Металлические конструкции, включая сварку

СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА ДОРОЖНОГО, ПРОМЫШЛЕННОГО
И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Рабочая программа, методические указания и задания к курсовому проекту и курсовой работе по дисциплине «Металлические
конструкции, включая сварку» для студентов специальности
270102
«Промышленное и гражданское строительство»
для всех форм обучения
СЫКТЫВКАР 2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ
ГОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА»
КАФЕДРА ДОРОЖНОГО, ПРОМЫШЛЕННОГО
И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Рабочая программа, методические указания и задания
к курсовой работе и курсовому проекту
по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»
для студентов специальности
270102 «Промышленное и гражданское строительство»
для всех форм обучения
СЫКТЫВКАР 2007
1
Рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедры дорожного,
промышленного и гражданского строительства 10 апреля 2006 г. (протокол
№ 9).
Утверждены к печати советом лесотранспортного факультета Сыктывкарского лесного института 24 апреля 2006 г. (протокол № 8).
Составитель:
Н. А. Сенькин, кандидат технических наук, профессор
Рецензент:
А. В. Шустиков, главный инженер АО «Комигражданпроект»
Ответственный редактор:
В. С. Слабиков, кандидат экономических наук, доцент
Издание содержит рабочую программу дисциплины, методические указания по
изучению разделов курса, а также рекомендации и задания по выполнению курсовой
работы и курсового проекта студентами специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения в соответствии с требованиями третьего
уровня профессионального образования. Приведены пояснения по выбору расчетных
схем, определению нагрузок и методика расчета. Расчеты сопровождаются ссылками на
литературные источники и корреспондируются с рекомендациями по конструированию
элементов. Даны списки контрольных вопросов по курсу и рекомендуемой литературы.
 Сенькин Н. А., составление, 2007
© Сыктывкарский лесной институт – филиал
ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная
лесотехническая академия имени С. М. Кирова», 2007
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................4
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ...............................................................................5
1.1. Цель дисциплины. Ее место в учебном процессе.................................................................5
1.2. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального
образования по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» .......................5
1.3. Структура курса. Распределение часов по темам и видам занятий....................................6
1.4. Содержание дисциплины........................................................................................................6
1.5. Лабораторные занятия, их наименования .............................................................................8
1.6. Самостоятельная работа и контроль успеваемости .............................................................9
1.7. Средства освоения дисциплины.............................................................................................9
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСА ..............................10
3. КУРСОВАЯ РАБОТА .................................................................................................................14
3.1. Задание....................................................................................................................................14
3.2. Методические указания по выполнению курсовой работы ..............................................15
4. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ .................................................................................................................15
4.1. Задание....................................................................................................................................16
4.2. Общие положения по выполнению курсового проекта.....................................................16
4.3. Расчетно-пояснительная записка .........................................................................................17
4.4. Исходные данные для статического расчета рамы на ЭВМ..............................................20
4.5. Графическая часть .................................................................................................................21
4.6. Рекомендации по защите курсового проекта......................................................................22
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО КУРСУ ................................................................................23
6. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ...........................................................26
Приложение 1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ ...............................................................28
Приложение 2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ................................................................30
3
ВВЕДЕНИЕ
В учебном процессе дисциплина «Металлические конструкции,
включая сварку» является одной из профилирующих для специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство».
Настоящие методические указания составлены на основе методических указаний [7], разработанных на кафедре «Строительные конструкции» Всесоюзного инженерно-строительного института в 1986 г.
Изучение «Металлических конструкций, включая сварку» начинается на четвертом курсе. Студент прослушивает краткий курс лекций, конспект которых может служить основой для подготовки к зачету и экзамену, посещает практические и лабораторные занятия.
Однако основное внимание следует уделить самостоятельной работе
над учебниками, т. к. лекции не могут охватить всей программы.
На пятом курсе выполняется курсовая работа по теме «Проектирование стальных конструкций балочных клеток и колонн», при выполнении которой студент получает основополагающие знания о
строительном проектировании стальных элементов (балок и центрально-сжатых стоек), и курсовой проект по теме «Разработка конструкций стального каркаса одноэтажного производственного здания».
Задания и рекомендации к выполнению курсовой работы и курсового проекта даны в соответствующих разделах методических указаний.
Курсовые работу и проект студент заблаговременно передает на
кафедру на рецензирование. Получив положительную рецензию с пометкой «К защите», студент устраняет замечания рецензента и защищает проект на кафедре. После успешной защиты курсовой работы студент сдает зачет, а после курсового проекта − экзамен по всему курсу.
Вопросы, изложенные в экзаменационных билетах, относятся к
полному курсу и соответствуют списку контрольных вопросов в раздела 5 данных методических указаний. При подготовке к экзамену
необходимо учитывать, что «Металлические конструкции, включая
сварку» – дисциплина расчетно-конструктивная, поэтому следует
знать методику сбора действующих нагрузок и определения расчетных усилий в элементах, а также формулы и методику расчета конструкций, элементов, их узлов и соединений. В экзаменационные билеты включаются не только вопросы о расчете конструкций, но и, например, о материалах конструкций, их свойствах и т. п. В билеты
входят вопросы, касающиеся специальных конструкций. Нужно
уметь вычертить конструктивные схемы этих конструкций, знать характер их работы и основы расчета (виды нагрузок, расчетные схемы
и способы определения усилий).
4
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цель дисциплины. Ее место в учебном процессе
Цель методических указаний – дать направление в самостоятельной работе студента при изучении курса, помочь ему выделить основные положения разделов, найти их взаимосвязь и возможности
использования в строительной практике.
Работа над курсом «Металлические конструкции, включая сварку» должна базироваться на изучении следующих дисциплин: «Строительные материалы», «Технология конструкционных материалов»,
«Архитектура», «Сопротивление материалов» и «Строительная механика». Две последние дисциплины являются наиболее важными, на
базе которых выполняется статический расчет стальной конструкции
как плоской или пространственной статически-неопределимой стержневой системы, определяются внутренние усилия в элементах и определяется их прочность как сопротивляемость внешним воздействиям.
1.2. Государственный образовательный стандарт высшего
профессионального образования по дисциплине
«Металлические конструкции, включая сварку»
Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов.
Работа элементов металлических конструкций и основы расчета их
надежности. Соединение конструкций. Основы проектирования, изготовления и монтажа конструкций. Балочные конструкции. Центрально-сжатые колонны и стойки. Фермы. Конструкции зданий и
сооружений различного назначения. Реконструкция. Основы экономики металлических конструкций. Классификация основных видов
сварки. Типы сварных швов и соединений. Термический цикл сварки.
Напряжения и деформации сварных соединений. Строение и свойства
сварных соединений. Основные сведения по технологии сварочных
работ и термической резке. Контроль качества сварки и сварных соединений. Техника безопасности при термической резке и сварке.
5
1.3. Структура курса. Распределение часов
по темам и видам занятий
Очная (заочная) форма обучения
Названия разделов
Объем работы студента, ч
форма контроля
ЛЗ
СР
всего
успеваемости
–
2 (4)
4 (4)
ФО
–
3 (8)
9 (9)
ФО, КО
лекции
Введение
2 (0)
1. Свойства и работа сталей и
6 (1)
алюминиевых сплавов
2. Работа элементов МК и основы
6 (2)
–
4 (8)
расчета их надежности
3. Основы проектирования, изго6 (1)
–
4 (8)
товления и монтажа МК
4. Соединение конструкций
4 (1)
–
3 (4)
5. Балочные конструкции
6 (1)
–
4 (4)
6. Центрально-сжатые колонны и
4 (1)
–
4 (8)
стойки
7. Фермы
4 (1)
–
3 (6)
8. Конструкции зданий и сооруже- 12 (4) 12 (6)
3 (9)
ний различного назначения
9. Реконструкция зданий и со4 (2)
–
3 (8)
оружений
10. Основы экономики МК
4 (2)
–
3 (8)
11. Сварка МК
10 (2) 40 (6)
4 (9)
Курсовая работа
–
–
20 (45)
Курсовой проект
–
–
34 (55)
Зачет
8 (8)
Экзамен
18 (18)
ВСЕГО:
68 (18) 52 (12) 120 (210)
10 (10)
ФО, КО
10 (9)
ФО, КО,
КП, КР
ФО, КП, ОЛР, КР
ФО, КО, КР
ФО, КО, ЛР, КР
7 (5)
10 (5)
8 (9)
7 (7)
27 (19)
7 (10)
ФО, КП
ФО, КО, КП,
КР, ОЛР
ФО, КО, КП
7 (10)
54 (17)
20 (45)
34 (55)
8 (8)
18 (18)
240 (240)
ФО, КО, КП
ФО, КО, ОЛР
КР
КП
Зачет
Экзамен
–
Примечание. ЛЗ – лабораторные занятия; СР – самостоятельная работа; ФО – фронтальный опрос; КО – контрольный опрос; ОЛР – опрос перед выполнением лабораторной
работы; КР – курсовая работа; КП – курсовой проект.
1.4. Содержание дисциплины
Введение. Краткая история развития металлических конструкций
в России и за рубежом. Номенклатура и область применения металлических конструкций.
Тема 1. Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов. Общие сведения о свойствах сталей и алюминиевых
сплавов. Работа стали под статической и динамической нагрузкой.
Концентрация напряжений. Ударная вязкость. Повторные нагрузки.
Хрупкое разрушение.
6
Тема 2. Работа элементов металлических конструкций и основы расчета их надежности. Методы расчета стальных конструкций: по разрушающим нагрузкам, по допускаемым напряжениям и по
предельным состояниям. Теория надежности в строительном проектировании. Нагрузки и воздействия. Расчетное сопротивление материала. Коэффициенты надежности. Предельные состояния и определение расчетных усилий в элементах. Виды напряжений и их учет
при расчете элементов металлических конструкций.
Тема 3. Основы проектирования, изготовления и монтажа
конструкций. Сортамент. Нормативная база по проектированию
стальных и алюминиевых конструкций. Выбор класса прочности и
марки стали. Алгоритмы проектирования стальных элементов. Автоматизированные системы проектирования стальных конструкций.
Современные технологии изготовления и монтажа стальных конструкций. Механизация и автоматизация монтажных работ. Укрупнительная сборка элементов и конструкций. Крупноблочный монтаж.
Тема 4. Соединение конструкций. Классификация соединений.
Сварные соединения. Болтовые соединения. Высокопрочные болты.
Выбор соединительных материалов.
Тема 5. Балочные конструкции. Общая характеристика балочных конструкций. Прокатные и составные балки. Подбор сечения.
Учет упруго-пластической работы. Изменение сечения балки по длине. Проверка прочности, прогибов и местной устойчивости балок.
Поясные швы. Стыки балок. Опирания и сопряжения балок. Предварительно-напряженные балки. Балки с гибкой стенкой. Балки с перфорированной стенкой.
Тема 6. Центрально-сжатые колонны и стойки. Классификация стоек. Выбор типа сечения. Подбор сечений и конструкции стойки сплошного и сквозного сечений. Буза и оголовок стоек.
Тема 7. Фермы. Системы ферм, область их применения. Типы
покрытий и компоновка ферм. Унификация и модулирование геометрических размеров. Строительный подъем. Расчет и действительная
работа ферм. Расчетные длины и предельные гибкости. Типы сечений
стержней. Подбор сечений стержней. Конструкции ферм. Заводские и
монтажные узлы. Предварительно-напряженные фермы.
7
Тема 8. Конструкции зданий и сооружений различного назначения. Общая характеристика зданий, каркасов и ограждающих конструкций. Одноэтажные производственные здания с решетчатыми ригелями. Облегченные рамные конструкции. Конструкции многоэтажных зданий. Арочные конструкции. Купольные конструкции. Пространственные стержневые конструкции. Висячие покрытия. Листовые конструкции (резервуары, газгольдеры, бункеры и силосы). Высотные сооружения (башни, мачты, опоры линий электропередачи,
морские стационарные платформы, градирни). Ограждающие конструкции. Антикоррозионная защита.
Тема 9. Реконструкция зданий и сооружений. Оценка технического состояния конструкций. Дефекты и повреждения. Усиление
балок, ферм и колонн. Усиление под нагрузкой.
Тема 10. Основы экономики металлических конструкций.
Общие сведения об экономике применения металлических конструкций в строительстве. Технико-экономические основы вариантного
проектирования металлических конструкций.
Тема 11. Сварка металлических конструкций. Классификация
основных видов сварки; типы сварных швов и соединений; термический цикл сварки; напряжения и деформации сварных соединений;
основные сведения о технологии сварочных работ и термической
резке; контроль качества сварки и сварных соединений; техника
безопасности при термической резке и сварке.
1.5. Лабораторные занятия, их наименования
1. Современные методы статического расчета и проектирования
стержневых систем, стальных конструкций и каркасов на ЭВМ. Освоение современного программного обеспечения.
2. Статический расчет поперечной рамы каркаса (курсовой проект).
3. Основные виды сварки.
4. Типы сварных швов и соединений.
5. Исследование термического цикла сварки.
6. Сварочные напряжения и деформации.
8
7. Основы технологии сварки.
8. Основы технологии резки стали.
9. Контроль качества сварки и соединений.
10. Техника безопасности при сварке.
11. Техника безопасности при термической резке.
1.6. Самостоятельная работа и контроль успеваемости
Очная (заочная) форма обучения
Вид самостоятельной работы
1. Проработка лекционного материала по конспектам
и учебной литературе
2. Подготовка к лабораторным занятиям
3. Выполнение курсовой работы
4. Выполнение курсового проекта
5. Подготовка к зачету
6. Подготовка к экзамену
ВСЕГО:
Количество
часов
20 (44)
Вид контроля
успеваемости
ФО, КО
20 (40)
20 (45)
34 (55)
8 (8)
18 (18)
120 (210)
ФО
КР
КП
Зачет
Экзамен
–
Итоговая успеваемость студентов определяется на защите курсовой работы и курсового проекта, в процессе сдачи зачета и на экзамене.
1.7. Средства освоения дисциплины
Для статического расчета поперечной рамы и определения усилий (М, N, Q) в расчетных сечениях используются ПЭВМ с базовыми
программами для САПР, например стандартными программи расчета
стержневых систем (СТРУКТУРА, ЛИРА-9.0 или SCAD OFFICE
7.31), установленными в компьютерном классе кафедры. Усилия в
элементах-стержнях стропильной фермы определяются аналитическим либо графоаналитическим способом (диаграмма Максвелла –
Кремоны), допускается использование вышеуказанных стандартных
программ расчета стержневых систем.
Для исполнения графической части проекта требуется организация САПР на базе программного комплекса AutoCad 2004 (5 мест) c
использованием планшетного графического построителя.
9
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСА
Основы металлических конструкций
Эта часть курса дает представление и основные сведения об истории развития металлических конструкций, их особенностях, организация проектирования и областях рационального применения.
Сообщаются сведения о материалах для металлических конструкций (сталях и алюминиевых сплавах), их классификация, характеристиках, достоинствах и недостатков, об их работе при различных
нагружениях. Эти сведения необходимы для правильного выбора материалов проектируемой конструкции. Значение сортамента позволяет правильно выбрать эффективные профили.
Проектирование конструкций немыслимо без прочного овладения
методикой расчета. В отечественной практике проектирования принят
метод расчета металлических конструкций по предельным состояниям.
Следует прочно усвоить положение этого метода, разобраться в его
сущности и основах. Студент должен уметь творчески оценивать работу конструкций и моментов при различных нагружениях и устанавливать их возможное предельное состояние – причину, в результате которой конструкция перестанет удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, т. е. станет непригодной к эксплуатации.
Весьма важным является раздел о соединениях металлических
конструкций. В практике известны три основных вида соединений:
сварные, заклепочные и болтовые. Следует усвоить достоинства и
недостатки каждого из видов соединений, области их целесообразного применения. Затем необходимо уяснить классификацию соединений, принципы работы; особое внимание уделить методам расчета и
конструирование различных соединений.
Завершает эту часть курса раздел об экономике металлических
конструкций. Надо хорошо изучить вопросы экономики металлических конструкций: структуру их стоимости, определение стоимости и
трудоемкости изготовления, стоимости монтажа и определения показателя приведенных затрат для оценки эффективности применения
металлических конструкций. Нужно знать основные направления снижения стоимости металлических конструкций.
Литература: [1, с. 6–28, 29–87, 88–136, 137–197]; [8, с. 4–24, 25–112, 112–
126, 522–529].
10
Вопросы для самопроверки
1. Как классифицируются стали по прочности? Начертите диаграмму растяжения стали под нагрузкой.
2. Какие две группы предельных состояний учитываются при расчете
строительных конструкций? Как определяется величина расчетной нагрузки?
3. Какие существуют типы сварных соединений? Напишите формулу для
их расчета.
4. Напишите формулы, по которым определяется число болтов по срезу и
смятию.
5. Как определяются приведенные затраты для установления эффективности применения металлических конструкций?
Элементы металлических конструкций
Изучение элементов металлических конструкций в части их конструирования и расчета является весьма важным, поскольку такие
элементы, как балки различного назначения, центрально-сжатые
стойки у колонны, а также фермы почти всегда находят применение в
составе конструкций большинства сооружений.
При изучении балок и балочных конструкций надо составить
четкое представление о конструктивных и компоновочных решениях
балочных клеток, о типах балок. Следует помнить, что балка – изгибаемый элемент. Научиться видеть разницу между прокатными и составными балками по их назначению, порядку расчета и конструированию. Необходимо также ознакомиться с конструктивными решениями и принципами (особенностями) расчета предварительнонапряженных балок.
Центрально-сжатые стержни (стойки и колонны) широко применяют для поддержания междуэтажных перекрытий, площадок, эстакад, как составные элементы ферм и других конструкций. Изучая
этот раздел, необходимо хорошо усвоить порядок подбора сечений и
проверки их на устойчивость, а также конструктивное рушение
стержней, колонн, без оголовков. Нужно усвоить такие компоненты
формул для расчета стержней по устойчивости, как коэффициент
продольного изгиба, расчетная длина, гибкость. Необходимо обратить внимание на особенности расчета и конструирования стоек
сквозного сечения.
Знания, полученные при изучении элементов стальных конструкций, практически закрепляются в процессе выполнения курсовой работы, когда студент самостоятельно решает все основные вопросы
расчета и конструирования в пределах выданного ему задания.
11
Фермы и принципы их расчета как геометрически неизменяемых
стержневых систем знакомы студентам по дисциплинам предыдущих
лет обучения. В данном разделе эти абстрактные сведения следует
увязать с реальными конструкциями, широко применяемыми в каркасах зданий в качестве стропильных, подстропильных, связевых ферм
и во многих других сооружениях. При изучении материала данного
раздела необходимо усвоить области применения ферм в строительных конструкциях, уделить внимание выбору типа ферм и расчетной
схемы, назначению габаритных размеров и длин стержней, очертанию поясов и выбору схемы решетки, конструированию системы связей. Следует научиться рассчитывать и конструировать стержни ферм
и узлы, уяснить специфику тяжелых и предварительно-напряженных
ферм.
Литература: [1, с. 198–304, 317–414, 415–500]; [8, с. 145–192, 195–274,
278–284].
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите типы балок. Как выполняется подбор к проверке сечения
прокатных балок?
2. Начертите виды поперечных сечений центрально-сжатых, сплошных и
сквозных колонн. Как подбирается поперечное сечение сплошной центральносжатой колонны?
3. Начертите конструкции баз центрально-сжатых колонн и напишите
формулы для определения размеров опорной плиты базы (длина, ширина и
толщина).
4. Как определяется значение усилий в стержнях фермы и подбираются их
поперечные сечения?
5. Как конструируются и рассчитываются узлы фермы?
Конструкции одноэтажных производственных зданий
В этой части курса важно прежде всего разобраться в основных
положениях проектирования стального каркаса производственных
зданий, научиться правильно выбирать основные несущие конструкции в зависимости от технологических, экономических и конструктивных факторов.
Особое внимание следует уделить компоновке конструктивной
схемы каркаса с учетом модульности элементов и типизации конструкций, а также выбору типа поперечной рамы, определению ее размеров, элементов, назначению схемы связей.
12
Проработав эти вопросы, можно приступить к изучению методов
расчета и конструирования несущих элементов и конструкций каркаса:
подкрановых и других балок, колонн, конструкций покрытия и стенового ограждения. Для расчета элементов поперечной рамы (стоек – колонн и ригеля стропильной фермы), как статически неопределимой рамы с жесткими либо шарнирными узлами, потребуется восстановить в
памяти методы расчета поперечных рам (изученные в курсе «Строительная механика»), а также научиться определять расчетные усилия в
элементах рам при сочетаниях действующих на раму нагрузок.
Знания, полученные при изучении конструкций производственных
зданий, практически закрепляются в процессе выполнения курсового
проекта, когда студент самостоятельно решает все основные вопросы
расчета и конструирования в пределах выданного ему задания.
Литература: [2, с. 9–65, 66–217]; [8, с. 255–393].
Вопросы для самопроверки
1. Опишите конструкцию стального каркаса одноэтажного однопролетного
промышленного здания. Начертите поперечный разрез здания и схемы связей.
2. Какие конструкции внецентренно-сжатых колонн применяются в промышленных одноэтажных зданиях? Как проверяется на устойчивость внецентренно-сжатая колонна сплошного сечения?
3. Опишите конструкцию подкрановых балок. Напишите формулу проверки подкрановой балки на прочность.
Специальные металлические конструкции и сооружения
В этой заключительной части курса изложены сведения о наиболее распространенных в практике строительства сооружениях из металла, ознакомление с которыми необходимо не только для изучения
данной дисциплины, но и для дальнейшей самостоятельной деятельности будущего инженера-строителя. При изучения этих сооружений
следует основное внимание обратить на их конструктивные особенности, уметь правильно определить действующие нагрузки и усилия,
знать принципы расчета конструирования.
Более подробно и углубленно этот материал прорабатывается
студентами при выполнении дипломного проекта, если его темой является специальная металлическая конструкция или сооружение.
В данной части курса студенты должны изучить конструкции
большепролетных и многоэтажных каркасных зданий, листовые конструкции, высотные сооружения.
13
Литература: [3, с. 5–114, 166–198, 263–412]; [8, с. 401–462, 463–500, 501–
521].
Вопросы для самопроверки
1. Начертите схемы рамных и арочных покрытий больших пролетов.
2. Начертите схему структурных конструкций. Каковы их преимущества и
недостатки?
3. Начертите схему купольных покрытий.
4. Начертите схему висячих покрытий. Перечислите их преимущества и
недостатки.
5. Начертите схему башни. Где применяются башни и на какие нагрузки они
рассчитываются?
6. Начертите схему мачты для телевидения или опору линии электропередачи высокого напряжения. На какие нагрузки она рассчитывается и какова ее
расчетная схема?
7. Перечислите виды листовых конструкций. Для каждого из перечисленных видов начертите схему наиболее часто применяемой конструкции. Запишите уравнение Лапласа для листовой оболочки.
3. КУРСОВАЯ РАБОТА
Тема курсовой работы: «Проектирование стальных конструкций
балочных клеток и колонн».
Цель выполнения курсовой работы – получение основополагающих знаний о строительном проектировании стальных элементов
(балок и центрально-сжатых стоек), умение использовать нормативно-техническую литературу по строительному проектированию элементов и конструкций из стали и их соединений.
3.1. Задание
Задание на курсовую работу принимается в соответствии с заданием, выдаваемым преподавателем на занятии. Исходные данные:
сетка колонн, габариты площадки, отметка верха настила, строительная высота перекрытия, нагрузка, климатический район строительства, класс прочности бетона фундаментов, наибольшая масса отправочной марки (см. приложение 1).
14
3.2. Методические указания
по выполнению курсовой работы
Содержание разделов пояснительной записки: выбор класса
(марки) стали, компоновка балочной клетки, расчет настила, расчет
прокатных балок настила с учетом пластической работы стали, выбор
наиболее экономичного конструктивного решения, конструирование
и расчет главной балки (без учета пластической работы стали), центрально-сжатой колонны и основных узлов (сопряжение балок, опорный узел, заводской и монтажный стыки главной балки, база и оголовок колонны). Монтажный стык главной балки выполняется на высокопрочных болтах.
Перечень графического материала:
1. Чертеж балочной клетки и ее основных элементов с узлами.
2. Чертеж по конструкциям металлическим (КМ) включает: монтажную схему площадки с продольным и поперечным вертикальным
разрезами и связями, монтажную схему главной балки, монтажный
стык, сопряжение главной балки и балки настила, опирание главных
балок на колонну, колонна с оголовком, диафрагмой и базой.
3. Чертеж по конструкциям металлическим деталировочным
(КМД): отправочная марка главной балки.
Пример расчета балочной клетки представлен в [8, с. 135–136],
прокатной балки – в [1, с. 227–228], настила – в [8, с. 132–133], а составной балки – в [1, с. 246–249].
Чертежи выполняются на листах формата А1.
4. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема курсового проекта: «Разработка конструкций стального
каркаса одноэтажного производственного здания».
Целью курсового проекта является получение основополагающих знаний о строительном проектировании стальных конструкций
производственных зданий, умение использовать нормативнотехническую литературу и электронно-вычислительную технику в
строительном проектировании элементов и конструкций из стали и
их соединений.
15
4.1. Задание
h1
Исходные данные: здание одноэтажное, однопролетное, оборудованное двумя
мостовыми кранами среднего режима раQ
боты (см. рис.). Назначение здания устанавливается студентом.
Материал основных несущих конструкций (сталь) принимается студентом по
обоснованному выбору аналогично выбору класса стали при выполнении курсовой
работы.
l
Материал ограждающих конструкций
выбирается студентом в соответствии с
назначением здания и заданным районом Заданная схема поперечной
рамы каркаса
строительства.
Данные для проектирования студент
определяет по двум последним цифрам шифра зачетной книжки
(табл. 1–5 приложения 2).
Исходные данные выбираются по прилагаемому примеру следующим образом.
Учебный шифр студента специальности «ПГС» – 10738. По двум
последним цифрам определяется район строительства.
Например, г. Москва; характеристика покрытия – холодное (без
утеплителя); уклон кровли (уклон верхнего пояса стропильной фермы) – 2,5 %; грузоподъемность крана Q = 150 кН (15 тс); продольный
шаг колонн В = 12 м; пролет цеха l = 30 м; высота от пола до головки
рельса h1 = 13 м; длина здания L = 33 м × 4 = 132 м.
4.2. Общие положения по выполнению курсового проекта
Пользуясь данными задания, студент самостоятельно выбирает
все конструктивные элементы на основании их анализа. Такое задание наиболее близко отвечает тем условиям проектирования реальных объектов, которые не раз встретятся в практике будущего инженера. Поэтому студент еще в институте должен приобрести необходимые профессиональные навыки, позволяющие умело и уверенно
16
проектировать здания и сооружения с высокими техникоэкономическими показателями.
Приступая к проектированию, студент должен обладать достаточным для этого запасом знаний. Для успешного проектирования
работу над проектом следует организовать по определенному плану,
который рекомендуется принять в соответствии с порядком, изложенным в данных методических указаниях.
В состав проекта следует включить расчетно-пояснительную записку и графическую часть.
4.3. Расчетно-пояснительная записка
Расчетно-пояснительная записка выполняется на листах машинописного формата. Текстовая и расчетная части должны быть напечатаны или написаны от руки разборчиво с поясняющими расчет масштабными схемами. Листы записки должны иметь сквозную нумерацию.
Объем расчетно-пояснительной записки не более 50 страниц. Для
сокращения ее объема рекомендуется излагать текст и расчеты лаконично, не делать лишних пояснений (например, не разъяснять компоненты известных формул), располагать текст и расчетные вкладки
рационально. Рекомендуется записку печатать на ЭВМ, а повторяющиеся данные заносить в таблицы.
В состав расчетно-пояснительной записки входят: титульный
лист; оглавление; исходные данные (задание); описание конструктивной схемы проектируемого здания и основных конструкций с назначением ограждающих конструкций и материалов (утеплителя);
выбор класса стали, болтов и сварочных материалов; расчет основных несущих конструкций (подкрановой балки только по указанию
преподавателя), поперечной рамы на ЭВМ, левой колонны и базы,
стропильной фермы, несущего профилированного листа, прогонов,
связей, элементов продольного и торцевого фахверка; список использованной литературы. На последней странице записки должна стоять
личная подпись студента и дата выполнения проекта.
При решении конкретных вопросов компоновки и расчета конструкций следует руководствоваться пояснениями и примерами, приведенными в соответствующих разделах рекомендуемой литературы
[1], [2], [5], [7], [8], [9].
17
Ниже приведены основные пояснения к содержанию разделов
расчетно-пояснительной записки.
1. На титульном листе следует указать: наименование института, кафедры, дисциплины, название темы курсового проекта, фамилию, имя, отчество и учебный шифр студента, город, год выполнения
проекта.
2. Оглавление должно отражать содержание записки с указанием
страниц.
3. Исходные данные выписывают под учебным шифром в полном соответствии с ним. Здесь же следует указать величины нагрузок,
тип кровли, материал несущих конструкций.
4. Описание конструктивной схемы здания и основных конструкций. Эти данные должны быть краткими, конкретными, содержать основные сведения о принятых в проекте схемах, компоновках,
особенностях конструкций, особенно северного исполнения.
Необходимо охарактеризовать общую компоновочную схему
каркаса, поперечную несущую конструкцию (раму), определить ее
размеры, кратко пояснить решение конструкций покрытия.
Рекомендуется рулонная кровля из наплавляемых материалов
(например, «Унифлекс» компании «Техно-Николь») либо покрытие
из трудногорючих ЭПДМ-мембран (Кровлелон, Поликром и т. п.),
устраиваемых по энергоэффективному утеплителю. В качестве утеплителя для покрытия с ж/б плитами следует принимать пенобетонные
блоки плотностью 400 кг/м3 толщиной 250 мм (для Воркуты −
400 мм, для Сыктывкара, Ухты, Перми, Екатеринбурга, Вологды –
300 мм). При таких покрытиях для стен следует назначать керамзитобетонные панели плотностью 1600 кг/м3 толщиной соответственно
300 и 200 мм. Для легких прогонных покрытий рекомендуется использование энергоэффективного утеплителя из базальтоволокнистых или стекловолокнистых плит плотностью 85 кг/м3 известных
фирм (ROCKWOOL, NOBASIL, URSA) с пароизоляцией либо применить трудногорючий утеплитель из экструдивного пенополистирола
«Пеноплекс» аналогичной толщины.
Например, утеплитель укладывается по профилированному
оцинкованному листу из профиля 114×600×10 мм длиной 6,0 либо
12,0 м с расходом стали 17,2 кг/м2, выдерживающей нормативную
распределенную нагрузку соответственно до 2,58 и 3,45 кН/м [1,
с. 493]. Такой настил укладывается по прогонам, идущим через
1,5…3, м, с опиранием в узлах стропильных ферм либо непосредст18
венно по верхним поясам стропильных ферм, выполненным из гнутосварных коробчатых профилей. При таких покрытиях требуется
применение «сэндвич-панелей» для ограждения стен [2, с. 465–486].
Толщина «сэндвич-панелей» принимается равной 120 мм (для Воркуты – 200 мм, для Сыктывкара, Ухты, Перми, Екатеринбурга, Вологды
– 150 мм) с утеплителем из базальтовых плит плотностью 85 кг/м3.
Наличие прогонов устанавливается студентом самостоятельно. Обоснованно назначаются схемы связей, основные размеры и привязки к
осям подкрановых путей, колонн, фермы.
Объем этого раздела не более 3–5 с.
5. Выбор класса стали, болтов и сварочных материалов производится в соответствии с исходными данными (районом строительства и расчетной температурой) на основании СНиП II–23–81* [11].
Следует помнить, что при отсутствии динамических нагрузок и воздействий фермы ригели рам, прогоны, балки покрытий и перекрытий
относятся ко второй группе конструкций, колонны и стойки – к
третьей группе, связи и элементы фахверка – к четвертой группе. При
этом назначаются наиболее дешевые и первые по списку стали.
6. Расчет основных несущих конструкций.
Выполняется расчет и проектирование профилированного настила [2, с. 471–472] и подбор сечения прогонов [2, с. 130–135].
Расчет и проектирование подкрановых балок [2, с. 163–195],
производится только по специальному указанию преподавателя. Если
выполнена курсовая работа по проектированию стальных конструкций балочных клеток и колонн, то проектирование составной сварной
подкрановой балки не требуется, а высота ее сечения при компоновке
каркаса назначается ориентировочно в размере 1/8–1/10 части от пролета, т. е. hпб = В/(8…10), и кратно 100 мм.
При расчете подкрановых балок рекомендуется такая последовательность:
– определить при невыгоднейших загружениях балки двумя кранами максимальными расчетными усилиями Мmax; Qmax; МТ;
– рассчитать составное сечение подкрановой балки с тормозной
конструкцией;
− проверить сечение по прочности (сделать все необходимые проверки) и прогибу;
− обеспечить местную устойчивость стенки установкой ребер
жесткости;
− проверить поясные швы;
19
− рассчитать и проверить опорные ребра;
− определить вес балки.
4.4. Исходные данные
для статического расчета рамы на ЭВМ
Расчет рамы [9, с. 99–115] начинается с установления и обоснования
ее расчетной схемы (с жестким либо шарнирным опиранием ригеля). В
зданиях с мостовыми кранами наиболее эффективным и надежным является решение с жестким сопряжением ригеля с колонной. Затем определяются величины действующих на нее нагрузок (постоянных от веса
шатрового покрытия и кратковременных от воздействия снега, кранов,
ветра). Нагрузки представляются в сводной таблице.
Исходные данные для статического расчета представлены в ниже
следующей таблице.
Исходные данные для статического расчета
Наименование
1. Длина нижней части колонны
2. Длина верхней части колонны
3. Пролет рамы
4. Относительное значение жесткости
5. То же
6. Постоянная нагрузка по ригелю
7. Снеговая нагрузка по ригелю
8. Шатровый эксцентриситет
9. Крановый эксцентриситет
10. Максимальное давление кранов
11. Минимальное давление кранов
12. Коэффициент пространственной работы
13. Поперечная тормозная сила
14. Высота подкрановой балки
15. Ветровая нагрузка на раму с наветренной стороны
16. То же с заветренной стороны
17. Сосредоточенная ветровая нагрузка с наветренной стороны
18. То же с заветренной стороны
Обозна- Единицы
чение измерения
hH
м
hB
м
м
ℓ
n1
–
m1
–
qш
кН/м
qсн
кН/м
e1
м
e2
м
Dmax
кН
Dmin
кН
αпр
–
Tmax
кН
hпб
м
qа
кН/м
qп
кН/м
Расчетные
значения
14,4
4,6
24,0
8
30
26,48
8,4
0,25
0,50
922,0
248,5
0,580
33,0
0,6
2,64
1,98
Wa
кН
13,7
Wп
кН
10,3
Затем выполняется статический расчет на ПЭВМ по программам
расчета стержневых систем, установленным в компьютерных классах
профилирующей кафедры вуза (SCAD Office, METAL-STATIC, LIRA,
20
МОНОМАХ и др.). Современные программные средства основаны на
методе конечных элементов и позволяют выполнять расчет многократно статически неопределимых систем. Результаты расчета от 10 загружений получают в десяти наиболее характерных расчетных сечениях и
заносят в сводную таблицу усилий. Причем усилия от постоянных нагрузок следует корректировать за счет дополнения нагрузок от ограждающих стеновых конструкций и собственного веса колонн и подкрановых балок. На основных данных этой таблицы составляют таблицу
расчетных усилий в четырех характерных сечениях левой стойки, пользуясь правилами сочетания нагрузок.
Расчет внецентренно-сжатых колонн [8, с. 149–163] выбранного
сечения, постоянного по высоте, или ступенчатой со сплошной стенкой, или сквозной, начинают с назначения расчетных усилий, принятых по соответствующей таблице. Затем определяются расчетные
длины верхней и нижней частей (для ступенчатой колонны). Далее
подбираются и проверяются сечения верхней и нижней частей колонны, а затем сопряжение этих частей, базы и анкерных болтов.
Расчет фермы включает: установление геометрических схемы
фермы, сбор нагрузок, определение усилий и подбор сечения стержней, расчет узлов. Определение усилий в элементах ригеля (стропильной фермы) следует выполнить с учетом опорных моментов.
Следует использовать известные методы расчета шарнирностержневых систем, а также программы расчета на ПЭВМ, например
STRUCTUR. Тем не менее, самым эффективным в студенческой
практике является графоаналитический метод расчета плоских шарнирно-стержневых ферм, названный методом Максвелла – Кремоны
[8, с. 327–335]. Расчет стержней следует представить в форме таблицы, составленной по сквозному примеру [2, с. 135–146].
7. В конце записки указывается перечень использованной литературы.
4.5. Графическая часть
Графическая часть курсового проекта состоит из двух листов
формата А1 с размерами сторон 594×841 мм. Чертежи выполняют в
карандаше, с соблюдением всех правил черчения и основных положений ЕСКД по строительным чертежам. На каждом чертеже должен
быть угловой штамп, в котором указывается наименование проекта,
21
институт, факультет, специальность и курс обучения, фамилия и инициалы студента, шифр и дата окончания работы. Чертеж должен быть
подписан студентом. Чертежи могут быть сложены до размера формата А4.
При выполнении чертежей следует руководствоваться чертежами
и схемами конструкций в рекомендуемой литературе, где имеются
образцы чертежей для курсового проекта. Надо обратить внимание на
то, что чертежи должны полностью соответствовать расчетным данным.
Содержание первого листа:
1. Поперечный разрез здания (в масштабе 1:100), схемы связей:
по верхним поясам ферм, в плоскости нижних поясов ферм и вертикальных связей между колоннами (масштаб 1:200 или 1:400).
2. Конструктивный чертеж подкрановой балки, фасад, поперечный разрез, вид с торца (в масштабе 1:20).
3. Конструктивный чертеж колонны (общий вид, поперечный
разрез) в масштабе 1:20 или 1:25.
4. Наиболее характерные узлы – сопряжение фермы с колонной,
сопряжение подкрановой балки с колонной, базы колонны в масштабе 1:10 или 1:20
Содержание второго листа:
1. Разрабатывается чертеж отправочной половины фермы (фасад, планы верхнего и нижнего поясов, вид с торца). Рекомендуется
геометрическую схему фермы чертить в масштабе 1:20, а масштаб
сечений принять 1:10. При этом укрупнительные узлы следует давать
отдельно в масштабе 1:10.
2. Спецификация элементов фермы.
4.6. Рекомендации по защите курсового проекта
При защите курсового проекта к студенту предъявляются следующие требования.
1. Объяснить и обосновать спроектированные им конструкции и
знать характер их работы.
2. Перечислить все виды нагрузок, действующих на поперечную
конструкцию здания, и знать метод ее статического расчета.
3. Знать назначение связей и уметь обосновать принятые для них
схемы.
22
4. Правильно рассчитать спроектированные конструкции и знать
основные расчетные формулы.
В частности, при расчете подкрановой балки надо знать формулы
для проверки ее на прочность и прогиб, а также, какие еще проверки
и расчеты нужно выполнить; для колонн со сплошным сечением –
формулы проверки на устойчивость как в плоскости действия изгибающего момента, так и из плоскости его действия; для сквозной колонны – порядок подбора поперечных сечений ветвей колонны, а
также их проверку на устойчивость; нужно объяснить порядок определения размеров опорной плиты базы (размеры в плане и толщину);
для фермы надо знать, как определяются значения усилий в ее стержнях и характер их работы под нагрузкой, а также порядок подбора и
проверки поперечных сечений элементов ферм (с расчетными формулами) и расчет ее узлов.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО КУРСУ
1. Краткий исторический обзор развития металлических конструкций.
2. Классификация и область применения металлических конструкций; основные требования, предъявляемые при их проектировании.
3. Достоинства и недостатки стальных и алюминиевых конструкций.
4. Коррозия металла. Основные методы борьбы с коррозией металла в различных видах конструкций.
5. Классификация сталей по прочности. Механические характеристики сталей. Марки сталей для металлических конструкций.
6. Классификация и основные характеристики алюминиевых
сплавов для металлических конструкций.
7. Сортамент. Общая характеристика профилей сортамента и целесообразные области их применения.
8. Работа стали на растяжение; диаграмма растяжения стали, характерные точки диаграммы.
9. Организация проектирования металлических конструкций.
Основные задачи вариантного проектирования.
10. Основные положения метода расчета металлических конструкций по предельным состояниям.
23
11. Нагрузки и воздействия; нормативные и расчетные нагрузки,
сочетания нагрузок. Нормативные и расчетные сопротивления стали.
12. Характеристики предельных состояний центрально-сжатых и
растянутых элементов.
13. Характеристики предельных состояний внецентренно-сжатых
и растянутых элементов.
14. Характеристики предельных состояний изгибаемых элементов.
15. Работа стали при концентрации напряжений. Старение металла.
16. Работа металлических конструкций при повторных и переменных нагрузках. Сопротивляемость усталостному разрушению.
17. Характеристика соединений металлических конструкций.
18. Виды сварки, типы сварных швов и соединений, их расчет.
19. Виды и общая характеристика заклепочных соединений. Расчет заклепок.
20. Виды и общая характеристика болтовых соединений. Расчет
болтов. Особенности работы и расчета соединений на высокопрочных болтах.
21. Основы экономики металлических конструкций.
22. Характеристика балочных конструкций. Типы балок, компоновка балочных конструкций (клеток).
23. Прокатные стальные балки. Подбор и проверка сечения прокатных балок.
24. Прогоны сплошного сечения; их конструкция и расчет. Сквозные прогоны.
25. Балки составного сечения (составные балки). Типы сечений;
определение основных размеров сечения балки (высота балки и стенки, толщина стенки и поясов, ширина поясов); компоновка составного сечения балки.
26. Проверка прочности и прогибов составных сварных балок.
27. Проверка и обеспечение общей устойчивости стальных балок.
Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов сечения
составных балок (поясов и стенки).
28. Особенности работы и расчета подкрановых балок, их конструктивное решение.
29. Расчет соединения поясов составной балки со стенкой. Особенности расчета поясных соединений в подкрановых балках.
24
30. Стыки и опорные узлы балок составного сечения; их конструктивное оформление и расчет.
31. Общие сведения о предварительно напряженных балках.
32. Типы центрально-сжатых сплошных колонн, их конструирование и расчет.
33. Типы центрально-сжатых сквозных колонн, их конструирование и расчет стержня. Расчет планок и решетки сквозных центральносжатых колонн.
34. Базы центрально-сжатых сквозных колонн, их конструирование и расчет.
35. Типы внецентренно-сжатых сплошных колонн, их конструирование и расчет.
36. Типы внецентренно-сжатых сквозных колонн, их конструирование и расчет.
37. Базы внецентренно-сжатых колонн, их конструирование и расчет.
38. Фермы. Классификация ферм, элементы кровельного покрытия; фермы в составе конструкций покрытия.
39. Расчет ферм. Сбор нагрузок и определение усилий в стержнях.
40. Типы сечений элементов ферм, подбор сечений стержней.
41. Конструктивное оформление и расчет узлов стропильной фермы.
42. Основные сведения о стальном каркасе промышленных зданий; конструктивные решения элементов каркаса, принципы расчета.
43. Основные принципы компоновки промышленного здания; оптимальное решение конструктивной схемы стального каркаса.
44. Модульность конструктивных и объемно-планировочных решений, модулирование и унификации.
45. Связи. Их виды, назначение и размещение.
46. Фахверк. Его назначение и конструктивное решение.
47. Классификация большепролетных конструкций.
48. Балочные конструкции покрытий большепролетных зданий.
Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
49. Рамные конструкции покрытий большепролетных зданий.
Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
50. Предварительно-напряженные фермы. Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
51. Арочные покрытия больших пролетов. Особенности конструирования и расчета.
25
52. Пространственные конструкции покрытий зданий, их классификации и принципы конструирования.
53. Пространственно-стержневые системы-структуры. Общие
сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
54. Купольные покрытия. Общие сведения о конструкциях и их
работе под нагрузкой.
55. Висячие покрытия. Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
56. Газгольдеры. Общие сведения о конструкциях и их работе под
нагрузкой.
57. Резервуары. Общие сведения о конструкциях и их работе под
нагрузкой.
58. Бункера. Общие сведения о конструкциях и их расчете.
59. Башни. Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
60. Мачты. Общие сведения о конструкциях и их работе под нагрузкой.
6. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. *Горев, В. В. Металлические конструкции [Текст] : учебник
для строит. вузов : в 3 т. Т. 1. Элементы конструкций. / Б. Ю. Уваров
[и др.] ; под ред. В. В. Горева. – М. : Высш. шк., 2002. – 551 с.
2. *Горев, В. В. Металлические конструкции [Текст] : учебник
для строит. вузов : в 3 т. Т. 2. Конструкции зданий. / Б. Ю. Уваров [и
др.] ; под ред. В. В. Горева. – М. : Высш. шк., 2002. – 528 с.
3. *Горев, В. В. Металлические конструкции [Текст] : учебник
для строит. вузов : в 3 т. Т. 3. Специальные конструкции и сооружения. / Б. Ю. Уваров [и др.] ; под ред. В. В. Горева. – М. : Высш. шк.,
2002. – 554 с.
4. *Маилян, Р. Л. Строительные конструкции [Текст] : учеб. пособие / Р. Л. Маилян, Д. Р. Маилян, Ю. А. Веселев. − Ростов/Д : Феникс, 2004. – 880 с.
5. Мандриков, А. П. Примеры расчета металлических конструкций [Текст] : учеб. пособие для техникумов / А. П. Мандриков. – М. :
Стройиздат, 1991. – 450 с.
*
Есть в библиотеке СЛИ.
26
6. Мельников, Н. П. Металлические конструкции: современное
состояние и перспективы развития [Текст] / Н. П. Мельников. – М. :
Стройиздат, 1983. – 543 с.
7. Металлические конструкции [Текст] : метод. указания к курсу
и задание к курсов. проекту для студ. V курса спец. «Промышленное
и гражданское строительство» Всесоюз. заоч. инж.-строит. ин-та /
В. Н. Тимофеев, М. Г. Ячменев, Г. И. Хаскельберг. – М. : Авангард,
1986. – 32 с.
8. Металлические конструкции. Общий курс [Текст] : учеб. для
вузов / Е. И. Беленя [и др.] ; под общ. ред. Е. И. Беленя. – М. : Стройиздат, 1985. – 500 с.
9. Металлические конструкции [Текст] : учебник для студ. вузов /
Ю. И. Кудишин [и др.] ; под ред. Ю. И. Кудишина. – М. : Академия,
2006. – 688 с.
10. СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. – М. : Госстрой
России, 2004. – 61 с.
11. СНиП II–23–81*. Стальные конструкции [Текст]. − М. : Госстрой СССР, 1990. – 125 с.
12. СНиП II–26–76*. Кровли [Текст]. – М. : Госстрой СССР, 1979.
– 27 с.
13. СП 31–101–97. Проектирование и строительство кровель
[Текст]. − М. : Госстрой России, 1998. – 49 с.
14. СП 53–102–2004. Общие правила проектирования стальных
конструкций [Текст]. – М. : Госстрой России, 2005. – 132 с.
15. Стальные конструкции легких зданий [Текст] : учеб. пособие
для вузов / сост. Н. С. Москалев, Р. А. Попова. – М. : АСВ, 2003. –
216 с.
16. *Трепененков, Р. И. Альбом чертежей конструкций и деталей
промышленных зданий [Текст] : учеб. пособие для вузов / Р. И. Трепененков. – М. : Стройиздат, 1980. – 284 с.
17. Трофимов, В. И. Легкие металлические конструкции зданий и
сооружений [Текст] : учеб. пособие / В. И. Трофимов, А. М. Каминский. – М. : АСВ, 2002. – 576 с.
18. *Экономика строительства [Текст] : учебник / под общ. ред.
И. С. Степанова. – М. : ЮрайтИздат, 2003. – 591 с.
27
Приложение 1
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
1. Исходные данные
Исходные данные принимаются по заданию преподавателя из
формы-шаблона:
− шаг колонн в продольном направлении L = 12; 13; 14; 15; 16; 18;
20 м;
− шаг колонн в поперечном направлении ℓ = 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 м;
− габариты площадки в плане: 3L × 3ℓ;
− отметка верха настила hнаст = 7,0; 7,5; 8,0; 9,0; 9,5; 10,0 м;
− строительная высота перекрытия hcтр = 1,8: 2,0; 2,2; 2,4 м;
−
временная равномерно распределенная по настилу нагрузка
(нормативная величина) РОН = 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30 кН/м2;
− климатический район строительства: П5 (расчетная температура: –30 °С); П4 (–40 ºС); П3 (–41 ºС); П2 (–45 ºС); I2 (–50 ºC); I1
(–51 ºC);
− материал фундаментов – тяжелый или мелкозернистый бетон с
классом прочности В10 и расчетным сопротивлением на осевое сжатие Rb = 6,0 МПа; (В12,5 с Rb = 7,5 МПа); (В15 с Rb = 8,5 МПа); (В20 с
Rb = 11,5 МПа);
− наибольшая масса отправочной марки, кг: 2000, 2500, 3000,
3500, 4000.
Таблица 1
Рекомендуемые толщины железобетонной настила, мм
Расчетный пролет
(шаг балок настила) α, м
1,5−2,0
2,1−2,5
2,6−3,0
Временная нормативная нагрузка Р OH , кН/м2
15−20
100
120
140
21−25
120
120
140
26−30
120
140
160
31−35
140
160
180
Таблица 2
Значение коэффициент α (соотношение сторон пластинки)
С/d
α
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,098
28
2,0
0,1
≥3
0,125
Таблица 3
Значение коэффициента β
C/d
β
0,5
0,06
0,6
0,074
0,7
0,088
0,8
0,097
0,9
0,107
1,0
0,112
1,2
0,120
1,4
0,126
2,0
0,132
Более 2
0,133
Таблица 4
Приближенные значение радиусов инерции iy = ξС
Сечение
Коэффициент ξ
[]
0,44
][
0,60
┬┬
┴┴
0,52
┌┐
└┘
0,43
Таблица 5
Сталь прокатная толстолистовая и универсальная (мм)
Толщина листов полос
Ширина листов (полос)
Длина листов
Прокатная толстолистовая (выборка по ГОСТ 19903–74)
6, 7
250, 1400, 1500, 1600, 1800
2800, 3500, 4500,
5000, 5500, 6000,
7000
8
1250, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000
–
9, 10, 11
1250, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200
2800, 3500, 4500,
5000, 5500, 6000,
7000
12, 14, 16, 18, 20,
1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200
4500, 5000, 5500,
22, 25, 28, 30, 32
6000, 7000, 8000
36, 40
1500, 1600,1800, 2000, 2200, 2500
4500, 5000, 5500,
6000, 7000, 8000
Универсальная (по ГОСТ 82–70)
6, 7, 8, 9, 10, 11,
200, 210, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 340, 5000–18000
12, 14, 16, 18, 20,
360, 380, 400, 420, 450, 480, 530, 560, 600,
22, 25, 28, 30, 32, 40
630, 650, 670, 700, 800, 850, 900, 950, 1000,
1050
29
Приложение 2
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Таблица 1
Последняя
цифра
шифра
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Район строительства
и расчетные температуры
для выбора класса стали, ºС
Архангельск (–34)
Вологда (–38)
Воркута (–43)
Екатеринбург (–38)
Москва (–30)
Пермь (–38)
Петрозаводск (–32)
Санкт-Петербург (–30)
Сыктывкар (–39)
Ухта (–41)
Величина нагрузки, кН/м2 или кПа (кгс/м2)
расчетная
нормативная
снеговая *
ветровая*
2,4 (240)
0,30 (30)
2,4 (240)
0,23 (23)
3,8 (380)
0,48 (48)
1,8 (180)
0,30 (30)
1,8 (180)
0,23 (23)
3,2 (320)
0,30 (30)
3,2 (320)
0,30 (30)
1,8 (180)
0,30 (30)
3,2 (320)
0,23 (23)
3,2 (320)
0,30 (30)
* Нагрузки следует уточнить с учетом последних изменений Норм проектирования.
Таблица 2
Предпоследняя цифра шифра
2, 4, 6, 8, 0
1, 3, 5, 7, 9
Характер покрытия
Теплое (с утеплителем)
Холодное (без утеплителя)
Таблица 3
Последняя цифра шифра
Грузоподъемность мостового
крана, кН (тс)
Уклон кровли или верхнего
пояса фермы, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
150 300 200 500 150 300 200 500 150 300
(15) (30) (20) (50) (15) (30) (20) (50) (15) (30)
2,5
3
3,5
4
5
5
4
3,5
3
2,5
Таблица 4
Последняя цифра шифра
2, 4, 6, 8, 0
1, 3, 5, 7, 9
Продльный шаг колонн В, м
6
12
30
Таблица 5
Предпоследняя
цифра шифра
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
24
10
30
10
27
12
33
14
24
12
30
13
33
10
27
14
2
27
11
33
11
30
13
24
10
27
13
27
14
24
11
30
11
3
30
12
24
12
33
14
27
12
30
14
33
10
27
13
33
12
Последняя цифра шифра
4
5
6
7
33
24
27
30
13
14
10
11
27
30
33
24
13
14
10
11
24
27
30
33
10
11
12
13
30
33
24
27
11
11
14
10
33
24
27
30
10
11
12
13
24
30
27
33
11
12
13
14
30
33
24
27
12
14
10
11
24
27
30
33
13
12
14
11
24
11
30
11
33
13
27
13
27
12
24
12
30
10
33
14
24
14
30
12
33
11
27
13
27
10
24
14
8
33
12
27
12
24
14
30
12
33
14
24
13
30
12
24
12
9
24
13
30
13
27
10
33
14
24
10
30
14
33
13
27
13
0
27
14
33
14
30
11
24
13
27
11
24
12
24
14
30
10
24
13
33
13
30
12
27
11
33
10
24
12
Примечания.
1. В числителе дробей – пролет цеха l; в знаменателе – высота пола до головки рельса
h1, м.
2.
Длина здания равна четырехкратному пролету L = (4 × l), м.
31
Учебное издание
Составитель:
СЕНЬКИН Николай Александрович
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Рабочая программа, методические указания и задания
к курсовому проекту и курсовой работе по дисциплине
«Металлические конструкции, включая сварку»
для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское
строительство» для всех форм обучения
Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе СЛИ
по электронной версии рукописи, предоставленной составителем.
Редакционно-издательский отдел СЛИ СПбГЛТА.
Подписано в печать 08.02.07. Бумага офсетная. Формат 60 × 90 1/16. Печать офсетная.
Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 50. Заказ №
.
Сыктывкарский лесной институт (СЛИ)
167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39
E-mail: institut@sfi.komi.com
www.sli.komi.com
Отпечатано в типографии СЛИ
167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39
32