Металлические конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Металлические конструкции в зависимости от назначения

2. Расчетные нагрузки и коэффициенты, их определение

3. Понятие, достоинства и недостатки сварных соединений

4. Список литературы

1. Металлические конструкции в зависимости от назначения

Металлические конструкции применяются во всех инженерных сооружениях значительных пролетов, высоты и нагрузок. В зависимости от конструктивной формы и назначения металлические конструкции можно разделить на восемь видов:

1. Промышленные здания - цельнометаллические или со смешанным каркасом (колонны железобетонные). Цельнометаллические в зданиях с большим пролетом, высотой и грузоподъемностью.

2. Большепролетные покрытия зданий - спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры, ангары и др. (пролеты до 100-150 м).

3. Мосты, эстакады - мосты на железнодорожных и автомобильных магистралях.

4. Листовые конструкции - резервуары, газгольдеры, бункеры, трубопроводы большого диаметра и др.

5. Башни и мачты - радио и телевидения в геодезической службе, опоры линии электропередачи, нефтяные вышки и др.

6. Каркасы многоэтажных зданий. Применяются в многоэтажных зданиях, в условиях плотной застройки больших городов.

7. Крановые и другие подвижные конструкции - мостовые, башенные, козловые краны, конструкции экскаваторов и др.

8. Прочие конструкции по использованию атомной энергии в мирных целях, разнообразные конструкции радиотелескопов для космической и радиосвязи, платформы для разведки и добычи нефти и газа в море и др.

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:

Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры.

Легкость. Металлические конструкции самые легкие.

Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.

Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.

Металлические конструкции имеют недостатки:

Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).

Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200?С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600?С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300?С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).

2. Предельные состояния и расчет растянутых элементов

Поведение под нагрузкой центрально растянутого элемента полностью соответствует работе материала при простом растяжении (см. рис.1).

Рис. 1

Предельные состояния первой группы центрально растянутых элементов проверяются расчетом по прочности и непригодности к эксплуатации.

Прочность проверяется путем сравнения напряжений, вычисленных от расчетных нагрузок, с расчетным сопротивлением, установленным по временному сопротивлению, умноженным на коэффициент условий работы ^ и деленным на коэффициент надежности г^в;

N/ А_нт?Rв г / г_в

где N -- продольная сила, определяемая от расчетных нагрузок; А_НТ -- площадь нетто растянутого элемента; Rв -- расчетное сопротивление, установленное по у_в; г_в -- коэффициент надежности, обеспечивающий необходимый запас против разрушения стали и принимаемый равным 1,3; г -- коэффициент условий работы растянутого элемента, учитывающий особенности работы различных конструкций. Значения коэффициента приведены в табл. 6 СНиП II-23-81*.

Пригодность к эксплуатации центрально растянутых элементов устанавливается путем ограничения развития деформаций только упругой областью. При наступлении текучести в растянутом элементе при свободном деформировании удлинение проходит сразу всю площадку текучести (около 2 %). Поэтому расчетом производится вторая проверка - упругая работа растянутого элемента путем сравнения продольных напряжений, вычисленных от расчетных нагрузок, с расчетным сопротивлением R, установленным по пределу текучести и умноженным на коэффициент условий работы г:

N / Aнт? R г

3. Понятие, достоинства и недостатки сварных соединений

металлический конструкция сварный растянутый

Соединения элементов металлических конструкций. Более распространенными видами соединений металлических строительных конструкций являются - сварные. В настоящее время более 95% стальных конструкций выполняется с соединениями на сварке при изготовлении и более 60% на монтаже. Сварка упрощает конструктивную форму соединения, дает экономию металла, позволяет применять высокопроизводительные механизированные способы, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления конструкций. Однако повышенная концентрация напряжений, обусловленная наличием в швах дефектов (подрезы, непровары, поры, шлаковые включения и т.п.), механическая неоднородность сварных швов и возникающие при сварке внутренние остаточные напряжения в соединении усложняют его работу, а в ряде случаях при действии динамических нагрузок и при низких температурах способствуют хрупкому разрушению.

Сварные соединения: достоинства и недостатки, область применения. Типы сварных швов, виды сварных соединений, виды сварки.

Сварные соединения -- наиболее распространенный и совершенный вид неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагревания сопрягаемых участков свариваемых деталей до расплавленного (сварка плавлением) или до пластического состояния с последующим сдавливанием (контактная сварка). При этом используются силы межмолекулярного взаимодействия. Сварку широко применяют в машиностроении.

Достоинства сварных соединений: возможность получения изделий больших размеров (корпуса судов, железнодорожные вагоны, кузова автомобилей, трубопроводы, резервуары, мосты и др.); снижение массы по сравнению с литыми деталями до 30...50% и с клепаными-- до 20% благодаря в основном уменьшению толщины стенок и припусков на механическую обработку, а также отсутствию ослабляющих отверстий и накладок как в заклепочном соединении; снижение стоимости изготовления сложных деталей в условиях единичного или мелкосерийного производства; малая трудоемкость, невысокая стоимость оборудования, возможность автоматизации; возможность достижения равнопрочности сварного изделия и свариваемых деталей.

Недостатки сварных соединений: возникновение при сварке дефектов швов, снижающих их прочность (особенно при переменном нагружении). На рис.2 изображены дефекты швов: а) непровар шва; б) подрез шва; в) смещение деталей в стыке; г) шлаковые 2 и газовые 3 включения (последние устраняются механической обработкой поверхностной зоны шва); возникновение остаточных напряжений (вследствие локальных термических деформаций от неравномерного нагрева соединяемых деталей) снижает прочность и вызывает необходимость проведения старения; сложность проведения контроля ответственных сварных изделий; местное оплавление участков деталей вблизи шва вызывает изменение химической структуры металла.

Рис. 2

По технологии изготовления различают: 1) электродуговая (нагрев происходит пропусканием электрического тока между электродом и материалом, материал участвует в образовании шва, материал электрода защищает шов от окисления) 2) автоматическая (под слоем флюса, для деталей большой длины) 3) газовая (в углекислом газе, для сваривания деталей из углеродистых и низколегированных сталей, в среде аргона и гелия для высоко легированных сталей плавящимся или вольфрамовым электродом) 4) электрошлаковая (для сварки деталей неограниченной толщины) 5) сварка электронным лучом (в вакуумных камерах, диффузионная сварка легированных сталей, алюминиевых сплавов, неметаллов) 6) контактная сварка.

Типы сварных швов:

а) Стыковой

б) Угловой

По взаимному расположению элементов различают: 1) встык 2) внахлест 3) тавровые (швы стыковые и угловые) 4) угловые 5) связующие швы (одна пластинка сверху на другую кладется и свариваются).

Список литературы

1. Металлические конструкции: учебник/ Кудишин Ю.И. М.: Academia, 2007.

2. Металлические конструкции: учебник /. Горев В.В. М.: Высш. Шк., 2004.

3. Металлические конструкции: курс лекций/ Темников В.Г. Иркутского государственного технического университета, 2007.

Размещено на Allbest.ru