Examen des principes fondamentaux de la structure en acier

Principes fondamentaux de la structure en acier Chapitre I Introduction 1、 Avantages de la structure en acier： （1） Haute intensité、Poids léger; （2） Bonne qualité matérielle,Haute fiabilité; （3） Degré élevé d'industrialisation,Courte durée; （4） Bonne étanchéité; （5） Bonne performance sismique; （6） Bonne résistance à la chaleur; 2、 Défauts de la structure en acier： （1） Les prix de l'acier sont relativement élevés; （2） Faible résistance à la corrosion; （3） Faible résistance au feu; Chapitre II Matériaux de construction en acier 1、 Prescriptions applicables aux structures en acier： （1） Forte intensité; （2） Bonne plasticité; （3） Bonne résistance à l'impact; （4） Bonne performance de travail à froid; （5） Bonne soudabilité; （6） Bonne durabilité; 2、 Le point d'élasticité et l'amplitude du débit sont deux indices importants des propriétés mécaniques de l'acier.,Le premier est l'indice de résistance de l'acier,Ce dernier indique l'indice de déformation plastique de l'acier. 3、 Propriétés de fonctionnement de l'acier： （1） Au moment de la conception, le point d'élasticité doit être considéré comme la contrainte maximale réalisable pour l'acier.; （2） L'acier est conforme à la Constitution élastoplastique idéale; （3） Déformation plastique importante de l'acier avant défaillance,Presque équivalent à la déformation élastique200X; （4） Le rapport d'élasticité - résistance peut être considéré comme un coefficient pour mesurer la réserve de résistance de l'acier.,Plus le rapport d'élasticité est faible, plus la réserve de sécurité de l'acier est grande.. 4、 L'allongement ne représente pas la déformation plastique maximale de l'acier,Mais il est facile de produire une grande erreur lors de la mesure du retrait de la section transversale. 5、 L'indice de plasticité de l'acier est plus important que l'indice de résistance,La plasticité ajuste le défaut initial. 6、 Vieillissement：Sous des charges répétées intermittentes, Augmentation du point d'élasticité de l'acier , Réduction de la ténacité , Et la résistance ultime augmente légèrement . 7、 Fatigue： Après des charges répétées , Diminution de la résistance de l'acier . 8、 Quatrième théorie de la résistance （Contrainte convertie）：

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9、 La limite d'élasticité en cisaillement de l'acier est la limite d'élasticité en traction. 0.58X. 10、 Ténacité： Capacité de l'acier à absorber l'énergie pendant la déformation plastique et la rupture , Est l'indice de résistance aux chocs de l'acier . 11、 Propriétés de flexion à froid： Déformation plastique de l'acier lors du travail à froid , Résistance aux fissures , Est un indice complet pour mesurer les propriétés mécaniques de l'acier .

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13、 Une bonne soudabilité signifie la sécurité des soudures 、Fiable、 Pas de fissures de soudure , Résistance à l'impact des joints soudés et des soudures et allongement de la zone affectée par la chaleur （Plasticité） Et les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à celles du métal de base .

14、 L'équivalent carbone est une mesure complète de la réaction de carbonisation du métal de base après soudage par bouts de divers éléments dans l'acier ordinaire faiblement allié. .

15、 Rupture plastique： Aussi connu sous le nom de rupture ductile .

16、 Rupture fragile： Pas de déformation évidente avant la rupture , Faible contrainte moyenne .

17、 La contrainte de cisaillement dépasse d'abord la capacité de cisaillement du grain. , Une rupture plastique se produira ; La contrainte de traction dépasse d'abord la capacité de traction du grain. , Une rupture fragile se produira .

18、 Le facteur direct qui influence la rupture fragile de l'acier est la taille de la fissure. 、 Force et ténacité du matériau .

19、 Principales mesures visant à améliorer la résistance à la rupture fragile de l'acier ：

（1） Renforcer la gestion du processus de soudage ;

（2） Les soudures ne doivent pas être trop concentrées , Le soudage ne doit pas être effectué avec une contrainte excessive , Éviter les contraintes résiduelles excessives ;

（3） Conception raisonnable de la structure détaillée , Évitez la concentration de stress ;

（4） Choisir un acier raisonnable ;

20、 Dommages dus à la fatigue： Acier soumis à des charges répétées continues , La contrainte est inférieure à la résistance ultime , Même en dessous du point d'élasticité ,Il y aura aussi des dégâts. Appartient à la rupture fragile sous des charges répétées .

21、 Limite de fatigue ： Cycles de contrainte même répétés infiniment , L'éprouvette reste intacte .

22、 Dommages： Dommages plastiques 、Dommages dus à la fatigue、 Changement de matériau 、 Dommages dus au fluage, etc. .

23、 Influence de la composition chimique sur les propriétés de l'acier ：

（1） Carbone： Augmentation du point d'élasticité et de la résistance à la traction ; Mais la plasticité et la ténacité , En particulier, la ténacité à l'impact à basse température diminue ,Soudabilité、 Résistance à la corrosion 、 La résistance à la fatigue et les propriétés de flexion à froid diminuent évidemment .

（2） Silicium： Pour fabriquer de l'acier tué de haute qualité . Une bonne quantité de silicium peut augmenter considérablement la résistance , Et pour la plasticité 、Résistance à l'impact、 Les propriétés de flexion à froid et la soudabilité n'ont pas d'effet évident ; Trop réduit les performances .

（3） Manganèse： Augmenter la résistance de façon appropriée , Éliminer la fragilisation thermique , Amélioration de la fragilité à froid ; L'excès rend l'acier fragile et dur , Réduction de la résistance à la rouille et de la soudabilité .

（4） Vanadium： Amélioration de la résistance et de la résistance à la rouille , Pas de réduction significative de la plasticité , Il y a parfois un effet de durcissement .

（5） Soufre： Réduire considérablement la plasticité 、Résistance à l'impact、 Résistance à la fatigue et à la rouille , Fissures dues à la fragilisation à haute température —— Chaud et croustillant .

（6） Phosphore： Amélioration de la résistance et de la résistance à la rouille , Mais une forte réduction de la plasticité 、Résistance à l'impact、Propriétés de flexion à froid,Croustillante et froide.

（7） Oxygène et azote ： Oxygen Heat croustillant , Azote croustillant froid .

24、 Acier à ébullition： Manganèse comme désoxydant ,Plasticité、Ténacité、 Faible soudabilité , Facile à vieillir et fragile .

25、 Acier tué： Silicium comme désoxydant ,Faible rendement,Coût plus élevé, Limite d'élasticité élevée 、Bonne résistance à l'impact、Propriétés de flexion à froid、Soudabilité、 Bonne résistance à la rouille , Moins sensible au temps .

26、 Acier laminé à chaud , Contrainte résiduelle due à un refroidissement inégal , En général, la contrainte de traction se produit à des endroits où le refroidissement est lent. , La contrainte de compression se produit lorsque le refroidissement est précoce . Auto - équilibrage des contraintes résiduelles .

27、 Durcissement： Sous des charges répétées , La limite élastique de l'acier a été augmentée .

28、 La fragilité bleue ：In250℃À gauche et à droite, Augmentation de la résistance à la traction et diminution de la ténacité à l'impact de l'acier .

29、 Fragile à froid à basse température ： Lorsque la température tombe à une certaine valeur , La ténacité à l'impact de l'acier diminue soudainement et fortement , Rupture fragile de l'éprouvette .

30、 En général, En raison de la bonne plasticité de l'acier de construction , Lorsque la force interne augmente , La distribution inégale des contraintes s'apaisera progressivement .

31、 Principe de sélection de l'acier ：

（1） Type et importance de la structure ;

（2） Nature de la charge ;

（3） Méthode de connexion;

（4） Température de fonctionnement de la structure ;

（5） Propriétés mécaniques de la structure ;

（6） Forme de la structure et épaisseur de l'acier ;

Chapitre III Formes possibles de défaillance des structures en acier

1、 Formes possibles de défaillance des structures en acier ：

（1） Instabilité globale de la structure ;

（2） Instabilité locale des structures et des éléments ;

（3） Rupture plastique de la structure ;

（4） Rupture fragile de la structure ;

（5） Dommages dus à la fatigue de la structure ;

（6） Dommages cumulatifs à la structure ;

Chapitre IV Éléments de tension et câbles

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Chapitre V Élément de compression axiale

1、 Forme instable de l'élément de compression axiale en général ：

a) Symétrie biaxiale ： Type I 、HShape, Seule l'instabilité de flexion se produit ;

b) Symétrie uniaxiale ： I asymétrique 、TShape、Rainure, Instabilité en flexion autour d'un axe asymétrique ; Instabilité en flexion et en torsion autour de l'axe de symétrie ;

c) Pas d'axe de symétrie ： Membres non égaux LShape, Instabilité en flexion et en torsion ;

d) Symétrie centrale：Cruciforme、ZShape,Instabilité de torsion.

2、 Résistance des éléments de compression axiale ：

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3、 Stabilité globale：

a) Force critique Euler （ Barre de compression axiale élastique idéale ）：

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b) Capacité portante ultime ：

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c) Rapport d'élancement converti des éléments du réseau

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Calculé selon la formule

4、 Stabilité locale：

a) Coefficient de stabiliték Prendre la valeur correspondante en fonction de l'état du roulement

b) Il y aura une grande capacité de charge après le flambage de la plaque , La résistance après flambage provient de la tension transversale du film dans la plaque. .

c) L'instabilité locale de l'élément à âme solide est contrôlée par une plaque de rapport largeur / épaisseur .

d) Pour s'assurer que la stabilité d'un seul membre de la colonne de treillis n'est pas inférieure à celle de l'ensemble , Son rapport d'élancement

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a) Il n'est pas nécessaire de vérifier la stabilité locale de la Section de laminage. ,Auto - satisfaction;

Chapitre VI Éléments de flexion

1、 Principales formes de défaillance des éléments de flexion ：

a) Rupture de la résistance de la Section ： Détermination de la capacité portante en fonction de la taille du noyau élastique après le rendement du bord ; Dommages par cisaillement au site de fabrication ;

b) Instabilité globale ： Dans le plan d'action du moment de flexion 、 En dehors du plan d'action du moment de flexion ;

c) Instabilité locale ： Divisé en élasticité et élastoplasticité ; L'instabilité locale élastique indique la défaillance locale de l'élément de flexion , La capacité de charge commence à se détériorer , Mais il n'est pas nécessaire d'être considéré comme un critère de défaillance de l'ensemble du composant. .

