Общие сведения о металлических конструкциях

Инженерными конструкциями называют конструкции сооружений, размеры которых определены расчетом на прочность, устойчивость, выносливость, трещиностойкость и по деформациям. Они предназначены для восприятия разнообразных нагрузок и воздействий. Инженерные конструкции отличаются от архитектурных конструкций, размеры сечений которых назначены по архитектурным, технологическим и другим специальным требованиям. Инженерные конструкции изготавливают из металла: стали и алюминия, бетона, железобетона, дерева, пластмасс и тканей.

Инженерные конструкции могут различаться и по другим признакам:

· по назначению: на несущие, ограждающие и совмещенные;

· по форме: на плоские (балки, фермы, арки, рамы) и пространственные (купола, оболочки и др.), при этом они могут быть безраспорными или распорными, сплошными (сплошностенчатыми) или решетчатыми (сквозными, сетчатыми) (табл. 1.1.);

· по способу изготовления: на индустриальные (заводского изготовления) и построечного типа (изготовляемые непосредственно на стройплощадке).

· Инженерные конструкции зданий и сооружений подвержены различным внешним воздействиям. К ним относят: нагрузки от собственной массы, нагрузки при транспортировке, изготовлении и монтаже, от ветра, снега, технологического оборудования людей и т.д. Кроме того, конструкции подвержены температурным, сейсмическим воздействиям, воздействиям от осадок фундаментов и др.

· При воздействии всех перечисленных факторов конструкции должны обеспечить прочность, жесткость и устойчивость здания или сооружения в целом. В железобетонных конструкциях, кроме того, должна быть обеспечена соответствующая трещиностойкость.

· Под прочностью понимают способность конструкций воспринимать нагрузки и воздействия, не разрушаясь.

· Жесткость - это способность конструкций или сооружения в целом сопротивляться деформациям, т.е. изменению формы и размеров под действием нагрузок.

· Трещиностойкость - способность железобетонных конструкций сопротивляться появлению или раскрытию в них трещин при действии нагрузок. Конструкции рассчитывают для того, чтобы обеспечить безопасные и нормальные условия их эксплуатации при наиболее экономичных размерах. Этого можно добиться только при соблюдении требований, предъявляемых к ним.

· Требования, предъявляемые к конструкциям, могут быть сведены к пяти основным видам - технические, технологические, эксплуатационные, эстетические и экономические.

2. Краткая история развития мк; приоритет отечественных ученых;

Металл(а именно железо) - первый искусственный материал в строительстве и архитектуре.

Первые конструкции из металла появились еще до нашей эры. Так, в IV веке до н.э. были найдены колонны в Индии, в 125 г.. до н.э. в Риме был обнаружен Пантеон с куполом диаметром 43 м.

В эпоху Возрождения металлические конструкции применяются в виде поддерживающих каркасов и других элементов, выполненных из кованых брусков. В ХVII веке кованые бруски сваривались кузнечной сваркой или соединялись на клиньях. В этот период появляются теоретические исследования в области сопротивления материалов, формулируется закон Гука (1678 г.), закон механики Ньютона (1687 г.).

В ХVIII веке более всего применяются конструкции из чугуна. Россия выходит на первое место по производству чугуна. Первые чугунные конструкции перекрытий появились на Урале (перекрытие крыльца Невьянской башни). Разрабатываются проекты чугунных мостов, совершенствуется методика расчета конструкций, закладываются основы теории кручения и механики сооружения. В 1720 году Вариньон формулирует теорию 3-х моментов, в 1744 г. Эйлер разрабатывает теорию продольного изгиба.

В конце XVIII в. создается метод пудлингового получения железа, этот период можно считать началом применения металлических (железных) конструкций в зданиях и сооружениях.

В начале XIX веке в Англии были применены зетовые профили, позднее осуществили прокат двутавровых: балок. В России в 40х годах XIX века был освоен прокат профильного и листового металла. Во 2-й половине XIX века чугунные конструкции достигли совершенства: создано такое крупное сооружение, как арочный мост из чугунных двутавровых балок через реку Неву в Петербурге (автор С.В. Кербедз), который эксплуатировался до 40-х годов XX столетия. Важнейшим событием этого периода стало возведение Бруклинского моста пролетом 488 м.

В 1856 г. открыт бессемеровский, в 1864 г. - мартеновский и в 1878 г. томасовский способы производства стали. Чугун уступает место новому материалу более технологичному и надежному в эксплуатации. Наступает переломный этап в развитии металлоконструкций.

Появление нового материала - стали стимулировало развитие методов расчета конструкций. Работы Л. Навье, Э. Винклера, О.Мора, Д.И. Журавского, Ф.С.Ясинского, Н.А. Белелюбского, В.Г.Шухова и многих других позволили создать стройную методику расчета. Этот период следует считать началом возникновения науки о металлических конструкциях.

Неоценим вклад в развитие металлоконструкций В.Г.Шухова (1853-1939). Ему принадлежит приоритет создания совершенно новых конструктивных форм покрытий (рис.1.1): сетчатых двоякой кривизны (1898), висячих (1896), сводов с веерообразным расположением затяжек в торговых рядах в Москве (1893). Знаменитые гиперболические шуховские башни использовались как маяки, водонапорные башни (радиобашня высотой 148 м в Москве на Шаболовке).

Основателем советской отечественной школы металлических конструкций считается Н.С. Стрелецкий (1885-1967). Он разработал основные критерии оценки их прочности и надежности, получившие выражение в создании методики расчета по предельным состояниям.

В настоящее время построены уникальные сооружения: Останкинская башня в Москве высотой 535 м, мосты в Японии пролетом 2500 м, высотные здания высотой 620 м в Канаде и др.

Большую роль в создании многих прогрессивных зданий и сооружений сыграли наши соотечественники: Е.О.Патон, Н.С.Стрелецкий,, Н.Д. Жудин, С.А. Ильясевич, Г,Д. Попов, В.М. Вахуркин и др.

Рис. 1.1. Конструкции В.Г.Шухова

а - башня маяка в Николаеве; .

б - круглый диаметром 68 м павильон висячей конструкции на Нижегородской выставке (1896);

в - прямоугольный 30x79 м висячей конструкции на Нижегородской выставке (1896).

3. Номенклатура и область применения мк;

Сортаментом называют перечень прокатываемых, холодногнутых или прессованных полуфабрикатов и изделий с указанием их основных геометрических размеров, формы сечения, величин допусков и линейной массы.

Наибольшее применение в инженерных конструкциях получил сортамент прокатной стали (рис.2.2). Уголки равнополочные (ГОСТ 8509 - 93) размером от 45x4 до 250х30мм и неравнополочные (ГОСТ 8510 - 86) размером от 56x36x4 до250x160х20мм. Уголковые профили применяются в элементах, работающих на осевые силы, а также для получения комбинированных сечений.

Швеллеры (ГОСТ 8240 -93) высотой от 100 до 400 мм применяются чаще в составных сечениях, работающих на осевые силы и изгиб.

Двутавры с уклоном внутренних граней полок (ГОСТ 8239 -89) от. 100 до 600 мм применяются в качестве балок, а также в составных сечениях колонны Широкополочные двутавры (ГОСТ 26020-83) от №20 Ш1 до № 100 Ш4 с высотой до 1000 мм и шириной полок до 400 мм применяют для колон, подкрановых балок, балок покрытий и перекрытий.

Круглые трубы (ГОСТ 8732 - 78) сечением от 57x3,5 до 550x75.мм, круглые электросварные трубы (ГОСТ 10704-91) сечением 8x1 до 1620x16 мм и электросварные прямоугольные трубы (ГОСТ 25577-83 ) высотой от 75 до 220 мм с толщиной стенки от 4 до мм применяют в элементах решетчатых конструкций, работающих на продольные усилия.

Листовая сталь прокатывается толщиной от 4 до 160 мм, шириной листа 1250. .2600 мм длиной до 8 м (ГОСТ 19903-74); листовая холоднокатанная толщиной от 0,6 до I мм, длиной листа 2000 мм и длиной до 5 м (ГОСТ 19904-74), применяемая для изготовления профилированных настилов; универсальная широкополосная сталь, толщиной 6...60 мм, шириной 200... 1030 мм и данной до 18 м (ГОСТ 8200-70), применяема для сборных балок и

Для предварительно напряженных и висячих конструкций применяют стальные канаты, изготовляемые из высокопрочной проволоки диаметром 0,22...4 мм с временным отдалением разрыву 1200...2600 МПа.

4. Преимущества и недостатки мк;

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: