SoproMats: сопромат, конструкции, металлопрокат и материалы

Привет! Меня зовут Константин и я автор  данного проекта: «сопромат в примерах». Мой сайт находится по адресу — sopromats.ru, последняя буква «s» в названии домена расшифровывается как sample, что в переводе с английского означает — пример. Почему в названии проекта, такой акцент делается на практику? Я считаю, что лучший способ изучить «сопротивление материалов» — это решать задачи, чем больше, тем лучше. Сопромат — это практическая дисциплина, недаром студентам задают так много расчетно-графических заданий, проводится большое количество контрольных работ. В большинстве ВУЗов при проведении экзаменов так и вовсе в билетах отсутствуют теоретические вопросы. Решение задач по сопромату, способствует развитию у студентов инженерного мышления. Будущий инженер, изучивший дисциплину, должен уметь производить прочностные расчеты, расчеты на жесткость, устойчивость и т.д. Научится этому всему, можно только практикуясь.Конечно, теория также очень важна, без понимания процессов, которые происходят внутри нагруженных элементов конструкций, без знаний гипотез и теорий никуда. Поэтому изучать теорию также необходимо, но обязательно закреплять свои знания на практике.

О сопромате

Сопромат (сопротивление материалов) — это инженерная дисциплина, о методиках расчетов на прочность, жесткость и т.д. Изучается сопромат студентами технических специальностей, как правило, на втором курсе обучение в ВУЗе, после изучения вышей математики, теоретической механики, физики и материаловедения. Это один из самых главных предметов, который должен изучить студент. Знания по этой дисциплине обязательно пригодятся в профессиональной деятельности, при проектировании реальных инженерных сооружений и конструкций. Кроме того, на базе сопромата строятся специальные дисциплины, которые преподаются на старших курсах обучения. Например, инженерам-строителям, читаются курсы: «металлические конструкции», «железобетонные и каменные конструкции», «деревянные конструкции», где все расчеты даются на языке сопромата и без знаний основ этого предмета, специальные предметы освоить не получится. У инженеров-механиков, после сопромата идет предмет — «детали машин». По этой дисциплине нужно обязательно выполнять курсовой проект, в рамках которого потребуется спроектировать редуктор, разработав комплект конструкторской документации на него (чертежи, спецификацию, пояснительную записку). В пояснительной записке должны быть обязательно отражены расчеты на прочность и жесткость отдельных деталей: валов, зубчатых колес и т.д. Да что там…любой дипломный проект инженера обязательно содержит прочностные расчеты. Поэтому так важно освоить сопромат!

О конструкциях

Инженерными конструкциями называют такие сооружения, которые используются с учетом прочности, выносливости, устойчивости к различным дефектам. Их изготавливают из различных материалов. Наиболее популярными является дерево, металл и железобетон.

Они различаются по:

  • Назначению. Ограждающие, несущие и совмещающие.
  • Форме. Пространственные, плоские, распорные, сплошные и т.п.
  • Изготовлению. Заводские, собранные на объекте.

Инженерные конструкции подвергаются различным воздействиям:

  • Нагрузка собственной массы, ветра и снега.
  • Температурные перепады.
  • Сейсмические воздействия.

При таких воздействиях конструкции должны быть устойчивыми, прочными и жесткими. И с легкостью справляться со всеми нагрузками.

Металлические конструкции

В строительной сфере и в промышленности металлоконструкции стали широко применяться в XIX веке. Но сегодня наблюдается настоящий бум на сооружения такого рода. Это обусловлено следующими преимуществами металлических конструкций:

  • Прочность.
  • Безопасность.
  • Надежность.
  • Быстрота монтажа.

Современные элементы из металла, которые впоследствии собираются в готовые конструкции, обладают небольшим весом. Сегодня они применяются при возведении торговых комплексов, складов, частных и коммерческих сооружений.

Наиболее популярными конструкциями из металла являются:

  • Различные каркасы.
  • Металлические уголки.
  • Армирующие сетки.
  • Металлические блоки.
  • Балки и колонны.
  • Фермы.
  • Швеллеры и двутавры.
  • Стальные листы.

Сегодня использование металлических конструкций считается очень выгодным. Применяя такие сооружения можно добиться снижения сроков возведения зданий и снизить их себестоимость.

Деревянные конструкции

Древесина — древнейший материал, используемый в строительстве. Дома, мосты и другие сооружения из дерева впервые стали использоваться еще на заре человечества. Рассвета деревянные конструкции добились в Древнем Риме. Из этого материала делали пролеты мостов, достигавших в длину 40 м. Из-за дефицита металла, бум на конструкции из дерева пришелся на 20 годы прошлого века. А благодаря антисептикам и антипиренам, сооружения из дерева сегодня вновь имеют широкую сферу применения. К тому же они получаются более экономичными, чем металлические и железобетонные.

В качестве таких конструкций в современном строительстве и на промышленных объектах применяют:

  • Настилы. Сплошные или с зазорами. Элементы для перекрытия проема и возможности перехода на соседние элементы сооружения.
  • Щиты. Крупные элементы настила, соединенные между собой.
  • Балки из массива. В зависимости от сооружения могут быть цельными или склеенными.
  • Шпренгели. Конструкции из треугольных элементов, соединяющихся с основными элементами сооружения.
  • Арки и фермы. Конструкции для перекрытия пролётов. Широко используются в современном строительстве.
  • Рамы. Деревянные основы различных типов сооружений.
  • Деревянные двутавры. Аналоги металлических двутавровых швеллеров.

Прочность деревянных конструкций достаточна для решения множества различных вопросов. Такие сооружения хорошо себя зарекомендовали не только в индивидуальном строительстве, но и при возведении промышленных и спортивных объектов.

Железобетонные конструкции

Конструкции из бетона с металлическим армированием имеют широкое распространение. Они являются ключевым компонентом практически каждого сооружения, построенного в наше время. Железобетонные конструкции делятся на сборные и монолитные. Их преимуществами являются:

  • Длительный срок службы.
  • Высокая термостойкость.
  • Стойкость к атмосферным осадкам.
  • Высокое сопротивление нагрузкам.
  • Технологичность.
  • Относительно низкая стоимость.

Основными железобетонными конструкциями, применяемыми в строительстве, являются:

  • Фундаменты
  • Плиты
  • Балки
  • Панели
  • Колонны

Использование конструкций из железобетона регламентируются СНиПом 2.0З.01-84. В нем прописываются состав, ключевые требования и характеристики конструкций ЖБИ.

О металлопрокате

Активное развитие строительного и машиностроительного сектора экономики способствует повышению спроса на различную металлопродукцию. В зависимости от конкретных целей и решаемых задач с помощью металлопроката выполняется достаточно широкий спектр работ. В строительном секторе – это формирование стен, межэтажных перегородок, монтаж лестничных маршей, лифтовых шахт, мостовых конструкций, виадуков, тоннелей и множества других видов конструкций и сооружений. Машиностроение – это еще одна из сфер экономики, где различные изделия металлопроката используются для изготовления каркасов, рам, стрел, навесного, специального оборудования тяжелой техники и спецмашин.

Что такое двутавр?

Двутавр – это эффективно используемый вид проката черного металла. Готовое изделие представляет собой металлическую заготовку определенной длины. Для производства используются лучшие сорта высококачественной углеродистой стали. Отличить двутавр от любого другого типа строительного материала легко и просто – если рассмотреть деталь в поперечном разрезе, профиль ее выглядит как буква «Н», при этом полосы одной детали могут иметь разные размеры.

Практическое использование балок двутавровых получило в строительном секторе. Материал незаменим при выполнении следующих видов работ:

  • формирование каркасов разнообразных масштабных конструкций (складов, терминалов, ангаров и пр.);
  • монтаж межэтажных перекрытий;
  • изготовление колонных металлоконструкций;
  • устройство мостовых сооружений;
  • монтаж подвесных конструкций и путей и т.п.

Выгодным преимуществом двутавровых балок является их конструктивная особенность. Балки наилучшим образом выдерживают нагрузку на изгиб, кручение, устойчивы к механической деформации, даже при создании максимальных механических нагрузок.

Что такое швеллер?

Швеллер — разновидность металлических изделий, изготавливаемых методом проката черных металлов, применение практикуется наиболее эффективно в строительном секторе экономики и при изготовлении отдельных частей тяжелых, специальных машин. При выполнении многих общестроительных, дорожных видов работ, в процессе производства тех или иных конструктивных элементов в сфере тяжелого машиностроения, именно швеллер становится единственным верным решением для применения, в соотношении цены и качества. Область применения материала определена его отличными техническими характеристиками, а именно – способностью сохранять заданные производителем конструктивные характеристики. В бетонной конструкции именно с помощью этой детали достигаются оптимальные прочностные показатели.

Что такое металлический уголок?

Металлический уголок — самый простой по способу изготовления, при этом эффективен в практическом применении тип проката стали. Данная продукция представлена наиболее полно на рынке изделий из металла. Выбрать и купить можно различные виды продукции, отличающейся по:

  • толщине стенок;
  • длине стенок;
  • точности прокатки и способу изготовления.

Уголок равнополочный в строительстве применяется для изготовления различных каркасов, металлоконструкций, в качестве опор для балок и панелей перекрытия, стыковки деталей и т.п. напротив уголок неравнополочный нашел применение в машиностроении, при изготовлении рам, стальных каркасов, стрел, направляющих, других деталей навесного и специального оборудования.

О материалах

Инженерная практика (строительство и машиностроение) – это не только производственные и технологические процессы, но и материалы, без которых она невозможна. В инженерной практике находят применение металлы и неметаллы.

О металлах

Металлы – это целый класс материалов, обладающих характерными металлическими свойствами – блеском, высокими показателями электропроводности, пластичностью, высокой плотностью, температурой плавления и теплопроводностью. В строительстве и машиностроении находят широкое применение сталь, чугун, алюминий, латунь, бронза.

  • Сталь – представляет собой расплавленные и смешанные в определенных пропорциях железо и углерод. Среди достоинств можно отметить высокую прочность на удар, упругость на изгиб, возможность ковки и формования. Из стали изготавливается металлопрокат различного вида – лист, пруток, арматура, швеллер, уголок;
  • Чугун – железоуглеродистый сплав, в составе которого углерода менее 2%. Достоинства материала – множество направлений применения, невысокая стоимость, отлично подходит для литья, высокая прочность к механическим воздействиям, ковкость, длительный срок службы. Применяется для изготовления кранов, вентилей, радиаторов, трубы, детали станков и оборудования;
  • Алюминий – один из самых распространенных металлов в мире. Этот металл имеет высокую теплопроводность, является хорошим проводником, устойчив к коррозии за счет оксидной пленки, при ударе не образует искры, обладает небольшой массой относительно стали. Из алюминия производятся детали машин, легкие металлоконструкции, фольга, прокат, уголок;
  • Латунь – сплав меди, цинка и олова. Латунь прочный сплав, простой в обработке, с высокими показателями теплопроводности и электротехническими характеристиками. В строительстве из латуни изготавливаются трубы, радиаторы, краны, в промышленности он служит основой для изготовления деталей различной сложности из прутка или круга;
  • Бронза – сплав меди и олова, обладающий массой достоинств: простота литья и деформирования, минимальная усадка, возможность многократной плавки без потери свойств, устойчивость к коррозии, высокая упругость. Благодаря своим свойствам бронза используется для изготовления шестерней, втулок, фитингов и в качестве основы производства сложных деталей на станках с ЧПУ.

О Неметаллах

Неметаллы широко используются в строительстве и для решения многих производственных процессов. Наиболее востребованными при проведении строительных работ неметаллами являются древесина и бетон.

  • Древесина – один из самых древних строительных материалов, очень простой в обработке и один из самых универсальных стройматериалов. Благодаря своим теплоизоляционным свойствам и малому весу, древесина используется как в качестве вспомогательных элементов, так и основного материала для строительства зданий, сооружений и конструкций. После распиловки может использоваться в виде досок, бруса, реек, оцилиндрованных и неоцилиндрованных бревен.
  • Бетон – смесь цемента, наполнителя и воды, которая твердеет после высыхания. Достоинств у бетона достаточно много – низкая себестоимость, прочность, долговечность, огнестойкость, причем основные его характеристики могут быть изменены в зависимости от сферы применения. Бетон используется для изготовления монолитных и сборных конструкций, строительстве зданий и конструкций различной сложности, облицовочные работы.