций. Монтажные стыки делят конструкцию на отдельные элементы, которые называются отправочными элементами (марками).
Заводские стыки для повышения надежности конструкций делают вразбежку. Монтажные стыки сваривают, как правило, вручную, поэтому стык устраивается в сечении, где растягивающие усилия меньше Rwy (т. е. там, где М Мтах). Если же стык устраивают в сечении, где М=Мтах, то обычно применяют косой шов, который при уклоне i=2:1 равнопрочен основному металлу. Соединения элементов осуществляют встык, а швы накладывают в определенном порядке для снижения сварочных напряжений. Сопряжения балок в балочных клетках бывают трех типов: этажное, в одном уровне и пониженное. Наиболее удобно для монтажа этажное сопряжение. Сопряжение в одном уровне позволяет осуществлять соединение при меньшей строительной высоте. В пониженном сопряжении верх поперечных балок ниже верха главных балок. Два последних сопряжения часто осуществляют, прикрепляя вспомогательные балки к ребру жесткости главной балки с помощью болтов или на сварке.
36.Расчет опорной плиты сжатой колонны. из каких условий выполняется?.
37.Фермы. Классификация, назначение. Компоновка.
Фермами называют геометрически неизменяемые решетчатые конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Жесткость узлов ферм незначительно влияет на работу стержней и поэтому можно рассматривать эти конструкции как шарнирно-стержневые системы. При узловой передаче нагрузки стержни фермы подвергаются только осевым воздействиям растягивающих или сжимающих сил, что позволяет более целесообразно использовать материал, чем в сплошной балке. Фермы особенно выгодны в таких конструкциях, где по условиям жесткости требуется большая высота. Поэтому с увеличением пролета конструкции и уменьшением нагрузок рациональнее применять решетчатые фермы. Фермы условно делят на легкие и тяжелые. Легкие конструируют с помощью одной фасонки или совсем без фасонок, у тяжелых каждый узел образован с помощью двух или более параллельно расположенных фасонных вставок, а стержни, как правило, имеют двухступенчатое сечение, чаще всего Н- или П-образное
Очертание ферм Оно зависит от назначения сооружения, статической схемы фермы, вида нагрузок, действующих на нее, и других факторов. Теоретически наивыгоднейшим будет такое очертание контура фермы, при котором оно соответствует очертанию эпюры моментов. Например, при равномерно распределенной нагрузке и горизонтальном нижнем поясе верхний пояс очерчен по дуге параболы, а при одном сосредоточенном грузе в пролете — в виде треугольной фермы. В этом случае усилия будут возникать только в поясах, в стержнях решетки усилия теоретически равны нулю.
Наиболее часто в легких фермах применяют трапециевидные фермы и фермы с параллельными поясами (двухскатные) .Фермы трапециевидного очертания имеют небольшие уклоны верхнего пояса. Их стали применять вместо треугольных ферм при использовании рулонных кровельных материалов, не требующих больших уклонов кровли. В настоящее время такие фермы являются основным типом стропильных ферм (ферм покрытий). Трапециевидное очертание ферм достаточно хорошо соответствует эпюре изгибающих моментов от равномерно распределенной нагрузки — контур фермы как бы описан вокруг эпюры. Треугольные фермы (см. рис. 2, в) вследствие весьма больших усилий в поясах всегда значительно тяжелее ферм остальных типов. Примером применения треугольных ферм могут служить шедовые покрытия, используемые в зданиях, где необходим большой и равномерный приток дневного света с одной стороны
38.Подбор сечений элементов ферм, определение внутренних усилий.
Сечения элементов ферм зависят от назначения сооружения, конструкции фермы, узлов, связей, условий эксплуатации и монтажа. Наиболее часто встречающиеся поперечные сечения элементов сварных ферм . Сечения из одиночных уголков применяют при небольших нагрузках. Тавровое сечение из равнобоких уголков используют для элементов решетки. Для сжатых поясов ферм рекомендуется сечение из двух неравнобоких уголков, располагаемых широкими полками в плоскости кровли, что повышает устойчивость пояса из плоскости фермы. Сечения из уголков обычно применяют для легких ферм пролетом до 36 м. Крестовое сечение из двух или четырех уголков применяется в поясах пространственных ферм и в опорных и средних стойках ферм, где крепятся вертикальные связи и требуются повышенная прочность и жесткость в разных плоскостях. Наибольшую жесткость в плоскости кровли дают сечения из швеллеров и двутавров , однако конструкции ферм с такими сечениями очень трудоемки в изготовлении. Наиболее экономичны по затрате металла замкнутые сечения из круглых и прямоугольных труб.
39.Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям.
40.Расчет сжатых, изгибаемых и растянутых деревянных элементов. Виды нагрузок.
Центральное растяжение. На работу древесины влияют различные пороки, случайные эксцентриситеты при приложении внешних нагрузок, а также различные конструктивные ослабления (врезки, отверстия для связей и крепежных элементов и т.п.). Это ослабляет несущую способность из-за концентрации напряжений, поэтому расчетное сопротивление древесины растяжению принимают Rp = 7…10 МПа. Элементы деревянных конструкций работают на центральное растяжение в растянутых раскосах и поясах стропильных, подстропильных и связевых ферм.
Центральное сжатие. Потеря несущей способности сжатого деревянного бруса может произойти в результате потери прочности или устойчивости. Пороки древесины меньше влияют на работу деревянных конструкции при сжатии, чем при растяжении, поэтому расчетное сопротивление сжатию выше, чем при растяжении. Для коротких центрально сжатых элементов, расчет следует вести только па прочность. Более длинные элементы нужно рассчитывать и на прочность и на устойчивость.
Расчет на смятие выполняется при передаче местных сжимающих нагрузок в месте контакта соединяемых элементов. Работа древесины при смятии зависит от угла между линией действия сминающей силы и направлением волокон. Наибольшим сопротивлением древесина обладает при смятии вдоль волокон, наименьшим— поперек (за счет сплющивания волокон из-за внутренних пустот).
Внецентренно сжатые и внецентренно растянутые элементы подвергаются одновременному действию сжимающей или растягивающей силы и изгибающего момента. Этот вид нагружения возможен при одновременном действии осевых усилий совместно с поперечной нагрузкой, или при внецентренном приложении осевых сил , а также при действии осевых сил, приложенных центрально, и наличии несимметричных ослаблений. На внецентренное сжатие или растяжение чаще всего работают деревянные стойки, столбы и колонны при внецентренной передаче усилий, а также элементы решетки стропильных ферм при внеузловой передаче внешних нагрузок.
41.Расчетное сопротивление древесины. Как определяется, коэффициенты к расчетному сопротивлению.
42. Как выполнить сбор нагрузок. Постоянных, временных (снеговых к примеру).
43. Коэффициенты надежности по нагрузкам.