Лекция №6-7 тақырып: «арқалықтар және арқалықты конструкциялар»

Жоспар:

1. Арқалықтар

2. Арқалықтың конструкциялары

3. Арқалықтарға күшсалмақтарды жинастыру

4. Болат төсемені есептеу

5. Прокатты арқалықтыр

1. Арқалықтар

Арқалықтар азаматтық, қоғамдық және өндірістік ғимараттарда көп кездеседі.

Арқалықтар статикалық жүйе жұмысы бойынша бөлінеді:

- қиылған (біраралықты);

- қиылмаған (көпаралықты).

Арқалықтардың көлденең қимасының түрі бойынша:

- болат прокатты қоставрлы және швеллерлі;

- бүгілген немесе алюминді пресстелген профильді.

Дайындау тәсілі бойынша:

- прокатты;

- бүгілген;

- пресстелген;

- құрастырылған (дәнекерленген, болтты немесе шегеленген).

Қиылған арқалықтар біраралықты болады – оларды монтаждау ыңғайлы. Біраралықты қиылған арқалықтар практикада кеңінен қолданылады. Қиылмаған арқалықтарда металлдың шығыны төмендеу, себебі июші моменттің мөлшері төмен және ұзындығы бойынша олар бірқалыпты таралған. Сондықтан қиылмаған арқалықтарды аралық үлкен болған кезде пайдаланады. Бірақ қиылмаған арқалықтарды монтаждау қиын, әсіресе тіректегі қимада, себебі тіректе моменттер бар болады.

Арқалықтардың тиімді көлденең қимасы болып І-қоставр саналады. Себебі қолданылған қиманың тиімділігі болып қарсыласу моменті мен ауданның қатынасы табылады. Ол ядролық арақашықтығы .

O, П, І – қималардың ядролық арақашықтарын салыстырайық

Қорытынды: Сонда І қиманың ядролық арақашықтығы дөңгелек қимадан 3 есе, ал тік бұрышты қимадан 2 есе тиімді. Сондықтан МК негізінде І қима қабылданады.

Арқалықтардың негізгі өлшемдері:

- аралық;

- аралықтардың арасындағы арақашықтық (адымы);

- биіктігі.

1) Аралықтың шамасы технологиялық шарттарға байланысты;

2) Арқалықтың адымы темірбетон жабын плиталардың ұзындығына байланысты

3) Арқалықтың биіктігі:

- құрылыс биіктігі h_ctr;

- минимальді биіктік h_min;

- оптимальді биіктік h_opt.

а) Құрылыс биіктік ғимараттың жалпы конструктивтік жүйесіне байланысты;

б) h_min – арқалықтың қатаңдығын қамтамасыз етіп тұрған ең төмен биіктік ;

в) h_opt – биіктік h_opt тең болған кезде материалдың шығыны ең төмен болады.

2. Арқалықтың конструкциялары

Арқалықты жабынды жобалаған кезде негізгі (көтергіш) арқалықтардың жүйесін қабылдау қажет. Ол жүйені арқалықтар торы деп атайды.

Арқалықтар торларының түрлері:

- жеңілдетілген;

- жәй түрі;

- күрделі түрі.

Арқалықтар торларында арқалықтардың орналасуы әртүрлі болуы мүмкін.

Бас арқалықтар ұстынға тіреледі және олардың өлшемі ұстындардың ұя аралығына байланысты. Төсеме және қосымша арқалықтардың орналасуы және аралықтары төсеменің түріне және күшсалмақтардың мөлшеріне байланысты. Егер төсеме болаттан болса осы арқалықтардың адымы - (0,6-1,8)м; егер төсеме темірбетоннан болса осы арқалықтардың адымы – (1,5-6,0)м.

Болат төсеменің қалыңдығы (t_d):

-мм

- мм

- мм

Темірбетон төсеменің (плитаның) қалыңдығы:

- есептік аралық 1,5-2,0м; t=10-12см

- есептік аралық 2,1-2,5м; t=12-14см

- есептік аралық 2,6-3,0м; t=14-16см

3. Арқалықтарға күшсалмақтарды жинастыру

І – Бас арқалықты жүктеу ауданы ()

ІІ- Төсеме арқалықты жүктеу ауданы ()

(бас арқалықта ); төсеме арқалықта

4. Болат төсемені есептеу

Төсеме арқалық элемент сияқты есептелінеді.

а) егер , онда қалың төсеме

б) егер , онда жұқа төсеме

болған жағдайда тіректе керу күштер пайда болады (Н).

- Егер төсеме иілуге жұмыс істеген жағдайда иілістің шамасы кем болған кезде арқалықты шектік күйдің ІІ-тобы бойынша иілістің мөлшерін есептейді.

- Егер болған кезде арқалықтың тағы беріктігін анықтайды.

- Бірқалыпты күшсалмақ әсер еткенде

мұндағы:

- - пластинканың цилиндрлік қатаңдығы;

төсеменің аралығы;

см – төсеме жолақтың есептік ұзындығы

- ;

- Пулссон коэффициенті

- Төсеменің қалыңдығы (егер Н=0) ;

- Төсемедегі кернеу:

- Төсемеде керу күш (Н) пайда болған жағдайда иілістің мөлшері шектік мәнге тең жағдайда, төсеменің қалыңдығын келесі формуладан анықтаймыз.

Осыдан

Керу күш

мұндағы: - күшсалмақтар бойынша сенімділік коэффициент

Төсемені арқалықтарға дәнекерленген кезде бұрыштық тігістің катетының есептік мөлшері

немесе

элементтің жұмыс жағдайын ескеретін коэффициент;

- тігісті балқыту тереңдігінің коэффициенті;

тігістің есептік ұзындығы;

- бұрыштық тігістің қиылуға есептік кедергісі;

дәнекерленген қосылыстардың жұмыс жағдайын ескеретін коэффициент;

Төсеменің есептік реті

1) Күшсалмақтарды жинастыру, жүктеме ауданның өлшемі 1х100 (см);

2) Салыстырмалы иілістің мөлшері немесе

3) Сәйкес формула бойынша

4)

5)

5. Прокатты арқалықтар

Прокатты арқалықтардың түрлері өте көп және олар кедергісі моменті кем болған жағдайда конструкцияларда қолданылады.

Прокатты арқалықтың көтергіштік қабілетін беріктік шарты бойынша тексереміз.

(1)

Осы шарттан арқалықтың кедергі моментін анықтаймыз

(2)

Осы кедергі моменті бойынша сортамент арқылы прокатты арқалықтың номерін анықтаймыз ().

Тік кернеу және кем болған жағдайда серпімділік және пластикалық аймақта беріктік шарты келесі формулалар бойынша тексеріледі:

а) бір бас жазықтықта иілген кезде

(3)

б) екі бас жазықтықта иілген кезде

(4)

мұндағы: С₁ – пластикалық деформация пайда болуын ескеретін

коэффициент.

Алды-ала тең деп қабылдайды.

Егер арқалықтардың қимасында

а) тең деп қабылдайды.

б) келесі формула бойынша есептейді.

(5)

C – қиманың түріне және пластикалық деформацияның пайда болуына байланысты (3-кесте, V-қосымша).

- қоставрлы қималар үшін;

- басқа қималар үшін;

- жанама кернеудің орташа мәні

бірақ болу қажет.

Арқалықтың серпімділік және пластикалық жұмысын ескерген жағдайда

(6)

Қабылдаған қиманы жанама кернеудің әсерінен беріктікке тексеру қажет:

(7)

S – нейтральды ось бойынша арқалықтың статикалық моменті;

t_w – арқалықтың қабырғасының қалыңдығы.

Беріктігін тексерумен қатар қимаға әсер ететін ең максимальды кернеуге жалпы орнықтылығын тексеру қажет. Бірақ кейбір жағдайда арқалықтардың тексеруге қажеті жоқ:

1) егер күшсалмақ тұтас және өте қатаң төсеме арқалыққа әсер етсе;

2) арқалықтың есептік аралығының ұзындығы () оның еніне қатынасы келесі шамадан үлкен болса:

және (8)

(9)

(b) және (t) сығылған белдеуінің ені және қалыңдығы;

- белдеу арасындағы есептік арақашықтығы;

Егер сығылған белдеу жеткілікті бекітілмесе оның жалпы орнықтылығы келесі формуламен анықталады:

(10)

мұндағы: СНиП ІІ-23-81^* 7- қосымша - коэффициент арқылы

анықталады.

Егер симметриялық ось бар қоставрлы қималар үшін (11)

y коэффициенті a параметр бойынша анықталады.

(12)

мұндағы: - бұралу инерция моменті

- коэффициентін қабылдаймыз: егер

егер

Жалпы орнықтылықты тексерген кезде

Егер орнықтылықтың жалпы орнықтылығы сақталмаса оның сығылған белдеуінің есептік ұзындығын азайту қажет.

Қатаңдығын тексеру шарт (ІІ шектік күй бойынша)

(13)

Біраралықты арқалықтарға және күшсалмақтар бірқалыпты таралған кезде

(14)

мұндағы: салыстырмалы иілістің шектік мәні (2.3-кесте бойынша-Мандриков)

- мөлшерлік күшсалмақ (кн/м).

Бақылау сұрақтары:

1. МК арқалықтары –статикалық жүйе жұмысы бойынша

2. МК арқалықтары –көлденең қимасының түрі бойынша

3. МК арқалықтары –дайындау тәсілі бойынша

4. МК арқалықтардың негізгі өлшемдері

5. Арқалықтар торлардың түрлері

6. Арқалықтар торларды үйлестіру

7. Арқалықтарға күшсалмақтарды жинастыру

8. Болат төсемені есептеу

9. Прокатты арқалықтардың беріктік шарты

10. Прокатты арқалықтардың орнықтылық шарты

11. Прокатты арқалықтардың қатаңдығын тексеру шарты

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Металлические конструкции. Элементы конструкций. Том І. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности ПГС. / Под ред. В.В. Горева, 2-е издание. - М.: Высшая школа, 2001.-551 с.

2. Металлические конструкции. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности ПГС. / Под ред. Е.И. Беленя, 6-е издание,.-М.:Стройиздат,1986.-560 с.

3. Әлімбаев Б.Ә. Металл конструкциялары. Тараз, 2007- 285б.

4. СНиП-5.04-23.-2002. Нормы проектирования.Строительные конструкции.-Астана, 2003.-118 с.

5. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. –М.: Изд-во АСВ, 2001.-35 с.

6. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. / Под ред. Н.П. Мельникова, 2-е издание.-М.:Стройиздат, 1980.-776 с.