Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі семей қаласының ШӘКӘрім атындағы мемлекеттік униврситеті

жүктеу/скачать 4,86 Mb.

бет	9/11
Дата	19.02.2017
өлшемі	4,86 Mb.
	#10528

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

α – қалаудың серпімді сипаттамасы;

R_u– қалаудың өстік қысуға уақытша кедергісі (орташа беріктік шегі).

Нормалар бойынша деформация модулі Е конструкцияларды беріктікке есептегенде Е= 0,5Е_о. Бойлық және көлденең күштерден болатын қалаудың деформациясын Е= 0,8Е_оформуласымен есептейді.

Дәріс 9. Тасты конструкциялардың элементтерін есептеу.

Ортасынан қысылған элементтерді беріктікке есептеу.
Ортасынан тыс қысылған элементтерді беріктікке есептеу.
Шектік жағдайдың екінші тобы бойынша есептеу.Теміртасты конструкциялар элементтері

1 Ортасынан қысылған армирленбеген элементтерді көтеру қабілеттігіне есептегенде (тең аралықты ішкі бағандар) қамтамасыз етілген деп есептелінеді егер келесі шарт орындалса:

N ≤ m_gφRA	(2.2)
m_g=1-ηN_g/N	(2.3)

Мұндағы,

N – есептік бойлық күш;

m_g – ұзақ жүктемені ескеретін коэффициент;

φ – бойлық иілудің коэффициенті;

R– қалаудың қысуға есептік кедергісі;

А- элементтің қимасының ауданы;

η– иілгіштікті ескеретін коэффициент (СНиП бойынша);

N_g- ұзақ жүктемелерден болатын есепті бойлық күш;

ηжәнеφ коэффициенттері қалау материалынан және қысылған элементтердің иілгіштігіне байланысты болады. Кез келген формалы элементтің иілгіштігі есептік ұзындықтың қиманың радиус инерциясына қатынасын айтамыз.

Белгісіз формалар үшін λ_i=l_o/i; тік төртбұрышты толық қималар үшін λ_h=l_o/h; мұндағыl_o- элементтің есептік биіктігі; h –тік төртбұрышты қиманың аз өлшемі; i – ең кіші инерция радиусы.

Сурет 9,1. Ортасынан қысылған элементтерді есептеу үшін.

Қысылған қабырғалар мен бағандардың есептік биіктігі олардың көлденең тіректерге (ара жабын) тірелу түріне байланысты. Қозғалмайтын тіректерде (биік ғимараттардың қабырғалары мен бағандары)l_o=Н(сурет 9,1 а). Үстіңгі серпімді тірек және астыңғы тірек қатаң қысылғанда (бір қабатты өндірістік ғимараттардың қабырғалары мен бағандары)l_o=1,5Н бір аралық үшін, және l_o=1,25Н көп аралықты ғимарат үшін (сурет 9,1 б). Еркін тұрған конструкция үшін l_o=2Н (сурет 9,1 в).

Қысылған элементтердің кималарын біртіндеп таңдайды. Тас пен ерітінді түрін және маркасын қабылдап, қалаудың норма бойынша қысуға есептік кедергісін табады.

2 Көптеген тас конструкциялар ортадан тыс қысылған болып келеді, оларда қысу күші Nэксцентриситетпен қойылған (сурет 9,2).

Сурет 9,2. Ара қабырғаларын есептеуде.

Эксцентриситет ұлғаюымен күштен алыс жерде қысу кернеулері азаяды, содан кейін таңбасын өзгертеді, яғни созылу пайда болады (сурет 9,2 б).

Тас конструкцияларының ортадан тыс қысылу кезінде көтергіш қабілеті қамтамасыз етілген деп есептелінеді, егер келесі шарт орындалса:

N ≤ m_g φ₁RA_сω

(2.4)

Мұндағы

N – есептік бойлық күш;

R–қысуға қалаудың есептік кедергісі;

А_с – кернеу эпюрасы тік төртбұрышты болған кездегі қысылған қима аймағының ауданы, бұл кезде оның ауырлық центрі Nкүші нүктесімен сәйкес деп қабылданады;

ω – қиманың аз кернелген аймағының әсерінен болатын есептік кедергінің көбею мүмкіндігін ескеретін коэффициент.

Ерікті формалы қималар үшін және ірі блокты ұяшықты бетонды тастар үшін ω=1, қалған тастар және тік төртбұрышты қималар үшін

ω=1+е_о/h≤1,45

(2.5)

Мұнда

е_о=М/N – қиманың ауырлық центріне байланысты Nесептік күш эксцентриситеті;

h– иілу моменті жазықтығы бойымен әсер ететін қима аймағының биіктігі.

m_gкоэффициентінің физикалық мағынасы ортасынан қысылған элементтерде есептегендей болады

m_g=1-ηN_g//N (1+1,2е_og/h)

(2.6)

h ≥ 30 см болғанда немесеi ≥ 8,7 см болғанда m_g=1.

Ортасынан тыс қысылған элементтердің бойлық иілу коэффициенті φ₁бүкіл қима биіктігі үшін hбойынша бойлық иілу коэффициентіφ және элементтің қысылған аймағының коэффициенті екеуінің орташа арифметикалық мәні арқылы табылады, тік төртбұрышты қима үшін h_c=h-2e_o.

Қалыңдығы 25 см көтергіш және өз салмағын ғана көтеретін қабырғаларда кездейсоқ эксцентриситет еске алынады, ол өз кезегінде бойлық күші эксцентриситетімен қосылады. Кездейсоқ эксцентриситет мәні көтеретін қабырғалар үшін 2 см, өз салмағын ғана көтеретін қабырғалар үшін – 1см.

Шектік эксцентриситеттер үшін нормалар қабылданған. Эксцентриситеттің ең үлкен мәні жүктеменің негізгі үйлесімі үшін 0,9у аспау керек, ерекше үйлесім үшін 0,95у, 25см-лі және одан да аз қабырғалар үшін 0,8у және 0,85у. Бойлық күштің нүктесінен ең қатты қысылған аймаққа дейін арасы көтеретін қабырғалар мен бағандар үшін 2см-ден аспау керек.

3 Егер ортасынан тыс қысылған элементтерде есептік бойлық күш е_о>0,7у эксцентриситетімен ісер етсе, қиманың созылған аймағында қалау тігістері ашылады. Бұл жағдайларда сызат мөлшерін тексеру қажет.

Сызат ашылуына есептеген кезде байланбаған тігіс бойынша шектік кернеулерін анықтайды және қалаудың серпімді жұмыс істеуі қабылданады. Олар байланбаған қима бойынша R_tb есептік кедергісінен аспау керек, сонымен қатар γ_rкоэффициентіне көбейтілген.

γ_rR_tb≥ N_eo/W-N/A

(2.7)

Мұнда,

N – есептік бойлық күш;

W – қима кедергі моменті.

γ_r коэффициенті конструкцияның жұмыс істеу мерзіміне байланысты, және қалаудың жұмыс істеу шарты және сипаттамасына да байланысты.

N≤ γ_rR_tbA/[{A(h-y)e_o}/I - 1]

(2.8)

Мұнда,

I – қима инерция моменті;

(h-y) – қиманың ауырлық центрінен созылған шетінің ең алыс аймағына дейін қашықтығы.

Дәріс 10. Металл конструкциялары.Металл конструкциялар материалдары

Негізгі мағлұмат, қолдану аймағы.
Құрылыс болаттары.
Керекті сипаттамалары және сипаттау тәсілдері.
Алюминий балқымалары.
Әртүрлі факторлардың болат қасиеттеріне әсері.

1 Қолданылып жүрген металл конструкциялардың конструктивтік түрі мен тағайындалуы бойынша келесі салаларға болуге болады

өнеркэсіптік гимаратгар;
көпқабатты және биік ғимараттардың қаңқасы;
ғимараттардың үлкенаралықты жабыны;
көпірлер, эстакадалар;
мұнаралар мен мачталар;
табактық конструкциялар;

7) басқалай конструкциялар.

Бірқабатты өндіріс гимараттары. Мұндай ғимараттар бір аралықты және көпаралықты, оның ішінде аралықтарының биіктігі әртүрлі, іштерінде қосымша салынған жұмыстық алаңшалары бар болуы мүмкін. Олардың жоспарындағы өлшемдері бірнеше метрден шақырымға дейін әр түрлі болып келеді. Өндіріс ғимараттары әдетте конвейер аспалы немесе көпірлі крандар түріндегі көліктік құралдармен жабдықталады. Краны жоқғимараттарда еденде жүретін (электрокарлар, жүктиегіштер және т.б) қолданылады. Жақын араға дейін аралығы 24 м-ден, биіктігі 18 м-ден және кранының жүк көтергіштігі 50 т-дан жоғары кезінде ғана өндіріс ғимарагтарының қаңқасын металдан жасауға рұқсат берілген болатын. Қазіргі уақытта бұл шектеулер жойылған. Болат конструкциялар аралықтары 12-18 м жөндеу ұстаханаларды, ауылшаруашылық техникасын жауын-шашыннан сактайтын ғимараттарды, қоймалар және тағы басқа ғимараттарды тұрғызу үшін кеңінен қолданылады. Аркалык конструкциялар, жұқа табақтан кеңістікгі қалыптастырылған жоталы күмбездер,құрылымдық конструкциялар (кеңістікті керегеторлы жүйелер) негізіндегі зауытта толығымен әзірленген ғимарат- модульдер таралып жүр.

