16 Проверка упругих деформаций, нарушающих нормальные условия эксплуатации (второе предельное состояние).

В условиях нормального режима работы сооружения в балках могут появиться деформации, затрудняющие эксплуатацию конструкции. Эти деформации (прогибы) проверяют по упругой стадии работы конструкций от воздействия нормативных нагрузок, при этом возникающие прогибы f не должны превышать предельных:

f ≤ [f].

18 4.3 Расчет стержней, сжатых осевой силой.

Расчет на прочность.

Производится так же как и в растянутых элементах.

Расчет по прочности и непригодности к эксплуатации по первой группе предельных состояний ведется по формуле:

N/A_n ≤ R_y γ_с

где N - продольная сжимающая сила;

A_n - площадь нетто растянутого элемента (с учетом всех вырезов и отверстий);

R_y - расчетное сопротивление стали.

Расчет на устойчивость гибких стержней, сжатых осевой силой.

При равенстве работы, совершаемой внешними силами при сближении концов стержня сжимающая сила достигает своего критического значения. Прямой стержень при нагрузке его осевой силой до критического стояния имеет прямолинейную форму устойчивого состояния. При достижении продольной силы критического значения сжимаемый стержень теряет устойчивую прямолинейную форму, начинает изгибаться в плоскости меньшей жесткости (т.е. J – min) и переходит в криволинейную устойчивую форму. Далее при незначительном увеличении нагрузки искривление стержня быстро увеличивается и стержень теряет несущую способность. Для шарнирно закрепленного стержня, сжатого осевой силой (рисунок) критическая сила определяется по формуле Эйлера:

где Е - модуль упругости стали;

- минимальный момент инерции сечения;

- коэффициент приведения полной длины стержня к расчетной, зависит от закрепления концов стержня;

- длина стержня.

В реальных конструкциях всегда есть причины, вызывающие кроме осевого сжатия еще и изгиб (эксцентриситеты в приложении нагрузки, начальные искривления и другие причины). Для учета этих неблагоприятных факторов расчет стержней, сжатых осевой силой, производится как внецентренно сжатых с малыми эксцентриситетами. Проверка устойчивости стержней сжатых осевой силой сводится к сравнению напряжений, полученных от расчетных нагрузок и равномерно распределенных по сечению с критическими, вычисленными с учетом начальных эксцентриситетов, при этом критические напряжения выражают через расчетное сопротивление стали, умноженное на коэффициент продольного изгиба

Устойчивость стержней, сжатых осевой силой производится по формуле:

или

где - коэффициент продольного изгиба, зависит от гибкости стержня λ и от расчетного сопротивления стали R, определяется по формулам СНиП.

Расчет ведут методом приближения. Задаются гибкостью стержня. Определяют размеры поперечного сечения стержня. Сравнивают принятую и полученную гибкости и производят корректировку.

Лекция 5

Соединения конструкций

19 5.1 Виды соединений.

Существую следующие соединения металлических конструкций:

- сварные соединения – основной вид соединений, применяется как на заводах металлических конструкций, так и на строительных площадках;

- болтовые и заклепочные соединении.

Достоинства сварных соединений:

- экономия материала;

- низкая трудоемкость производства сварных работ;

- прочность конструкций;

- водо- и газонепроницаемость.

Недостатки сварных соединений:

- возникающие при сварке внутренние остаточные напряжения в соединении усложняют его работу и способствуют хрупкому разрушению;

-выполнение сварки часто бывает затруднено при монтаже конструкций и соединении нескольких листов в пакеты.

Для сварки металлических конструкций в основном применяется электродуговая сварка. Рекомендуемые виды сварки и материалы для сварки в зависимости от вида стали, применяемой в конструкции, представлены в СНиП.

Достоинства болтовых соединений:

- простота соединения;

- надежность в работе.

Недостатки болтовых соединений:

- более материалоемки по сравнению со сварными соединениями (из-за накладок);

- ослабляют сечения элементов отверстиями для болтов.

Достоинства заклепочных соединений:

- используются для трудносвариваемых элементов (некоторые термообработаные и алюминиевые сплавы);

- могут применятся в тяжелых конструкциях, подверженных воздействию динамических и вибрационных нагрузок.

Недостатки заклепочных соединений:

- неудобство технологического процесса клепки;

- перерасход материала.