21.Як забезпечується місцева стійкість елементів перерізу балки та суцільної колони (стінки, полки).Чому граничні гнучкості елементів перерізу не залежать від прольоту, а в колонах залежать від їх довжини.

К олони. Гнучкі стінки з необхідно підкріплювати поперечними ребрами, розміщеними на відстані, не меншій за 2,5h одне від одного. В усіх випадках незалежно від гнучкості стінки в третинах висоти колони чи її окремого відправного елемента конструктивно встановлюють ребра, що підвищують жорсткість колони проти випадкового скручування під час виготовлення, транспортування

чи монтажу. При використанні

тонких широких поличок доцільно

робити відгини, які є поздовжніми

ребрами жорсткості і забезпечують

місцеву стійкість поличок.

Балка. Втрата місцевої стійкості полягає

у випинанні окремих елементів перерізу (полки, стінки) раніше, ніж балка вичерпає свою несучу здатність з умов міцності або загальної стійкості. Втрата місцевої стійкості в балках може виникати від нормальних стискуючих напружень (в поясах і стінці), дотичних (в стінці біля опор) , а також від сумісної дії нормальних і дотичних напружень. При розв’язуванні задачі запобігання втрати місцевої стійкості елементи перерізу розглядають як пластинки, які з’єднуються між собою шарнірно, пружно або жорстко. Стійкість стиснених поясів. В разі необхідності місцеву стійкість тонких поясів можна підвищити, застосувавши відгини поясу. Параметри підкріплених поясів і відгинів, що забезпечують місцеву стійкість, обчисл. за

формулами: розрахунок в межах пружних деформацій: ;

розрахунок з урахуванням пластичних деформацій: , але не більше ніж .

Стійкість стінок балок. Не підкріпленні стінки балок являють собою довгі пластини, які пружно сполучаються з поясами по довгих сторонах. Під впливом зовнішніх навантажень в них можуть виникати напруження трьох видів – нормальні, дотичні та місцеві нормальні, саме вони викликають втрату місцевої стійкості стінки. У таких випадках стінку підкріпляють основними поперечними ребрами жорсткості, а в деяких випадках і поздовжнім ребром. Критичні дотичні напруження в стінці балки, обчислені як у нескінченно довгій пластині,мають вираз:

, де - умовна гнучкість стінки; -

розрахункова висота стінки;

На мою думку граничні гнучкості елементів перерізу балки не залежать від прольту тому, що вони розраховуються як нескінченно довгі пластини, де довжина є неважливою, тобто проліт, а в свою чергу суцільна колона розраховуються як стиснутий стержень.

22.Типи баз колон. Наведіть порядок розрахунку.

База з траверсами.

площа бази плити:

Беремо конструкцію бази з траверсами товщиною траверси t_тр=12 мм. ширина плит з конструктивних міркувань.

Необхідна довжина плити:

Беремо плиту бази розміром …х…, при цьому напруження під плитою

Для визначення товщини плити обчислимо згинальні моменти на різних ділянках:

Ділянка 1 оперта на 4 боки, відношення сторін , коефіцієнт ( див. табл. 5.6.Нілов), згинальний момент

Ділянка 2 оперта на 3 боки, відношення сторін <0,5 тому згинальний момент обчислюємо як для консольної ділянки

Консольну ділянку не перевіряємо, бо вона має менший звіс

Визначимо товщину плити

Приймаємо плиту товщиною t_пл=…. мм. (з листа товщиною … мм мінус 2 мм на стругання).

Кріплення траверс до віток колони виконується напівавтоматичним зварюванням зварювальним дротом Св-08А з R_wf=180МПа, R_wz =0,45МПа , R_un=0,45x370=166,5МПа, _f=0,7; _z=1,0. Відтоді як виконується умова:

, обчислюємо тільки за металом шва.

При 4 швах необхідний мінімальний катет шва

Беремо

Знаходимо висоту траверси:

Приймаємо висоту траверси h_tr=…. мм

Вважаємо що торці колони і траверси, а також поверхня плити стругані. В цьому випадку навантаження від колони і траверс на плиту передається через поверхні контакту а їх прикріплення до плити здійснюємо кутовими швами з мінімальним катетом .

2 3. Розрахунок зварного з’єднання кутика 160х10 з фасонкою, товщиною 12 мм. Сталь с255.

.

.

.

Пояснити суть граничних станів конструкцій. Чому розрахунок за 1-ою та 2-ою групами граничних станів ведуть за розрахунковими значеннями?

Протягом експлуатації на конструкцію діють різноманітні навантаження і впливи. Наприклад вага технологічного обладнання, кліматичні впливи (сніг, вітер), власна вага конструкцій.

Розрахункове значення навантаження обчислюють за формулою:

1. - розрахунково-експлуатаційне. Використовується при розрахунку конструкцій за ІІ-ою групою граничних станів.

