Расчет угловых сварных швов на прочность, общие положения

Расчет угловых сварных швов на прочность обязателен при любом напряженно- деформированном состоянии элемента. Как уже отмечалось при рассмотрении основных видов сварных швов, и при растяжении, и сжатии, и при изгибе, и в любом другом напряженном состоянии рассматриваемого элемента конструкции на одном из катетов углового сварного шва всегда будут действовать касательные напряжения.

При этом на второй катет сварного шва могут действовать растягивающие (сжимающие) нормальные напряжения и (или) касательные напряжения в зависимости от напряженно деформированного состояния рассматриваемого элемента конструкции и положения шва в пространстве.

В целом основные положения, принимаемые при расчете угловых сварных швов, такие же как и при расчете остальных элементов конструкции.

Виды нагрузок или в чем сила, сопромат?

Знание - сила, а знание сил - залог долгой жизни для человека, замыслившего расчет строительных конструкций.

В данном случае имеются в виду физические силы, а всякие там силы духа, мысли, третьего глаза и тому подобные не рассматриваются. Во всяком случае до тех пор, пока телепаты и экстрасенсы не начнут вместо подъемных механизмов работать на стойках народного хозяйства, силой мысли перемещая панели и плиты перекрытия, а не ложки и стаканы в различных телешоу.

Вот только и с физическими силами далеко не все просто и понятно, как хотелось бы. Для начала все, что нас окружает и даже входит в наш состав, можно представить в виде физических сил, а физические силы принято делить на внешние и внутренние. При этом внешние силы называются нагрузками, а внутренние силы - напряжениями. Причем в зависимости от характера решаемой задачи внешние силы могут рассматриваться как внутренние и наоборот. Делать это относительно легко и незаметно для стороннего наблюдателя позволяет сила мысли, в частности закон равнодействия сил, сформулированный Ньютоном. Смысл этого закона сводится к тому, что сила противодействия равна по значению силе действия и направлена в противоположную сторону. Этот закон позволяет относительно легко составлять и решать уравнения равновесия для системы сил.

Определение нагрузки на конструкции в вопросах и ответах

Простота хуже воровства. Как ни странно, но эта пословица очень хорошо применима к основам сопромата. Дело в том, что основные положения теоретической механики и теории сопротивления материалов настолько просты, я бы даже сказал, интуитивно понятны, что в такую простоту очень трудно поверить. А вот даже ботаника, которую дети начинают изучать чуть ли не с первого класса, на мой взгляд куда более сложная и менее понятная вещь, не говоря уже о всяких там биологиях, анатомиях, психологии и прочих премудростях.

Вот, к примеру, возьмем человека. Существо сложное, высокоорганизованное с гипертрофированно развитым мозгом. Один человек способен запомнить дословно содержание книги после единственного прочтения, другой человек не способен запомнить имя соседа по лестничной клетке, с которым каждое утро здоровается на протяжении 20 лет. Одни люди имеют прекрасное телосложение, никогда ни чем не болеют, ведут активный образ жизни и умирают в 40 лет от сердечного приступа. Другие люди с самого рождения ассоциируются только со смертью, имеют огромное количество врожденных и приобретенных болячек, не могут даже передвигаться самостоятельно и доживают до 100 лет.

Сколько весит шкаф

Как правило вопросами: "Сколько весит шкаф, сколько весит диван, кровать или мебель вообще?" чаще задаются грузчики, которым эту самую мебель приходится загружать, выгружать и поднимать на различные этажи. Тем не менее подобные вопросы могут быть актуальными и для человека, планирующего установку мебели в помещении с перекрытием, прочность которого неизвестна.

Конечно же ответ на вопрос: "Сколько весит шкаф или диван?" может дать только производитель или продавец. Но не производитель, ни продавец вам не скажут, сколько эти или другие виды мебели будут весить в нагруженном состоянии и как именно эта нагрузка будет передаваться на перекрытие.

Попробуем немного разобраться в этом вопросе.

Расчет деревянной балки перекрытия согласно СП 64.13330.2017

Деревянная балка перекрытия является изгибаемым элементом конструкции. Если балка цельная, сплошного прямоугольного или квадратного сечения, при этом устойчивость балки из плоскости изгиба обеспечена другими элементами конструкции, например лагами или досками, крепящимися к балками, то расчет такой балки будет относительно не сложным.

