Маңызды кәсіби ескертпе: Бұл мұрағаттық оқу мәтіні, ағымдағы дизайн спецификациясы, статикалық есептеу, жүк сыйымдылығының дәлелі немесе өндіру және құрастыру нұсқаулары емес. Болат конструкциялардың дизайны уәкілетті дизайнердің жауапкершілігімен қолданыстағы ережелер мен стандарттарға сәйкес нақты әрекеттерді, қосылымдарды, тұрақтылықты, шаршауды, өртті, коррозияны және барлық басқа тиісті жағдайларды қамтуы керек.
Темір конструкцияларды жобалау және салу Саво Кусичтің ағымдағы жария ұсынысының бөлігі емес. Бүгінгі өндіріс бағыты ағаш терезелер, ағаш-алюминий терезелер және тапсырылған есіктер болып табылады.
Болат конструкциялардың ортақ ерекшелігі бар, олар негізінен ыстықтай илектелген болаттан тұрады. Біріктіру тойтармалар, бұрандалар немесе дәнекерлеу арқылы жүзеге асырылады. Бұған көпірлер, ғимараттар, өнеркәсіп және тау-кен өнеркәсібі, гидротехникалық құрылыс, тіректер, мұнаралар, резервуарлар, кең мағынада және крандар, кеме жасау, қазандықтар және т.б. үшін болат құрылымдар кіреді. Келесі презентациялардың назары негізгі ұғымдарды өңдеу болып табылады.
Материалдар
Болат конструкциялардың негізгі құрылыс материалы - S235, S275, S355, S420, S450 құрылыстық сапалы болаттан жасалған прокат профильдері. Стандартқа байланысты конструкциялық болаттың бірнеше түрі бар, мұнда жіктеудегі сан әдетте болаттың созылу беріктігін көрсетеді. Бірнеше әріптік таңбалар бар, бұл жағдайда S құрылымдық болатты білдіреді. Ең көп қолданылатын пішіндер: S, B (бетонды болаттар, арматура) және Y (алдын ала кернегіш болат).
Болат илемделген тіректер
Болат профильді тіректердің кең ауқымы бар және әрқайсысының өз мақсаты, артықшылықтары мен кемшіліктері бар.
- U-профильдері
- Тар аяқтары бар I-профильдері (IPE, IPN)
- Кең аяқтары бар I-профильдері (HEA, HEB, HEM, HD)
- Қуыс профильдер/қораптар (дөңгелек, шаршы, тікбұрышты)
- Парақтар
- Суық пішінделген бұйымдар (жалпақ жолақты салқын прокаттау және жалпақ жолақты бұрау арқылы алынған)
Бұл профильдердің әрқайсысы пішіні, өлшемдері, мақсаты және т.б. бойынша ерекшеленеді. Мысалы, өлшемдері бойынша ерекшеленетін 20-ден астам әртүрлі IPN профильдері бар; үлкенірек профильдер иілулерге (иілу және бүйірлік-бұралуға), ауытқуларға және т.б.
Кернеу жоғарылағанда аққыштық шегіне жетуіне байланысты болаттың төрт класы бар, талдау пластикалық немесе серпімділік, көлденең қиманың жүк көтергіштігі қандай және т.б., мұнда бірінші класс ең жақсы және төртінші ең нашар. Болаттың құрылымы мен беріктігі туралы көбірек мына жерден оқуға болады.
Тұрақты жүктеме кезінде кернеуді теңестіру және өткізу қабілеті
Мойынтірек сыйымдылығы. Болат конструкциялардың өлшемдері елеулі тұрақты деформацияларды болдырмау үшін анықталады. Алайда, ең жоғары салыстырмалы кернеу шығымдылық шегіне жеткенде, көп жағдайда мойынтірек сыйымдылығы ешбір жолмен сарқылмайды - содан кейін деформациялар кернеулерге қарағанда әлдеқайда жылдам өседі. Конструкциялық болат үшін шығымдылық кезіндегі тәуелділікті Гук заңының жалпы кернеу жағдайлары үшін шегі ретінде алуға болады. Әр жерде тең болатын біртекті кернеулік күйлер кезінде пропорционалдық шегінен асып кеткенде өзгерістер болмайды, тек жалпы деформациялар кернеуден жылдамырақ өседі.
Иілу кезіндегі кернеуді теңестіру. Арқалықтың иілу жағдайында Навье гипотезасы бойынша түзу сызықты кернеудің таралуы шеткі кернеу σ=M/W пропорционалдылық шегінен аспағанға дейін қолданылады. Бойлық кеңеюлер ε = ε(σ). Бұл кем дегенде кішкентай иілулерге қатысты. Пропорционалдық кернеуінен жоғары кернеулер ε кеңеюлеріне қарағанда баяу өседі. Суретте. 1 берілген жұмыс диаграммасы үшін және жиекті кеңейтудің әртүрлі мәндері үшін иілу кернеуінің таралуын көрсетеді. Пропорционалдылық ауданы (барлық кернеу желілерінде шеңбермен белгіленген) сондықтан жиек кеңеюінің артуымен кішірейеді және кішірейеді. Шеттік кернеу алдымен σF-мен шектеледі. Тек өте маңызды деформациялардан кейін ғана максималды кернеу σF жоғары көтеріледі, осылайша құрылымдық болат арматурасының әсері көрінетін болады (5 жағдайы).
Cурет. 1 - Иілу кернеуін теңестіру
Кернеу шыңдарын теңестіру. Бір керілген бұрғыланған штангадағы тесіктің ортасы арқылы кесінді бойынша бойлық кернеулердің таралуы шамамен сызыққа сәйкес келеді.2күріште.2. Кернеу шыңы σmax d/b қатынасына байланысты. Ол көбінесе σmax = шамасында болады2-3σm, мұндағы σm = S/FM FM нүктесіндегі тесік арқылы әлсіреген қимадағы созылу кернеуінің орташа мәнін білдіреді. Sl.2кернеу күйі Р шегінен асқанша жарамды. Жоғары жүктемелерде белгілі бір кеңеюге жету үшін түзу сызық заңына қарағанда төменірек кернеулер тек тесікке жақын жерде қажет. Ең кернеулі нүктелерде кернеулер енді S-мен пропорционалды емес, керісінше баяу өседі. Шекарада ол бүкіл учаске бойынша алынады2-2бойлық кернеулердің шамамен біркелкі таралуы σm = σf. Ығысу және көлденең кернеулер ескерілмеді. Штангадағы S күшінің баяу ұлғаюы кезінде кернеуді теңестіру оқиғалары статикалық жүктеменің әсерінен болат конструкциялар үшін әдеттегі әдіс ақталатынын дәлелдейді, өлшемдеу кезінде кернеудің шыңдарын елемеу және тек Fm әлсіреген қимадағы орташа кернеуді σm=S/Fm рұқсат етілген мәнмен салыстыру.
Sl.2
Жүктеме сыйымдылығына сәйкес өлшемдерді анықтау процедурасы
Жүктеме артқан сайын секцияда кернеуді теңестіру орын алады. Бұл ретте кернеулер секцияның ең кернеулі бөліктерінен аз кернеуге дейін қайта топтастырылады. Деформациялар тепе-теңдік шарттарын орнату кезінде ескеру қажет болатындай үлкен емес болғандықтан, бұл процесс статикалық анықталған құрылымдармен S, M және т.б. әсерінің шамасы бойынша ештеңені өзгерте алмайды.
Үздіксіз және рамалық тіректер: Гук заңы бойынша ол тұрақты қиманың бір үздіксіз тірегі үшін алынады (Cурет 2).3) момент сызығы а астында көрсетілген. Иілу кернеулері иілу моменттеріне M пропорционалды. Егер екі жүктеме де бірдей өссе, P-шегі алдымен ортаңғы B тірегінде асып түседі. Мойынтірек шегіне MDF өрісінде де шекті момент жеткенде жетеді. Шоғырланған күшпен тұрақты симметриялы қиманың екі жағынан қысылған арқалық жағдайында (сур.4) момент теңестіру басынан бастап бар. Р шегінен асып кеткенде моменттің үлестірімінде өзгеріс болмайды. Керісінше, тең бөлінген жүктеме жағдайында (Cурет 1).5) моменттердің теңестірілуі шымшу моментінің азаюына әкеледі -2/3 Mтуралы -1/2 Mо.
Sl.4
Sl.3т.б.5, сәйкесінше: иілу моменттері: а) күштерді қайта топтастырудан кейінгі шекті күй; а) импульсті теңестіргенге дейін, ә) кейін
Тор конструкциялары: ішкі статикалық анықталмаған фермаларда рамалық конструкциялардағы сияқты тәуелділіктер бар. Иілу кезінде қатты болатын түйіндерге қатысты қайталама кернеулерді жүк көтергіштігін бағалау кезінде бірінші жуықтауда елемеуге болады. Пластиктендірілген секциялар буындарға ұқсас әрекет етеді, сондықтан арқалықтың ең жоғары жүктеме кезінде әлі де көтере алатын статикалық әсері түйіндерінде түйіспелері бар идеалды фермаға жақынырақ болады. Шаршау күшінің құбылыстарын ескеру қажет жиі қайталанатын жүктемелері бар конструкциялар жағдайында, сондықтан өлшемдерді өлшеу кезінде күштердің теңестірілуін ескеруге қатысты айтарлықтай күмән бар. Керісінше, тіректердің орын ауыстыруының әсері туралы қорытынды жасаудың практикалық маңызы бар. Жеке құрылымдық элементтердің жұмыс күші жалпы деформациялардың мөлшеріне емес, тек кернеу шегіне байланысты болғандықтан, тіректердің орын ауыстырулары көтеру қабілетіне әсер етпейді.
Айнымалы жүктеме: тұрақты жүктеме жағдайының болжамы сирек орындалады. Көпір арқалықтарында ауыспалы жүктеме күйлері бар. Жеңілдететін жеке құрылымдық элементтердегі күштер мен кернеулердің таралуы туралы болжамдар болат конструкциялармен практикалық жұмыста жиі кездеседі, алдыңғысына сәйкес олар қарапайым жағдайларда негізделген. Бұл әсіресе жергілікті кернеудің шыңдарын елемеуге қатысты. (динамикалық) шаршау жүктемесі кезінде жүк сыйымдылығына сәйкес өлшемдеу әдісін қолдану ұсынылмайды. Осылайша, жүк көтергіштігі бойынша өлшемдерді анықтау процедурасы негізінен статикалық жүктемелер жағдайында, әсіресе құрылыс индустриясындағы құрылыстармен шектеледі. Шаршаудың пайда болуына назар аудару керек басқа жағдайларда елеулі деформацияларды алып тастау және серпімділік теориясын негізге алу керек. Бұл ретте кірістілік нүктесінен жеткілікті үлкен қашықтыққа ұмтылу керек. Содан кейін құрылыс болатының қаттылығы қосымша қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.
Ауыспалы стресс
Суық созылу және қартаю: суретте. 6 айнымалы созылу және қысу кернеулеріне ұшыраған дөңгелек шыбықтың кернеу-кеңейту сызығы қолданылды. Жеке жүктеме процестері олардың ретіне сәйкес сандармен белгіленеді. Түсіру кезінде қайтарылатын серпімді кеңеюлер кернеулерге пропорционалды үлкен созылулардан кейін де пайда болады. Кернеу белгісін өзгерткен кезде Р-шегі толығымен дерлік жоғалады. Сондықтан суық күйде тартылған құрылыс болатының серпімділік қасиеттері бастапқы мәндермен сәйкес келмейді. Алдыңғы өңдеуге байланысты айтарлықтай елеулі айырмашылықтарды көрсетуге болады.
Cурет. 6
Сонымен қатар қартаю белгілері де пайда болады. Бұл термин уақыт өте келе сыртқы әсерсіз болатын қасиеттердегі барлық өзгерістерді қамтиды. Созылу қартаюын суық созу арқылы тұрақты деформациядан кейін байқауға болады. Тұрақты созылған сынақ үлгілері бөлме температурасында біраз уақыт жүктемесіз қалдырылса, созылу күші және аз дәрежеде жыртылу күші бастапқы мәннен жоғары көтеріледі, ал үзілу кезіндегі ұзару азаяды (7-сурет). Қартаю процесі бірнеше күнге созылады, бірақ конструкциялық болат шамамен 300 oC дейін қыздырылса, бірнеше сағатқа немесе бірнеше минутқа дейін азаяды. Сондай-ақ, созылу қартаюы созылумен қатар жүретінін атап өткен жөн, егер бұл температурада болса. 200 – 400 oC, яғни көк жарқыл аймағында.
Cурет. 7 - а) екі еселенген штанганың кеңейту сызығы; б) суық күйде созылған таяқшаның кеңею сызығы
Кейінгі әрекет және гистерезис: Толық серпімді материалда кернеу мен деформация күйі арасында бір мәнді өзара тәуелділік бар, сондықтан белгілі бір кернеулер әрқашан бірдей деформацияларға сәйкес келеді және керісінше. Берілген икемділік заңымен деформациялар жүк түсірілгеннен кейінгі өткен уақытқа тәуелді емес, сондай-ақ жүктеменің түсу тәсіліне де байланысты емес. Таза серпімді мінез-құлықтан ауытқуды екі жуықтау дәрежесімен сипаттауға болады: серпімді аймақта шағын ауытқулар болады; оларды бірінші жуықтауда елемеуге болады. Оларды дәл өлшеулер арқылы анықтауға болады, әсіресе кернеуді серпімділік шегіне жақынырақ салыстыру кезінде. Атап айтқанда, кеңею тек кернеудің функциясы емес, жабық жүктеме циклімен және бірдей кернеумен, ол түсіру кезінде жүктеуге қарағанда әрқашан сәл аз болады. Толық серпімділіктен ауытқу, яғни. бірдей кернеулердегі сәйкес кеңеюлер арасындағы айырмашылық серпімді гистерезис деп аталады. Жүктеме циклі жиі қайталанатын болса, бұл өте жоғары емес кернеулерде - гистерезис немесе демпфингтің тұйық контурында алынады. Sl. 8 әртүрлі айнымалы ток жүктеме мәндері үшін демпферлік ілмектерді көрсетеді. Ілмектер ені кернеудің биіктігімен қатты артады. Контурдың ауданы әр циклде жоғалып, жылуға айналатын деформация жұмысына пропорционал. Сондай-ақ, деформациялар кернеудің биіктігіне ғана емес, сонымен бірге уақыт бойынша да өзгереді, олар жылдамдық пен жүктеу әдісіне байланысты. Деформацияның уақытқа тәуелді бөлігі кейінгі әсер деп аталады. Гистерезис және кейінгі әсерлер бір уақытта пайда болады. Әдетте, олар бөлме температурасында болат құрылымдарда пайда болатын құрылыс болатының түрлері үшін практикалық маңызды емес.
Sl. 8
Қолдану туралы ескертпе: Мәтіндегі тарихи материалды белгілеулер, болжамдар, диаграммалар мен процедуралар қолданыстағы стандарттарды, өнімнің нақты сипаттамаларын, есептеу үлгісін және жалпы құрылысты сараптамалық тексеруді алмастыру ретінде пайдаланылмауы керек.