|
|
ВОПРОС 1. Вопрос номенклатура и область применения металлических конструкций. Основные особенности металлических конструкций. Достоинства и недостатки металлических конструкций.
Работа стали при неравномерном распределении напряжения.
Если в напряженном элементе есть отверстия, выточки, местные сужения, резкий переход от одного сечения к другому, то силовой поток внутри элемента в этих местах будет сгущаться и искривляться, обходя препятствия. Напряжения у этих мест будут распределены неравномерно; величина наибольших пиковых напряжений будет значительно больше среднего, равномерно распределенного напряжения.
Главное напряжение на искривленной траектории может быть разложено на два взаимно перпендикулярных направления х иу, поэтому криволинейным траекториям всегда соответствует сложное напряженное состояние – плоскостное или объемное. При сложном напряженном состоянии в случае однозначных напряжений увеличиваются пределы текучести Ryn и прочности Run и сильно уменьшается относительное удлинение , материал работает более хрупко. Чем острее надрез или выточка, тем больше пиковые напряжения и искривление силового потока, а также тенденция перехода стали в хрупкое состояние.
Факторы, вызывающие искривление плавного силового потока (отверстия, щели, надрезы, утолщения) называют концентраторами напряжений, у таких мест происходит концентрация напряжений- отношение максимального напряжения в месте концентрации к условному, равномерно распределенному в данном сечении напряжению называется коэффициентом концентрации. Коэффициент концентрации у круглых отверстий и полукруглых выточек равен 2—3, у острых щелей и надрезов он значительно выше.
ВОПРОС 7. Алюминиевые сплавы, и их состав, свойства
и особенности работы
Для строительных конструкций применяются алюминиевые сплавы с содержанием легирующих компонентов и примесей 5-7 % (технический алюминий с примесями до 1 % ввиду малой прочности применяется очень редко и только для декоративных и ограждающих элементов). Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые (обрабатываемые давлением: прессованием, вытяжкой, прокаткой, штамповкой и т.д.), применяемые в строительных конструкциях, и на литейные, применяемые в основном в машиностроении.
Алюминиевые сплавы легируют марганцем, магнием, кремнием, цинком, медью, хромом, титаном или одновременно несколькими этими компонентами, в зависимости от чего система сплава получает наименование и марку с условным обозначением.
Алюминиевые сплавы поставляют в различных состояниях термической обработки и нагартовки (наклеп, вытяжка).
Технический алюминий обладает очень высокой коррозионной стойкостью, но малопрочен и пластичен.
Алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, сравнительно высокой прочностью и хорошо свариваются.
Многокомпонентные сплавы обладают средней и высокой коррозионной стойкостью, средними и высокими показателями прочности и могут применяться в сварных и клепаных несущих и ограждающих конструкциях.
Чтобы повысить коррозионную стойкость, алюминиевые сплавы могут быть плакированными (покрытыми тонкой пленкой чистого алюминия при изготовлении полуфабриката).
Структура алюминиевых сплавов состоит из кристаллов алюминия, упрочненных легирующими элементами (легирующие элементы входят в твердый раствор с алюминием и упрочняют его).
На рис. 1 приведены диаграммы работы некоторых алюминиевых сплавов на растяжение (там же для сравнения дана кривая для стали 3).
Рисунок 1
1-технический алюминий АД1М; 2- сплав 1915Т; 3- сталь 3
Механические свойства алюминиевых сплавов зависят не только от химического состава, но и от условий их обработки. У алюминиевых сплавов модуль упругости при растяжении Е=0,7∙104 кН/см2, а модуль упругости при сдвиге G=0,27∙104 кН/см2 что почти в 3 раза меньше, чем у стали; поэтому при равных напряжениях прогибы алюминиевых конструкций в 3 раза больше. Коэффициент Пуассона =0,3. На диаграмме растяжения алюминиевых сплавов нет площадки текучести. За предел текучести условно принимается напряжение при котором относительная остаточная деформация достигает =0,2 %. При температурах свыше 100 °С наблюдается некоторое снижение прочностных характеристик, а начиная примерно с 200 °С появляется ползучесть. Коэффициент температурного расширения алюминия  =0.000023, что в 2 раза больше чем у стали. При пониженных температурах все механические показатели алюминиевых сплавов улучшаются. Ударная вязкость сплавов при нормальной температуре ниже чем у стали (около 3,0 кг∙м/см2), и почти не снижается при отрицательных температурах.
Изменение механических свойств алюминиевых сплавов при старении происходит более интенсивно, чем у стали, и увеличение пределов текучести и прочности значительно выше. Увеличение прочности алюминиевых сплавов при старении учитывают при назначении их расчетных сопротивлений. Расчетные формулы для алюминиевых конструкций при различных силовых воздействиях имеют такой же вид, как и для стальных конструкций. Значения различных коэффициентов принимают в зависимости от марок сплавов по нормам проектирования алюминиевых конструкций СНиП II-24-74.
К достоинствам алюминиевых сплавов можно отнести: относительно высокую прочность при малой плотности самого материала; высокую технологичность при обработке прессованием, прокаткой или ковкой, позволяющую изготовлять изделия сложной формы; высокую стойкость против коррозии, высокие механические характеристики при отрицательных температурах; отсутствие искрообразования при ударных воздействиях.
Недостатки алюминиевых сплавов: относительно небольшой модуль упругости; высокий коэффициент температурного расширения; относительная сложность выполнения соединений; дефицитность и пока ещё высокая стоимость; малая огнестойкость.
Профили из алюминиевых сплавов для алюминиевых конструкций получают прокаткой, прессованием или гнутьем. Прокатывают только плоские профили: листы полосы, ленты. Прессованные профили могут быть самого различного очертания, поперечное сечение их должно вписываться в круг диаметром матрицы размером 320 мм (имеются отдельные прессы с диаметром матрицы 530мм). Эти профили изготавливают на специальных прессах. Цилиндрическая, нагретая примерно до 400°С заготовка из алюминиевого сплава продавливается через стальную матрицу с отверстием по форме сечения профиля. Матрица удерживается держателем. Прессоваться могут как сплошные так и пустотелые (трубчатые) профили.
Гнутые профили изготавливают путём гибки тонких листов или лент на роликогибочных станах или гибочных прессах.
ВОПРОС 8. Основы расчета металлических конструкций. Расчетная схема, опорные закрепления элементов. Предельные состояния. Группы предельных состояний. Расчет конструкций по допускаемым напряжениям и сопоставление его с расчетом по предельным состояниям
|
|
|
Скачать 1.77 Mb.