При расчете по первой группе предельных состояний - расчете на прочность - должны соблюдаться требования пп.6.9 и 6.10. При расчете по второй группе предельных состояний - расчете по деформациям - прогибы балки междуэтажного перекрытия не должны превышать значений, приведенных в таблице 19.

Вот собственно и все. А теперь рассмотрим расчет деревянной балки перекрытия согласно требований СП 64.13330.2017 более подробно на конкретном примере.

Сбор нагрузок на перекрытие жилого дома или гаража

Как правило посетителям моего сайта, едва-едва постигшим основы строймеха и сопромата, я советую при расчетах разного рода перекрытий жилых домов использовать расчетную плоскую равномерно распределенную нагрузку q = 400 кг/м². Иногда, при деревянных и стальных балках, в это значение может входить и собственный вес перекрытия. А для железобетонных плит, имеющих достаточно большой собственный вес, значение расчетной нагрузки следует увеличить.

Такой подход позволяет максимально упростить и сократить расчеты и на выходе получить надежные перекрытия иногда с достаточно большим запасом прочности. Если такой запас кажется вам чрезмерным, то расчет следует выполнять более скрупулезно и начинать его следует со сбора и учета нагрузок.

Расчет стыковых сварных швов на прочность, общие положения

Первое и самое главное, что хочется сказать по поводу расчета стыковых сварных швов - согласно п.14.1.14 СП 16.13330.2011 "Стальные конструкции":

"Не требуется выполнять расчет сварных стыковых соединений при применении сварочных материалов согласно приложению Г, полном проваре соединяемых элементов и физическом контроле качества соединений при растяжении".

А от себя я бы добавил:

А также в том случае, если сварное соединение проектируется в таком сечении элемента конструкции, где действующие напряжения минимальны.

Во всех остальных случаях расчет на прочность необходим.

Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие по деревянным балкам

На мой взгляд, расчет деревянных балок - заняние куда более простое и понятное по сравнению с определением нагрузок, действующих на рассчитываемые деревянные балки. Т.е. для того, чтобы выполнить этот самый расчет, достаточно знать основы сопромата и несколько формул, на все расчеты может уйти несколько минут. А вот сбор нагрузок, действующих на рассматриваемую деревянную балку -это занятие не из простых.

Дело в том, что уже на стадии проектирования для более менее точных расчетов необходимо знать не только состав пирога перекрытия, представляющего собой постоянную нагрузку, но и все возможные длительные и кратковременные нагрузки. Т.е. если это перекрытие жилого дома, то где и какая будет стоять мебель, сколько в этой и на этой мебели будет всего храниться и располагаться, какие на это перекрытие будут нагрузки от людей (и домашних животных) и т.п.

Классификация и учет нагрузок согласно нормативных документов, общие положения

Расчет любых строительных конструкций начинается с выбора расчетной схемы (расчетной модели) и сбора (учета) нагрузок. А так как нагрузки могут быть самыми разнообразными и к тому же их может быть много, то учет нагрузок может представлять определенные трудности.

Избежать этих трудностей очень просто - все возможные нагрузки можно рассматривать как постоянные, соответственно полностью учитывать их при расчетах. Таким образом вы получите дополнительный запас прочности (нельзя сказать, чтобы очень уж большой). Ну а для тех, кого данные трудности не пугают и написана данная статья.

При расчете по предельным состояниям для сбора нагрузок раньше использовался СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия". В данном нормативном документе достаточно подробно описаны основные виды нагрузок и учет их возможного сочетания. Но время идет и относительно недавно (12.02.2016) был актуализирован новый нормативный документ СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия". Именно этим документом следует пользоваться при сборе нагрузок.

Прочность древесины, определение расчетного сопротивления по СП 64.13330.2011

Древесина - один из древнейших строительных материалов естественного происхождения, используемый человеком для строительства вот уже много тысяч лет. Тем не менее определить прочность древесины или, выражаясь языком строителей, значение расчетного сопротивления древесины, необходимое для расчета деревянных конструкций, можно лишь очень приблизительно. Слишком уж много факторов влияют на эту прочность.

