Պողպատե կոնստրուկցիաների հիմունքները

Կարևոր փորձագիտական նշում. Սա արխիվային կրթական տեքստ է, այլ ոչ թե ընթացիկ նախագծման առանձնահատկություն, ստատիկ հաշվարկ, բեռնվածքի հզորության ապացույց կամ արտադրության և հավաքման հրահանգներ: Պողպատե կոնստրուկցիաների նախագծումը պետք է ներառի իրական ազդեցությունները, հոդերը, կայունությունը, հոգնածությունը, հրդեհը, կոռոզիան և բոլոր այլ համապատասխան պայմանները՝ համաձայն գործող կանոնակարգերի և ստանդարտների՝ լիազորված նախագծողի պատասխանատվությամբ:

Պողպատե կոնստրուկցիաների նախագծումն ու կառուցումը Սավո Կուսիչի ներկայիս հանրային առաջարկի մաս չեն կազմում: Այսօրվա արտադրության կենտրոնացումը բաղկացած է փայտե պատուհաններից, փայտե-ալյումինե պատուհաններից և պատվերով դռներից:

Պողպատե կոնստրուկցիաներն ունեն ընդհանուր հատկություն, քանի որ դրանք հիմնականում պատրաստված են տաք գլանվածքով պողպատից: Միացումը կատարվում է պտուտակների, պտուտակների կամ եռակցման միջոցով: Սա ներառում է պողպատե կոնստրուկցիաներ կամուրջների, շենքերի, արդյունաբերության և հանքարդյունաբերության, հիդրոտեխնիկայի, հենասյուների, աշտարակների, տանկերի համար, ավելի լայն իմաստով և ամբարձիչների, նավաշինության, կաթսաների և այլնի համար: Հետևյալ ներկայացումների կիզակետը հիմնական հասկացությունների մշակումն է:

Նյութեր

Պողպատե կոնստրուկցիաների հիմնական շինանյութը շինարարական որակյալ պողպատից S235, S275, S355, S420, S450 գլանված պրոֆիլներն են: Կախված ստանդարտից, կան շինարարական պողպատի մի քանի տարբեր տեսակներ, որտեղ դասակարգման համարը սովորաբար ցույց է տալիս պողպատի առաձգական ուժը: Կան մի քանի տառային նշաններ, որտեղ S-ը այս դեպքում նշանակում է կառուցվածքային պողպատ: Ամենատարածված ձևերն են՝ S, B (բետոնե պողպատներ, ամրացում) և Y (նախալարման պողպատ):

Պողպատե գլորված հենարաններ

Գոյություն ունի պողպատե պրոֆիլավորված հենարանների լայն տեսականի, և յուրաքանչյուրն ունի իր նպատակը, առավելություններն ու թերությունները:

• U- պրոֆիլներ
• I-պրոֆիլներ նեղ ոտքերով (IPE, IPN)
• I-պրոֆիլներ լայն ոտքերով (HEA, HEB, HEM, HD)
• Խոռոչ պրոֆիլներ/տուփեր (կլոր, քառակուսի, ուղղանկյուն)
• Թերթիկներ
• Սառը ձևավորված արտադրանք (ստացվում է հարթ շերտը սառը գլորելով և հարթ ժապավենը ոլորելով)

Այս պրոֆիլներից յուրաքանչյուրը տարբերվում է ձևով, չափսերով, նպատակներով և այլն: Օրինակ, կան ավելի քան 20 տարբեր IPN պրոֆիլներ, որոնք տարբերվում են չափսերով. ավելի մեծ պրոֆիլները կարող են ավելի լավ դիմակայել ճկմանը (ճկվող և կողային-ոլորումային), շեղումներին և այլն:

Գոյություն ունի պողպատի չորս դաս՝ կախված այն բանից, թե արդյոք նրանք հասնում են զիջման կետին, երբ սթրեսը մեծանում է, անալիզը պլաստիկ է, թե առաձգական, որքան է խաչմերուկի ծանրաբեռնվածությունը և այլն, որտեղ առաջին դասը լավագույնն է, իսկ չորրորդը՝ ամենավատը: Պողպատի կառուցվածքի և ամրության մասին ավելին կարող եք կարդալ այստեղ:

Լարման հավասարեցում և կրող հզորություն կայուն բեռի դեպքում

Կրողունակություն. Պողպատե կոնստրուկցիաների չափերը որոշված ​​են այնպես, որ բացառվեն էական մշտական ​​դեֆորմացիաները: Մյուս կողմից, կրող հզորությունը շատ դեպքերում ոչ մի կերպ չի սպառվում, երբ ամենաբարձր համեմատական ​​լարվածությունը հասնում է զիջման կետին, ապա դեֆորմացիաները շատ ավելի արագ են աճում, քան սթրեսները: Կառուցվածքային պողպատի համար նույն կախվածությունը, ինչ զիջման ժամանակ, կարող է ընդունվել որպես Հուկի օրենքի սահման ընդհանուր սթրեսային վիճակների համար: Միատարր սթրեսային վիճակների դեպքում, որոնք ամեն տեղ հավասար են, ոչ մի փոփոխություն տեղի չի ունենում, երբ համաչափության սահմանը գերազանցվում է, բացառությամբ, որ ընդհանուր դեֆորմացիաներն ավելի արագ են աճում, քան լարվածությունը։

Լարման հավասարեցում ճկման ժամանակ։ Ճառագայթի ճկման դեպքում կիրառվում է լարման ուղղագիծ բաշխումը ըստ Նավիերի վարկածի, քանի դեռ եզրային լարումը σ=M/W չի գերազանցում համաչափության սահմանը։ Երկայնական ընդարձակումներ ε = ε(σ). Սա ճիշտ է առնվազն փոքր թեքությունների համար: Լարումները, որոնք ավելի բարձր են, քան համամասնական լարվածությունը, կարող են միայն ավելի դանդաղ աճել, քան ε ընդլայնումները: Նկ. 1 ցույց է տալիս ճկման լարվածության բաշխումը տվյալ գործող դիագրամի և եզրերի ընդլայնման տարբեր արժեքների համար: Համաչափության տարածքը (բոլոր լարման գծերի վրա նշված է շրջանագծով), հետևաբար, ծայրերի լայնացման հետ մեկտեղ դառնում է ավելի ու ավելի փոքր: Եզրային լարումը նախ սահմանափակվում է σF-ով: Միայն շատ էական դեֆորմացիաներից հետո առավելագույն լարվածությունը բարձրանում է σF-ից, այնպես որ կառուցվածքային պողպատե ամրացման ազդեցությունը տեսանելի է դառնում (պատյան 5):

:Ճկման լարվածության բաշխում տարբեր եզրերի ընդարձակման ժամանակ

Նկ. 1 - ճկման լարման հավասարեցում

Լարվածության գագաթնակետերի հավասարեցում. Երկայնական լարումների բաշխումը հատվածի միջով անցքի միջով մեկ ձգված փորված գավազանով մոտավորապես համապատասխանում է 2 գծին նկ. 2: Լարման գագաթնակետը σmax կախված է d/b հարաբերակցությունից: Այն հիմնականում մոտ է σmax = 2-3 σm, որտեղ σm = S/FM նշանակում է առաձգական լարման միջին արժեքը FM-ում անցքով թուլացած հատվածում: Սլ. 2 վավեր է այնքան ժամանակ, քանի դեռ լարման վիճակը չի գերազանցում P-սահմանը: Ավելի մեծ բեռների դեպքում որոշակի լայնացման հասնելու համար պահանջվում է միայն անցքի մոտ ավելի ցածր լարումներ, քան ուղիղ գծի օրենքի համաձայն: Առավել լարված կետերում լարվածությունն այլևս չի աճի S-ի հետ համամասնորեն, այլ ավելի դանդաղ: Սահմանում երկայնական լարումների մոտավորապես միատեսակ բաշխում σm = σf կստացվի 2-2 հատվածի վրա: Անտեսվել են կտրվածքային և լայնակի լարումները: Ձողում S ուժի դանդաղ աճի ժամանակ լարվածության հավասարեցման դեպքերը ապացուցում են, որ պողպատե կոնստրուկցիաների սովորական եղանակը ստատիկ բեռի ազդեցության տակ արդարացված է, չափագրման ժամանակ անտեսել լարվածության գագաթները և համեմատել միայն միջին լարվածությունը σm=S/Fm թուլացած հատվածում Fm թույլատրելի արժեքի հետ:

:Լարվածության բաշխումը ձգված պողպատե ձողի անցքի շուրջ

Նկ. 2

Չափագրման կարգը՝ ըստ բեռնատարողության

Քանի որ բեռը մեծանում է, հատվածում տեղի է ունենում լարման հավասարեցում: Դրանով լարումները վերախմբավորվում են հատվածի առավել լարված մասերից դեպի ավելի քիչ լարված հատվածները: Քանի դեռ դեֆորմացիաներն այնքան մեծ չեն, որ դրանք պետք է հաշվի առնել հավասարակշռության պայմանները սահմանելիս, այս գործընթացը չի կարող որևէ բան փոխել S, M և այլն ազդեցության մեծության վրա ստատիկորեն որոշված ​​կառուցվածքներով։

Շարունակական և շրջանակային հենարաններ. Հուկի օրենքի ենթադրությամբ այն ստացվում է հաստատուն հատվածի մեկ շարունակական հենարանի համար (նկ.3) պահի գիծը ցույց է տրված ա. Ճկման լարումները համաչափ են ճկման մոմենտներին M: Եթե երկու բեռներն էլ հավասարապես ավելանան, ապա P-սահմանը նախ կգերազանցի միջին հենակետում B: Առանցքակալման սահմանը հասնում է, երբ MDF սահմանափակող մոմենտը հասնում է նաև դաշտում: Հաստատուն սիմետրիկ հատվածի երկու կողմերում կենտրոնացված ուժով սեղմված ճառագայթի դեպքում (նկ.4) պահերի հավասարեցումը գոյություն ունի ի սկզբանե։ Երբ P-սահմանը գերազանցվում է, մոմենտների բաշխման փոփոխություն չկա: Ընդհակառակը, հավասարաչափ բաշխված բեռի դեպքում (նկ.5) ակնթարթների հավասարեցումը հանգեցնում է կծկման պահի նվազմանը.2/3 Mմասին -1/2 Mo.

Երկու կողմից կենտրոնացված ուժով սեղմված ճառագայթի դիագրամ

Սլ.4

Նկ. 3 և այլն: 5 համապատասխանաբար՝ ճկման պահեր. ա) առաջ, բ) սահմանային վիճակ ուժի վերախմբավորումից հետո; ա) առաջ, բ) պահի հավասարեցումից հետո

Ցանցային կոնստրուկցիաներ. ներքին ստատիկորեն անորոշ ֆերմերներով, կան նույնպիսի կախվածություններ, ինչ շրջանակային կոնստրուկցիաների դեպքում: Երկրորդային լարումները, որոնք կապված են ճկման մեջ կոշտ հանգույցների հետ, կարող են անտեսվել առաջին մոտավորմամբ՝ բեռնվածքի հզորությունը գնահատելիս: Պլաստիկացված հատվածները գործում են այնպես, ինչպես հոդերը, այնպես որ գերանի ստատիկ գործողությունը այն վերջնական բեռի տակ, որը այն դեռ կարող է կրել, ավելի մոտ է հանգույցների միացումներով իդեալական ֆերմայի գործողություններին: Հաճախակի կրկնվող բեռներով կոնստրուկցիաների դեպքում, որոնց դեպքում պետք է հաշվի առնել հոգնածության ուժի երևույթները, հետևաբար, մեծ կասկածներ կան չափագրման ժամանակ ուժերի հավասարեցումը հաշվի առնելու դեմ: Ընդհակառակը, գործնական նշանակություն ունի հենարանների տեղաշարժի ազդեցության մասին եզրակացությունը։ Քանի որ առանձին կառուցվածքային տարրերի աշխատանքային ուժը կախված է միայն լարվածության սահմաններից, այլ ոչ թե ընդհանուր դեֆորմացիաների չափից, հենարանների տեղաշարժերը չեն ազդում կրող հզորության վրա:

Փոփոխական բեռ. մշտական ​​բեռնվածքի ենթադրությունը հազվադեպ է իրականացվում: Կամուրջային գոտիների դեպքում կան փոփոխական բեռնվածության վիճակներ: Առանձին կառուցվածքային տարրերում ուժերի և լարվածության բաշխման մասին ենթադրությունները, որոնք պարզեցնում են, սովորական են պողպատե կոնստրուկցիաների հետ գործնական աշխատանքում, ըստ նախորդի, դրանք արդարացված են սովորական հանգամանքներում: Սա հատկապես ճիշտ է տեղական լարման գագաթները անտեսելու համար: Չի կարելի խորհուրդ տալ կիրառել չափագրման մեթոդ՝ ըստ բեռնվածքի հզորության (դինամիկ) հոգնածության տակ: Այսպիսով, չափագրման ընթացակարգը ըստ բեռնատարողության սահմանափակվում է հիմնականում ստատիկ բեռների դեպքում, հատկապես շինարարական արդյունաբերության շինությունների համար: Այլ դեպքերում, երբ պետք է ուշադրություն դարձնել հոգնածության տեսքին, պետք է բացառվեն էական դեֆորմացիաները և հիմք ընդունվի առաձգականության տեսությունը։ Դրանով պետք է ձգտել բավականաչափ մեծ հեռավորության հասնել զիջման կետից: Շինարարական պողպատի ամրությունը ապահովում է որոշակի լրացուցիչ անվտանգություն:

Փոփոխական սթրես

Սառը ձգում և ծերացում: Նկ. 6 կիրառվել է կլոր ձողի լարում-լայնացման գիծը, որը ենթարկվել է փոփոխվող առաձգական և սեղմման լարումների: Առանձին բեռնման գործընթացները նշվում են թվերով՝ ըստ իրենց հերթականության: Էլաստիկ լայնացումները, որոնք վերադառնում են բեռնաթափումից հետո, նույնպես տեղի են ունենում մեծ ձգումներից հետո՝ լարվածություններին համամասնորեն: Լարման նշանը փոխելիս P-սահմանը գրեթե ամբողջությամբ անհետանում է։ Հետևաբար, սառը վիճակում գծված շինարարական պողպատի առաձգական հատկությունները չեն համապատասխանում սկզբնական արժեքներին: Կախված նախորդ մշակումից, բավականին զգալի տարբերություններ կարող են ցուցադրվել:

:Լարվածություն-լայնացում պողպատե ձողի փոփոխական բեռնման տակ

Նկ. 6

Դրա հետ մեկտեղ գալիս են ծերացման ավելի շատ նշաններ: Այս տերմինը ներառում է հատկությունների բոլոր փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունենում ժամանակի ընթացքում առանց արտաքին ազդեցության: Ձգվող ծերացումը կարելի է դիտարկել մշտական ​​դեֆորմացիայից հետո սառը ձգումով։ Եթե ​​մշտապես ձգվող փորձանմուշները որոշ ժամանակ մնում են առանց բեռի սենյակային ջերմաստիճանում, ապա առաձգական ուժը և, ավելի փոքր չափով, պատռելու ուժը բարձրանում են սկզբնական արժեքից, մինչդեռ ընդմիջման ժամանակ երկարացումը նվազում է (նկ. 7): Ծերացման գործընթացը տևում է օրեր, բայց կրճատվում է մինչև մի քանի ժամ կամ ընդամենը րոպե, եթե կառուցվածքային պողպատը տաքացվում է մինչև 300 oC: Նշենք նաև, որ ձգվող ծերացումը տեղի է ունենում ձգման հետ միաժամանակ, եթե դա տեղի է ունենում ջերմաստիճանում։ 200 – 400 oC, այսինքն՝ կապույտ փայլի տարածքում։

