Вторая группа предельных состояний

Цель расчета строительных конструкций — обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материалов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.

К предельным состояниям второй группы относятся состояния, за-трудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т. п.).

Второе расчетное предельное состояние конструкций по появлению чрезмерных деформаций (прогибов) требует надлежащей жесткости конструкции с тем, чтобы величина относительного прогиба не превышала величины допустимого относительного прогиба ,

который установлен нормами и техническими условиями для различных по своему назначению конструкций

Таким образом, должно быть

Для второй группы предельных состояний предельное условие может быть записано в виде

где 62 — упругая деформация или перемещение конструкции, возникающие при единичной нагрузке (функция нагрузок, материала и системы конструкции), б2 — предельные деформации или перемещения, установленные нормами пли указанные в проектном задании (функции назначении конструкции), ограничивающие нормальную эксплуатацию.

При определении деформаций (прогибов) принимается нормативная (эксплуатационная), а не расчетная нагрузка, т. е. без учета коэффициента перегрузки.

26.Сортамент – сталь листовая.

Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, которая выплавляется на металлургических заводах. Прокатная сталь, применяемая в стальных конструкциях, делится на две группы: сталь листовая—толстая, тонкая и универсальная; сталь профильная— уголки, швеллеры, двутавры, тавры, трубы и т. п. Изготовленные на заводах металлических конструкций различные элементы конструкции (балки, колонны, фермы и т. п.) собираются на строительных площадках в конструктивные комплексы— сооружения. Перечень прокатных профилей с указанием формы, геометрических характеристик, массы единицы длины, допусков и условий поставки наз-ся сортаментом.

Листовая сталь широко применяется в строи-тельстве, она классифицируется следующим образом:

сталь толстолистовая (ГОСТ 19903—74 с изм.). Сортамент этой стали включает листы толщиной от 4 до 160 мм, шириной от 600 до 3800 мм. Однако ходовая ширина не превышает 2400 мм.

Листовая горячекатаная сталь поставляется в листах длиной 6—12 м и толщиной до 160 мм или в рулонах толщиной от 1,2 до 12 мм и шириной от 500—2 200 мм. Листы толщиной от 6 до 26 мм имеют градацию по толщине через 1 мм, далее через 2, 3, 5 и 10 мм. Толстая листовая сталь имеет широкое применение в листовых конструкциях, а также в элементах сплошных систем (балках, колоннах, рамах и т. п.);

сталь тонколистовая толщиной до 4 мм прокатывается холодным и горячим способами. Холоднокатаная сталь (ГОСТ 19904—74, с изм.) значительно дороже горячекатаной (ГОСТ 19903—74, с изм.). Тонкая листовая сталь применяется при изготовлении гнутых и штампованных тонкостенных профилей, для кровельных покрытий и т. п. Из холоднокатаной, оцинкованной, рулонированной стали изготовляются профилированные настилы;

сталь широкополочная универсальная (ГОСТ 8200—70) благодаря прокату между четырьмя валками имеет ровные края. Толщина такой стали от 6 до 60 мм, ширина от 200 до 1050 мм и длина от 5 до 12 м. Применение универсальной стали уменьшает трудоемкость изготовления конструкций, так как не требуются резка и выравнивание кромок строжкой.

27.Сортамент – уголки и швеллеры.

Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, которая выплавляется на металлургических заводах. Прокатная сталь, применяемая в стальных конструкциях, делится на две группы: сталь листовая—толстая, тонкая и универсальная; сталь профильная— уголки, швеллеры, двутавры, тавры, трубы.

Перечень прокатных профилей с указанием формы, геометрических характеристик, массы единицы длины, допусков и условий поставки наз-ся сортаментом.

УГОЛКОВЫЕ ПРОФИЛИ прокатывают в виде равнополочных (ГОСТ 8509—72 с изм.) и неравнополочных (ГОСТ 8510—72 с изм.) уголков (Сортамент уголков весьма обширен: от очень малых профилей с площади сечения 1 —1,5 см² до мощных профилей с площадью сечения 140 см²). Полки уголков имеют параллельные грани, что облегчает конструирование. Широкое применение уголки имеют в легких сквозных конструкциях. Рабочие стержни из уголков обычно компонуются в симметричные сечения из двух или четырех уголков.Более экономичны уголки с меньшими толщинами полок. В сжатых стержнях сечения, составленные из тонких уголков, обладают большей устойчивостью. В стержнях с отверстиями для болтов ослабление сечения отверстиями тем меньше, чем тоньше полки.

ШВЕЛЛЕРЫ. Геометрические характеристики сечения швеллеров определяются его номером, который соответствует высоте стенки швеллера (в сантиметрах). Сортамент (ГОСТ 8240—72 с изм.) включает швеллеры от № 5 до № 40 с уклоном внутренних граней полок. Уклон внутренних граней полок затрудняет конструирование. В ГОСТ входят и швеллеры с параллельными гранями полок, сечение которых имеет лучшие расчетные характеристики относительно осей х и у и более конструктивны, так как упрощают болтовые крепления к полкам. Швеллеры применяются в мощных стержневых конструкциях (мостах, большепролетных фермах и т. п.), а также в колоннах, связях и кровельных прогонах.

Стержни из швеллеров, работающие на осевую силу, компонуются в жесткие относительно осей х и у симметричные сечения

28.Сортамент – двутавры.

Двутавры — основной балочный профиль — имеют наибольшее разнообразие по типам,которые соответствуют определен-ным областям применения.

Балки двутавровые обыкновенные. (ГОСТ 8239—72 с изм.) так же, как и швеллеры имеют уклон внутренних граней полок и обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах.В сор-тамент входят профили от № 10 до № 60 (см. прил. 14, табл. 1). Стенки у крупных двутавров имеют минимальную толщину, по условиям устойчивости достигают1/55 высоты двутавра. Чем тоньше стенка, тем выгоднее сечение балки при работе ее на изгиб. Однако по условиям технологии прокатки у большинства двутавров стенки получаются значительно толще, чем это требуется по условию их устойчивости.Двутавры применяются в изгибаемых элементах (балках), а также в ветвях решетчатых колонн и различных опор.

Балки двутавровые широкополочные имеют параллельные грани полок Широкополочные двутавры прокатываются трех типов: нормальные двутавры (Б), широкополочные двутавры (Ш), колонные двутавры (К). Высота балочных профилей (Б) и (Ш) достигает 1000 мм при отношениях ширины полок к высоте от b: h— 1: 1,65 (при малых высотах) до Ь: h = 1:1,25 (при больших высотах). Колонные профили (К) имеют отношение ширины полок к высоте, близкое 1:1.

Конструктивные преимущества (параллельность граней полок и мощность сечений) позволяют применять широкополочные двутавры в виде самостоятельного элемента (балки, колонны, стержни тяжелых ферм), не требующего почти никакой обработки, что снижает трудоем-кость изготовления конструкций в 2—3 раза.

Из широкополочных двутавров путем разрезки полки в продольном направлении получают тавровые профили,удобные для применения в решетчатых конструкциях. По мере расширения произв-ва широкополочных двутавров применение обыкновенных двутавров сокращается.

Развитие автоматической сварки создает благоприятные условия для производства сварных двутавров из универсальной стали по определенному сортаменту, что дает возможность пользоваться ими так же, как и прокатными.

29.Сортамент – тонкостенные профили.

Тонкостенные двутавры (ТУ 14-2-205-76) и швеллеры (ТУ 14-2-204-76) прокатываются на непрерывном станке с особо тонкими стенками и полками, что делает их экономичнее обычных прокатных профилей на 14—20 %. Тонкостенные профили имеют высоту от 120 до 300 мм и полки с параллельными гранями. Применяются тонкостенные профили в балках площадок, фахверках, в легких перекрытиях и покрытиях.

30.Сортамент – профили из алюминиевых сплавов.

Строительные профили из алюминиевых сплавов (рис. 4.4) получают прокаткой, прессованием или литьем. Листы, ленты и плиты прокатываются в горячем или холодном состоянии. Листы прокатывают толщиной до 10,5 мм, шириной до 2000 мм и длиной до 7 м. Фасонные профили, в том числе и полые (трубчатые), изготовляют горячим прессованием на гидравлических прессах.

Продавливая слитки через матрицы различных типов, можно получить профили разнообразных поперечных сечений (см. рис. 4.4). Это существенное преимущество позволяет конструктору использовать наиболее эффективные формы сечений. Возможность получить профили практически любых сечений в некоторой степени компенсирует малую устойчивость стержней из алюминиевых сплавов из-за низкого модуля упругости материала.

Однако габариты поперечного сечения профиля ограничиваются поперечными размерами матрицы и усилием, развиваемым прессом.

Рис. 4.4 Типы профилей из алюминиевых сплавов

Наиболее распространенное на заводах оборудование требует, чтобы профили вписывались в круг диаметром 320 мм (в отдельных случаях 530 мм). На современном прессовом оборудовании можно изготовлять профили площадью сечения от 0,5 до 300 см². Гнугые профили изготовляют из листов и лент толщиной до 4 мм гнутьем их в холодном состоянии. Из-за низкого модуля упругости алюминиевых сплавов ширина свободного свеса полос и высота стенок профилей но отношению к их толщинам принимаются более ограниченными, чем в стальных профилях. Для большего развития сечения и повышения устойчивости стержня профили изготовляются с бульбами на концах полок (см. рис. 4.4,6), которые позволяют доводить отношение ширины полки к ее толщине от 9,5 до 21 Несмотря на возможности получения разнообразных профилей, основные профили объединены в сортаменты, приведенные в каталогах ВИЛС (Всесоюзный институт легких сплавов), которыми следует пользоваться при проектировании. 

Круглые тянутые трубы поставляются с наружным диаметром до 150 мм при толщине стенки 1,5—6 мм. Кроме круглых труб поставляют квадратные, прямоугольные и каплевидные (см. рис. 4.4, в).