Ответы на вопросы на тему ОТВЕТЫ НА ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 150515-07

Оглавление


1. Материалы металлических конструкций. Общая характеристика. Химический состав сталей 3
2. Механические свойства сталей и их показатели 4
3. Работа стали на растяжение и при сложном напряженном состоянии 5
4. Виды разрушений стали. Факторы, способствующие хрупкому разрушению 6
5. Усталость металлов. Коррозия металла. Выбор стали для металлических конструкций 7
6. Сортамент 8
7. Основы метода расчета по предельным состояниям 9
8. Расчет на прочность растянутых (сжатых) изгибаемых и внецентренно растянутых (сжатых) элементов 10
9. Расчет на устойчивость центрально сжатых и внецентренно сжатых (сжато-изогнутых) элементов 11
10. Соединения металлических конструкций. Общая характеристика. Виды сварных швов и сварных соединений 12
11. Расчет стыковых сварных швов 13
12. Расчет угловых сварных швов 14
13. Болтовые соединения. Виды болтов. Работа и расчет болтовых соединений 15
14. Балки и балочные конструкции. Типы балок. Типы балочных площадок. Узлы сопряжения балок 16
15. Расчет плоского стального настила. Расчет балок настила (прокатных балок) 17
16. Определение высоты и компоновка сечения составных сварных балок. Изменение сечения балки по длине 19
17. Проверка прочности, жесткости и устойчивости составных сварных балок 20
18. Местная устойчивость элементов балки 21
19. Соединение поясов балки со стенкой. Расчет поясных сварных швов 22
20. Конструирование и расчет опорных узлов балки 23
21. Конструирование и расчет укрупнительных (монтажных) стыков балок 24
22. Центрально сжатые колонны. Состав колонны. Типы сечений стержней колонн сплошного сечения. Конструирование и расчет стержня колонны сплошного сечения 25
23. Конструирование и расчет оголовка колонн сплошного сечения. Конструирование и расчет базы колонны 26
24. Центрально сжатые колонны сквозного сечения. Типы сечений. Конструирование и расчет стержня колонны 27

1. Материалы металлических конструкций. Общая характеристика. Химический состав сталей

Металлические материалы (преимущественно стальные) в современной архитектурно-строительной практике применяются для следующих основных типов конструкций зданий и сооружений: с жесткими металлическими связями; подвесных систем; большепролётных с растянутыми ограждающими поверхностями.
Разнообразные каркасы промышленных и гражданских зданий, в том числе каркасы зданий повышенной этажности (более 30 этажей), большепролётные покрытия, мосты и путепроводы, радио– и телевизионные башни – представители конструкций зданий с жёсткими связями. Весьма популярны металлические профили для пространственных конструкций каркасов общественных зданий. Стальные профили являются основными материалами для каркасов зданий повышенной этажности (30 – 40 и более этажей).
Все стали имеют свою маркировку, отражающую в первую очередь их химический состав. В маркировке стали первой цифрой указано содержание углерода в сотых долях процента. Затем следуют буквы русского алфавита, обозначающие наличие легирующего элемента. Если за буквой цифры нет, это означает, что содержание легирующего элемента составляет не более одного процента, а следующие за буквой цифры (цифра) означают содержание его в процентах.
Примеры расшифровки обозначения сталей:
12ХНЗА: содержание углерода – 0,12%, хрома – 1,0%, никеля – 3,0%, высокого качества;
30ХГСА: содержание углерода – 0,30%, хрома, марганца, кремния по одному проценту, буква «А» обозначает высокое качество;
19ХГН: cодержание углерода – 0,19%, хрома, марганца, никеля по одному проценту;
15Х25Т: содержание углерода – 0,15%, хрома – до 25%, титана – до 1%;
08Х21Н6М2Т: содержание углерода – 0,08%, хрома – 21%, никеля – 6%, молибдена – 2%, титана – до 1 процента.
09Х16Н15М3Б: содержание углерода – 0,09%, хрома – 16%, никеля – 15%, молибдена – 3,0%, ниобия – до 1 процента.

2. Механические свойства сталей и их показатели

Основные показатели механических свойств стали: прочность, упругость и пластичность, склонность к хрупкому разрушению. Прочность материала определяется его сопротивляемостью внешним силовым воздействиям. Упругость есть свойство материала восстанавливать свое первоначальное состояние после снятия внешних силовых воздействий. Пластичность характеризует свойства материала получать остаточные деформации (не возвращаться в первоначальное состояние) после снятия внешних нагрузок. Хрупкость характеризуется разрушением материала при малых деформациях в пределах упругой работы.
В зависимости от механических свойств, вида и толщины проката, а также степени использования работы материала конструкционные стали подразделяют на 21 группу (СНиП П-23-81).
Важными механическими свойствами строительных сталей являются явления наклепа, старения, неравномерного распределения напряжений и усталости. Наклеп– это увеличение области упругой работы стали oadm>Ryn путем предшествующего растяжения выше предела текучести. При повторном нагружении стали она начинает работать упруго до допускаемого напряжения Oadm, однако при этом значительно повышается ее хрупкость.
В результате деформационного и термического старения сталь изменяет свои свойства во времени, улучшая, подобно наклепу, упругие свойства и снижая пластичность. Наибольшей опасности разрушения металлические конструкции подвергаются тогда, когда в рабочих сечениях появляются какие-либо ослабления в виде отверстий, выточек и надрезов.
В зависимости от вида ослабления у их краев возникают повышенные напряжения (концентрация напряжений), превышающие нормальные напряжения а в неослабленных сечениях в 2 и 3 раза. При расчетах это явление необходимо учитывать в случае применения низколегированных сталей. В мягких углеродистых сталях они не так опасны, так как в расчетной стадии напряжения выравниваются.

3. Работа стали на растяжение и при сложном напряженном состоянии

При опытном изучении образцов на растяжение устанавливается значение предела текучести ?т. При этом в образцах развиваются нормальные линейные напряжения, т. е. имеет место одноосное напряженное состояние.
В случае сложного напряженного состояния (например, плоского напряженного состояния, когда образец растягивается в двух направлениях, или при совместном действии нормальных и касательных напряжений при изгибе) переход в пластическое состояние, согласно энергетической теории, характеризуется предельным значением удельной работы деформации тела (при изменении под влиянием сдвига кристаллов только формы тела, а не объема его).
Этот переход в пластическое состояние обычно выражают через приведенное напряжение, приравнивая его пределу текучести, найденному при простом растяжении.
Следовательно, приведенное напряжение – это напряжение такого одноосного напряженного состояния, которое по условию перехода в пластическое состояние соответствует данному сложному напряженному состоянию.
В случае простого изгиба при действии нормальных и касательных напряжений, а также и при изгибе и кручении приведенное напряжение выразится следующим образом


В случае чистого сдвига, когда а – 0, мы получим из формулы (З.II) условие текучести при максимальных возможных значениях касательных напряжений (полагая R = ?т)


Для плоского напряженного состояния


где ?1 и ?2 – напряжения в двух перпендикулярных направлениях.

4. Виды разрушений стали. Факторы, способствующие хрупкому разрушению

Разрушение материала возможно:
– хрупкое – от отрыва, получающегося тогда, когда расстояние между двумя смежными элементами тела, расположенными по направлению силового воздействия, увеличится в результате этого воздействия настолько, что силы сцепления между этими элементами окажутся погашенными; разрушению от отрыва соответствует вторая теория прочности (теория наибольших удлинений);
– пластичное – от сдвига, получающегося тогда, когда будет превзойдено сопротивлени