Толығымен металлды қаңқалармен қатар аралас қаңқалар да қолданылады. Аралас қаңқаларда темірбетон ұстындарға жабынның болат конструкциялары мен кран асты арқалықтары орналастырылады.

Көп қабатты өндіріс ғимараттары. Ертеде мундай ғимараттар кірпіштен, темірбетоннан, ағаштан және тағы басқалай дэстүрлі материалдардан тұрғызылған. Қазіргі кезде ол тәрізді ғимараттарда тағы да болаттан және алюмипий қорытпаларынан жасалған қаңқалары, жылытпаланған қабырғаларының қаптамасы, терезелері, есіктері, ішінде орналасқан шкафтары, қалқаларының керегеторлары пайдаланылады. Жиынтықты түрде жеткізілетін толық металдан жасалгаи ғимаратты әзірлеу игсерілген.

Зәулім ғимараттар. Үлкен калалардың үйлері тығыз орналасқан жағдайында 20 ... 30 қабаттан жоғары ғимараттар негізінде азаматтық құрылыстапайдаланылады. Әдетте олардың конструкцияларын көтергіш жәнс қоршағыш деп анық бөліп жобалайды. Көтергіш конструкцияның міндетін болат қаңқасы, қоршағыш консгрукциялар міндетін тиімді жылу айырғыш материаддардан жасалған жеңіл қабырғалық панельдер, оның ішінде болатпеннемесе алюминий қорытпаларымен қапталған панельдер атқарады.

Үлкен аралықты ғимараттар. Спорт ғимараттары, жабық сату орындары, көрме павильондары және кейбір өндіріс ғимараттары (аңғарлар, авиажинақтау цехтары және т.б.) үлкен аралыкты (50 ... 150 м және одан да көп) болып келеді.

Осындай аралықтарды жабу үшін көбінде металл конструкциялары пайдаланылады. Үлкен аралықты жабьндардың жүйесі мен конструктивтік түрлеріәр алуан болады. Мұнда арқалықтық, рамалық, аркалық, күмбездік, аспалы және құрамалы, сонымен қатар, жазықтықты да, кеңістікті де болуы мүмкін.

Үлкен аралықты ғимараттарда меншікті салмағы негізгі жүктемесін құрайды. Сондықтан жүктемесін азайту үшін алюминий қорытпаларынан жасалған жеңілдетілген қоршаушы конструкцияларын, берікгігі көтеріңкі жоғары берікті болаттарды, күштеулерді әр түрлі реттеу тәсілдерін, оның ішінде алдын ала кернеулеуді қолданған жөн.

Көпірлер, эстакадалар. Темір жол мен автомобиль жолдарьнда аралықтары үлкен (1 шақырым кейде одан кеп) және де орташа (30 ... 60 м) көпірлерінің аралық күрылысы металлдан жасалады. Әсіресе қүрылыс жүргізу мерзімі қысқа кезде және стратегиялық жолдар құрылысында, тез арада қалпына келтіру мумкіншілігін ескере отырып, болат көпірлерге үстемдік беріледі.

Көпірлер әр түрлі жүйеде: арқалықтык, аркалық, аспалы бола алады. Арқалыктық жүйелерде аралық қүрылысындағы болатты көтергіш арқалықтарын көпірдің жүргінші бөлігінің темірбетонды тақтасымен біріктіріп, майысуға бірлесіп жүмыс істеулері үшін, болаттемірбетон арқалықтар жиі қолданылады.

Зәулім имараттар. Теледидар, радиохабар жэне көпканалды телефон байланысы ушінантенналық қурылғылар зәулім ғимараттардың үлкен тобын құрайды. Орташа толқындар берілісі кезде биіктігі 200...500 м мачта сәуле таратушының міндетін атқаруы мүмкін. Басқа жағдайларда мұнаралар мен мачталар белгілі биіктікте сым жүйесін немесе арнайы антенналық қондырғыларды орналастыру үшін пайдаланылады.

Электр жеткізу әуе жолының тіректері, изоллятор гирляндалары арқылы бекітілген сымдар бойларымен электр қуатьн жеткізу үшін қызмет етеді. Найзағайдан қорғау үшін сымдардың үстіне сымарқан орналастырылады. Сымдар бойымен жеткізілетін жоғары кернеулі электрлік ток сымдар бір-бірінен және жерден едәуір қашықтықта болуын талап етеді. Сондықтан тіректерінің биіктігі 20-40 м, ал алдында кездескен кедергілерден өткен кезінде 150 м және одан да көбірек болуы мүмкін. Сорғыш мүнаралар түтіндік және желдеткіштер құбырларының газын бұрып әкететін ұңғыларды ұстап тұру қызметін атқарады. Мұнара биіктігі экологияяық талаптармен анықталады, көбінесе ол 80-150 м құрайды. Бірақ биіктігі 600 м мұнараларда баршылық.

Мүнай және газ шығару үшін теңіздің стационарлық платформалар мунаралары теңіздердің және мұхиттардың континенталдық шельфтерінде орналастырылады. Қадалар арқылы теңіздің түбіне бекітілген мұнара жасанды шағын аралды ұстап тұрады. Оның үстінде бұрғы мұнаралары, ұстаханалар, тікұшақ алаңшасы, тұрғын үйлер және т.б. орналасады. Осы бірегей ғимараттың тереңдігі 200-300 м және оданда көп, табанының ені 70 м-ге жетеді. Мұндай мұнараның керегеторлы конструкциясы диаметрі 2-4 м, қабырғасының қалындығы 60-90 мм құбырлардан жасалады.

Зәулім имараттарға тағы геодезиялық мұнаралар, өнеркәсіптік этажеркалар, шахта үстілік коперлер, бұрғы мұнаралары т.б. жатады.

Табақтык конструкциялар жұқа қабырғалы әр түрлі қабықшалар болып есептеледі.

Резервуарлар мұнай өнімдерін, суды, сұйытылған газдарды, қышқылдарды, спирттерді жэне басқа сұйықтарды сақтауға арналған. Сиымдылығы 200 мың м³ - ге жететін түрі мен өлшемдері әр алуан резервуарлар қолданылады. Олардың ішіне тік цилиндрлік, горизонталды цилиндрлік және сфералық резервуарлар, понтонды, төбесі қалқыған резервуарлар және көптеген басқалары кіреді.

Газгольдерлер газдарды сақтауға, араластыруга және құрамын теңестіруге арналады. Оларды газ алатын көзімен тұтынушылар ортасына аккумуляторлар ретінде газ желісіне косады. Газды үлкен кысыммен сактайтын көлемі тұракты газгольдерлер және газды төмен түрақты қысыммен сақтайтын көлемі айнымалы газгольдерлер қолданылады. Көлемінің айнымальлығы жылжымалы бөлшегімен қамтылады. Ол поршенге ұқсас цилиндр ішінде газгольдердің қабырғасы бойымен жылжиды. Көлемі айнымалы газгольдерлердің көлемі 600 мың м³-ке дейін жетеді.

Бункерлер мен силостар сусымалы материалдарды сақтауға жэне тиеуге арналған сиымсауыт болып табылады. Силос биіктігінің жоспарындағы өлшемдеріне қатынасы бункерлерге қарағанда үлкендеу келеді. Бункерлердің топтары эдетте бункерлік эстакадаларға біріктіріледі. Қабырғасы жазық бункерлер және иілгіш (аспалы) бункерлер қолданылады.

Табақтық конструкцияларга және де үлкен диаметрлі қүбырлар, мүнай өңдейтін, домналық және химиялық өндіріс имараттарының бірсіпырасы жатады.

Конструкциялардың басқа түрлері. Оларғакөпірлік, мұнаралық крандардың, тиеуіш-крандардың, ірі экскаваторлардың, құрылыстықпен жолдық машиналардың, гадротехникалық ғимараттардың, радиотелескоптардың, космостық байланыс антеналардың және басқаларының болат конструкциялары жатады.

2 Болат вариантты жобалау және техникалық-экономикалық талдау негізінде тандап алынады.

Құрылыс конструкциялары үшін болатты таңдау келесі параметрлерге:

а) конструкцияны құрастыру және пайдалану кезіндегі қоршаған ортаның тсмпературасына. Мұнымен төмен температура болған уақытында морт сыну қаупі ескеріледі;

ә) әр алуан жүктеу кезіндегі материал жүмысының ерекшелігін ескеретін, жүктеу түріне (статикалық, динамикалық, вибрациялық және т.б);

б) кернеулену жағдайы түріне (сығу, созу, жазық немесе көлемді кернеулену жағдайы);

в) меншікті кернеу деңгейін, кернеулер шоғырлану дәрежесін және қосылған жеріндегі материалдың қасиетін анықтайтын, элементтердің қосылу тәсіліне;

г) қалындығы жуандаған сайын болат қасиетінің езгеруін ескеру үшін, элементтерде қодданылатын прокат қалындығына байланысты.

ҚР ҚМжЕ (СНиП РК) [4] (1-крсымша, 50-кесте) сәйкес барлық құрылыс конструкциялардың түрлері, материалы жұмысының жағдайларына байланысты, төрт топтарға белінген.

Бірінші топқа ерекше ауыр жағдайларда жүмыс жасайтын немесе тікелей динамикалық, вибрациялық немесе жылжымалы жүктемелер әсеріне ұшырайтын, дәнекерленген конструкциялар мен олардың элементтері жатқызылған (кранасты арқалықтар; жұмыс алаңшаларының арқалықтары; ферма фасонкалары; көліктік галереялардың аралық конструкциялары; биіктігі 60 метрден жоғары электртарату жолдарының тіректері және т.б.)

Бірінші топтағы конструкциялар өте күрделі жағдайларда жұмыс жасайды. Сондықтан бұл конструкцияларға арналған болаттар үшін өте жоғары талаптар қойылады.

Екінші топка статикалық жүктеме кезінде созуға жұмыс жасайтын (фермалар; рамалар ригельдері; қабатаралық жабын және төбе жабын арқалықтары; саты косоурлары; көліктік галереялардың тіректері және т.б.) дәнекерленген конструкциялар немесе олардың элементтері, және де дәнекерленген қосылыстары жоқ кезіндегі бірінші топтағы конструкциялар кіргізілген.

Үшінші топқа статикалық жүктеме кезінде көбінесе сығу кернеу әсеріне жұмыс жасайтын дөнекерленген конструкциялар (мәселен, ұстындар, (бақандар, жабдық астындағы тіректер және баска сығылған, сығыла-майысқан элсменттер) және де дөнекерленген қосылыстары жоқ кезіндегі екінші топтағы конструкциялар жатқызылған.

Төртінші топқа қосалқы конструкциялар (байланыстырғыштар; фахверк элементтері; сатылар; қоршаулар және т.б.) және де дәнекерленген қосылыстары жоқ кезіндегі үшінші топтағы конструкциялар кіргізілген.

Егер үшінші мен төртінші топтағы конструкциялар үшін статикалық жүктемелер кезіндегі беріктік талабымен шектелу жеткілікті болса, бірінші мен екінші топтар үшін болаттың динамикалық әсерлерге және морт қирауга кедергісін бағалау маңыздысы болып табылады.

Дәнекерленетін конструкциялар үшін міндетті түрде материалынын
дәнекерленгіштігін анықтау керек. Дәнекерлі қосылыстары жоқконструкциялар элементтеріне қойылатын талаптардың жеңілдеуі мүмкін,себебі дәнекерлік кернеу өрісі жоқтығы, кернеулер шоғырлануының төмендегі және баска факторлар олардың жұмыс жағдайын жақсартады.

ҚР ҚМжЕ [4] -тің 50-кестесінде конструкциялар тобына және кұрылысжүргізілетін ауданның ауа райына байланысты болаттардың тізімі келтірілген.

Әр топ ішінде болаттың соңғы таңдалуы техникалық-экономикалықкөрсеткіштерін (болат шығынын жөне конструкцияның құнын) салыстырунегізінде және дайындаушы зауыттың технологиялык мүмкіндіктерін ескеруменжасалуы керек.

Конструкция құрамына (мәселен, құрамалы арқалықтарда, фермаларда)болаттың екі түрін қолданған экономикалық тиімді келеді - беріктігі жоғарылау болатты қатты жүктелген элементтер үшін (фермалар, аркалықтарбелдемелері), ал беріктігі төмендеуін шамалы жүктелген элементтері үшін (фермалар керегеторлары, арқалықтар қабырғасы).

3Болат ферриттен жәнеперлиттенқұралады.Перлиттің түйірлері фериттен едәуір беріктеу келеді. Осыекі құраушылар көміртекті болаттың жүктеме әсерінен жүмысын анықтайды.

Зерттеулердің керсетуі бойыншапластикалық деформациялар жанамакернеулер әсерінен феррит түйірлерінде ысыру (сдвиг) аркылы өтеді. Феррит түйірлерінде ысыру пайда болуына болат құрамындағы беріктеу перлиттүйірлері үлкен кедергі туғызады. Сондықтан да болаттың беріктігі таза темірге карағанда едәуір жоғары болады.

Азкөміртекті болаттың қүрамына байланысты созу кезіндегі жұмысынмына түрде көрсетуге болады.

Бірінші кезеңде пропорционал шегінеσ_рдейін әсер ететін кернеулерге пропорционалды серпімді деформациялар пайда болады. Мұны серпімді жүмыс кезеңі деп атайды. Материалдың осылай жұмыс жасау кезеңінде ұзару деформациялары атом торының серпімді-қайтқыш бүлінуі арқасында пайда болады. Сондыктан үлгіден жүктемені түсіргеннен кейін, ол алғашқы өлшемдеріне қайта келеді.

Жүктемені одан әрі өсіру феррит түйірлерінде жеке ысырулар пайда болуына келтіреді. Ксрнеулср мсм деформациялар арасындағы пропорционалдылығы бұзылады, яғии деформациялар кернеулерден тезірек өсе бастайды (σ_ужәне σ_р арасындағы бөлік). Кейінгі кернеулер өсуі феррит түйірлеріндегі жеке ысыру санын көбсйтіп, оны ысыру сызық-жолына дамытады. Бұл жағдай тұрақты кернеулер кезіндеүлкен деформациялар пайдаболуына келтіреді, яғни аққыштық, алаңшасы құралады. Бұл пластикалы акқыштық кезеңінс аққыштық шек кернеуі σ_у сәйкес келеді.

Азкөміртекті болаттардың және кейбір төменлегирленген болаттардың акқыштық, алаңшасының үзындығы 1,5-2% шамасында болады. Деформациялардың дамуы феррит түйірлерінде аздаған серпімді деформациялар мен үлкен кайтымсыз ысырулар нетижесінде пайда болады. Сондықтан жүктемені алғаннан соң деформациялардың бір бөлігі қайтады, ал кайтымсызы қалдық деформацияларға келтіреді.

Деформациялардың одан әрі дамуына беріктеу және қатандау перлит түйірлері кедергі жасайды. Сондықтан үлгіде жалпы ысыру жазықтығы пайда болуы үшін ферриттің жеке түйірлеріндегі ысырулар перлит түйірлерін орағытуы керек немесе осалдау жерлерін жарып өтуі керек. Бүл үшін кернеулерінің жоғарлауы кажет. Аққыштық алаңшасынан уақытша кедергісіне дейінгі, сыртқы әсерлерге кедергісі көтерілетін, осы кезең өздігінен беріктену қезеңі деп аталады. Осы кезенде материалдың жүмысысерпімді-пластикалы ретінде өтеді.

Созған кезде ұзарту бойлық деформациясьша тарылу көлденең деформациясы ілесе жүреді. Уақытша кедергісіне таялған кезде ұзару мен тарылу деформациялары осалдау жеріне шоғырлануы арқасында "мойынша (шейка)" қүралады. Мойынша орынында үлгі қимасы тез кішірейеді. Осы себептен, үлгідегі жүктеменің төмендеуіне қарамастан, мойынша қимасындағы кернеу көтеріле береді. Осыньң нөтижесінде мойыншаның құрылған орынында үлгі үзіледі.

Ұзын аққыштық алаңшасы пайда болу тек қүрамына 0,1-0,3% шамасында кеміртек кіретін болаттарға тән. Көміртек кемдеу кезінде феррит түйірлеріндегі ысыруды тыю үшін перлит түйірлері жетіспейді, ал артық кезінде перлит түйірлері көп болып феррит деформациясын үнемі тыйыптұрады. Сондықтан оларда аққыштық алаңшасы пайда болмайды. Мұндайболаттар үшін шартты аққыштықшегі σ_0,2 0,2%-ға тең қалдық деформациясы бойынша апықталады.

Болатгың созу кезіндегі жұмысының негізгі көрсеткіштері болып улкен деформациялардың дамуыалдынсипаттайтынσ_уаққыштық шегі элементтің қабылдай алатын шекті жүктемесіне сәйкес келетін σ_ууақытша кедергісі және материалдыңпластикалық касиеттсрін сипаттайтынсалыстырмалы ұзаруы болыптабылады. Олүш көрсеткіштері болат Мемлекеітік стандартында келтірілген.

