Сталеві і алюмінієві конструкції

Спочатку метал як найбільш міцний матеріал служив захисним цілям - огорожі, ворота, решітки. Потім стали використовувати чавунні стовпи і арки. Розширений зростання промислового виробництва зажадав будівництва споруд з великими прольотами, що стимулювало появу прокатних балок і ферм. В результаті металевий каркас став ключовим фактором розвитку архітектурної форми, так як дозволив звільнити стіни від функції несучої конструкції.

Центрально-розтягнуті і центрально-стислі сталеві елементи. Розрахунок па міцність елементів, схильних до центрального розтягування або стиснення силою N, слід виконувати за формулою

де - розрахунковий опір сталі розтягування, стиснення, вигину за межею текучості; - площа перерізу нетто, тобто площа за вирахуванням послаблень перетину; - коефіцієнт умов роботи, що приймається за таблицями СНиП Н-23-81 * "Сталеві конструкції".

Приклад 3.1. У стінці сталевого двотавру № 20 вирізаний отвір діаметром d = = 10 см (рис. 3.7). Товщина стінки двутавра - s - 5,2 мм, площа поперечного перерізу брутто - см2.

Потрібно визначити допустиме навантаження ,, яка може бути додана уздовж поздовжньої осі ослабленого двотавру. Розрахунковий опір стали прийняти кг / см2, а .

Рішення

Обчислюємо площу перерізу нетто:

де - площа перетину брутто, тобто площа повного поперечного перерізу без урахування послаблень, приймається по ГОСТ 8239-89 "Двутаври сталеві гарячекатані".

Визначаємо допустиме навантаження:

Визначення абсолютного подовження центрально-розтягнутого сталевого стрижня

Для стрижня із ступінчастим зміною площі поперечного перерізу і нормальної сили загальне подовження обчислюється алгебраїчним підсумовуванням подовжень кожної ділянки:

де п - число ділянок; i - номер ділянки (i = 1, 2, ..., п).

Подовження від власної ваги стрижня постійного перетину визначається за формулою

де γ - питома вага матеріалу стержня.

Розрахунок на стійкість

Розрахунок на стійкість суцільностінчатих елементів, схильних до центрального стиску силою N , слід виконувати за формулою

де А - площа перерізу брутто; φ - коефіцієнт поздовжнього вигину, приймається в залежності від гнучкості

Центрально- стислий короткий двотавровий стрижень

Мал. 3.7. Центрально- стислий короткий двотавровий стрижень

і розрахункового опору сталі по таблиці в СНИП Н-23-81 * "Сталеві конструкції"; μ - коефіцієнт приведення довжини; - мінімальний радіус інерції поперечного перерізу; Гнучкості λ стислих або розтягнутих елементів не повинні перевищувати значень, наведених в СНИП "Сталеві конструкції".

Розрахунок складових елементів з куточків, швелерів (рис. 3.8) і т.п., з'єднаних впритул або через прокладки, слід виконувати як сплошностенних, за умови що найбільші відстані у просвіті на ділянках між привареними планками або між центрами крайніх болтів не перевищують для стислих елементів і для розтягнутих елементів.

Складовою стрижень на планках

Мал. 3.8. Складовою стрижень на планках

Згинальні сталеві елементи

Розрахунок згинальних в одній з головних площин балок виконують за формулою

де М - максимальний згинальний момент; - момент опору перерізу нетто.

Значення дотичних напружень τ в середині елементів, що згинаються повинні задовольняти умові

де Q - поперечна сила в перерізі; - статичний момент половини перерізу відносно головної осі z; - осьовий момент інерції; t - товщина стінки; - розрахунковий опір сталі зсуву; - межа плинності стали, який приймається за державним стандартам і технічним умовам на сталь; - коефіцієнт надійності за матеріалом, який приймається за СНиП 11-23-81 * "Сталеві конструкції".

Приклад 3.2. Потрібно підібрати поперечний переріз однопрогоновою сталевої балки, навантаженої рівномірно розподіленим навантаженням q = 16 кН / м, довжина банки l = 4 м, , МПа. Поперечний переріз балки - прямокутне з відношенням висоти h до ширини b балки рівним 3 ( h / b = 3).

Рішення

Максимальний згинальний момент буде в середині балки: кНм. Обчислюємо мінімально необхідний момент опору поперечного перерізу: см3.

Однак для прямокутного поперечного перерізу маємо , або , звідки знаходимо b = 4,4 см. Приймаємо остаточно b = 4,5 см; h = 3b = 13,5 см. Визначаємо максимальну дотичне напруження, що діє по лінії, що з'єднує середини довгих сторін балки . Маємо кН; см4; t = b = 4,5 см; см.

В цьому випадку

Розрахунок на міцність елементів, що згинаються в двох головних площинах, слід виконувати за формулою

де х і у - координати розглянутої точки перетину; і - моменти інерції перерізу нетто відносно осей відповідно X-X і у-у.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >