АКТИВНЫЙ РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
| Строительные конструкции | Факультет архитектуры |
| 2 кредита | VI семестр 2012-13 учебный год |
| Лекция №11: Металлические конструкции жилых,промышленных и общественных зданий. | Ассоциированный профессор Мухамедшакирова Шара Абзаловна |
Краткое содержание лекции
Работа стали. Сталь образуется из феррита и перлита. Зерна перлита значительно прочнее феррита. Работу малоуглеродистой стали Ст3 при растяжении (в зависимости от ее структуры) можно представить в виде диаграммы зависимости между напряжением s = F / A и относительным удлинением ä = (∆ l / l0) · 100%, где F- нагрузка; А - первоначальная площадь поперечного сечения образца; l0 – первоначальная длина рабочей части образца; Dl - удлинения рабочей части образца.
Рис. 11.1 Диаграмма растяжения стали:
1) сталь обычной прочности; 2) сталь повышенной прочности; 3) сталь высокой прочности
Рассматривая диаграмму s - e, следует отметить, что основными характерными показателями работы стали на растяжение являются предел текучести sу, характеризующий начало развития больших деформаций, временное сопротивление su, отвечающее предельной нагрузке, воспринимаемой элементом, и относительное остаточное удлинение, характеризующее пластические свойства материала. Показатели этих трех характеристик устанавливаются в ГОСТах на сталь.
|
|
|
Отношение sу / su характеризует резерв прочности стали, поскольку рабочее напряжение в элементах металлических конструкций обычно не превышает предела текучести.
У углеродистой стали марки Ст3 резерв прочности от предела текучести до временного сопротивления довольно большой sу / su ≈ 0,6, что дает возможность в широких пределах использовать пластические свойства стали. У высокопрочной стали sу близко подходит к su (sу / su = 0,8…0,9), что ограничивает использование работы материала в упругопластической стадии.
В упругой области для всех прокатных сталей модуль упругости Е = 2,06 ∙ 105МПа = 2,06 · 104 кН / смª. При напряжениях от sр до sу модуль упругости уменьшается. Пластические деформации и переход в стадию самоупрочнения и разрыв стали при одноосном равномерно распределенном напряжении происходят путем сдвига. По направлению действия максимальных касательных напряжений образуются плоскости интенсивного течения металла. При двухосном нагружении переход металла в пластическое состояние зависит от знака и соотношения величин действующих напряжений. Так, при однозначном двухосном простом нагружении (когда нагрузка в обоих направлениях нарастает одинаково) и равномерном распределении напряжений по сечению пластическое течение идет путем сдвига по наклонным плоскостям при таких же напряжениях, что и при одноосном нагружении. Если напряжения имеют разные знаки (в одном направлении сжимающие, в другом растягивающие), то пластические течения происходят при напряжениях меньших, чем при одноосном. При неравномерном распределении напряжений общему сдвигу одной части изделия по другой препятствуют упругие зоны. Поэтому в части сечения, затронутой текучестью, пластическое течение идет в стесненных условиях, что приводит к повышению значения sу.
|
|
|
Унифицированная диаграмма упругопластической работы строительных сталей. Диаграммы работы разных сталей при растяжении существенно различаются по значениям параметров. Если же построить эти диаграммы в относительных координатах s ¤ s02 и e / e02 , где s02 и e02 соответственно предел текучести и относительные деформации в начале площадки текучести, то различия будут достаточно малы, что позволяет использовать такую диаграмму как унифицированную. С целью упрощения расчетных предпосылок при работе конструкций в упругопластической области диаграмму работы стали без большой погрешности с некоторым запасом можно заменить идеализированной диаграммой упругопластического тела. При описании работы сталей с выраженной площадкой текучести
|
|
|
Рис. 11.2. Унификация диаграмм работы стали
используют диаграмму Прандтля, рассматривая материал совершенно упругим до предела текучести и совершенно пластичным после него. При отсутствии площадки текучести можно использовать диаграмму с линейным упрочнением. В этом случае до предела текучести сталь работает с начальным модулем упругости Е = tga, а при напряжениях s > sу - с модулем Е1 = tgj. Численные методы расчета позволяют использовать менее грубые предпосылки, учитывающие криволинейную диаграмму работы стали. Связь между напряжениями и деформациями на криволинейном участке диаграммы, например, в точке ÓсÓ, может быть представлена с помощью секущего модуля Еs = tgb, а если интерес представляют приращения напряжений и деформаций, то при их описании используют касательный модуль Еt = ds / de = tgg. При теоретических построениях на основе криволинейной диаграммы обычно используют безразмерные характеристики, т.е. принимают за основу унифицированную диаграмму работы стали.
|
|
|
Из диаграммы растяжения видно, что малоуглеродистая сталь до предела пропорциональности почти совершенно упруга; ее модуль упругости постоянен и очень велик (Е = 2,06 × 105 МПа). После упругой работы и небольшого переходного участка наступает пластическое течение. На протяжении площадки текучести сталь почти совершенно пластична, т.е. модуль пластичности Еn » 0. Такие стали без большой погрешности можно уподобить идеально упругопластическому телу, которое совершенно упруго до предела текучести и совершенно пластично после него (диаграмма Прандтля). Такое уподобление значительно упрощает расчет и расширяет пределы анализа работы стали. Средний модуль пластических деформаций сталей, не имеющих площадки текучести, Еpl » 1% от модуля упругости. Это дает возможность пренебречь им и принимать его = 0, т.е. и к таким сталям можно применить диаграмму Прандтля.
Контрольные вопросы:
1. Чем определяется работа углеродистой стали под нагрузкой?
2. Начертите диаграмму растяжения стали обычной, повышенной и высокой прочности.
3. Чем характеризуется упругая стадия работы стали?
4. Чем характеризуется упругопластическая стадия работы стали?
5. Как повлияет содержание углерода на свойства сталей?
6. Основные характерные показатели работы стали при растяжении?
7. Начертите унифицированную диаграмму упругопластической работы сталей.
8. В каких случаях можно использовать диаграмму Прандтля?
Глоссарий
| № | На русском языке | На казахском языке | На английском языке |
| 1 | Прямоугольное сечение | Тік бұрышты қима | Rectangular cross-section |
| -сечение конструкции, имеющее прямоугольную форму | |||
| 2 | Балка | Арқалық | Beam, girder |
| -конструкция, у которой размеры поперечного сечения значительно меньше ее длины | |||
| 3 | Тавровое сечение | Таврлы қима | T – shaped cross-section |
| -сечение, имеющее форму тавра | |||
| 4 | Нейтральная ось | Бейтарап өс | Neutral axis |
| -ось, разделяющая сжатую зону от растянутой при изгибе | |||
| 5 | Высота сечения | Қима биіктігі | Height |
| -больший из размеров поперечного сечения | |||
Задание на СРС
1. Прочность, жесткость и твердость древесины.
2.Влажность древесины и влияние температуры на древесину.2 [18-22], 3[8 -26].
Задание на СРСП
Расчет деревянных изгибаемых элементов.
1.Работа деревянных элементов при изгибе.
2.Расчет прочности и прогиба изгибаемых элементов.
3. Косой изгиб, особенности расчета.
2 [51-54], 3 [61-63], 6 [11,12].
Список литературы
1. Маилян Р. Л. Строительные конструкции. Ростов на Дону, 2004 г.
2. Железобетонные конструкции под ред. д. т. н. Бондаренко В. М. М. Выс. Шк., 2008 г.
3. Мухамедшакирова Ш.А.,Строительные конструкции для специальности “Архитектура”,Алматы 2011,с.152
4. А. П. Мандриков Примеры расчета ЖБК. М. Альянс 2011 г.
5. В. В. Доркин, А. Н. Добромыслов. Сборник задач по СК. М. 2009 г.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 268; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!