Азкөміртекті болаттыңаққыштықшегіненуақытша кедергісіне дейінгі аралықтағы материалдың жұмыс жасай алатын коры едәуір көп σ_у/σ_u~0,6 Осы жағдай болаттың пластикалық қасиеттерін кеңінен пайдалануға мүмкіндік береді. Беріктігі жоғары болаттыңаққыштық шегі уақытша кедергісіне жақын таялады (σ_у/σ_u≥0,8), сондықтан мұндай материалдың серпімді-пластикалық кезеңіндегі жұмысын пайдалануға шек қойылған.

Серпімді жұмысы кезеңіндебарлық прокатталған болаттар үшін серпімділік модулі Е=2.06∙10⁵МПа=2,06∙10⁴ кн/см². Пропорционал σ_ршегінен аққыштық σ_ушегіне дейінгіаралықтағы кернеулер кезінде серпімділік модулі кемиді.

Пластикалық деформациядан кейін өздігінен беріктену кезеңіне ауысуы, сонан соң болаттыңүзілуі жалғыз өсті біркелкі таралған кернеу кезінде ысыру арқылы өтеді. Максималды жанама кернеулер әсер ететін бағыты бойынша металдың қарқынды ағу жазықтығыпайда болады.

Екі өстер бойынша жүктелген кездеметалдың пластикалық күйіне ауысуы, өсер ететін кернеулердің таңбасына және мөлшерлерінің ара қатынасына байланысты. Мысалы,екі өстері бойынша таңбалары бірдей жүктемелер катарынанөсіп, кернеулері қимасындабіркелкі таралған кезде, пластикалық ағу көлбеген (наклонный) жазықтықтар бойынша ысыру арқылы өтеді. Мұндағы кернеулер жалғыз өстіжүктелген кездегісімен бірдей болады.

Егер жүктемелердің таңбалары әр түрлі болып,болат бір бағытында созылып екінші бағытында сығылса, онда пластикалық ағуы жалғызөсті жүктелген кезіне қарағанда аздау кернеумен өтеді.

Кернеулері қимасында біркелкі емес таралғанкезде, болаттың бір бөлігінің екінші бөлігі бойынша ысыруына серпімді аймақтары кедергі туғызады. Сондықтан қимасының аққыштыққа шалдыққан бөлігінде пластикалық ағу қысылған жағдайдаөтеді. Осы себепаққыштық кернеуінің σ_у көтерілуіне келтіріледі.

Әр түрлі болаттардың созған кездегі жұмысының диаграммасы параметрлерініңшамасы бойынша елеулі ажырасады. Егер осы диаграммаларды салыстырмалы координаттарда σ/ σ_0,2және ξ/ξ_0,2тұрғызса, онда айырмашылығы шамалы болады. Мұндағы σ_0,2менξ_0,2сәйкес ақкыштық шегі мен аққыштық алаңшасының басындағы салыстырмалы деформация. Сондықтан осындай диаграммалар унификацияланған ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Сурет 4. Болат жұмысының унификацияланған диаграммасы.

Азкөміртекті болаттың пропорционал шегіне дейін мүлде серпімді
дерліктей екені созу диаграммасынан жақсы байқалады; бұл кезде оның
серпімділік модулі тұрақты және өте үлкен (Е = 2,06∙10⁵ МПа). Серпімді жүмысынан соң шамалы өтпелі бөлігінен кейін пластикалық ағысы басталады. Аққыштық алаңшасы бойында болат мүлдем пластикалы дерліктей, яғни пластикалық модулі Е_пл нөл шамасьшда. Мұндай болаттарды, акқыштық шегіне дейін мүлдем серпімді, одан кейін мүлдем пластикалы жұмыс жасайтын, идеалды серпімді-пластикалы материалға үқсатсақ көп қателеспейміз (Прантль диаграммасы).

Сурет 5. Болат жұмысының идеалданған диаграммасы

Мұндай ұқсату конструкциялар есептеуін едәуір жеңілдетеді және болат жұмысының талдау шегін кеңейтеді.

Акқыштық алаңшасы жоқ болаттардың пластикалық деформацияларыныңорташа модулі серпімділік модулінің 1%-на тең. Сондықтан онымен санаспай пластикалық модулін нөлге теңеп, мүндайболаттарға да Прантль диаграммасынқолдануға болады.

4 Қасиеттері бойынша алюминийдің болаттан едәуір айырмашылығы бар. Егер болаттың тығыздығы ρ_бол=7,85т/м³болса, алюминийдікі ρ_ал=2,7т/м³, яғни үш есе дерліктей болаттан жеңіл. Егер болаттың серпімділік модулі Е_бол=2,06∙10⁵МПа болса, алюминийде Е_ал=0,71∙10⁵МПа, мұнда да үш есе кем болаттан. Алюминийдің созу диаграммасында аққыштық алаңшасы жоқ. Шартты аққыштық шегінің кернеуі σ_О2=20-30МПа, уақытша кедергісінің кернеуі σ_u =60-70МПа. Ал, болат үшін ең кіші аққыштық шегінің кернеуі σ_у^min=190МПа болса, ең кіші уақытша кедергісінің кернеуі σ_u^min=350МПа. Алюминий өте пластикалы келеді, оның үзілер кезіндегі ұзаруы 40-50%-ға жетеді.

Таза алюминий оңай коррозияланады, бірақ тез арада бетінде жұқа тотығу үлпегі пайда болып, коррозияның одан әрі дамуынан қорғайды.

Беріктігі төмен болғандықтан алюминий таза түрінде конструкцияларда қолданылмайды. Сондықтан оны беріктендіреді: а) легирлендірумен; ә) нагар-товкалаумен, яғни алдын ала созумен; б) термиялық өңдеумен.

Легирлендіруші коспалардың құрамына байланысты легирлендірілген алюминийдің уақытша кедергісі таза алюминийге карағанда 2...5 есе еседі. Мұндай қоспалар ретінде магний, марганец, мыс, кремний, мырыш және кейбір басқа элементтер пайдаланылады.

Осы қорытпаларды алдын ала созумен-нагартовкалаумен шартты аққыштық шегінің кернеуін σ_0,2 1,5...2 есе көтеруге болады.

Көп компонентті алюминий қорытпалары термиялық өңдегеннен кейін тозу үрдісінде беріктігі көтеріледі. Мүндай корытпалар термиялық беріктендірілетіндері деп аталады. Олардың уақытша кедергісі σ_u=400МПа-дан асуы мүмкін, бірақ пластикалылығы кеміп салыстырмалы ұзаруы 5...10%-дан аспайды.

Қос композициялы қорытпаларды (А1-Мg, АІ-Мn) термиялық өңдеу беріктенуіне келтірмейді. Бұл қорытпалар термиялық беріктендірілмейтіндері деп аталынады. Осы себептерден алюминий қорытпаларының маркалары көп болады.

Алюминий қорытпалары әр түрлі термиялық өңделген және нагартовкаланған күйінде жеткізіледі. Бұл жағдайлар былай белгіленеді:

М-күйдірілген (отожженный, мягкий);

Н-нагартовкаланған;

1/2Н -жартылай нагартовкаланған;

Т-шыңдалған (закаленный) және 3...6 тәулік арасында үйтемпературасы кезінде табиғи тоздырылған;

Т1 –шьңдалған және бірнеше сағат арасында жоғарланған температура кезінде жасанды түрде тоздырылған;

Т5-толық шындалмаған және жасандытүрдетоздырылған.

Жеткізу күйінің таңбасы корытпа маркасының шарттыбелгісінесызықшадан кейін қосылады. Мысалы, АМг-М, АД-35-Т1 және т.т. Құрылыста келесі қорытпалар қолданылады:

магналиялар депаталатын алюминиймен магнийдің қорытпасы. Ол маркасында АМг әріптерімен және магнийдің пайыздағы шамасын көрсететін санмен белгіленеді. МысалыАМг6;
дюралюминдер деп аталатын мыс, магний жәнеаздау мөлшердегі

марганецтармен алюминийдің қорытпасы.Дюралюмин"Д" әріпімен жәнекезекті санын көрсететін цифрменбелгіленеді (Д1, Д16);

3) авиаль деп аталатын кремний(1%), магнкй (0,7%), мыс (0,4%),марганец немесе хромдармен алюминийдіңқорытпасы. Маркасында "АВ" әріптерімен белгіленеді.

Алюминий қорытпалары қымбат болғандығынан, бағалы қасиеттеріне қарамастан, құрылыс конструкцияларында сирек пайдаланылады. Олар көбінесе көтергіш және қоршаушыміндеттерінқатарынан атқаратын конструкцияларды және суық солтүстік, жер сілкінетін немесе жетуге қиын аудандар құрылыстарында қолданылады.

5 Температураның тигізетін әсері. Аққыштық шегі мен уақытша кедергі кернеулерінің мәндері температура +20°С кезінде алынған. Температураөзгерсе болаттың механикалық кясиеттері де өзгереді.Терістемпературалар кезінде аққьштық шегі мен уақытша кедергісі едәуір көтеріліп өзара жақындасады, ал пластикалық касиеттері төмендейді.

Температура 100⁰С ...200⁰С-ға дейін көтерілген сәтте аққыщтық шегі мен уақытша кедергісі өзгермейді дерліктей. Температура +300°С-ға жеткенде уақытша кедергісі шамалы көтеріліп, 400С 500°С-ден асқанда аққыштық шегі мен уақытша кедергісі күрт төмендейді, 600⁰С кезінде олар нөлге жақындайды, яғни болаттың көтергіштік қабілеті толық жойылады.

Дәріс 11. Материалдар жұмысы

Болаттың бұзылу түрлері және механизмдері.
Қайталанатын жүктемелер кезіндегі болаттың жұмысы.
Кернеу шоғырлануы.
Металл коррозиясы және онымен күресу жолдары.

1 Феррит пайда болатыи 910°С температурадантөмен кезде көміртектіңерігіштігі шамалы болады, бірақта аздау мөлшерде ферриттің ішінде қалады. Кейбір жағдайларда осы көміртек бөлініп феррит түйірлерінің арасында орналасады және кристалдық тордыңтүрлі ақауларында топтасады. Бұл жағдайлар аққыштық шегі мен уақытша кедергісін жоғарылатады жәнепластикалылығын, морт сынуға кедергісіназайтады. Мұндай құбылыс ұзақ уақыт арасында өтеді, сондықтан ол тозу деп аталады.

Болаттың тозуына мыналар мүмкіндік туғызады:

механикалық әсерлер, әсіресе пластикалық деформациялардың дамуы. Мұндай тозуды механикалық тозу деп атайды;
компоненттерінің ерігіштігі мен диффузия жылдамдығын өзгеруіне келтіретін температураның тұрақсыздығы(физикалық-химиялық тозу).

Пластикалық деформацияланып соңынан шамалы (150-200°С) қыздырылса тозу қарқыны шұғыл өседі (жасанды тоздыру). Тозу динамикалық әсерлерге және морт сынуға кедергісін төмендеткендігінен теріс құбылыс ретінде қарастырылады. Тозуға қайнағыш болат аса бейімді келеді, себебі ол ласталған және газдармен шылыккан.

Қирау тұтқырлы (пластикалы) және мортты болып екітүргеажыратылады. Біріншісі ысырудан (от сдвига) пайда болады, екіншісі үзілумен сипатталады. Болаттың жүктелуіне және құрылымына (структурасына)байланысты аралас қирау да болуы мүмкін. Тұтқыр қирау алдында улгініңосал жері жіңішкеріп "мойынша" (шейка) құралады да сол орында микрожарықшақтар пайда болады. Келешекте микрожарықшақтар даму үрдісіндебір-бірімен қосылып үлгінің өсінс 45⁰ бұрышпен бағытталған макрожарықшақтарға ұласады, яғни олар ең үлкен жанама кернеулер жолымен бағытталады. Макрожарықшақ шекті өлшеміне жеткен сәтте конусты шұнқыр "тостағанша" (чашечка) құрастырумен материал тез арада қирайды. Шүңқырдың түбі үзілу түрінде қираса, жан-жағы ысырудан қирайды. Сонымен тұтқыр қираудың бастапқы себебі жанама кернеулер мен пластикалық деформациялар болып табылады. Бірақ материал тұтастығының жойылуы үзілумен аяқталады, яғни тік кернеулер даму нәтижесінде болады.

Сурет 11. Қирау түрлері: а-үзілуден; б- кесуден.

Суретте қирау түрлерінің үш ауданы келтірілген. Тұтқыр қирау киманың бөлігінде немесе барлық қима бойынша пластикалық дсформациялардың дамуымен анықталады, ал металл конструкциялар элементтерінің көтергіштік қабілеті болса, үлкен майысымдардың пайда болуымен айырылады. Квазимортты (морттылы болып көрінетін) қирау тұтқыр мен мортты қираулардың арасыңда орын алады.

Сурет 12. Қирау түрлерінің мүмкін аймағы.

Болаттың морт қирауы пластикалық деформациялары шамалы дамыған, кернеулері төмендеу кезіңде өтеді. Мұндай жағдайларда көбінесе кернеулері аққыштық шегі кернеуінен аспайды.

Болаттың морттылығына негізінде оның сапасы, тозуы, кернеулер шоғырлануы, әсер ететін күштің түрі елеулі ықпалын тигізеді. Оның ластануы, күкірт пен фосфордың қосылуы, оттектің мөлшерден артық құрамына кіруі морттылығын көтереді. Конструкциялардың морт қирауы мүмкін болған жағдайларда "тынық" және "жартылай тынық" азкөміртекті болаттарды пайдалану керек.

2 Серпімді деформацияланған кездебірнеше рет кайта-қайта жүктеу материалдың кейінгі жұмысына әсерінтигізбейді, себебі серпімді деформациялар кайтымды келеді.

Материалдың серпімді пластикалық кезеңіндегі жұмысында жүктемені түсірісімен шапшаң қайта жүктеу серпімділік шегінің төмендеуіне келтіреді, яғни алдыңғы жүктеуденметаллқұрылымыныңқайтпас бүлінуі нәтижесінде пластикалық деформацияларыкөбейеді. Едәуір ұзақ үзілісболған жағдайда материалдың серпімділік қасиеттері бұрыңғы қалпына келіп, серпімділік шегі алдыңғы цикл шегіне дейін көтеріледі, ал қирау кезіндегі ұзаруы алдыңғы созылғанөлшемге азаяды.Алдыңғы пластикалық деформациялану нәтижесінде серпімділік шегі көбейіп, қатарымен морттылығы көтерілуі наклеп немесе нагартовка деп аталады. Наклеп металдың тозуымен және кристалдардың атом торы бүлініп, жаңа деформацияланған күйінде бекітілуімсн байланысты. Наклеп аралығында кайта- қайта жүктеген кезде материал серпімімді жұмыс атқарады.

Темірбетон конструкцияларында қолданыпжүргенсозуменберіктелетін арматура болаттары наклеп құбылысы негізінде алынады. Бұл құбылыс алюминий қорытпаларын беріктендіру - нагартовкалау үшін де пайдаланылады. Наклеп металдың морт қирауына бейімділігін көтергендіктен болат конструкцияларында қолданылмайды.

8-сурет. Болаттың қайталап жүктеу кездегі деформациялануыньң диаграммасы:а-серпімді деформациялануы аралығында; б-үзіліспен ("демалғаннан" кейін); в-уздіксіз.

Бірнеше рет үздіксіз жүктеген кезде металда, беріктігі төмендеумен байқалатын, шаршау құбылысы пайда болады. Жүктеу саны көбейген сайын болаттың беріктігі төмендей түсіп, қаншама рет жүктеседе қиратпайтынбелтілі "σ_шаршау" шамаға жақындай береді. Бұл шама шаршау беріктік (төзімділік-выносливость) шегі деп аталады. Шаршау құбылысы уақытындағы қиратушы кернеу, яғни (вибрациялық) дірілдеу беріктігі σ_вб статикалық жүктеу кезіңдегі беріктіктен σ_u кем келеді, ал жүктеме таңбасы айнымалы болған жағдайда ол аққыштық шек кернеуінен де төмен болып материалдың көтергіштік қабілетін шtктейді (лимиттейді).

Болаттың төзімділік шегі шамамен 10 млн (10-10⁶) жүктеу цикліне сәйкес. Бірақ та 2 млн цикл кездегі шаршау беріктігі оның шекті мәніненайырмашылығы аз. Сондықтан болат конструкциялардың төзімділікке сынағы 2млн (2∙10⁶) циклдарымен өткізіледі.

Сурет 9. Қиратушы кернеу мен жүктеу саны арасындаы тәуелділігі:

а- болат үшін; б- алюминий қорытпасы үшін.

Алюминий қорытпаларының беріктігі үздіксіз төмендей береді, оларда болаттағыдай шаршау (төзімділік) беріктік шегі жоқ. Сондықтан іс мақсаты үшін шартты төзімділік шегі ретінде 2млн. цикл жүктелген кездегі вибрациялық беріктігі қабылданады. Егер нақтылы жүктеме көбірек қайталанатын болса, онда жобалау кезінде есептік кедергісі сәйкес төментдетіледі.

Вибрациялық (шаршау) беріктік жүктеу циклының санынан басқа, жүктеу түрін сипаттайтын р=σ_min/σ_maxасимметрия коэффициентіне де тәуелді.

Сурет 10. Жүктеу циклдерінің сипаттамалары: а-біртаңбалы (симметриялы емес); б- толық біртаңбалы (пульсациялық); в-толық таңбасы айнымалы (симметриялы).

Азкөміртекті болат табакшасы үшін біртаңбалы цикл, яғни р=0...+1. кезінде төзімділік шегі аққыштық шегіне тең σ_шарш= σ_у Таңбасы айнымалы(р<0) циклімен жүктегенде ол төмендеп р=-1 болғанда аққыштық шегіне 59%-нан аспайды.

