 |
|
Правила оформления и сдачи расчетно-проектировочных работ
Расчетно-проектировочные работы следует оформлять на листах писчей бумаги формата А-4 (297х210 мм). Все листы должны быть сброшюрованы и снабжены титульным листом, форма которого приведена в приложении.
Исходные данные к задачам следует выбирать самостоятельно из таблиц, которые прилагаются к каждой задаче. При этом следует пользоваться номерами варианта расчетной схемы и исходных данных, которые выдает преподаватель индивидуально каждому студенту в начале семестра на практических занятиях.
Перед решением каждой задачи необходимо выписать для заданного варианта полное условие с числовыми данными, выполнить аккуратный чертеж расчетной схемы с соблюдением масштаба и показать на нем все размеры.
Каждый этап решения задачи должен быть озаглавлен. При выполнении расчетов сначала записывается формула, в нее подставляются исходные данные в системе СИ и подсчитывается результат. Все арифметические вычисления следует выполнять с точностью до трех значащих цифр – точностью, достаточной для инженерных расчетов.
Промежуточные выкладки нужно приводить только для громоздких формул. При подборе размеров сечения полученный в результате расчета размер следует округлить до соответствующего размера по ГОСТу.
Решение должно сопровождаться краткими, последовательными и грамотными, без сокращения слов, объяснениями и чертежами. Нужно указывать единицы измерения всех полученных результатов.
Задание, выполненное небрежно, без соблюдения всех перечисленных выше требований, не принимается.
Сдача и защита РПР производится в сроки, установленные графиком учебного процесса, в основном в часы консультаций в следующем порядке:
1. Преподаватель проверяет готовую РПР, указывает на ошибки, если они имеются, и задает несколько вопросов по теме работы, из числа приведенных в методических указаниях по выполнению РПР.
2. При удовлетворительных ответах на вопросы студенту предлагается решить небольшую задачу по теме РПР в присутствии преподавателя.
3. Если в РПР были обнаружены не очень значительные ошибки, они могут быть исправлены тут же, в аудитории, и работа сдается преподавателю. При наличии существенных ошибок РПР дорабатывается студентом и сдается преподавателю на следующей консультации.
4. РПР не засчитывается, если студент не смог ответить на вопросы по теме или не смог решить предложенную задачу. После дополнительного изучения темы он повторно допускается к защите РПР.
ЦЕНТРАЛЬНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ - СЖАТИЕ
Основные понятия и зависимости
Центральным растяжением - сжатием называется такой вид деформирования, при котором в поперечных сечениях бруса возникает только один отличный от нуля внутренний силовой фактор – нормальная (или продольная) сила 
, а все остальные внутренние силовые факторы равны нулю. Растяжение-сжатие реализуется в случаях, когда линия действия равнодействующей нагрузок совпадает с продольной осью бруса х. Брус, работающий на растяжение-сжатие, принято называть стержнем.
Для нормальных сил вводится следующее правило знаков: растягивающие нормальные силы принято считать положительными, а сжимающие - отрицательными.
Для определения величины нормальной силы используется метод сечений. Согласно методу сечений нормальная сила в рассматриваемом сечении стержня численно равна алгебраической сумме проекции на ось стержня всех нагрузок, приложенных по одну сторону от рассматриваемого сечения (т.е. к отсеченной части стержня). При этом нагрузка, вызывающая растяжение отсеченной части стержня, дает в выражении для положительное слагаемое, а вызывающая сжатие – отрицательное слагаемое.
Нормальная сила может быть переменной по длине стержня. График её изменения, т.е. график функции 
, называют эпюрой нормальной (продольной) силы. При построении эпюры стержень разбивают на участки. Участком называют часть стержня, в пределах которой закон изменения нормальной силы описывается одним аналитическим выражением.
При разбиении стержня на участки используют следующее правило: границами участков являются сечения, в которых приложены сосредоточенные силы, а также места резкого изменения интенсивности распределенной нагрузки и геометрии поперечного сечения стержня.
При растяжении-сжатии в поперечных сечениях стержня возникают только нормальные напряжения, равномерно распределенные по сечению и определяемые по формуле
 ,
| (2.1) |
где – нормальная сила в сечении стержня, 
– площадь поперечного сечения стержня.
Оценку прочности стержней ведут по максимальным нормальным напряжениям. Для оценки прочности элементов строительных конструкций используют метод предельных состояний, согласно которому условие прочности для стержня из пластичного материала записывают в виде
 ,
| (2.2) |
где 
– наибольшее по абсолютной величине значение нормальной силы; 
– расчетное сопротивление материала стержня по пределу текучести.
Если стержень изготовлен из хрупкого материала, т.е. когда расчетные сопротивления на растяжение и сжатие различны ( 
), то условие прочности имеет следующий вид:
 ,
| (2.3) |
где 
– наибольшая растягивающая продольная сила (на эпюре имеет знак «+»); 
– наибольшая по абсолютной величине сжимающая нормальная сила (на эпюре имеет знак «–»); 
, 
– расчетные сопротивления материала на растяжение и сжатие по пределу прочности.
Из условий прочности (2.2) и (2.3) выполняют три вида расчетов:
1. Проверочный расчет. Заданы нагрузки, размеры поперечных сечений и материал стержня. Расчет заключается в проверке выполнения условий прочности (2.2) или (2.3).
2. Проектный расчет, т.е. подбор поперечных сечений стержня при известных нагрузках и материале. Приняв 
, определяем требуемую величину площади поперечного сечения стержня 
из формулы (2.2):
| (2.4) |
Зная эту площадь, можно определить размеры сечения заданной формы.
Для хрупкого материала из формул (2.3) требуемую площадь сечения находим отдельно:
| |
и сжатой зоны – 
|
Из полученных значений площади выбираем наибольшую.
3. Расчет грузоподъемности стержня, т.е. определение максимальных значений нагрузок, при известных размерах сечений и материале стержня.
Приняв , определяем величину наибольшей допускаемой нормальной силы:
- для пластичного материала
;
- для хрупкого материала
Для хрупкого материала из двух полученных значений нормальной силы в качестве допускаемого выбирают наименьшее.
По значению 
с помощью эпюры 
определяет максимальные значения нагрузок.
В некоторых случаях работоспособность элемента конструкции (т.е. стержня) определяется не только его прочностью, но и жесткостью, т.е. способностью воспринимать нагрузки без недопустимых упругих деформаций.
При расчетах на жесткость определяют максимальные перемещения сечений и сопоставляют их с допускаемыми перемещениями, т.е. условие жесткости стержня записывают в виде
 ,
| (2.5) |
где 
– наибольшее значение перемещения сечения, взятое по абсолютной величине (из эпюры перемещений);
– допускаемое значение перемещения сечения для данного элемента конструкции, устанавливаемое в нормах.
Перемещение любого 
- го сечения стержня при растяжении – сжатии определяется как сумма абсолютных удлинений 
участков стержня, заключенных между рассматриваемым и неподвижным (закрепленным) сечениями, т.е.
| (2.6) |
где 
– абсолютное удлинение 
– го участка стержня.
В общем случае абсолютное удлинение 
–го участка стержня определяется по формуле
 ,
| (2.7) |
где 
– аналитическое выражение нормальной силы на –ом участке стержня; 
– длина этого участка; 
– площадь поперечного сечения 
– го участка стержня; 
– модуль упругости первого рода или модуль Юнга для материала – го участка стержня.
Если нормальная сила 
постоянна (т.е. 
) по длине участка , то формула (2.7) преобразуется к виду:
| (2.8) |
Произведение 
называют жесткостью –го участка стержня при растяжении – сжатии.