12. Нормативные и расчетные нагрузки. Сочетания нагрузок.

При расчете конструкций нагрузки и воздействия принимаются по СНиП «Нагрузки и воздействия». По времени действия нагрузки и воздействия относятся к:

1. постоянным (когда направление, место и время их приложения м. считать постоянным): вес постоянных частей з и с, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения.

2. временным (нагрузки, кот. в определ. периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать):

А) длительным: вес стационарного оборудования, нагрузка на перекрытия складов, библиотек, архивов и т.д.

Б)кратковременным: атмосферные – снеговые, ветровые и т.д.; нагрузки от подъемно – транспортного оборудования; нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий от массы людей, мебели и т.п

3. особым: сейсмическое и взрывное воздействие, нагрузки и воздействия, вызываемые неисправностью или поломкой оборудования и резкими нарушениями технолог. процесса и т.п.

При проектировании используются нормативные и расчетные значения нагрузок. Установленные нормами наибольшие значения нагрузок, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации, называют нормативными. Принимаются на основе статистических данных или определяются средними величинами геометрических размеров, плотностью и интенсивностью размещения.

Расчетное значение нагрузки определяется средними величинами с учетом изменчивости, характеризуемой коэффициентом надежности по нагрузке. , где- нормативная нагрузка,- коэффициент надежности по нагрузке, т.к. фактическая нагрузка в силу разных обстоятельств может отличаться от нормативной в большую или меньшую сторону. Это отклонение учитывается коэффициентом надежности по нагрузке.

Вывод: расчетные нагрузки почти всегда больше нормативных , т.к. почти всегда >1.

Коэффициенты надежности по нагрузке устанавливают после обработки статистических данных наблюдений за фактическими нагрузками, которые отмечены во время эксплуатации сооружений. Эти коэффициенты зависят от вида нагрузки, в следствии чего каждая нагрузка имеет собственный коэффициент.

Нагрузки действуют на конструкции не раздельно, а в сочетании друг с другом. Различают следующие сочетания нагрузок:

1)основные сочетания: состоящие из постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок и воздействий;

2)особые сочетания: состоящих из постоянных, временных длительных кратковременных и одной из особых нагрузок и воздействий.

Одновременное появление наибольших значений нескольких нагрузок менее вероятно, чем наибольшего значения одной; поэтому, чем сложнее сочетание, тем меньше вероятность появления наибольшего значения нагрузок в этом сочетании. Чрезвычайно малая вероятность одновременного появления нагрузок наибольшего значения учитывается на основании статистических данных и теории вероятности умножением расчетных нагрузок или соответствующих им усилий на n_c≤1.

При расчете конструкции на основные сочетания, включающие только 1 кратковременную нагрузку n_c=1, при 2 и более - n_c=0,9.

При расчете конструкций на особые сочетания значения кратковременных нагрузок умножают на n_c=0,8 (кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования з и с в сейсмических районах).

13. Виды соединений. Типы болтов и заклепок.

К настоящему времени известны следующие соединения: болтовые, заклепочные, сварка, пайка, склеивание.

Различают следующие виды сварных соединений:

1. стыковое - соединения, в которых элементы соединяются торцами или кромками и один элемент является продолжением другого. Наиболее рациональны, т.к. имеют наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий, отличаются экономичностью и удобны для контроля. Толщина свариваемых элементов почти не ограничена, редко – соед-я профильного металла.

2. внахлестку – такие, в которых поверхности свариваемых элементов частично находят друг на друга. Примен-ся при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (2-5 мм), в решетчатых и др. к-х. разновидностью явл-ся сое-я с накладками, которые прим-ся для соед-я эл-в из профильного металла, усиления стыков. Соединения внахлестку и с накладками: +: простата обработки эл-в под сварку, -: менее экономичны по расходу; вызывают резкую концентрацию напряжений.

3. Иногда стыковое соединение профильного металла усиливают накладками, и тогда оно называется комбинированным.

4. Угловые - свариваемые элементы расположены под углом.

5. Тавровое соединение (впритык) – отличается от угловых тем, что в них торец 1 эл-та приваривается к поверхности другого элемента.

4 и 5 – широко прим-ся в к-х, простота исполнения, высокая прочность и экономичность выполняются угловыми швами

Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединений и надежность в работе способствовали их широкому распространению в стр-ве при монтаже металлоконстр-й.

Однако болтовые соед-я более металлоемки, т.к. имеют стыковые накладки и ослабляют сечение отверстиями для болтов. Последнее частично компенсируется допущением упруго – пластической работы эл-в и введением коэ-та условий работы γ > 1.

В стр. к-х применяют болты грубой, нормальной и повышенной точности, высокопрочные, самонарезающие и фундаментные (анкерные). Болт для соед-я конст-й имеет головку, гладкая часть стержня длиной на 2-3 мм меньше толщины соединяемого пакета и нарезную часть стержня, на которую надевается шайба и навинчивается гайка.

Болты грубой и нормальной точности различаются допусками отклонения диаметра болта от номинала (для болтов диам. ≤ 30: 1 мм и 0,52 соответственно). Изготавливают болты из углеродистой стали горячей или холодной высадкой, иногда с последующей термообработкой. В зависимости от процесса изг-я различают несколько классов прочности болтов (4,6-8,8(первое число*10 –временное сопротивление в кгс/мм²; а произведение первого числа на второе – предел текучести)). Болты в соединении ставят в отверстие на 2-3 мм большие диам. болта, образованные продавливанием ил сверлением в отдельных элементах, т.к. это облегчает посадку болтов и упрощает обр-е соед-я.

Но это увелич-т деформативность при работе на сдвиг и увеличивает неравномерность работы отдельных болтов в соед-и. Поэтому не прим-ся в ответственных соед-х , работающих на сдвиг, широко прим-т в монтаж. соед-х, где болты раб-т на раст-е или явл-ся крепежными эл-ми.

Болты повышенной прочности изготав-т из углеродистой стали, те же классы прочности. Поверхность ненарезной части тела болта обтачивается и имеет строго цилиндрическую форму.. Диам. отверстия не должен отличаться больше чем на +0,3 мм от диам-ра болта; поверхность отверстия д.б. гладкой (свеление ч/з спец-ые кондуктор-шаблоны и т.д.). Болты в таких отверстиях сидят плотно, хорошо восприн-т сдвиг-ие силы, но недостаточность сил, стягивающих пакет, ухудшают его работу. Прим-ся редко.

Высокопрочные болты изг-т из легированной стали, готовые болты термически обрабатывают. Их ставят в отв-е большего. Чем болт, диам-ра, но их гайки закручивают торировочным ключом, что позволяет создавать и контролировать силу натяжения болтов. Большая сила натяжения болта плотно стягивает соед-ые эл-ты и обеспечивает монолитность соед-я.

Для улучшения работы соед-я иногда применяют комбинированное клееболтовое соед-е, в котором соед-ые поверхности склеиваются специальным клеем, а затем стягивают высокопрочными болтами.

Самонарезающие болты отличаются наличием резьбы полного специального профиля на всей длине стержня для нарезания резьбы и завинчивания в ранее образованные отверстия соед-х деталей. Материал – сталь термоупрочненная.

← Анкерные болты – служат для передачи растягивающих усилий с колонн на фундамент.

Заклепочные соед-я раньше были основными, но из-за сложности технол-го пр-сса клепки и перерасходом металла почти полностью вытеснены сваркой и высокопроч-ми болтами. Сохранили свое прим-е в тяж-х констр-х подверженных динамическим и вибр-м возд-м, для трудносвариваемых мат-в. Отверстия делают как в болтовых. В отвестие вставляют стержень заклепки, ударом пневматического молотка или давлением клепальной скобы его осаживают, она плотно заполняет отверстие.

Формы заклепок:

а) круглая б)плоскоконические.

в)конусообразная г) венечная д) составная

Клееные и паевые саединения не распрстранены.

Для клееных соединений применяют синтетические клеи, прежде всего эпоксидные.

Преимущества — нет полей температурных остаточных напряжений, равномерная передача усилия по всей площади склеивания, защита от коррозии в местах соединения. Недостатки — старение клеевого шва (изменение его свойств со временем), влияние температуры на прочность клеевого шва. Используются в комбинированном варианте: клеесварные; клеезаклепочные (диаметр заклепок 3...6 мм); клеерезьбовые (диаметр самонарезающих

винтов до 6 мм).

Пайка широко используется в машиностроении и других областях и начинает применяться в строительных металлоконструкциях. Соединение основано на том, что в зазор между элементами (основной металл), поверхность которых очищена, вводится нагретый жидкообразный припой. Происходит смачивание — сложный химико-физический процесс проникновения молекул из припоя в основной металл, образование химических соединений разных металлов.