Температурні і монтажні напруги. Штучне регулювання зусиль у
конструкціях
Температурні і монтажні напруги. Штучне регулювання зусиль у
конструкціях
Розглянемо два стрижні, з яких перший (рис.11.40,а)
представляє систему статично визначену, а другий (рис.11.40,б) —
статично невизначену.
Рис.11.40. Температурні напруги
, по відомій з фізики формулі, складе
,
— температурний коефіцієнт лінійного розширення.
Так як ніяких перешкод до подовження стрижня немає, то ніякі внутрішні
зусилля в ньому не виникнуть.
стрижня, затиснутого двома кінцями (рис.11.40,б), виникне внутрішнє
стискальне зусилля, тому що друге затиснення перешкоджає подовженню
стрижня.
Звідси треба загальне правило: у статично визначених системах при зміні
температури виникають деформації без появи внутрішніх зусиль; у статично
невизначених системах зміна температури супроводжується появою
внутрішніх зусиль.
й фактичне переміщення правого крайнього перетину дорівнює нулю, звідси
Тоді температурні напруги в стрижні постійного перетину визначаються
формулою
Температурні напруги, обумовлені формулою (), можуть досягати досить
більших значень.
Для їхнього зменшення в конструкціях передбачаються спеціальні
температурні зазори (шви).
Крім напруг температурних напруг, у статично непереборних системах
виникають напруги при монтажі конструкції внаслідок того, що окремі
стрижні можуть мати відхиленні від розрахункової довжини через
неточність виготовлення.
Розглянемо, наприклад, систему, представлену на рис.11.41.
Рис.11.41. Монтажні напруги
Z
?
O
X
Z
~
?
ся, тобто в них будуть діяти стискальні зусилля, довжина середнього
стрижня збільшиться на відрізок ОВ’ тобто в середньому стрижні буде
розтягувальне зусилля.
Для визначення зусиль у стрижнях використовуємо спосіб порівняння
деформацій. З умов рівноваги одержимо
З умови сумісності деформацій маємо
,
отже,
Використовуємо закон Гука:
одержимо
Знак плюс перед значеннями зусиль показує, що крайні стрижні будуть
стислі, а середній – розтягнуть.
Якщо до цієї системи прикласти тепер навантаження, наприклад силу F у
крапці В, то зусилля від цього навантаження у всіх стрижнях будуть
розтягальними. Підсумовуючи ці зусилля з монтажними зусиллями, одержимо
, можна штучно регулювати зусилля і напруги в статично невизначених
системах.
значення
При цьому напруги у всіх стрижнях будуть однакові:
Ідея штучного регулювання зусиль одержує все більш широке застосування в
різних конструкціях, особливо в залізобетонні (попередньо напружений
залізобетон).
Штучно натягнута до бетонування арматури після укладання і затвердіння
бетону звільняється від натяжних пристосувань і створює в
залізобетонному елементі напружений стан, зворотний тому, що буде
викликано в ньому експлуатаційним навантаженням. Важливим є зменшити
напруги, що розтягують, у бетоні, тому що бетон погано опирається дії
напруг, що розтягують.
Рішення
:
що близько до допустимих напружень, що, для маловуглецевої сталі.
= 6 мм (рис.11.42).
Рис.11.42. Наприклад 5.8
Рішення
.
), реактивна сила X стискає рейку на величину
будуть дорівнювати нулю.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
