Сварные соединения. Примеры расчетов сварных соединений. Болтовые и заклепочные соединения. Примеры расчета болтовых и заклепочных соединений

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего  профессионального образования

«Московский государственный открытый университет»

Губкинский институт (филиал)

Кафедра: строительного производства

Методические указания

по практическим занятиям                                                                                                                                    

по дисциплине

Металлические конструкции,

включая сварку

для специальности 270102

Промышленное и гражданское строительство

(6 и 7 семестры)

Разработал ст. преподаватель кафедры строительного производства

Губкин – 2008

Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный открытый университет

Губкинский институт (филиал)

Кафедра строительного производства

Утверждено

Директором института

________________

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Методические указания и примеры

для проведения практических занятий

по темам курса для студентов

специальности 29030

«Промышленное и гражданское строительство»

г.Губкин – 2005 г.

Основные буквенные обозначения, принятые в расчетах металлических конструкций

1. Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении элемента:

M – изгибающий момент;

N – продольная сила;

Q – поперечная сила, сила сдвига;

M_t – крутящий момент.

2. Характеристики материалов:

R_уп, R_у – соответственно предел текучести металла по ГОСТ или ТУ s_т и расчетное сопротивление металла растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести;

R_ип, R_и – соответственно временное сопротивление металла разрыву по ГОСТ или ТУ s_bmin и расчетное сопротивление металла растяжению, сжатию и изгибу по временному сопротивлению;

R_s – расчетное сопротивление металла сдвигу;

R_p – то же, смятию торцевой поверхности (при наличии прогонки);

g_с - коэффициент условий работы конструкций;

g_m - коэффициент надежности по материалу (металлу);

s_х и s_у - нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям, соответственно по осям Х-Х и У-У;

t_{(х, у)} - касательное напряжение;

j_{(х, у)} - коэффициент продольного изгиба;

j_е - коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии;

x- относительное удлинение металла;

g- коэффициент Пуассона.

3. Геометрические характеристики.

l- длина, пролет;

l_c - длина стойки, колонны;

l_ef - расчетная длина элемента;

e - эксцентриситет продольной силы;

m - относительный эксцентриситет;

An,A - площадь сечения соответственно (за вычетом площади отверстий) и брутто;

W_n,W - момент сопротивления сечения соответственно нетто и брутто;

J_n,J - момент инерции сечения соответственно нетто и брутто;

S_n,S - статический момент сечения соответственно нетто и брутто;

h,h_ef - соответственно полная и расчетная высоты сечения элемента;

h_w - высота стенки;

b_f - ширина полки (пояса);

b_ef - расчетная ширина;

t_f,t_w - толщина соответственно полки и стенки;

P=W/A - радиус ядра сечения;

l=lef/i - гибкость сечения элемента;

 - условная гибкость;

i - радиус инерции сечения элемента;

l_ef - приведенная гибкость стержня сквозного сечения;

- условная приведенная гибкость стержня сквозного сечения

;

 - условная гибкость стенки ;

l_uw - наибольшая условная гибкость стенки;

s_loc - местное напряжение.

Введение

Методическими указаниями предусматривается практическое изучение основ конструирования и расчета строительных металлических конструкций промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий.

Практические занятия проводятся в тесной взаимосвязи с темами пройденных теоретических знаний, разделов «Металлические конструкции».

Практические занятия проводятся с группами студентов для закрепления полученных теоретических знаний и приобретения практических навыков и умения по конструированию (проектированию) и расчету элементов и конструкций в целом.

Студенты практически решают задачи конструирования, проектирования и расчетов элементов, узлов конструкций промышленных зданий и сооружений в объеме курса металлических конструкций:

- сварные соединения,

- болтовые и закрепочные соединения,

- блоки и балочные конструкции,

- колонны,

- фермы,

- каркасы одноэтажных зданий,

- подкрановые конструкции,

- листовые конструкции,

- металлические конструкции специальных сооружений.

Главное требование, которому должны удовлетворять все строительные конструкции, в том числе и металлические – это соответствие эксплуатационному назначению, так как металлические несущие конструкции воспринимают различные нагрузки при различных эксплуатационных условиях и ситуациях; - поэтому они должны быть прочными, жесткими, устойчивыми (надежными), рассчитанными по 1^му и 2^му предельным состояниям, а также быть экономичными и минимально трудоемкими.

Так как каждая металлическая конструкция проходит три этапа: - проектирование, - изготовление, - монтаж.

6 семестр

Тема: «Сварные соединения»

Примеры расчетов сварных соединений.

Практическое занятие №1

Пример 1.1.

Два листа из стали Ст.3 сечением 250х12 мм должны быть соединены прямым сварным швом встык при расчетном растягивающим усилием N=50т (см. табл. 1, схема – 1).

Основные формулы для расчета сварных швов

Табл. 1

Каким способом должна быть выполнена сварка?

Решение

Напряжение в шве

Сварка может быть выполнена вручную электродом типа Э42 с полным проваром с применением обычных способов контроля качества шва т.к. при этом

Пример 1.2

Какое растягивающее усилие могут выдержать листы из стали Ст.3 сечением 250х12 мм, соединенные косым швом встык с полным проваром под углом 45° к оси, при ручной сварке электродами типа Э42 (см. табл. 1, схему 4).

Решение

Расчетные сопротивления будут для:

листов

R=2100 кг/см²

сварных швов

Предельные сопротивления:

листов на растяжение

т;

шва растяжению

т;

Здесь

см.

(см. табл. 2, прил.)

шва срезу

 т.

Здесь см.

Расчетным является предельное сопротивление самих листов т, а сопротивление сварного шва значительно выше, т.е.

т<104т

Пример 1.3.

На сколько снизится несущая способность элемента из  прокатного профиля из Ст.3 при сварке его встык с полным проваром стенок ручной или полуавтоматической сваркой с обычными способами контроля качества шва по сравнению с целым прокатным элементом.

Решение

Расчетное сопротивление для прокатного профиля из стали Ст.3 составит R=2100 кг/см² (см. табл. 10, прил.)

Рис. 1.  К расчету соединения «встык»

В стыке расчетное сопротивление растянутой фибры равно расчетному сопротивлению сварного шва растяжению  (см. табл. 12 прил.)

Снижение несущей способности составляет

Пример 1.4.

Перекрыть стык ∟100 х 10 двумя полосовыми накладками в нахлестку (см. рис. 1). Материал – сталь Ст.3, сварка ручная электродами Э42.

Решение

Сечения накладок принимается обычно несколько большим (на 10-20%) сечения перекрываемого элемента.

Полку ∟100 х 10 можно перекрыть накладкой сечением