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6、 Centre de cisaillement ： Centre de flexion 、 Centre de torsion , Centre de rotation où la section est tordue ; La ligne d'action de la force transversale doit être conçue de manière à être proche du Centre de cisaillement. .

7、 Torsion libre ： La contrainte de section est la contrainte de cisaillement due à la torsion. ; Les angles de torsion par Unit é de longueur sont égaux partout

a) Une paire de couples réagissant de façon équivalente sur la section transversale ;

b) La fibre longitudinale de la Section d'extrémité du membre n'est pas retenue .

8、 Torsion de retenue ： Les brides supérieure et inférieure ont des moments doubles équivalents inversés .

9、 Distorsion： Lorsque la torsion est retenue , Les sections des composants ne restent plus Planes .

10、 Instabilité globale , Principaux facteurs influant sur le moment critique de flexion ：

11、 Cas où le calcul de la stabilité globale peut être omis ：

a) Une dalle de rigidité suffisante est recouverte et solidement fixée à la bride de compression de l'élément de flexion. , Peut efficacement empêcher la déformation latérale de l'hôpital sous pression ;

b) La longueur libre de l'élément de flexion est inférieure à un certain seuil .

12、 Critères de conception pour la stabilité locale ：

a) La contrainte critique pour l'instabilité locale des tôles ne doit pas être inférieure à la limite d'élasticité du matériau. ;

b) La contrainte critique pour l'instabilité locale des tôles ne doit pas être inférieure à la contrainte critique pour la stabilité globale des éléments. ;

c) La contrainte critique pour l'instabilité locale des tôles ne doit pas être inférieure à la contrainte de travail réelle. .（Le plus économique）

13、 Mécanisme de treillis ： Après l'instabilité locale de cisaillement des poutres simplement supportées avec raidisseurs transversaux , La contrainte de compression principale est constante , Augmentation de la contrainte de traction principale . Les brides supérieure et inférieure du faisceau sont comme des accords supérieurs et inférieurs , Raidisseurs transversaux comme des barres verticales sous pression , La bande de tension diagonale dans la section instable agit comme une barre diagonale de tension .

14、 Charges répétées 、 Dans la conception plastique , La résistance post - flambage n'est pas prise en compte .

Chapitre VII Éléments de flexion

1、 Formes de destruction

2、 Intensité

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3、 Stabilité globale

a) Stabilité globale dans le plan

i. Section constituée de tôles d'un rapport d'épaisseur considérable （ Composants à paroi mince formés à froid ）, Il est moins probable que la plasticité se développe à pleine section , En général, le critère de rendement marginal est utilisé comme critère de conception. .

ii. Deux façons de déterminer la stabilité dans le plan ： Statistiques des données d'essai 、 Analyse numérique du modèle mécanique

iii. Méthode de calcul de la capacité portante stable dans le plan ：

b) Stabilité globale hors plan

i. L'instabilité globale hors plan présente un état de flexion et de torsion .

ii. Formule de calcul：

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c) Membres du réseau

4、 Stabilité locale

a) Critères de conception：

i. L'instabilité locale n'est pas autorisée

ii. Envisager l'utilisation de la résistance post - flambage

Chapitre VIII Raccordement des structures en acier

1、 Méthode de soudage

2、 Forme de soudage

a) Soudures par bouts： Couture droite 、 Couture diagonale ;

b) Soudure en filet： Couture latérale 、 Couture d'extrémité .

3、 Avantages et inconvénients des structures soudées

a) Avantages

i. Pas besoin de percer , Économies de main - d'oeuvre et de temps , Section non affaiblie ;

ii. Forme illimitée 、 Pas de pièces auxiliaires 、Construction simple、 Voie de transmission courte 、Large gamme d'adaptations;

iii. étanchéité à l'air、 Bonne étanchéité à l'eau , Grande rigidité structurelle ,Bonne intégrité;

b) Inconvénients：

i. La zone affectée par la chaleur rend l'acier fragile ;

ii. La contrainte résiduelle est sujette à une rupture fragile , Réduction de la charge critique pour la stabilité de la barre de compression , Influence sur la taille et la forme ;

iii. Les fissures locales se propagent facilement dans l'ensemble ;

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1、 Forme de rupture du boulon de cisaillement ：

a) Rupture par cisaillement de la vis ;

b) Rupture par extrusion de la paroi du trou en tôle d'acier ;

c) Rupture nette de la Section ;

d) Rupture par poinçonnage des bords ;

e) Rupture par flexion;

2、 Calcul des boulons communs ：

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