Как определить расчетную нагрузку на каркас здания от одного, двух мостовых кранов на конкретном примере.

Кран мостовой электрический группы режима работы 5К

1.3.

Наклеп – изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией. Если образец загрузить до пластического состояния и затем снять нагрузку, то появится остаточная деформация. При повторном нагружении образца после некоторого «отдыха» материал работает упруго до уровня предыдущего загружения. При наклепе искажается атомная решетка и увеличивается плотность дислокаций. Пластичность стали снижается, повышается опасность хрупкого разрушения, что неблагоприятно сказывается на работе строительных конструкций. Наклеп возникает при обработке металлов давлением (прокатка, волочение, ковка, штамповка), резанием, при обкатке роликами, при специальной обработке дробью, в процессе изготовления конструкций при холодной гибке элементов, пробивке отверстий, резке ножницами. Повышение прочности благодаря наклепу используется в алюминиевых сплавах и арматуре железобетонных конструкций; в стальных конструкциях оно не используется, поскольку наклепанная сталь становится более жесткой, ее пластичность снижается, повышается опасность хрупкого разрушения.

Что бы увеличить упругую деформацию, надо любо увеличить предел пропорциональности, либо уменьшить модуль упругости.

1.5.

Для увеличения прочности стали существуют различные пути. Один из них состоит в том, что в ее состав вводят в небольших количествах легирующие добавки. 'Га- кие стали называют низколегированными. В обозначении марок низколегированных сталей вводят присвоенные легирующим элементам заглавные буквы и цифры, указывающие на» процентное содержание этих элементов в данной стали. Например, в марке 15ХСНД цифра 15 указывает на содержание в стали углерода в количестве 0, 15%; буквы X, С, Н, Д — на содержание хрома, кремния, никеля и меди от 0, 3 до 1%. Или в марке 09Г2С 0, 09% углерода, марганца около 2% и кремния менее 1%. Цифры, указывающие на процентное содержание легирующего элемента, ставятся после буквы, обозначающей этот элемент. Если содержание элемента меньше 1 %, цифру после этого элемента не ставят. Низколегированные стали дороже углеродистых, но их более высокие прочностные характеристики дают возможность снизить массу конструкции. Применение низколегированных, сталей оправдывает себя в тяжелых конструкциях, испытывающих большие усилия; в конструкциях, собственный вес которых преобладает над другими нагрузками; в подвижных конструкциях, поскольку уменьшение их веса позволяет снизить эксплуатационные расходы; в конструкциях, работающих в условиях низких температур, и в других случаях. Широкое применение низколегированных сталей сдерживается высокой стоимостью легирующих добавок. Наиболее перспективно на данном этапе упрочнение стали термической обработкой (закаливанием). При незначительных дополнительных затратах термическая обработка позволяет облагородить сталь: изменить ее структуру, получив мелкозернистое строение, и благодаря этому существенно повысить прочностные характеристики. Это относится как к углеродистым, так и к низколегированным сталям. Разнообразие сталей обычной и повышенной прочности обязывает проектировщика разумно применять их для конструкций, работающих в различных условиях. При выборе класса и марки стали для проектируемого сооружения прежде всего учитывают режим работы и температуру, при которой конструкции будут эксплуатироваться.

1.6

Алюминий своими свойствами существенным образом отличается от стали. Плотность алюминия (ρ) равна 2, 7 т/м³, то есть почти в три раза меньше плотности стали. Значение модуля продольной упругости алюминия (E) составляет 71 000 МПа, а модуля сдвига (G) — 27 000 МПа, это примерно в три раза меньше, чем аналогичные значения модулей стали. У алюминия нет площадки текучести. Прямая упругих деформаций непосредственным образом переходит в кривую линию пластично-упругих деформаций. Алюминий очень пластичный металл: удлинение его структуры при разрыве достигает 40-50%, однако прочность его весьма низкая и составляет 6...7 кН/см², а условный предел текучести при этом равен 2...3 кН/см². Чистый металл быстро покрывается прочной пленкой оксида, препятствующей развитию коррозии в дальнейшем. Из-за низких значений прочности, технически чистый металл, очень редко применяют в строительных конструкциях. Существенное увеличение прочности алюминия достигают путем легирования (соединения) его с марганцем, магнием, медью, цинком, кремнием и другими элементами.