:Վերաբեռնված և սառը ձգվող ձողի լայնացման համեմատություն

Նկ. 7 - ա) կրկնակի բեռնված ձողի ընդարձակման գիծ; բ) սառը վիճակում ձգվող ձողի լայնացման գիծ

Հետագա գործողություն և հիստերեզ. Լիովին առաձգական նյութում լարվածության և դեֆորմացիայի վիճակի միջև կա միանշանակ փոխադարձ կախվածություն, այնպես որ որոշակի լարումներ միշտ համապատասխանում են նույն դեֆորմացիաներին և հակառակը: Առաձգականության տվյալ օրենքով դեֆորմացիաները կախված չեն բեռի կիրառման պահից անցած ժամանակից, ինչպես նաև այն ձևից, որով կիրառվում է բեռը: Զուտ առաձգական վարքագծից շեղումները կարելի է նկարագրել երկու աստիճանի մոտավորությամբ. առաձգական շրջանում կան փոքր շեղումներ. դրանք կարելի է անտեսել առաջին մոտավորությամբ: Դրանք կարող են որոշվել ճշգրիտ չափումներով, հատկապես երբ համեմատում ենք լարվածությունը առաձգական սահմանին ավելի մոտ: Մասնավորապես, լայնացումը ոչ միայն լարման ֆունկցիա է, այլ փակ բեռնման ցիկլով և նույն լարման դեպքում այն ​​միշտ փոքր-ինչ փոքր է բեռնաթափման ժամանակ, քան բեռնման ժամանակ։ Ամբողջական առաձգականությունից շեղում, այսինքն. Նույն լարումների դեպքում համապատասխան ընդարձակումների միջև տարբերությունը կոչվում է առաձգական հիստերեզ: Եթե ​​ծանրաբեռնվածության ցիկլը կրկնվում է ավելի հաճախ, ապա դա ստացվում է ոչ շատ բարձր լարման դեպքում՝ հիստերեզի կամ խամրման փակ հանգույց: Սլ. 8 ցույց է տալիս ցրման օղակները AC բեռի տարբեր արժեքների համար: Օղակների լայնությունը խիստ մեծանում է լարման բարձրության հետ: Օղակի տարածքը համաչափ է դեֆորմացման աշխատանքին, որը կորչում է յուրաքանչյուր ցիկլում և վերածվում ջերմության: Նաև դեֆորմացիաները փոփոխական են ոչ միայն լարման բարձրության, այլև ժամանակի հետ, դրանք կախված են բեռնման արագությունից և եղանակից: Դեֆորմացիայի այն մասը, որը կախված է ժամանակից, կոչվում է հետֆեկտ։ Հիստերեզը և հետֆեկտը տեղի են ունենում միաժամանակ: Որպես կանոն, դրանք գործնական նշանակություն չունեն շինարարական պողպատի այն տեսակների համար, որոնք հանդիպում են պողպատե կառույցներում սենյակային ջերմաստիճանում:

Սլ. 8

Կիրառման նշում. Պատմական նյութերի նշումները, ենթադրությունները, դիագրամները և ընթացակարգերը տեքստում չպետք է օգտագործվեն որպես փոխարինող ընթացիկ ստանդարտներին, արտադրանքի հատուկ բնութագրերին, հաշվարկային մոդելին և ընդհանուր շինարարության փորձագիտական ​​ստուգմանը: