К недостаткам алюминиевых конструкций

- низкий модуль упругости сплавов, повышенная деформативность;

- низкая огнестойкость: при температуре выше 100° С ухудшаются механические свойства сплава, а при температуре выше 200° С начинается ползучесть - должны быть защищены огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т. п.).

 

2.Строительные стали. Основные характеристики, классификация сталей в зависимости от содержания углерода, легирующих компонентов и других факторов.

Механические свойства зависят от состава и производства.

Углеродистая сталь:

а) малоуглеродистая с 0,09—0,22% (в строительстве);

б) среднеуглеродистая с 0,25—0,5% (в машиностроении);

в) высокоуглеродистая (инструментальная) с 0,6— 1,2%.

Малоуглеродистая сталь (феррит и перли­т) - пластичность, ковкость, свариваемость, плохой закаливаемостью, и низколегиро­ванные стали высокой прочности, с меньшей склонностью к хрупким разрушениям.

Работа стали в конструкции зависит от ее структуры, от условий кристаллизации.

Примеси марганца, кремния, фос­фора (вредно = хладноломкость и красноломкость) и серы (вредно), не более 1%.

Выделение газов (ки­пение) = мелкие газовые пузыри = кипящая сталь.

Спокойная сталь - остывание = без выделения газов. В ней = раскислители (ал, марг). Она = однородная по хим. и по мех. показателям.

Полуспокойную сталь — промежуточная.

Малоуглеродистая сталь применяется: при -30° С, на дин. и вибро-нагрузки; в покрытиях и перекры­тиях

СтЗ. = углеро­да (0,22%) и кремния (0,3%), хорошо сварива­ется.

СтЗГпс = с марганцем (Г). Она дешевле спокойной стали марки СтЗсп.

СтО = отбраковка по хим. и мех. пока­зателям других марок.

Прочность - сопротивляемость мате­риала внешним силовым воздействиям.

Упругость - восстанавливает первоначальную форму после снятия нагрузок.

Пластичность - не возвращается в свое первое состояние после снятия внешних нагрузок.

Хрупкость - разрушением материала при ма­лых деформациях.

Свойства стали - испытание образцов на растяжение.

Удар­ная вязкость и угол при испытании на загиб = оценка пластичности.

Работа стали на растяжение.

- относительное удлинение, %;

На первой стадии (закон Гука)

Нормальное напряжение, при котором происходит текучесть материала, = предел

теку­чести

Идеа­лизированная диаграмма растяжения - Прандтля.

 

 

3.Виды разрушения стали. Факторы, влияющие на хрупкие разрушения. Как устанавливается склонность строительных сталей к хрупким разрушениям.

Передвижение ли­ний дислокаций от атома к атому = сдвиг без нарушения целостности материала.

При малой плотности дислокаций - упрочняют материал, при большой - разупрочняют материал. Пласти­ческие сдвиги и касательные напряжения = полное разрушение.

Про­цесс вязкого разрушения: (пластичное) - от среза - зарождение трещины и развития трещины до раз­рушения материала. Причины - касательные напряжения и пластические деформации. Нарушение целостности материала - отрыв.

Хрупкое разрушение (отрыв) - следствие большого раз­вития упругих деформаций стали до разрушающих. Круп­ная зернистость понижает сопротивление отрыву и снижает пре­дел текучести, а мелкозернистая структура повышает и то, и дру­гое.

Показатели работы стали на растяжение - предел текучести (начало развития дефор­маций), временное сопротивление (предельная нагрузка), относительное удлинение (пластические свойства материала).

На хруп­кость оказывают влияние: качество ста­ли, старение, концентрация напряжений, температура эксплуатации, характер силового воздействия.

Сера, фосфор, углерод - увеличение хрупкости.

Легирование и термообработка = сопротивление хрупкому разру­шению. Полуспокойные и спокойные стали не подвержены хрупкости.

 

 

4.Основные положения расчета металлических конструкций по предельным состояниям. Группы предельных состояний. Общий вид условий для расчета мк по предельным состояниям.

Предельные состояния - конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ.

первой группы — по потере несущей способности (устойчивости; разрушение; изменяемая система; перемещения).

второй группы — по затруднению нормальной эксплуатации соору­жений (снижающие долговеч­ность из-за прогибов, осадок, трещин).

Предельные состояния I - расчетом на максимальные (расчетные) нагрузки, предельные состояния II — на нормативные нагрузки (нормальная эксплуатация).

Условие для I по несущей способности N <S, где N — усилие, в элементе; S — предельное усилие, которое может воспринять элемент.

S = А (площади, момента сопротивления) множим на расчётное сопротивление R и коэф­фициент условий работы γ.

R = деление нормативного сопротивления по пределу текучести на γ_m.

S определяется по пределу текуче­сти ;

по временному сопротивлению

Для первой группы предельных со­стояний

- по прочности

- по перемещениям где 6i — перемещение, от единичной нагрузки; 6i — предельное остаточное или полное перемещение.

Для второй группы - условие где бз —перемещение конструкции, возникающие при единичной нагрузке; бг — предельные деформации или перемещения, установленные нормами пли указанные в проектном за­дании, ограничивающие нормальную эксплуатацию.

Для различных элементов:

Прочность

изгибаемых элементов

Проверка общей устойчивости балки и т.д.

 

5.Расчетные и нормативные сопротивления материала. Какие факторы учитывает коэффициент надежности по материалу.

Нормативные сопротивления - характеристики со­противления материалов силовым воздействиям R^н_т и R^н_в.

Устанавливают на основе стати­стики мех.свойств.

Нормативное сопротивление = браковочная характеристика с обеспеченностью 0,95.

Для углеродистой и повышенной прочности это = предел текучести. Когда нет площадки текучести, или несущая способность определяется прочностью, за нормативное сопротивление принимают значение временного сопротивления.

Два вида нор­мативных сопротивлений — по пределу текучести R^н_т = σ_т и временно­му сопротивлению R^н_в = σ_в (обеспеченность 0,95—0,995).

Значения σ_т и σ_в являются браковочными и при приемке проката контролируются.

Расчетные сопротивления материала R и R_в =

Коэффициент надежности по материалам γ_m.

Снижение несущей способности (долгая работа и др.) учитывает он.

Снижение свойств = на основе статистики испытаний стали, а работа стали в конструкциях на основе исследований.

γ_m = на основании анализа испытаний стали и ее ра­боты в конструкции.

R среза = 0,58 R.

При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивле­ния, установленного по временному сопротивлению, вводится допол­нительный коэффициент надежности у_в = 1,3.

 

 

6.Достоинства и недостатки сварных соединений (в сравнении с другими видами соединений). Какие виды сварки применяют в строительных МК, их сравнительная характеристика. Сварочные материалы для разных видов сварки.

Сварка - упрощает форму, экономия металла, механизированные способы, уменьшает трудоемкость. Соединения прочные, водо- и газонепро­ницаемые.

Внутренние напряже­ния способствуют хрупкому разрушению. Выполнение бывает затруднено.

1. Ручная электродуговая сварка = в любом пространственном положе­нии, в труднодоступных местах. Недостатки - меньшая глубина проплавления и производитель­ность из-за силы тока, а так­же меньшая стабильность ручного процесса.

Значение временного сопротивления металла шва электроды - типа Э42 шов - 410 МПа; Э50 дает 490 МПа. Добавление буквы А - ме­талл, с повышенной пластичностью.

2.Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом - автоматом с подачей проволоки d — 2—5 мм без покрытия. Дуга - под слоем флюса, флюс расплавляется, легирует расплавленный металл примесями и защищает от воздуха. Металл чистый, остывает медленно, отличается значительной плотностью и чистотой. Сила тока (600—1200А)

Достоинства - качество швов и производительность.

Недостатки - затруднительность в вертикальном и в стесненных условиях.

Полуавтоматическая - для коротких швов шланговым полуавтоматом. Процесс под флюсом в нижнем положении или порошковой прово­локой в любом положении.

3. Электрошлаковая сварка - разновидность свар­ки плавлением; удобен для вертикальных стыковых швов. Процесс = голой проволокой под слоем шлака, сварочная ванна защищена медными ползунами, охлаждаемыми водой. Качество шва – очень высокое.

4. Сварка в среде углекислого газа - голой про­волокой d = l,4—2 мм на постоянном токе обратной полярности. Углекислый газ окисляет сталь. Сварка может выполняться в любом положении. Сварные соединения - высо­кокачественные. Высо­кая производительность труда (на 15—20 % выше, чем при полуавтома­тической сварке под флюсом).