Характеристики алюминиевых сплавов: а — диаграммы растяжения; 1 — алюминий в чистом виде; 2 — сплав 1915; 3 — сплав 1915Т1; 4 — сталь С245; б — зависимости временного сопротивления (1) и условного предела текучести (2) от температуры Временное сопротивление алюминиевых сплавов (легированного алюминия) с различными составами легирующих добавок в два-пять раз выше, чем технически чистого металла, однако относительное удлинение при этом соответственно в два-три раза ниже. С увеличением температуры прочность алюминия понижается и при температурах выше 300 °С близка к нулю. Особенностью ряда алюминиевых многокомпонентных сплавов Аl—Mg—Si, Аl—Mg—Zn, Аl—Cu—Mg, является способность этих сплавов к дальнейшему увеличению показателя прочности в результате старения после термической обработки; такие многокомпонентные сплавы называются термически упрочняемыми. Временное сопротивление некоторых сплавов с высокой прочностью (система Аl—Mg—Zn) после термообработки и искусственного старения превышает 40 кН/см2, при этом относительное удлинение всего 5-10 %. Термообработка сплавов двойной композиции (Al—Мn, Аl—Mg) не приводит к упрочнению, такие сплавы называются термически неупрочняемыми. Увеличение условного предела текучести изделий из таких сплавов в полтора-два раза может быть достигнуто (нагартовкой) холодной деформацией, при этом относительное удлинение также существенно понижается. Важно отметить, что показатели основных физических свойств сплавов алюминия вне зависимости от состава добавляемых элементов и состояния практически не имеют отличий от показателей для алюминия в чистом виде. Стойкость сплавов к коррозии зависит от состава добавляемых элементов, состояния поставки, а также степени агрессивности внешней среды. Полуфабрикаты из алюминиевых сплавов изготавливаются на специализированных заводах: ленты и листы — прокаткой через валки на специальных станах; профили и трубы — при помощи метода экструзии на горизонтальных гидравлических прессах, который позволяет получить профили с сечением самой разнообразной формы, в том числе с замкнутыми полостями. Достоинства алюминиевых сплавов: 1. Плотность алюминиевых сплавов почти в три раза меньше плотности стали; 2. Прочность некоторых алюминиевых сплавов превосходит прочность стали; 3. высокая стойкость против коррозии (в 10 – 20 раз выше стойкости обычной строи- тельной стали); 4. изделия из алюминиевых сплавов проще и дешевле соответствующих стальных изде- лий (прессование дешевле проката); 5. при t C 0 0 0 хрупкость алюминиевых сплавов уменьшается, а у сталей наоборот уве-< личивается; 6. антимагнитность. Недостатки алюминиевых сплавов: 1. модуль упругости алюминиевых сплавов меньше модуля упругости сталей. Следова- тельно, жесткость балок и ферм из алюминиевых сплавов при прочих равных условиях меньше жесткости стальных балок и ферм; 2. стоимость конструкций из алюминиевых сплавов больше стоимости конструкций из стали; 3. коэффициент линейного расширения алюминиевых сплавов в два раза больше, чем у стали, что заставляет чаще устраивать температурные швы. Область применения алюминиевых сплавов: 1. витрины, витражи, архитектурные детали и т.п.; 2. кровельные панели; 3. конструкции, работающие в агрессивной среде; 4. конструкции для строительства в отдаленных районах, т.к. за счет уменьшения веса снижается стоимость перевозок. Марки сплавов На заводских полуфабрикатах указывают марку сплава, а также состояние поставки: М — мягкое (отожженное) Н — нагартованное Н2 — полунагартованное Т — закаленное, а также естественно состаренное в течение трёх-шести суток при комнатной температуре Т1 — искусственно состаренное и закаленное в течение нескольких часов при повышенной температуре Т4 — не полностью закаленное и естественно состаренное Т5 — не полностью закаленное и искусственно состаренное Полуфабрикаты, поставляемые без обработки, дополнительного обозначения не имеют. Из большого числа марок алюминия к применению в строительстве рекомендуются следующие: термически неупрочняемые сплавы: АМг2М и АМг2МН2 (листы); АД1 и АМцМ; АМг2М (трубы), термически упрочняемые сплавы: АД31Т4, АД31Т1; и АД31Т5 (профили), 1925 и 1925Т; 1915 и 1915Т; 1935, 1935Т, АД31Т (профили и трубы) Все указанные выше сплавы, кроме сплава 1925Т, который используют только для клепаных конструкций, отлично свариваются. Для литых деталей используют литейный сплав марки АЛ8.