И дело тут не только в том, что разные породы древесины имеют разные значения сопротивления изгибу, растяжению, сжатию, сколу и т.д., а и в количестве сучков, трещин, влажности помещения, в котором рассчитываемая конструкция будет эксплуатироваться, планируемом сроке эксплуатации и других факторах.

Виды сварных швов и соединений, геометрические характеристики сварных швов

Существует 4 основных вида сварных соединений:

1. Встык.

2. Встык с накладками.

2. Внахлест.

4. Втавр.

Основных видов сварных швов всего два:

1. Стыковые швы.

2. Угловые швы.

Стыковые швы используются при соединении встык. Во всех остальных соединениях используются угловые швы.

Вот вроде бы и все, что необходимо знать об основных видах сварных швов и соединений, но как правило таких знаний для расчета сварных соединений на прочность недостаточно, поэтому рассмотрим вышеуказанные виды сварных швов и соединений более подробно.

Нагрузка от чугунной ванны на перекрытие

Чугунная ванна, как впрочем и любая другая, будет создавать нагрузку на перекрытие. При заполнении ванны водой и людьми эта нагрузка будет увеличиваться, что следует учитывать при расчете перекрытия на возможную нагрузку.

С точки зрения СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия" чугунная ванна является оборудованием (в частности санитарно-техническим оборудованием со всеми входящими и выходящими трубопроводами). Согласно п.3.3 указанного СП: "Нормативные значения веса оборудования (в том числе трубопроводов) определяются по стандартам или каталогам, а для нестандартного оборудования - по паспортным данным заводов-изготовителей или по рабочим чертежам."

Определение прогиба деревянной балки согласно СП 64.13330.2011

Согласно требований п, 6.35 СП 64.13330.2011 "Деревянные конструкции" (Актуализированная редакция СНиП II-25-80) при определении прогиба деревянных балок необходимо учитывать влияние касательных напряжений (поперечных сил, действующих в поперечных сечениях балки).

На первый взгляд данное требование вполне разумное, так как касательные напряжения действительно влияют на величину прогиба. Вот только влияние это очень сильно зависит от отношения высоты балки к длине.

Расчет балки на действие сосредоточенной нагрузки

Как правило по умолчанию под термином "балка" подразумевается однопролетный стержень постоянного по длине сечения, без консолей, на шарнирных опорах. Определение термина "сосредоточенная (точечная) нагрузка" приводится отдельно. Пример расчета такой балки мы ниже и рассмотрим.

Конечно же для опытного инженера-строителя подобный расчет никаких проблем не представляет. А если сосредоточенная нагрузка приложена посредине балки, то инженер часто выполняет примерный расчет в уме за несколько секунд, тем более, если значения и нагрузки и длины пролета выражены целыми однозначными цифрами. Как он это делает? Сейчас узнаем.

СТО НААГ 3.1–2013. Общие требования

В данном разделе изложены

4 Общие технические требования к ячеистым автоклавным бетонам и номенклатура неармированных изделий из них

на мой взгляд изложено тут все максимально просто и понятно, а потому комментариев будет минимум.

4.1 Ячеистый бетон автоклавного твердения, применяемый для изготовления изделий, использование которых регламентируется настоящим СТО, должен соответствовать требованиям ГОСТ 31359-2007 к конструкционно-теплоизоляционным бетонам (класс по прочности на сжатие не ниже В1,5, марка по средней плотности не выше D700).

СТО НААГ 3.1–2013. Введение

Национальной Ассоциацией производителей автоклавного газобетона относительно недавно (в 2012 году) был принят очень полезный нормативный документ - стандарт организации (СТО 87313302.13330-001-2012). Полное название документа - "Конструкции с применением автоклавного газобетона в строительстве зданий и сооружений. Правила проектирования и строительства". А уже в 2013 году на смену ему пришел СТО НААГ 3.1-2013. Впрочем изменений в нормативном документе произошло не много, самое приятное из них - это сокращение аббревиатуры.

Классификация и учет нагрузок по СП 20.13330.2016, общие положения

Все течет, все изменяется. Вроде бы относительно недавно, в 2016 году был введен в действие новый СП.20.13330.2011, но не прошло и двух лет, ему на смену пришел СП 20.13330.2016. И это все та же актуализированная редакция СНиП 2.01.07.85* "Нагрузки и воздействия".

Тенденции частоты смены действия актуализированных редакций неприятно поражают. Если так пойдет и дальше, то и ежемесячное обновление СП уже не за горами. Тем не менее проектировщикам следует рассчитывать конструкции с учетом требований ныне актуальных нормативных документов. Поэтому ниже мы рассмотрим изменения в СП 20.13330.2016 относительно СП 20.13330.2011, влияющие на расчеты малоэтажных жилых зданий.

Новый модуль упругости древесины

Честно скажу, обновление модуля упругости древесины произошло совершенно незаметно для меня. И если бы не один из моих читателей, которому нужно было проверить на прочность и жесткость бревна, пролежавшие в перекрытии 150 лет, то я бы об этом никогда и не узнал.

Много лет я думал, что значение модуля упругости древесины давно определено и подтверждено экспериментально. Так в СП 64.13330.2011, основанных на СНиП II-25-80 "Деревянные конструкции", указания по определению модуля упругости  укладывались буквально в 2 строки:

"5.3 Модуль упругости древесины и LVL при расчете по предельным состояниям второй группы следует принимать равным: вдоль волокон Е = 10 000 МПа; поперек волокон Е₉₀ = 400 МПа."

Определение снеговой нагрузки на навес возле дома

Сейчас строить возле дома капитальный гараж для машины вовсе не обязательно. Краска у современных машин водостойкая, машина ремонтируется на СТО, а не дома, да и меняется на новую раз в 5-10 лет. Поэтому все чаще автовладельцы пристраивают к дому навес для автомобиля - дешево, удобно, практично. Да и просто навесы для обедов на свежем воздухе делаются людьми все чаще.

Сделать такой навес в принципе не сложно, а вот рассчитать его и в частности определить снеговую нагрузку на навес, примыкающий к дому, несколько сложнее, так как в месте перепада высот может образовываться снеговой мешок. А нагрузка от этого мешка будет зависеть от нескольких параметров.

Пониженное значение снеговой нагрузки

Согласно действующим нормативным документам при расчетах констукций допускается использовать пониженное значение снеговой нагрузки при определенных условиях.

С учетом того, что согласно новых норм пониженное значение снеговой нагрузки в два раза меньше полного значения (раньше составляло 0.7 от полной нагрузки), появляется соблазн использовать при расчетах именно пониженное значение снеговой нагрузки. Я против этого не возражаю, но сначала нужно разобраться, при каких именно условиях возможен расчет с использованием пониженного значения снеговой нагрузки.

Прочностные свойства древесины

Древесина - уникальный строительный материал, состоящий из клеток.

Основа любой клетки - это ядро, погруженное в цитоплазму и заключенное в оболочку.

Цитоплазма на 95-98% состоит из воды. Именно эту воду мы и выпариваем в процессе сушки древесины. В естественных условиях этот процесс затягивается на десятки лет.

Чтобы вода не разливалась - нужна посуда. Оболочка клетки - это условный шестигранный стакан (1), наполненный почти наполовину цитоплазмой. Верхняя половина стакана наполнена воздухом.

Расчет диафрагмы жесткости для стен каркасного дома

Что нам стоит дом построить?
Нарисуем, будем жить!          

На сухом академическом языке сопромата и бухучета эта народная мудрость будет звучать примерно так (кого это не интересует, может сразу переходить к примеру расчета):

Расчет любой строительной конструкции начинается с выбора расчетной схемы. Принимаемая расчетная схема должна как можно больше соответствовать рассматриваемой ситуации и при этом максимально упрощать расчет.

Финансовые и временные затраты на расчет будут компенсированы экономией на строительных материалах и оптимизацией строительных процессов.

С точки зрения строительной механики стена каркасного дома может рассматриваться как прямоугольник, состоящий из двух вертикальных и двух горизонтальных стержней, соединенных шарнирами. Вертикальные стержни АD и ВС - это крайние стойки стены, горизонтальные стержни АВ и DC в принятой модели расчетной схемы - это верхнее и нижнее перекрытие.

Такой прямоугольник может выдерживать только вертикальную нагрузку. Даже очень незначительная горизонтальная или наклонная нагрузка, например сосредоточенная сила Q, приложенная к одному из верхних шарниров прямоугольника, превращает прямоугольник сначала в параллелограм с достаточно большой высотой, а потом и вовсе складывает его (рисунок 217.2.б)) без изменения длины самих стержней: