2014-02-02
2862
Лекция №9-10
Тақырып: «Ортасынан сығылған ұстындар»
Жоспар:
1. Жалпы сипаттамалары
2. Тұтас ұстындар
3. Тұтас ұстындардың қимасын таңдау
4. Салалы ұстындар
5. Салалы ұстындардың қимасын таңдау
Металл конструкцияларда сығылған ұстындар және стержіндер көп кездеседі. Жұмыс істеу түріне байланысты олар екіге бөлінеді: центрден сығылған және центрден тыс сығылған.
Сурет 1. Орталық сығылуға жұмыс істейтін бағаналар схемасы
а – ұстын, б – ауыр ферманың сығылған стержіні
Ұстындар жоғары жатқан конструкциялардан күшсалмақтарды іргетасқа береді және үш бөліктен тұрады:
a. бастылығы, ұстынды жүктейтін жоғары жатқан конструкциялар тіреледі;
b. бағанасы, негізгі конструктивтік элемент, күшсалмақтарды ұстынның басынан қабылдап негіздіктерге таратады;
c. негіздіктері күшсалмақтарды бағанадан іргетасқа таратады.
2. Тұтас ұстындар
Бағаналардың (стержіндердің, шыбықтардың) тұтас қималары ашық және жабық (тұйық) түрлі болуы мүмкін:
1) ашық түрлі
2) Жабық (тұйық) түрлі
Сурет 2. Тұтас ұстындардың қималары
Тұтас ұстындар көбінесе прокатты немесе құрастырмалы қоставрлар түрінде қабылданады (сурет 2).
Ұстынның тең орнықтылығын қамтамасыз ету үшін оның екі бас өстер бойынша иілгіштіктері тең болуы керек:
немесе 
(1)
Қоставрлы қималарда егерде есептің ұзындықтары бірдей болса 
, онда (1) – шарт орындалмайды, өйткені қиманың инерция радиустері әртүрлі. Қоставрлы қима үшін 
тең болуы керек. Бұл шарт конструктивтік ыңғайсыз шешімді қабылдауға итереді, сол себептен осы шешім іс жүзінде қолданылмайды.
Белдеудің ені аз болғандықтан прокатты қоставр тең орнықтылықты қамтамасыз етпейді, ал дәнекерленген құрастырмалы қоставр (б) тең орнықтылықты қамтамасыз етеді, сол себептен практикада көп қолданылады.
Тең орнықтылықты қамтамасыз ететін крест тәрізді қималар 2 сурет (в,г,д).
Үш прокатты профильден құрастырылған ұстындар (е) ауданы бойынша шектеулі және болат шығыны бойынша аса тиімді емес болады.
Тұтас қималары өте тиімді саналатын құбыр қималы (3-сурет), екі швеллер бұрыштардан құралған қималар (3-сурет б,в,г,д).
Жабық қималы ұстындардың артықшылықтары – тең орнықтылық, жинақтылық және сыртқы жақсы түрі, кемшілігі – коррозиядан қорғау үшін осындай ұстындардың бағаналарына (шыбығына) ылғал өткізілмеуі керек.
Болат құбырларды бетонмен толтырғанда комплексті конструкция (құбырбетон) пайда болады. Болатты құбыр қабықша қызметін атқарады және ішіндегі бетонның көлденең деформациясын дамытпайды. Осы жағдайда бетонның сығылуға беріктігі артады, құбырдың іші коррозиядан сақталады, жергілікті орнықтылығы қамтамасыз етіледі.
Жұқа қабырғалы құбырлы ұстындар үшін 
, мұндағы 
- қабырғаның қалыңдығы; d – құбырдың диаметрі.
3. Тұтас ұстындардың қимасын таңдау
Ұстын қимасының түрін таңдаған соң оның керекті ауданын келесі формула бойынша анықтаймыз.
(1)
бұл жерде: N – ұстындағы есепті күш; 
- жұмыс шарты коэффициенті; j - коэффициентің ұстын иілгіштігін алдын ала анықтаймыз 
(2) [ҚР ҚНжЕ 5.04.23-2002].
Ұзындығы (5-6) метрлік ұстынға әсер ететін күшсалмақтың шамасы N=1500-2500 кн болғанда, l=100-70 тең етіп қабылдауға болады. Егер N=200-4000 кн болған жағдайда l=70-50 тең деп қабылдады.
Иілгіштікті қабылдағаннан кейін оған сәйкес U коэффициенті анықталады және (1) – формула бойынша жуық шамамен керекті ауданды және инерция радиусы анықталады (
)
(3)
Инерция радиусының қима түріне байланысты келесі формулалармен белгіленеді.
; 
(4)
бұл жерде: h, b – қиманың биіктігі және ені;
a1; a2 – қималардың келтірілген керекті инерция радиусын
табуға мүмкіндік беретін коэффициент және қима түріне
байланысты.
Қиманың керекті бас өлшемдерін табамыз
(5)
Қиманың бас өлшемдерін анықтағаннан кейін керекті ауданға Акер және жергілікті орнықтылыққа байланысты белдеу мен қабырғаның қалыңдықтарын анықтаймыз (
).
Бірден үш шартқа (Акер, bкep, hкер) сәйкес ұтымды қиманы табу өте қиын, өйткені басында иілгіштік еркін қабылданды. Сондықтан осы өлшемдердің нақты мөлшерін қайтадан қарастырады:
- егер басында қабылданған иілгіштік өте үлкен болса, онда bкep, hкер- аз, Акер- үлкен шамалары сәйкес келеді, сондықтан бас өлшемдерін үлкейтіп, ауданын кішірейту керек;
- егер қабылданған иілгіштік өте аз болса, онда bкep, hкер- үлкен, Акер- аз шамалары сәйкес келеді, осы жағдайда бас өлшемдерін кішірейтіп, Акер көбейтіп қабылдаған дұрыс.
A, b, h – шамасына түзетулер енгізіп біткеннен кейін қиманың орнықтылығы тексеріледі
;
Кернеудің шамасы
(6)
Керек болса қима өлшемдеріне тағы да соңғы түзетулер енгізіледі. Ұстын қимасын таңдау (6) – формула бойынша орнықтылығын тексерумен аяқталады.
Орнықтылықты тексеру үшін қиманың геометриялық сипаттамалары анықталады: А – қима ауданы; Jx, Jy – инерция моменттері: 
инерция радиустері.
Ұстынға әсер ететін күштің шамасы аз болғанда қима таңдау шекті иілгіштік бойынша жүргізіледі, ол үшін керекті инерция радиусы анықталады:
(7)
мұндағы: 
- иілгіштіктің шектік мәні;
Қиманы таңдау конструктивтік талаптарды орындау арқылы жергілікті орнықтылықты қамтамасыз ететін элементтердің (қабырғаның, белдеудің) қалыңдығының ең төмен шамаларын табу арқылы аяқталады.
Қабырға қалыңдығы неғұрлым аз қабылдау қажет, себебі қабырға қалыңдығы өскен сайын инерция (Jx, Jy) моменті өспейді, ал аудан тез өседі (А). Сонда инерция радиусы (
) және ұстын қатаңдығы азаяды
Қабырғаның және белдеудің жергілікті орнықтылығын тексереміз:
а) қабырға үшін 
(8)
- ҚР ҚНжЕ бойынша анықтаймыз, қоставрлар үшін 
;
б) белдеу үшін 
(9)
Егер қабырғаның орнықтылығы орындалмаса, онда бойлық қатаңдық қабырға, ал белдеудің жергілікті орнықтылық шарты орындалмаса, онда көлденең қатаңдық қабырға орналастырылады.
4. Салалы ұстындар
Центрден сығылған ұстындар тормен байланысқан екі бөліктен тұрады. Бөліктерді кесетін өс «материалды», ал параллель өс «еркін» өстер деп аталады (х- материалды, у – еркін ось). Екі бөліктің арасындағы арақашықтық стержіннің тең орнықтылығын қамтамасыз ету арқылы табылады.
Дәнекерленген ұстындарда швеллердің белдеулерін ішке қаратып қойған тиімді деп саналады, себебі бұл кезде бөліктерді байланыстыратын торлардың ұзындықтары кішірек болады және ұстын габариты жақсырақ қолданылады.
Көтергіштік қабілеті жоғары ұстындардың бөліктері прокатталған немесе дәнекерленген қоставрлардан тұрады.
Салалы ұстындарда бағаналар белдеулерінің араларын ішкі беттерін бояу үшін (100-150) мм-лік арақашықтарда қою керек.
Ұзындығы үлкен ұстын стержіндердің қатаңдығы жеткілікті болу үшін олардың қимасы жетілдірілген болу керек. Сондықтан оларды төрт прокатты бұрыштан жобалаған тиімді деп саналады. Осындай стержіндердің қимасының ауданы үлкен болмасада қатаңдығы жоғары шамада болады. Бірақ осы стержіндерді дайындау көп еңбек талап етеді. Кейбір жағдайда бағаналардың қимасы құбырлы болған кезде стержіндер үшқырлы сияқты қабылданады және олардың қатаңдығы жеткілікті, ал металлдың шығыны тиімді болады (4-сурет).
Торлар ұстын бағаналарының стержіндерін біріктіріп бірге жұмыс істеуін қамтамасыз етеді және стержіндердің орнықтылығына қатты әсер етеді.
Торлардың әртүрлі жүйелері қолданылады:
- көлбеу тіреулер (5а сурет);
- көлбеу тіреулер мен тартпалар (5б сурет);
- тақтайшалар (5в сурет);
Сурет
Көлбеу тіреулерден немесе көлбеу тіреулер мен тартпалардан жиналған торлардың қатаңдығы өте жоғары болады, бірақ осындай торды құрастыру көп еңбек талап етеді.
Тақтайшалардан жиналған торлардың қатаңдығы жоғары емес, оларды дайындау оңай және күшсалмақтарды көтеру қабілеті үлкен емес (2000-2500 кн).
Салалы ұстын қималарының сыртқы нұсқасын жоғалтпауы үшін ұстын стержіндердің биіктігі бойынша (3-4)м арасында диафрагмалар қойылады (6 сурет).
5. Салалы ұстындардың қимасын таңдау
Салалы ұстындардың қимасын таңдау х – «материалдық» өсі арқылы орнықтылығын қамтамасыз ету шарты бойынша келесі формуланы пайдалана бастады
(10)
Қима таңдау тұтас қималы ұстындардың қималарын таңдаумен бірдей жүргізіледі. Алдын-ала l деген иілгіштікті қабылдап кесте бойынша j коэффициентін анықтаймыз.
Салалы ұстындардың ұзындығы 5-7м және әсер ететін күшсалмақтың мөлшері 1500 кн шамаға дейін болған кезде l=90-60 тең деп қабылданады, егер күшсалмақтың мөлшері 2500-3000кн тең болғанда l=60-40 тең деп қабылданады.
Сонымен l-иілгіштікті қабылдап, j-коэффициенті кесте бойынша анықталады, Акер (10) формула, ал керекті инерция радиусы келесі формула бойынша табылады.
Бағана қимасын таңдап, оның орнықтылығын тексереміз
(11)
мұндағы: j - нақты иілгіштікке сәйкес қабылданады (
)
Егер қима дұрыс таңдалса, онда келесі этапта тең орнықтылықты қамтамасыз ету шарты бойынша lкел=бағаналардың арақашықтығы анықталады.
Келтірілген иілгіштік тордың түріне байланысты келесі формула бойынша анықталады
(12)
мұндағы: 
- бағананың иілгіштігі;
- ұстынның иілгіштігі;
- есептік ұзындықтың келтіру коэффициенті
(А - барлық бағаналардың қимасының ауданы; Ар – тордың
көлбеу тіреулердің қимасының ауданы; a1 – кесте бойынша алынады )
Бағаналардың иілгіштігі (l1) тордың түріне қарай қабылдайды. Мысалы торды тақтайшаларды құрастырған кезде бағаналардың иілгіштігі l1 =30-35 және 40 аспау керек.
Осы кезде (12) формула бойынша ұстынның иілгіштігін анықтаймыз
(13)
Бұл кезде 
болу керек, ал кері жағдайда бағананың өз орнықтылығын тұтас ұстынға қарағанда бұрын жоғалтады.
lу – иілгіштікті анықтап инерция радиусты табамыз
(14)
және бағаналардың арасындағы арақашықтықты белгілейміз
(15)
мұндағы: a2 – кесте бойынша ұстын қимасының түріне байланысты қабылданады (
)
Егер торды көлбеу тіреулермен құрастырған жағдайда ұстынның иілгіштігі келесі формула бойынша анықталады.
(16)
мұндағы: a1 - кесте бойынша ұстынның қимасының түріне байланысты қабылданады ();
А - ұстын қимасының ауданы;
Ар - тордың көлбеу тіреулердің қимасының ауданы.
Осыдан кейін (
) және (b) табамыз (14 және 15 формула бойынша);
Ұстынның қимасын таңдағаннан кейін у – ось бойынша орнықтылықты тексереміз (6-формула).
Бақылау сұрақтары:
1. Орталық сығылуға жұмыс істейтін бағаналардың схемасы
2. Сығылған МК ұстындардың негізгі бөліктері
3. Бағаналардың тұтас қималарының ашық түрлері
4. Бағаналардың тұтас қималарының жабық түрлері
5. Тұтас ұстындардың қимасын таңдау (беріктік шарты)
6. Тұтас ұстындардың қимасын таңдау (орнықтылық шарты)
7. Салалы бағаналар қимасы
8. Салалы бағаналар торларының түрлері
9. Салалы ұстындарда диафрагмаларды орналастыру
10. Салалы ұстындардың қимасын таңдау
11. Салалы ұстындардың орнықтылығын тексеру
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.