2. - розрахункове граничне. Використовується при розрахунку конструкцій за І-ою групою граничних станів.

Граничним станом називають такий стан конструкції, який характеризується переходом із пружньої роботи в пружньо-пластичну. Ознаками граничного стану є: перевищення напружень і деформацій визначених граничних значень.

Розрізняють два граничних стани:

І-й – характеризується пластичним руйнуванням сталі, втратою стійкості форми конструкції.

ІІ-й – характеризується надмірними деформаціями які перешкоджають експлуатації конструкції.

F_n – характеристичне значення навантаження, визначається за ДБН «Навантаження і впливи», а також за технологічними завданнями на проектування.

γ_fe ,γ_fm – коефіцієнти надійності за навантаженням відповідно для ІІ-ої та І-ої групи граничних станів. Визначається за ДБН у залежності від терміну експлуатації конструкції.

Згідно з нормами проектування усі навантаження класифікують на постійні та тимчасові.

Постійні навантаження діють на конструкцію неперервно з часу її виникнення. До них відносять: власну вагу несучих конструкцій, конструкцій перекриттів і огороджувальних конструкцій, зусилля попереднього натягу.

До тимчасових навантажень належать навантаження які діють протягом визначеного інтервалу часу. За тривалістю дії усі тимчасові навантаження поділяються на довготривалі та короткочасні.

• довготривалі: технологічні навантаження, вага технологічного обладнання;

• короткочасні: кліматичні впливи.

При розрахунку конструкцій розглядають розрахункові комбінації навантажень, які створюють поєднанням постійних з тимчасовими в різних комбінаціях. При цьому завжди розглядають коефіцієнт поєднання навантаження:

Вид комбінації	Навантаження
	Постійні	Тимч. довготривалі	Тимч. короткочасні
Постійні + 1 довготривале	1	1	-
Постійні + 1 короткочасне	1	-	1
Постійні + декілька довготривалих + декілька короткочасн.	1	0,95	0,9

Коефіцієнт поєднання враховує імовірнісну природу виникнення декількох навантажень одночасно.

Монтажний стик головної балки. Стики балок

Слід розрізнювати два види стиків у балках - заводські і монтажні. Заводські стики виконують на заводі внаслідок недос­татньої довжини прокатник елементів, а монтажні /або укрупнюва­льні/ - на об'єкті при з'єднанні відправних елементів. Стики прокатних профілів і балок складеного перерізу розрізнюють за конструктивними вирішеннями.

Монтажні стики балок звичайно розміщують у середині або симетрично відносно середини прольоту, що обумовлено прагненням отримати однакові відправочні елементи.

Найбільш доцільними є монтажні стики на болтах, звичайних або високоміцних. Зварні вузли на монтажі, як більш трудомісткі використовують лише при спеціальному обґрунтуванні,

Монтажні стики на болтах /рис. 3.11,а/ утворюють за допо­могою накладок, які розміщують по три на кожному поясі і по дві на стінці. Сумарна площа перерізу накладок не повинна бути мен­шою за площу елемента, який вони перекривають.

Згинальний момент у балці М розподіляється між стінкою і поясами пропорційно їх моментам інерції:

;

де М_w - частка згинального моменту, що сприймається стінкою; М_f - те саме, поясами; I_w, I_f, I - моменти інерції стінки поясів і всієї балки.

Поясні накладки сприймають зусилля, яке виникає в них від момента М_f :

Р ис. 3.11. Монтажні стики балок: а - на болтах; б - зварний

Болти, що прикріплюють поясні накладки, розраховують за зусиллям N_f або з умови рівноміцності з'єднання з основним перерізом, тобто за зусиллям N_f =A_fn∙R_y (A_fn - площа поясу нетто), яке може сприйняти пояс за умови повного використання несучої здатності сталі. Необхідну кількість болтів на кожну сторону накладки від стику визначають за формулою: /3.36/

де N_b - несуча здатність одного болта. За N_b беруть найменше зі значень, знайдених з умов роботи болтів на зрізування і зминання, або Q_bh високоміцних болтів при роботі на зсув.

Після розставлення болтів краще з мінімальним кроком, щоб зменшити розміри і масу накладок перевіряють ослаблений отворами переріз поясу балки.

При болтах, які працюють на зрізування і зминан­ня, в нижньому ослабленому перерізі поясу з площею A_fn або нак­ладки повинна виконуватися умова N_f ≤ A_fn∙R_y.

При високоміц­них болтах перевірену ослаблених перерізів поясу /накладки/ за статичного навантаження виконують по площі перерізу брутто A_f, якщо A_fn  0,85 A_f, та по умовній площі A_у = 1,18 A_fn, якщо A_fn < 0,85 A_f .

При динамічному навантаженні перевірку завжди виконують по площі перерізу нетто A_fn.

Перевірку ослаб­лених перерізів виконують з врахуваннях того факту, то половина зусилля Q_bh , яке сприймається кожним високоміцним болтом у даному перерізі, вже передана силами тертя. Тому розрахункове зусилля в першому від краю накладки перерізі, де розташовано п₁ високоміцних болтів, становить:N_f,red = N_f∙- 0,5n₁∙Q_bh /3.37/

Прикріплення накладок на стінці розраховують на сумісну дію згинального момента М_м , що припадає на стінку, та перерізувальної сили Q. Відповідно до гіпотези плоских перерізів горизонтальні зусилля N_i, які сприймають болти і які обумовлені згинальним мо­ментом, зростають у міру віддалення від нейтральної осі за лі­нійним знаком /рис, З.11,а/. Момент М_w , що припадає на стін­ку, сприймається сумою внутрішніх пар зусиль

де m - кількість вертикальних рядів болтів не накладці з од­ного боку від стику; N_i і h_i - відповідно зусилля і відстань між болтами, що знаходяться на однаковій відстані від нейтраль­ної осі.

Якщо виразити усі зусилля в болтах через максимальне N_max, використовуючи залежність N_i / N_max = h_i / h_max ,то можна записати

З цього виразу ножна визначити найбільше зусилля в крайньому болті від згинального моменту а в стінці і записати умову його працездатності:

/3.38/

Від перерізуючої сили Q в болтах виникають вертикальні зусилля.

При обчисленнях вважають, що сила Q рівномірно розподіляється між всіма болтами, які розташовані на половині наклад­ки:

/3.39/

Рівнодіюча зусиль, що припадають на крайній болт, не повин­на перевищувати несучої здатності болта:

/3.40/

При розрахунках стику стінки кількість вертикальних і го­ризонтальних рядів болтів необхідно задавати посередньо, а по­тім в разі необхідності скоригувати. Для спрощення розрахунків формулу /3.38/ можна перетворити, якщо виразити Σh²_i через h_max і кількість болтів в одному вертикальному ряду к :

Це дозволяє записати

Основи розрахунку балок. Навести розрахункові формули, пояснити.

Балка є найпоширенішим конструктивним елементом в будівництві. Балками називаються конструктивні елементи, довжина яких значно перевищує розміри поперечних перерізів. За статичною схемою балки поділяються на одно- , багато прольотні та консольні. Балка працює на поперечний згин і під навантаженням в перерізі балки виникає два типи внутрішніх зусиль: згинальний момент і поперечна сила.

Типи поперечних перерізів балки:

1. Прокатні 2) складені з прокатних елементів 3) зварні – складені з листів сталі

Полки балки забезпечують необхідну жорсткість при згині, а стінка балки сприймає дотичні напруження, викликані поперечною силою.

Б алки відносяться до елементів, що згинаються. Отже вони повинні відповідати двом групам граничних станів. За І-ою групою необхідно забезпечити їх міцність і загальну стійкість. За ІІ-ою групою необхідно перевірити величину прогинів таких елементів.

Напружений стан зігнутих елементів характеризується наявністю в розрахункових перерізах двох типів внутрішніх зусиль: згинальних моментів і поперечних сил. Відповідно до цього у перерізах таких елементів виникають нормальні та дотичні напруження.

Перевірка міцності зігнутих елементів за нормальними напруженнями виконується по формулі:

За дотичними напруженнями:

M_max, Q_max – max значення згинального моменту і поперечної сили. W_y – момент опору перерізу відносно нейтральної осі.

I_y – момент інерції перерізу відносно нейтральної осі. S_y – статичний момент півплощі перерізу відносно нейтральної осі.

t_w – товщина стінки зігнутого елемента. R_y – розрахунковий опір сталі (стиск, згин, розтяг). R_s – розрахунковий опір сталі (зріз).

Перевірка міцності зігнутих елементів за зведеними напруженнями виконується за формулою:

Ця теорема (перевірка) виконується в перерізах, де одночасно діють згинальний момент і поперечна сила, в місцях різкої зміни форми перерізу (у місці з’єднання стінки з полкою).

;

M_y і Q_z – внутрішні зусилля, що діють в розрахунковому перерізі.

Перевірка стійкості виконується за формулою: _b – коефіцієнт втрати стійкості згинаючого елемента. Він визначається за дод. 7 СНиП ІІ-23-81* в залежності від ширини стиснутої полички b_f та кроку розкріплення стиснутого поясу зігнутого елемента l_ef. Перевірку загальної стійкості зігнутих елементів дозволяється не виконувати, якщо:

де h_f = h_w + t_f - відстань між ц.м. полок.

Перевірка прогинів зігнутих елементів виконується за формулою

f_max – найбільший прогин зігнутого елемента. [f]_n – граничний прогин регламентований нормами і дорівнює:

- для балок настилу; - для другорядних балок; - для головної балки;