Төзімділік шегіне кернеу турі де әсерін тигізеді: созу кернеуі басымкездегісіне қарағанда сығу кернеуі басым болғанда ол жоғарылау келеді.

Кернеу шоғырлануы төзімділік шегіне үлкен ыкпал береді. Әсіресе,шоғырлану коэффициентінің шамасы үлкен кезінде ол күрт төмендейді.

Едәуір улкен кернеу әсер еткенде металлдың шаршауы саны шамалыцикл жүктеуден кейін білінуі мүмкін, мұны аз циклді шаршау деп атайды

Кернеу шоғырландырғыштары жоқ кезде беріктігі көтеріңкі(290МПа <<σ_у< 400МПа) С345...С390 және беріктігі жоғары (σ_у ≥400МПа)С440...С590 болаттардың төзімділік шегі азкөміртекті болатка қарағанда едәуіржоғары келеді. Кернеулер шоғырлану орындары бар болғанда осыболаттардың төзімділік шегі азкөміртектіге қарағанда көбірек темендеп, цик толық айныматаңбалы және шоғырлану коэффициенті үлкен кезде төзімділікшектері абсолюттік мәні бойьшша теңесуге жетеді. Сондықган айныматаңбалыциклдік әсерлерді қабылдайтын конструкцияларда беріктігі көтеріңкі жәнеберіктігі жоғары болаттарды пайдалану әрдайым тиімді бола бермейді.

Конструкциялардьщ шаршап кирауына кедергісін бірқатар шаралар арқылы көтеруге болады:

а) кернеулер шогырлануы жоқ немесе аздау болатын конструкцияларда азкөміртекті болаттан беріктіктері жоғары болаттарға
ауысуымен;

ә) дәнекерленген жіктердің бетін өңдеп кернеулер шоғырлануын төмендетумен;

б)кернеулердің үлкен шоғырланатын жерлерінен күштеу ағынын бұрып
жіберумен, т.б.

3 Кернеулердің біркелкі таралуы, күштеулер әсері арнайы құрылғы
конструкциялары арқылы жеткізілген кезде ғана мүмкін. Әдетте кернеулері
біркелкі таралмайды, әсіресеқимасыкүрт өзгерген жерлер маңайыңда
біркелкі еместігі қатты байқалады, мәселен,тесіктер, ойықтар, кесіктіліктер,
қалындаған жерлер маңайларында.Мұндай орындар кернеулершоғырланатын орындар деп аталады.

Кернеулердің шоғырланатын жерлерінде күштеулер ағынының жолдары қисайып, бөгет маңайында жиіленеді, бүл жағдай осы орыңдарда кернсулсрдің көтерілуіне әкеледі

Кернеудің шоғырлану мәні қима түрінің бүлінуіне байланысты: дөңгелек тесік кезінде ол күш әсеріне тікше бағытталған ұзынша тесігінен аздау келеді. Әсіресе көлденең жарық кезінде оның мәні өте үлкен болады. Үшкір кертікте дөңгелектенген кертікке қарағанда кернеукөбірек шоғырланады.

Сурет 6. Кернеулердің шоғырлануы

Кернеулердің шоғырланған жерлеріндегі максималды кернеудің негізгі (номиналды) біркелкі таралған кернеугеқатынасы шоғырлану коэффициенті деп аталады

К=σ_max/σ_n

Мұндағы σ_n= N/А_о - осалданған кимадағы номинадды кернеу; А_о - осалданған қиманың ауданы; σ_max - шоғырланған жердегі максималды кернеу.

ІІІеңбер тесік және жарты шеңберлі қырнау (выточка) маңайындағы кернеулердің шоғырлану коэффициенті шамамен 2-3-ке тең, ал үшкір тілік (надрез) бар жерде ол 6...9-ға дейін жетеді.

Статикалық жүктеме және қалыпты температура кезінде кернеу шоғырлануы көтергіштік кабілетке айтарлыктай әсерін тигізбейді. Сондыктан,металл конструкциялар элементтерін есептегенде, мұндай жағдайлар олардың беріктігіне тигізетін әсері ескерілмейді. Температураның төмендеуі, болаттың тозуы кернеулер шоғырланған жерлердің морт сынуға кедергісін төмендетеді.

4 ТМД елдері бойынша коррозиядан жыл сайын 30 млн. тоннаға жуық металл шығындалады. Коррозияланған металдың 90%-ы кайта балқытуға жіберіледі, ал қалған 10%-ы (яғни шамамен 3 млн тоннасы) қайтарылмас шығын болыл табылады (тот, темір қагы жөне т.б.).

Соңғы жылдары металл корының, яғни металл конструкциялар, машиналар, құбырлардың және т.б. жалпы массасының көбеюінен, ауаның жердің, табиғат суы ластануының ұлғаюынан коррозия шығыны көбейіп кетті. Мәселен, кей кезде жылу электростанциялар тас көмір жағып ауаға орасан зор көлемде күкіртті газ шығарғандықтан күкірт қышқыдан жаңбыр жауады.

Коррозия дегеніміз металдың агрессивті ортамен әрекеттесуі аркасында химиялық немесе электрохимиялық қирау үрдісі. Химиялық коррозия бір мезгілде өтетін тотығу және тотықсыздану үрдісі нәтижесінде пайда болады. Мұндай коррозия қай арада болса да қисыны бар, бірақ көбінесе жоғары температура кезіндегі ауада, сұйық электролит еместерде(мұнай, бензин, керосин, қорытылған күкірт) байқалады. Жоғары температура болған уақытта газ түрінде ортадағы химиялық коррозия сонымен қатар газкоррозиясы деп аталады.

Металл коррозиясының кең таралған түріне электрохимиялықкоррозия жатады. Ол металдардың сұйық электролиттерімен (тұздардың қышқылдардың, сілтілердің су ертіндісі) әрекеттесуі кезінде пайда болады. Кай су болса да (өзендік, жер астылық, жауын-шашындық) барлығы әрдайым электролит ертіндісіне жатады.

Коррозиялар келесі түрлерге белінеді: атмосфералық, жерастылық, контактілік, адасқан ток коррозиясы, микроорганизмдердің тіршілік әрекеті нәтижесіндегі биокоррозия, химиялық. Құрылыс металл конструкциялары көбінде атмосфералық коррозияға ұшырайды. Сұйық агрессивті ортаның және жерастылық коррозиялар әсеріне тазарту ғимараттарының конструкциялары, резервуарлар, газгольдерлер үшырайды.

Атмосфералық коррозия барлық пайдаланылып жүрген металдардың 80% шамасындағысын зақымдайды. Оның шығыны барлық коррозия шығынының 50%-ын құрайды. Атмосфералық коррозия жаңбырдан немесе конденсация нәтижесіңде ауадан металл бетіне түскен ылғал әсерінен пайда болады.

Атмосфераның коррозиялық агрессивтігі оның ылғалдығы мен ластығына байланысты. Агрессивтік дәрежесі бойынша агрессивсіз, әлсін агрессивті, орта агрессивті және күшті агрсссивті орталарға бөлінеді. Металды коррозиядан қорғау үшін оны легирлендіреді немесе қорғау үлпегімен жабады. Легирлендіруші элементтер негізі металмен коррозияға тұрақтылығын көтеретін қорытпалар құрайды. Шамалы мөлшердегі (1%-ға жетпес) мыс пен хром болаттың коррозияға қарсы кедергілігін едәуір жоғарылатады. Ал, қоспаларды 20%-ға дейін жеткізіп тот баспайтын болаттарды алуға болады.

Осымен қатар металды коррозиядан қорғау үшін оның бетіне үлпек жасалады. Үлпектер металдан, лакбояулардан, оксидтерден болуы мүмкін.

Дәріс 12. Металл конструкцияларының элементтерін есептеу ерекшеліктері

Негізгі түсініктер, есептеудің негіздері және анықтамалары.
Кернеу түрлері және есептеу кезінде олардың ескерілуі.
Конструкция элементтерін есептеу

1 Елімізде 1955 жылдан бастап есептеулср шекті жағдайлар әдісі бойынша жүргізіледі. Қазіргі уақытта өнеркәсіптік және азаматтық ғимараттар мен көпірлердің, құрастыру аспаптарының барлық конструкциялары шекті жағдайлары бойынша есептеледі. Тек қана машинажасау конструкциялар саласына қарасты механикалық түйіндср мен бөлшектер әлі бұрынғысынша шекті мүмкіндік кернеулер бойынша есептеліп келеді

Шекті жағдайлардьщ бірінші тобы максималді (есептік) жүктемелер мен әсерлерге есептеп тексеріледі. Ал, олардың екінші тобы болса, конструкциялардың қалыпты пайдалануына сәйкес келетін эксплуатациялық (мөлшерлік) жүктемелер мен әсерлерге тексеріледі.

Шекті хсағдайлардьщ бірінші тобы көтергіштік кабілеті, яғни бірінші нышаны бойынша, ғимараттарды пайдалану мүмкіншілігін камту үшін, конструкцияға әсер етуші жүктемелер пайдалануға шек қоятын мәнінен аспауы керек. Бүл шарт жалпы түрде былай жазылады

N_max≤ S_min(2)

мүпдағы N_max - есептелетін конструкция элементіндегі әсер етуші күштеу (жүктемелер функциясы);

S_min- есептелетін элементтің қабылдай алатын шекті күштеуі, яғни көтергіштік кабілеті. Оның мәні материалдың физикалық-механикалық қасиеттері мен элементтердің елшемдеріне байланысты.

N_maxкүштеудің мәні пайдалану уақытында әсер етуіне қисыны бар ең үлкен күштеуді керсетуі керек. Бұл күштеу F_i есептік жүктемелерден анықталады. Ал, есептік жүктемелер, әдеттегі пайдалану жағдайларына сәйкес келетін, Ғ_nімөлшерлі жүктемелерді γ_fiжүктеме бойынша сенімділік коэффициентіне жәнеγ_nжауаптылығы бойынша сенімділік коэффициентіне көбейту арқылы табылады.Коэффициент γ_fi жүктеменің қолайсыз жағына ауытқуын, γ_пғимараттардың жауаптылық дәрежесін есепке алады.

Бірнеше уақытша жүктемелер бір мезгілде әсер еткен кезде конструкциялар есебінде жүктемелердің немесе күштеулердің ең қолайсызүйлесімі ескеріледі. Үйлесім жуктемелерді немесе күштеулерді Ψ-үйлесімкоэффициентіне көбейту арқылы есепке алынады. Сонымен, N_тaxкүштеуін мына түрге келтіруге болады

(3)

мүңцағы N, - F = 1 кезіндегі күштеу, яғни жүктемеден күштеуге ауысуын белгілейді.

Көтергіштік қабілеті S_mіn, қисыны барынша минимады болып қабылдануы керек. Оның мәні А-қиманың геометриялық сипаттамаларын (ауданын,кедергі моментін) R-есептік кедергісіне және ү_с-жұмыс шарттары коэффициентінкөбейтіліп табылады. ү_с-коэффициенті температураның, қоршаған ортаагрессивтігінің, әсерлер ұзақтылығы мен көп қайталануының ықпалдарын ескереді.

Есептік кедергі R мөлшерлі кедергіні R_n, материал бойынша сенімділік ғойкоэффициент ү_m-ге бөлумен анықталады

(4)
Ең соңында, шекті теңсіздік мына түрді қабылдайды

(5)
Егер N_iкүштеу мен мөлшерлік жүктеменің көбейтіндісі мөлшерлі күштеу(N_іҒ_nі=N_nі) екенін ескерсек, онда

Мөлшерлік кедергісін аққыштық шегі бойынша есептеген кезде

(6)

уақытша кедергісі бойынша есептегенде

(7) ,

мұндағы ү_и=1,3-беріктіккс уақытша кедергісі бойынша есептелетін конструкциялар элементтерінің сенімділік коэффициенті.

Шекті жағдайлардың бірінші тобы (2-нышаны) үшін, каддық немесе толық деформациялары (орын ауысуы) бойынша конструкцияның пайдалануын токтатуға мәжбүр тудыратын жағдайы, жалпы түрде былай жазыла алады

(8)

мүндағы δ₁ - бірлік жүктеме әсерінен пайда болатын орын ауысу; δ₁-шекті қалдықты немесе толық орын ауысу.Шекті жағдайлардың екінші тобыүшін шекті шартты мына түрде жазуға болады

(9)

мұндағы δ₂-бірлік жүктеме кезінде пайда болатын конструкцияның серпімді деформациясы немесе орын ауысуы; δ₂- ережелерде белгіленген немесе жоба тапсырмасында көрсетілген, әдеттегі пайдалануға шек қоятын, шекті деформациялары немесе орын ауысулары.

Шекті жағдайлар екінші тобының деформациялары сөздің толық мағынасы бойынша шекті болып табылмайды. Себебі олар конструкцияның артығырақ жүктемелерге жүмыс жасау мүмкіндігін сақтайды, бірақ бұл жағдай пайдалануға қиындықкелтіреді.

2 Кернеулерді, пайда болуына байланысты, төрт түрге бөлуге болады: негізгілер,қосымшалар, жергіліктілер және бастапқылар.

Негізгі кернеулер жүктемелер әсерінің нәтижесінде пайда болады. Оларды кұрылысмеханикасьның ережелері бойьшша конструкцияның дәріптелінген (идеалданған) есептік сұлбасын есептеп тапқан күштеулерден материалдардың кедергілері әдісіменанықтайды. Осы кернеулер сыртқы әсерлерді теңестіріп, конструкциялар элементтерін көтергіштік қабілетін аныктайды.

Қосымша кернеулер дәріптелінген сұлбасында есепке алынбаған факторларда(түйіндерде қысып бекітуін тудыратын байланыстырғыштар, элементтердің қосылыстарында, қиылмауы және т.б.) пайда болады. Мұндай кернеулердің шамасы көп жағдайлардаанықтауға келеді, бірақ есептеуде ескерілмейді. Себебі пластикалық деформациялары дамып пластикалық топса пайда болуы арқасында кернеулері қайта таралып төмендеуі мүмкін. Бұлжағдай конструкцияның жұмысын, қабылданған есептік сұлбасына жақындатады. Бұданбасқа да, көбінде мұндай кернеулердің негізгі кернеулерге қарағанда таңбасы теріс келеді,демек көтергіш элементтердің жүктемесін біршамаға азайтады.

Жергілікті кернеулер конструкция элементтерінде сыртқы жергілікті әсерлерден(шоғырланған жүктемелерден, тірек реакцияларынан, жылжымалы жүктемелерден) немесекүш ағымының өзгеруі аркасында кернеулерінің шоғырлануы дамитын, қима түрінің күрт өзгеретін жерлерінде пайда болады.

Сурет 13. Жергілікті кернеулер: а - шоғырланған жүктемелер түскен жерлерде; б – крандоңғалағының астында.

Пластикалық деформациялардың өте дамытпауы, жарықшақтардың пайдаболдырмауы немесе жұқа қабырғалы элементтердің орнықтылығын жоғалтпауы үшінжергілікті кернеулердің бірінші түрі әдетте есептеуде ескерілмейді.

Кернеулердің шоғырлануынан болатын жергілікті кернеулердің екінші түрі әдеттегітемпература және статикалық әсерлер кезінде конструкциялардың көтергіштік қабілетінеелеулі әсерін тигізбейді, сондықтан оларды ескермеуге болады. Бірақ та төмен температуражәне динамикалықәсерлер кезінде кернеулердің шоғырлануы морт қирауына ұшырату мүмкін. Жобалау кезінде бұл құбылысты, болаттың тиісті маркасы мен конструктивтік түрі қабылдап, есепке алу керек. Және де кернеулердің шоғырлануы вибрациялық берікгігінтөмендетеді.

Бастапқы кернеулер прокаттағаннан кейін, дэнекерлегенде бір қалыпты суымауынәтижесінде немесе алдында элементтің пластикалық жағдайында жұмыс жасағаныарқасында пайда болады. Бұл кернеулерді олардың табигатына сэйкес ішкі, меншікті немес қалдыкты деп атауға болады. Сыртқы күштердің кернеулері мен бастапқы кернеулердіңүйлесімі нәтижелік кернеулердің есептік шамасынан елеулі ажырасуына келтіреді.

Сурет 14. Прокатталған (а) және дәнекерленген (б) элементтердегі бастапқы кернеулердіңэпюралары

Егер мұндай кернеулердің сызықтық өрісі бағыты бойынша негізгі кернеулердің өрісіменсәйкес келсе, онда олар беріктігіне қауіп төндірмейді. Бастапқы кернеулер өзіндіктеңдес болғандықтан, негізгі кернеулермен қосылып олар пластикалық деформациялардыңдамуын кейбір нүктелерінде тездетсе басқаларында бәсеңдетеді. Дегенмен орнықтылығын және деформациялығын бағалаған кезде оларды елемеуге болмайды. Егер жазық немесе көлемді кернеуленген жағдайының өрісі пайда бола қалса, онда морт қирау қаупі туады.

Шартты деформацияларды ε_r=σ_г/Е сыртқы жүктеменің деформациясыменқосыпконструкциялардың есептеуінде σ_г қаддық кернеулерді ескеруге болады.

3 Ортадан созылған элементтің жүктемеге жүмысы, материалдың созу диаграммасына толығымен сәйкес келеді. Ортадан созу тартпаларда, аспаларда, түйіндсрі топсалы фермалардың бірсыпыра элементтерінде пайда болады.

Созылган элементтер серпімді жұмысы кезінде мына өрнек бойынша есептеледі

σ = N/A_n ≤ R_у·γ_c, (18)

мұндағы R_у-аққыштық шегі бойынша есептік кедергісі; N-есептік жүктемеден бойлық күш. Қирауы осалданылған (мәселен, бұрамаларға немесе тойтармаларға арналған тесіктермен) қимасы бойынша үзілу арқылы болады. Осы себептен беріктігі көлденең қиманың нетто ауданы бойынша тексеріледі А_n=А-А_oc. Бұл жерде А-көлденең қиманың жалпы ауданы, А_oc-осалдану ауданы.

Металы серпімді жүмыс шегінен асқаннан кейін де пайдалануынжалғастыруға болатын ортадан созылған элементтер, R_u/γ_u>R_у болған кезде, беріктікке мына өрнекпен есептелінеді

σ = N/A_n ≤R_u· γ_c/γ_u (19)

мұндағы R_u-болаттың уақытша кедергісі бойынша есептік кедергісі; γ_u=1,3-беріктікке уақытша кедергісі бойынша есептелетін конструкциялар элементтеріүшін сенімділік коэффициент, алюминий кортпапары үшін γ_u=1,46.

Өстік күшпен сығылған сырықтар шекті жағдайлардың бірінші тобы бойынша:

а) ұзындығы көлденең қимасының ең кіші өлшемінен 5-6 еседен артық аспайтын қысқа сырықтар беріктігі бойынша;

ә) ұзын, иілгіш сырықтар орнықтылығы бойынша есептеледі.

Беріктікке ортадан сығылған элементтер созылғандар сияқты есептеледі

σ = N/A_n ≤ R_у·γ_c (20)

Майысатын элементтердің шекті жағдайының бірінші тобы көтергіштіккабілетімен (яғни тұтқыр немесе шаршап қирауы және орнықтылығынжоғалтумен) және пластикалық деформацияларының аса дамуымен; екінші тобыконструкцияларды қалыпты жағдайларыңда пайдалануын бұзатын, үлкен серпімді деформациялардың дамуымен анықталады.

МАЙЫСАТЫН ЭЛЕМЕНТТЕРДІ СЕРПІМДІЛІК АРАЛЫҒЫНДАЕСЕПТЕУ. Беріктігі жоғары болаттан және алюминий қорытпаларынан әзірленген конструкцияларда пластикалық деформациялары уақытша кедергісіне жақынтаялған кернеулері кезіңде дамиды, яғни бұл кернеулерді есепте қолдану қауіп төндіреді. Осы себептен мұндай конструкциялар серпімді жүмыс кезеңі бойыншаесептеледі. Бұл кездегі шекті жағдайы максималды тік және жанамакернеулерінің аққыштық шек мәніне жетумен анықталады. Осыған сәйкесэлемент басты жазықтарының біреуінде майысқан кезінде беріктігі мына ернекпен тексеріледі

М/W_n,min ≤ R_у·γ_c (21)

Мұндағы,

М-есептікжүктемебойыншаанықталғанмаксималдымайыстырушымомент; W_n,min-элементтіңсерпімдіжұмыскезеңібойыншаанықталған,осалданғанқимасыныңминималдыкедергімоменті; Rу-аққыштықшегібойыншаанықталған, майысуғаесептіккедергісі; γс-жұмысшарттарыкоэффициенті.

Майысатынэлементтердіңесептікқималарыңдағыжанамакернеулердіңмәнімынашарттықанағаттандыруыкерек

τ= ≤R_s·γ_c (22)

мұндағы Q-есептік жүктеме бойынша анықталған көлденең күш; S-ысырылатын қима бөлігінің бейтарап өсіне қатысты статикалық моменті (брутто); J-элементтің брутто қимасының бейтарап өсіне қатысты екпін моменті; t-арқалыққабырғасының қалындығы; R_s =0,58 R_у-материалдың ысыруға есептік кедергісі.

Элементтердің екі басты жазықтықтарында майысқан кезінде беріктігі былай тексеріледі

(23)

мұндағыМ_х пен М_у — х-х, у-у өсіне қатысты әсер ететін сәйкес есептік июші момент; J_хn„ пен J_уn„ - х-х, у-у өсіне қатысты осалданған қиманың екпін моменті; х пен у - қарастырылатын қима нүктелерінің басты өстеріне қатысты координаттары.

Тік және жанама кернеулер бірге әсер еткен кезде келтірілген кернеуі σ_red, аққыштық шегіне тең болғанда аққыштық пайда болады

(24)

Егер жанама кернеулер шамасы аздау болса, онда материалдың аққьштығы қиманың шеткі жиегінен басталады. Көлденең күш басым келгенде материалдыңаққыштығыбейтарап өсінен басталып, майысатын элементтің көтергіштік ертерек жоғалады.

Дәріс 13. Ағаш және пластмасс конструкциялары. Ағаш және пластмассалар конструктивті материал ретінде.

Ағаш құрылымы.
Ағаштағы ылғал.
Физика-механикалық сипаттамалар.
Ылғал мен температураның беріктікке әсері.
Ағаштың иілуге, созылуға, сығылуға және жаншылуға жұмысы.
Ағаштың ұзақ мерзімді кедергісі.
Құрылыс фанерасы.
Ағашты оттан және шіруден қорғау шаралары.
Конструкциялы пластмассалардың негізгі түрлері және қасиеттері.

1 ТМД елдеріндегі ормандар 750 млн га жерді алып жатыр, ағаш қоры 82 млрд м³. Қазақстанда 47% орман ресурстары ШҚО-да шоғырланған.

Қылқан жапырақты ағаштар көп бөлігін құрайды: - 37%, қарағай – 19%, шырша мен самырсын – 20%, кедр – 8%, қайың – 13%.

Ағаштың артықшылықтары:

Жоғарғы салыстырмалы беріктік;
Химиялық төзімділік;
Қалпына келгіштік;
Аз жылу өткізгіштік;
Жақсы акустикалық сипаттамалар;
Ұзақ мерзімділік;
Өндірістік артықшылықтар;
Сәулеттік артықшылықтар;

Кемшіліктері:

Отқа төзімсіз;
Биологиялық ақаулықтар;
Гигроскопия, кебу және ісіну;
Құрылымының бірқалыпсыздығы (анизотропия және ақаулықтар: бұтақтар және т.б.);

Ағаш құрылыс конструкциялары көбінесе қылқан жапырақты ағаштардан жасалады, сондықтан тек қана қылқан жапырақты ағаштың құрылымымен танысумен шектелеміз, ол жапырақты ағаштардан қарапайымдылығымен және бірқалыптылығымен ерекшеленеді.

Сурет 13,1. Діңгектің басты қималары (а); құрылымы (б)

Бүкіл ағаш (ішкі аймақ), екі әртүрлі түсті бөліктен тұрады: қаралау жағы ядро д.а., ал ақшыл жағы шел қабық д.а. Уақыт өткен сайын ядро бөлігі өседі, яғни шел қабық ядроға айнала бастайды. Ағаштың үстіңгі жағында шел қабық көбейе бастайды.
Көлденең қимада шоғырлану сақиналары орналасқан. Әрбір сақина бір жылды білдіреді.

Ағаштар құбыр-талшық құрылымды болады, олар талшықтардан тұрады. Қылқан жапырақтыларда олар трахеидтер д.а. Олар діңгек бойымен орналасқан, сондықтан оның беріктігі бойлық бағытта және бұрыштық бағытта әртүрлі болады. Бұл жағдай механикалық анизотропия д.а.. Мысалы, ағаш беріктігі бойлық бағытта созу кезінде σ_в0=1000 кг/см²; көлденең бағыттаσ_в90=50 кгс/см².

Анизотропия дәрежесі n= σ_в0/ σ_в90=20.

2 Ағаштағы ылғал еркін (капилярлы) және байланған (гигроскопиялық) болып бөлінеді. Байланған ылғал жасушалы қабықтарды толтырады, оның үлесі 0 ден 30%-қа дейін. Байланған ылғалдың максималды мәні гигроскопиялық шек д.а. және 30%-ті құрайды. Ылғалдың әрі қарай толуы еркін ылғал әсерінен болады, ол кеуектерді толтырады.

Еркін ылғалдың мөлшері ағаш көлеміне әсер етпейді. Байланған ылғалдың төмендеуі кебуге әкеп соғады (көлем кішіреуі), ылғалдың көбеюі көлемнің үлкеюіне әкеледі, (ісіну). Ағаш неғұрлым тығыз болғанда ісіну мен кебу мөлшері де көп болады. Ісіну мен кебу ішкі кернеудің пайда болуына әкеп соғады, сондықтан ірі бұйымдарда (бөренелерде)кебу сызаттары пайда болады, ал жіңішке бұйымдарда (тақтай) бүрісу орын алады (сурет 13,2).

Сурет 13,2. Ағаштың кебу кезінде деформациясы.

Бүрісуді жою үшін кептірудің тиімді жолдары табылған, табиғи және жасанды.

3Ағаштың физикалық және механикалық сипаттамалары оның құрылымымен жасуша құрылысымен анықталады.

жүктеу/скачать 4,86 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11