Нагрузки и воздействия

При расчёте СК нагрузки и воздействия принимаются по СНиП 2.01.07 – 85

А) Классификация и характеристика нагрузок и воздействий

По времени действия:

- постоянные

- временно – длительные

- временно – кратковременные

- особые

Постоянные нагрузки:

- вес конструкции зданий, стен и т.п.

- вес и давление грунта

- воздействие П.Н.

Временно длительные:

- вес стационарного оборудования

- вес жидкостей и сыпучих материалов

- давление газов и жидкостей

- нагрузка на перекрытия складов, библиотек и т.п.

Кратковременные нагрузки

- атмосферные – ветровые

- снеговые

- гололёдные

- нагрузки от подъемно – транспортного оборудов.

- Нагрузки на перекрытия жилых и обществ. зд. от массы людей, мебели

- Нагрузки транспортные

Особые

- Сейсмические

- Взрывные

- Нагрузки вызываемые неисправностью, поломкой оборудования

- Воздействие просадок оснований

Б) Нормативные нагрузки

Норматвыные значения нагрузок принимаются на основе статистических данных.

Постоянные нагрузки –

- Масса СК определяется - по данным стандартов, заводов изготовителей

- по размерам

- на основе опыта предыдущих проектов

- Нагрузка от грунтов устанавливается в зависимости

- от вида грунта

- от его плотности

- ПН устанавливают в процессе проектирования

Временные длительные –

- Нагрузки складов, архивов, библиотек по СНиП

- Все оборудования – по стандартам

по каталогам

по проекту здания

- Давление газов, жидкостей – указывают на проектном здании.

Временные кратковременные –

- Масса людей, мебели и т. п – по СНиП

- Нагрузки от подъемно – тр. оборудования – по стандартам

- Снеговая нагрузка –

- нормативное значение снеговой нагрузки Ро на 1м² устанавливается на основе статистич. данных гидрометеорологич. службы

- вес снега на 1м² горизонтальной поверхности по СНиП II – 6 – 74

c – коэффициент перехода веса снега на земле к снегу на покрытии.

- Ветровая нагрузка – устанавливается на основе данных гидрометеорологической службы.

Значение нормальной нагрузки от ветра q_н

- давление ветра принимается по СНиП в зависимости от района строительства.

К – коэффициент учитывающий применение давления ветра по высоте

К = 1 Н ≤ 10 мм

К = 1, 25 Н = 20 мм

К = 1, 55 Н = 40 мм

с – аэродинамический коэффициент, учитывает конфигурацию здания и давление ветра активное или пассивное

- Гололёдные нагрузки - учитываются при проектировании линий ЛЭП, мачт. – по СНиП

- Температурные воздействия – принимаются по СНиП

- Сейсмические воздействия - принимаются по СНиП

В) Расчетные нагрузки коэффиц. надежн. по нагр.

(коэфф. надежности по нагрузке)

Расчетные нагрузки получают умножением нормативных на коэфф. перегрузки γ f

- коэфф.учитывающий изменчивость нормативной нагрузки в худшую сторону. Эта изменчивость возникает вследствие случайных отступлений от нормативных нагрузок.

Коэффициент перегрузки получают путем обработки статистических данных

= 1, 1 – для СК изготавливаемых на заводах

= 1, 2 ÷ 1, 3 – для СК изготавливаемых в построечных условиях

= 1, 05 – для МК

< 1 – для нагрузок действующих ниже уровня земли.

Г) Сочетания нагрузок

Нагрузки действуют в комплексе, сочетаясь.

Различают

а. – основные сочетания – постоян, временно длит., временно кратковр.

б. – особые сочетания – постян, временно длит., временно кратковр., особая.

Вероятность одновременного воздействия нагрузок с max значением в одном месте учитывается коэфф. сочетаний ψ

Ψ = 0, 9 для временных кратковременных нагрузок

Ψ _с = 0, 8 для временных кратковременных в особых сочетаниях.

Ψ _с = 1 при постоянной и одной временной кр.

Ψ _с < 1 при постоянной и > 2-х врем. кратк.

Нормативные и расчетные сопротивления

А. Нормативные сопротивления Rуn, Run

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействием являются нормативные сопротивления.

Rуn – нормативное сопротивление стали по пределу текучести

Run - нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению.

Механические свойства материалов изменчивы. Нормативные значения устанавливают на основе статистических результатов.

Значения нормативных сопротивлений устанавливают с обеспеченностью 95%

Устанавливают два вида нормативных сопротивлений по пределу текучести Rуn;

по временному сопротивлению Run

Б. Расчетные сопротивления материала Rу, Ru

Они определяются делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу. γ m.

Коэффициент надежности по материалу γ m

Значения нормативных прочностей металла устанавливают на малых образцах при одноосном направленном состоянии.

Металл работает в конструкциях при разных условиях

- Размеры проката и образца различны

- В прокатах могут быть минусовые допуски

- Возможно попадание в конструкцию стали с пониженной прочностью

- Сталь к конструкции работает в сложно – направленном состоянии

Влияние этих факторов на изменение прочности стали учитывается коэфф. надежности по материалу γ m

Коэффициент надежности по материалу γ m установлен на основании статистических испытаний образцов и элементов в конструкции.

Значения расчетных и нормативных сопротивлений стали приведено в т. 51 СНиП II 23 – 81.

При расчете СК с использованием - расчетное сопротивление по временному сопротивлению.

Формулы для определения расчетных сопротивлений.

	По пределу текучести По временному сопротивлению
	сдвиг
	Снятие торцевой поверхности
	Снятие местное в цилиндрических шарнирах при плотном касании
	Растяжение в направлении толщины проката

Коэффициент надежности по назначению. γ n.

В зависимости от класса ответственности зданий вводится коэфф. надежности по назначению.

1. Основные зд. и сооружения имеющие особо важное народн. хоз. или социальное назначение (ТЭС, АЭС, центр. узлы доменных печей, дымовые трубы L> 200 м, теле. башни, резервуары V > 10 тыс.м³, крытые спортивные соор. с трибун. здания кинотеатров, театров, цирков, рынков, больниц, музеев и т. п).

2. То же (объекты промышленного, с/х, жилищно – гражд. назначения не вошедшие в 1 и 3 класс соор.)

3. Зд. и сооружения, имеющие ограниченное народно. хоз. или соц. назначения (склады без процессов сортировки и упаковки, для химикатов, угля, торфа, теплицы, парники, одноэтажные жилые дома, ограды, временные здания) γ n = 0, 9

На коэффициент надежности по назначению γ n умножается расчетное значение нагрузки

?????????? формула

§3. Работа под нагрузкой и расчет элементов конструкций.

1. Виды напряжения и их учет при расчете элементов СК.

Напряжения в конструкциях подразделяется

- Основные

- Дополнительные

- Местные

- Начальные

1. Основные напряжения

- s возникающие от внешних воздействий

Нормальные s = N/A;

s = N/ A

s =

Касательные

Определяются основные напряжения материалов.

По основным s определяют несущую способность элементов.

2. Дополнительные напряжения.

- s возникающие в результате наложения дополнительных связей по отношению к принятой идеализированной схеме (жесткость узлов, связи и т. п)

Дополнительные s в расчетах не учитываются!

3. Местные напряжения

- s в результате местного действия сил.

- s в местах резкого изменения сечений

Напряжения от местного действия сил.

(s на опорах, от катков кранов, в местах крепления вспомогательных элементов).

Учитываются в расчетах

Напряжения от изменений сечений учитывают при расчете конструкций при t < 0^oC, при расчете.

4. Начальные напряжения

- s возникающие с СК в ненагруженном состоянии (неравномерное остывание сварных швов).

Начальные s при работе СК могут догружать или разгружать зоны СК.

Начальные s избегают конструктивными мероприятиями при технологии изготовления.

2. Условие пластичности.

Учет пластических Е при расчете СК.

У стали при s_т /s_в ≤ 0, 75 после упругой работы наступает пластическое течение.

При нагружении стали в одноосном направлении в элементе нормальные s достигают пластических напряжений. s®s_т

При многоосном напряженном состоянии переход в пластическое состояние зависит от нескольких видов s.

При изгибе в одной плоскости

При простом сдвиге

или = 0, 58

При изгибе в двух плоскостях

Предельное состояние и расчет растянутых элементов.

Ц. растянутые элементы проверяют расчетом по прочности и по непригодности к нормальной эксплуатации.

Условие прочности по пределу текучести

N – продольная сила опр.из расчетных нагрузок

А_нт – площадь нетто растянутого элемента

R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести

γ _{с –} коэф. условий работы, учитывающий особенности работы различных СК

(т. 6 СНиП II-23-81)

Условие прочности по временному сопротивлению

R_u – расчетное сопротивление стали по временному сопротивлению

- коэффициент надежности, обеспечивающий необходимый запас против разрушения стали принимаемый =1.3

λ ≤ [λ ] таб. 20 /1/

Предельные состояния и расчет изгибаемых элементов

Для изгибаемых элементов расчетом проверяются следующие состояния

- Вязкое или усталостное разрушение (I гр)

- Потеря устойчивости (I гр)

- Текучесть материала (I гр)

- Достижение предельных перемещений (II гр)

Расчет изгибаемых элементов в пределах упругости.

Условие предельного состояния по нормальным напряжениям

s =

по касательным напряжениям

M, Q – изгибающий момент, поперечная сила определенные по расчетным нагрузкам

- момент сопротивления ослабленного сечения опр. по упругой стадии работы.

S – статический момент полусечения

b – толщина срезываемой части

- момент инерции сечения

R_s – расчетное сопротивление стали срезу.

Условие прочности при изгибе в двух плоскостях

x, y – координаты рассматриваемой точки сечения

Условие прочности при совместном действии M и Q

s_x =

Работа и расчет изгибаемых элементов с учетом развития пластических деформаций

После исчерпания упругой работы, пластические деформации распространяются в глубь сечения – образуется шарнир пластичности.

При образовании шарнира пластичности все волокна сечения работают в пластической стадии.

В предположении, что сталь идеально упруго-пластический материал и что s во всех волокнах ®s_т момент в шарнире пластичности

S – статический момент половины сечения относительно нейтральной оси

Приведем момент к виду

тогда

W_пл=2S

Пластический W_пл> W_упр

W_пл=1.5W – для прямоугольных элементов

W_пл=1.12W – для прокатных при изгибе в их стенке

W_пл=1.2W – для прокатных при изгибе в пл. полок

Условие прочности изгибаемого элемента в двух плоскостях с учетом развития пластических деформаций.

При образовании шарнира пластичности в сечении элемента происходит рост пластических e и нарастание прогибов

Учет пластической работы стали допускается в балках сплошного сечения несущих статическую нагрузку при t≤ 0.9 R_s

Условие прочности

С₁ – коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций по сечению. Принимается по п.5.18 /СНиП II -23-81/

При изгибе в двух плоскостях

При этом t≤ 0.5R_s

С_х С_у – т. 66 СНиП II-23-81

Развитие пластических e допустимо на ограниченной длине СК т.к. e длина пластич. e будет влиять на прогиб.

Проверка общей устойчивости изгибаемых элементов (I гр.)

Изгибаемые элементы могут выйти из работы в следствии потери ими общей устойчивости.

Проверка общей устойчивости балки сводиться к сравнению возникающих s с критическими

W_c – момент сопротивления для сжатого пояса

γ _с – 0.95 п.4 в т.6 /СНиП II-23-81|

φ _в – коэффициент перхода от нормативных сопротивлений к критическим s_кр потери общей устойчивости

Прил. 7 /СНиП II -23-81/

φ _в – зависит от расчетной длины изгибаемого элемента L_ef

L_ef - расчетная длина элемента расстояние между т. закрепленной от поперечного смещения

От высоты сечения h

От ширины сечения

φ _в≤ 1

Проверка упругих деформаций нарушающих нормальную экспл.

(II гр. пред состояний)

Деформации, прогибы в балках проверяют от нормативной нагрузки в упругой стадии

f≤ [f] [f] – т.40 /СНиП II -23-81/

f – прогиб от действия норм. нагрузок

∆

М_р – грузовая эпюра

М₁ – единичная от единичной нагрузки приложенной в???????

5.Предельное состояние и растет стержней сжатых осевой силой

Расчет на прочность

При малой длине элемента расчет на прочность у сжатых элементов выполняется так же, как центрально растянутых

При малой длине элемента его сечение определяется расчетом на местное смятие торцевой поверхности

расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности.

Расчет на устойчивость

Прямой стержень при нагрузке его осевой силой до критического состояния имеет прямолинейную форму устойчивого состояния.

При движении силой критического значения его прямолинейная форма

Перестает быть устойчивой, стержень изгибается. Происходит потеря

несущей способности.

Для стержня шарнирно закрепленного по концами упруго.

(1744 Л. Эйкер)

Соответственно критические напряжения s_кр

Проверка устойчивости стержней, сжатых осевой силой

Для удобства расчетов критические s выражают при расчетное сопротивление стали, умноженное на коэф. продольного изгиба

Проверка устойчивости стержней, сжатых осевой силой

Коэф. зависит от гибкости стержня λ величины R_y т 72 (СНиП II – 23 - 81)

®l = / i; i =

6.Предельные состояния и расчет внецентренно сжатых элементов и внецентренно растянутых

Расчет на прочность

Условие прочности элементов выполненных из стали R_y ≥ 580МПа определяется достижение max s в крайнем волокне

Условие прочности элементов R_y < 580 Мпа при совместном действии изгиба и осевой силы.

н, с_х, с_у – учитывают степень развития пластических деформаций и зависят от формы сечения прил 5 (СНиП)

Расчет на устойчивость

При приложении снимающей силы с эксцентриситетом -

стержень внецентренно сжат

При приложении снимающей осевой силы и поперечной нагрузки, - стержень сжато прогнут

В целях упрощения практических методов расчета сжато – прибаемые стержни приравниваются к внецентренно сжатым с эксцентриситетом е = M/N

Проверка устойчивости элементов постоянного сечения в плоскости действия моментов совпадающей с плоскостью симметрии производится по формуле

коэф. снижения расчетных s при внецентренном сжатии
зависит от условной гибкости

т 74 (СНиП) приведенного эксцентриситета

- коэф. влияния формы сечения т 73 (СНиП) сплошные

относительная эксцентриситет сечения

= е/r; r – радиус ядра сечения

W_s – момент W для сжатого волокна

Сквозные сечения

принимается по т 75 в зависимости от условий приведенной гибкости

- т. 7

и относительного эксцентриситета

а – расстояние от главной оси сечения, ^ плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, но ≥ до оси стенки ветви

Расчет на устойчивость не требуется если _ef > 20 – для сплошных сечений

> 20 – для сквозных

Требуется расчет как для изгибаемых элементов.

Во внецентренно – сжатых элементах у которых J_x/J_y¹ 1 и момент действует в плоскости наибольшей жесткости возможна потеря устойчивости ^ плоскости действия момента.

Проверка устойчивости из плоскости действия момента

-коэф. продольного изгиба определяется, как для центрально – сжатого стержня в зависимости от _у

с – коэф. учитывающий изгибно – крутильную форму потери устойчивости и зависящий от относительного эксцентриситета и формы сечения (опр по т 5.31 СНиП)

7.Проверка местной устойчивости элементов

У тонкостенных стержней небольшой гибкости стенка или полка могут потерять устойчивость раньше, чем произойдет потеря устойчивости стержня в целом.

Потеря устойчивости может произойти от

- воздействия нормальных s, равномерно распределенных по сечению

(стенки, полки)

(полки изгиб)

- нормальных неравномерно распределенных s (стенки внецен – сжатых стержней и изгибаемых элементов)

- касательных (стенки изгибаемых элементов)

- совместное действие s и

При решении задачи о местной устойчивости считают, что отдельные элементы, составляющие стержень, работают как пластинки

Критическая сила потери местной устойчивости при упругой работе материла

с – функция зависит от вода закрепления;

EJ_y = EJ(1- ²) – цилиндрическая жесткость пластины;

- коэфф. Пуассона

s_кр= N_kp/A

Условие прочности

s≤ s_кр

Устойчивость поясов балок и колонн

Сжатые пояса балок и колонн представляют длинную пластину, равномерно нагруженную по сечению

Проверка на местную устойчивость полок для центрально и внецентренно сжатых стержней

Для изгибаемых элементов

Для неокаймленного двутавра

I

- условная гибкость колонны

0, 8 < < 4

Для неокаймленной полки

I

Устойчивость стенок у. сжатых колонн

Устойчивость стенки колонн приравнивается к общей устойчивости колонны

Условие местной устойчивости стенки

Для двутаврового сечения

При λ ≤ 0.8

при > 0, 8

Стенки внецентренно сжатых колонн

Условие местной устойчивости

При ≤ 0.3

≤ 0.8

При m > 1, ≤ 0.8

При 0, 3 < m < 1

определяется по интерполяции.

Стенки балок

Стенки балок I представляют собой пластину упруго защемленную в поясах. Укрепленную продольными ребрами жесткости

Они могут испытывать

Нормальные s

Касательные

Местные s_m

Нормальные s

s в стенке распределены неравномерно

Условия устойчивости стенки

С_сr приним. по т 21 /СНиП/ - зависит от степени упругого защемления стенки в поясах.

условная гибкость стенки
Касательные

Условия устойчивости

d- меньшая из aили h

= отношение большей стороны к меньшей

Местные s_m

Возникают в местах приложения сосредоточенных сил к сжатому поясу не укрепленному ребром жесткости.

Условия устойчивости:

а – расстояние между поперечными ребрами жесткости

- условная гибкость отсека стенки балки, в котором приложена местная нагрузка.

С₁ – коэф. приним. по т. 23 СНиП II – 23 - 81

Совместные действия s, e, s_lok

1. s_lok = 0

2. s_lok ¹ 0

Глава 4. Сортамент

§ 1. Характеристика основных профилей

Прокатная сталь подразделяется на – листовую сталь

1. Толстая

2. Тонкая

3. Универсальная

- сталь профильную

1. уголки

2.

3. Швеллеры

4. двутавры

5. тавры

6. трубы

Сортамент – перечень прокатных профилей с указанием формы(и т.п) геометрических хар – тик(А, в, h, J_x, i_x, J_y i_y) массы единицы длины.

Стоимость профилей различная.

Самые дешевые: листовая сталь, прокатные

Для ¯ объема работ при изготовлении конструкций => применять сокращенные сортаменты.

1900 г. Поф. Белелюбский Н.А. – составил первый сортамент.

§ 2. Сталь листовая

Листовая сталь широко применяется в строительстве: (см прилож 14 т. 5 Беленя)

1. толстолистовая (ГОСТ 19903 – 74 с изм)

t = 4 ¸ 160 мм

в = 600 ¸ 3800 мм (< 2400 мм – распростр. ширина)

листовая горячекатаная сталь

= 6 ¸ 12 мм

t ≤ 160 мм (t = 1.2 ¸ 12 мм в рулонах)

в = 500 ¸ 2200 мм

градация стали по толщине

при t = 6 ¸ 26 мм через 1 мм

при t > 26 мм через 2, 3, 5, и 10 мм

Применяется в листовых констр., в элементах сплошных систем

балки

колонны

рамы

2. тонколистовая t < 4 мм

холодильная сталь (ГОСТ 19904 – 74 с изм)

горячекатаная (ГОСТ 19905 – 74 с изм)

Применяется для изготовления гнутых и штампованных профилей, для кровельных покрытий (профнастилы)

3. широкополочная(универсальная)

(ГОСТ 8200 - 70) имеет прокатные кромки

= 5 ¸ 12 мм

t = 6 ¸ 60 мм

в = 200 ¸ 1050 мм

Применения этой стали ¯ трудоемкость не требуется торцевать, пригонять края

§ 3.Уголковые профили

Равнополочные (ГОСТ 8509 – 72 с изм)

Неравнополочные (ГОСТ 8510 – 72 с изм)

Рабочие типы сечений из уголков

Более экономичны уголки с меньшими толщинами.

Применяются во всех типах конструкциях

§ 4. Швеллеры

(ГОСТ 8240 – 72 с изм) № 5 ¸ №40

Применяют в мощных стержневых конструкциях (мосты, БП, фермы, колонны, прогоны, связи)

§ 5. Двутавры

1.Балки двутавровые обыкновенные

(ГОСТ 8239 – 72 с изм) №10 ¸ №60

Выгодно применять с тонкими стенками

Применяют в изгибаемых элементах в ветвях сквозных колонн

2. Балки двутавровые широкополочные

Они бывают 3 типов: нормальные (Б)

Широкополочные (Ш)

Колонные (K)

Относительно широкие полки, II граней позволяет применять широкополочные I в виде самостоятельных конструкций (балки, колонны, стержни ферм)

Тавры

Они получаются путем резки посередине стенки.

Применяются в решетчатых конструкциях.

§ 6. Тонкостенные профили

Тонкостенные (ТУ 14 – 2 – 205 - 76)

(ТУ 14 – 2 -204 - 76) h=120 ¸ 300мм

Применяют в балках площадок в фахверках, в легких перекрытиях и покрытиях.

§ 7. Трубы

Круглые 1.горячекаменные (ГОСТ 8732 – 78 с изм)

2.электросварные (ГОСТ 10704 – 76 с изм)

Прямоугольного, квадратного сечения – электросварн.

(ТУ 36 – 2287 – 80, ТУ 14 – 2 – 361 - 79)

Горячекатанные бесшовные трубы.

Æ 25 ¸ 550 мм t_ст = 2, 5 ¸ 75 мм

Применяются в опорах радио и теле башен.

Круглые электросварные

Æ 8 ¸ 1620 мм; t_ст = 1 ¸ 16 мм

Применяют в элементах радио и теле опор, в конструкциях покрытий в агрессивных средах.

Квадратные и прямоугольные

в = 80 ¸ 180 мм

в*h = (60*100) ¸ (140*180)

t = 3 ¸ 8 мм

Применяют в СК, в легкой кровле, в фахверке стен, в переплетах, витражах.

§ 8. Холодно гнутые профили

Изготавливаются из листа, ленты t = 1 ¸ 8 мм по заказам и ТУ

Применяются в легких СК

§ 9. Различные профили для СК

1. профили оконных и фонарных переплетов (ГОСТ 7511 - 73)

2. Крановые рельсы (ГОСТ 4121 – 76 с изм)

3. Двутавровые профили для путей подвесного транспорта ГОСТ 19425 – 74 с изм

4. Стальные канаты, высокопрочная проволока.

§ 10. Профили из AL сплавов

Профили получают прокаткой, прессованием, литьем.

Прокат

Листы t = ≤ 10.5 мм

в = ≤ 2000 мм

≤ 7 мм

Горячее прессование

Слитки AL сплавов продавливаются через матрицы === профили

Для ­ устойчивости к местным воздействиям профили изготавливают с бульбами на концах полок.

Глава 5. Сварные соединения

§1. Виды сварки и их характеристика

Сварка – основной вид соединения МК

Достоинства

- Упрощает конструктивную форму

- Дает экономию металла

- Позволяет применять высокопроизводит. технику, методы и способы изготовл.

- Уменьшает трудоемкость изготовления

- Плотность соединений

Недостатки

- Наличие остаточных s

- Затруднено соединение в пакет

- Затруднительно выполнение при монтаже

В строительстве применяют

Электродуговая сварка:

1. Ручная

2. Полуавтоматическая

3. Автоматическая

4. Электрошлаковая (контактная, газовая)

1. Ручная электродуговая

Применяется – при монтаже МК

- в затрудненных местах.

Недостаток – малая глубина провара

- нестабильность прочности шва

- маленькая производительность

В т. 56 СниП /2/ даны типы электродов используемых для ручной электродуговой сварки.

Тип Э 42

Марка проволоки Св – 08,

R_wun = 410 МПа

R_wf = 180 Мпа

2 3 Автоматическая и полуавтоматическая

Осуществляется автоматом с подачей проволоки в = 2÷ 5 мм без покрытия.

Дуга возбуждается под слоем флюса, флюс плавится и ограждает расплав от внешней среды.

- Металл под слоем флюса остывает медленно

- Глубокий провар

- Большая производительность

Недостаток

- Затруднительность выполнения вертикальных, потолочных швов

- В труднодоступных местах

Для коротких швов применяется полуавтоматическая сварка d ≤ 3 мм

4.Электрошлаковая сварка

- Разновидность сварки плавлением. (как автоматическая для вертик. швов)

Сварка ведется голой проволокой под слоем расплавленного шлака.

Качество шва – высокое.

5.Сварка в среде углекислого газа

Ведется голой проволокой d = 1.4 ÷ 2 мм на постоянном токе.

Сварка ведется в любом положении.

§2. Виды сварных соединений.

Классификация швов и их характеристика.

1. Виды сварных соединений

Различают следующие виды:

стыковые

внахлестку

угловые

тавровые

Стыковые соединения –

Соединения торцами или кромками и один элемент продолжает другой.

Достоинства:

Min концентрации s

экономичны

удобны для контроля

толщина элементов не ограничена

Соединения внаслестку

Поверхности свариваемых элементов частично находят друг на друга. Применяютсядля листовых констр., в решетчатых констр.

Разновидность соединения

Соединение с накладками

Комбинированное соединение (стыковое + накладки)

Соединение с накладками, внахлест – не понятно но - более металлоемкие

- имеют концентрацию s

Угловые – когда элементы под углом

Тавровые – когда торей одного элемента приваривается к поверхности другого. 2.Сварные швы

Подразделяются на:

- Конструктивному признаку

- Назначению

- Положению

- Протяженности

- Внешней форме

Конструктивно швы – стыковые

- угловые

Назначение шва – рабочие (расчитывают)

- конструктивные (принимают)

Протяженность – сплошные

- прерывистые

Положение – нижний 1

- вертикальный

- потолочный

- горизонтальный

§ 4. Работа и расчет сварных соединений

1.Работа и расчет соединений стыковых швов

Соединения в стык имеют min концентр. s

Непровар ®концентрация s

®способ устранения концентрации s

В стыковом шве при центральном приложении усилия s распределяются равномерно по площади сварного шва

Условия прочности стыкового сварного шва

N – расчетное усилие

t – рабочая толщина шва(min толщина соединяемых элементов)

= в (при проваре кромок) расчетная длина

= (в – 2t)(при не проваре кромок)

- расчетное сопротивление стыкового сварного шва (сжатию, растяжению) табл.3 СНиП

R_wy = R_y, при сжатии, растяжении и изгибе, при всех видах сварки с физическим

R_wu = R_u контролем качества

R_wy = 0.85 R_y – при растяжении и изгибе без физического контроля качества.

В случае когда усилия прямого шва не могут быть восприняты, то устраивают косой шов наклоном шва под Ð = a

tg a = 2: 1

условие прочности по нормальным s.

s_w = N sin a/t _w ≤ R_wy

условие прочности по касательным

_w =

= – расчетная длина косого шва

R_ws – расчетное сопротивление стыкового сварного шва срезу. Таб. 3 СНиП

R_ws = R_s

При действии изгибающего М

Условия срочности

- момент сопротивления сварного шва.

При действии s и условие прочности

s_пр. =

s_wx, s_wy – нормальные s в сварном шве

(в одном месте или точке сварного шва)

_wxy – касательные s в сварном шве

2.Работа и расчет соединений, выполненных угловыми швами

При расчете сварных угловых швов усилие принимается равномерно распределенным вдоль шва и рассматривается возможность разрушения шва от среза по металлу шва или границы сплавления.

Условие прочности при разрушении по металлу шва

По границе сплавления

- катет сварного углового шва (таб. 38 СНиП)

, - коэф. Глубины проплавления шва, принимаются в зависимости от

- вида сварки т. 34 СНиП

- положения шва при R_y ≤ 580 Мпа

= _о – 10мм – расчетная длина шва

_о – конструктивная длина, 10 – непровар.

; - коэф условий работы сварного соединения = 1 при t > - 40 ⁰C

R_wf – расчетное сопротивление срезу сварного углового шва по металлу шва.

R_wz - расчетное сопротивление срезу сварного углового шва по границе сплавления

R_wf, R_wz – т.3 СНиП т 4 СНиП

R_wf = 0, 55 т 56СНиП

R_wz = 0.45 R_un R_wf

®т 3 СНиП

Для практического расчета следует выбрать меньшее из

b_f R_wf g_wf g_c и b_z R_wz g_wtg_c

В практике задаются К_f определяют

К_f принимают по табл. 38 СНиП

≤ 85 К_f

Расчет сварных угловых швов при действии М и Q

Условие прочности

при разрушении по металлу шва

по границе сплавления

Расчет сварного шва крепящего уголок к фасонке

Площади швов по обушку и перу должны быть обратно пропорциональны расстоянию от шва до ц. т сечения

A_w = = N/R_w - полная площадь шва

A_w⁰ = A_w (в – z_o)/в – площадь шва на обушке

A_w^п = A_w(z_o)/в – площадь шва на пере.

при K_f = const; = 0, 7 Σ равнополочный

= 0, 75 Σ ; = 0, 6 Σ неравнополочный

3.Работа и расчет комбинированных соединений

При конструировании стыковые швы иногда усиливают накладками => комбинированное соединение.

При расчете комбинированного соединения условно считается, что s в стыковом шве и накладках одинаковое.

Условие прочности стыкового шва

s_w =

A_w – площадь стыкового шва

- Σ площадь накладок

Длина углового сварного шва

Крепящего накладку с одной стороны

4.Конструктивные требования к сварным швам

Катет шва К_f - K_f^min т 38 СНиП

К_f ≤ 1.2 t^min

Длина шва ≥ 4 К_f

≥ 40 мм

≤ 85 К_f – для фланговых швов

Нахлест

В проекте указывают – вид сварки

- тип электрода

- катет швов

Болтовые и заклепочные соединения

Используются в основном для сталей нормальной прочности

Болтовые соединения

Используются для монтажа, простые в применении.

Недостаток - материалоемкие

- ослабляют сечение элементов

Болты подразделяются на грубой

нормальной точности

повышенной

высокопрочные

самонарезающиеся

фундаментные

Болты грубой точности (ГОСТ 15589 – 70 с изм.)

Нормальной (ГОСТ 7798 – 70 с изм.)

Изготавливают из углеродистой стали.

В зависимости от процесса изготовления различают несколько классов прочности болтов

прил 2 СНиП
умноженное на 10 – временное сопротивление болта s_в (кб/мм²)

4*6 = 24 (кб/мм²) предел текучести материала

Æ болта < Æ отверстия на 2 – 3 мм

Разница в диаметрах болта и отверстия:

- Упрощает соединения

- Повышает деформативность соединения

- Увеличивает неравномерность работы болтов в соединении.

Применяются при монтаже СК, где болты работают на растяжение.

Болты повышенной точности

Изготавливаются из углеродистой стали.

Имеют те же классы прочности, что и болт норм. Точности.

Æ отверстие от Æ болта не более +0, 3 мм

Болты хорошо воспринимают сдвигивающую силу.

Отверстие сверлят

Трудоемкость изготовления ведет к тому, что они принимаются редко.

Высокопрочные болты (ГОСТ 22353 - 77)<