- •Министерство образования и науки российской федерации
- •1. Общие указания по содержанию и оформлению курсовой работы
- •2. Выбор сталей для строительных конструкций
- •Назначение стали в конструкциях и сооружениях
- •Нормируемые характеристики для категорий поставки
- •Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката (выборка)
- •Расчетные сопротивления проката смятию торцевой поверхности
- •Материалы для сварки, соответствующие стали
- •Расчетные сопротивления сварных соединений
- •Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами
- •3. Расчет и конструирование соединений металлических конструкций
- •3.1. Сварные соединения
- •3.1.1. Виды сварных соединений
- •Виды сварных соединений
- •Допустимая наибольшая разность толщин деталей, свариваемых встык без скоса кромок
- •3.1.2. Классификация сварных швов
- •Минимальные катеты cварных швов
- •Виды стыковых швов в элементах стальных конструкций
- •3.1.3. Расчет стыковых соединений
- •3.1.4. Расчет соединений с угловыми швами
- •Значения коэффициентов f и z
- •Максимальные катеты швов kf,max у скруглений прокатных профилей
- •3.2. Болтовые соединения
- •Высокопрочные гост 22356-77
- •Диаметры отверстий болтов
- •3.2.1. Размещение болтов в соединении
- •Нормы расстановки болтов в болтовых соединениях
- •3.2.2. Срезные соединения на болтах нормальной точности
- •Расчетные сопротивления одноболтовых соединений срезу и растяжению болтов
- •Расчетные сопротивления смятию Rbр элементов, соединяемых болтами
- •Площади сечения болтов
- •Коэффициенты условий работы болтового соединения
- •3.2.3. Фрикционные соединения на высокопрочных болтах
- •Нормативные и расчетные сопротивления высокопрочных болтов из стали 40х по гост р 52643
- •Коэффициенты трения и надежности h
- •4. Расчет и конструирование элементов балочной клетки
- •Вертикальные предельные прогибы fu элементов балочной клетки
- •4.1. Первый вариант балочной клетки
- •4.1.1. Расчет плоского стального настила
- •Рекомендуемая толщина стального настила
- •4.1.2. Расчет балки настила
- •4.2. Второй вариант балочной клетки
- •4.2.1. Расчет балки настила
- •Площадь пояса
- •4.2.2. Расчет вспомогательной балки
- •Нормативная нагрузка на вспомогательную балку
- •Площадь пояса
- •На стенку прокатной балки
- •4.3. Третий вариант балочной клетки
- •4.3.1. Расчет железобетонного настила
- •Толщина железобетонной плиты
- •4.3.2. Расчет балки настила
- •4.4. Четвертый вариант балочной клетки
- •4.4.1. Расчет балки настила
- •4.4.2. Расчет вспомогательной балки
- •4.5. Выбор оптимального варианта балочной клетки
- •Сравнение вариантов балочной клетки (расход на 1 м2 рабочей площадки)
- •5. Расчет главной балки
- •5.1. Определение усилий
- •5.2. Компоновка сечения
- •Напряжений σ и τ по сечению
- •Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки
- •Горячекатаные полосы по гост 103-76*
- •Стальлистовая горячекатаная (выборка из гост 19903-74*)
- •Сталь широкополосная универсальная по гост 82-70*
- •5.3. Проверка прочности балки
- •На стенку сварной балки при поэтажном сопряжении балок
- •5.4. Изменение сечения балки по длине
- •5.5. Проверка общей устойчивости балки
- •5.6. Проверка местной устойчивости элементов балки
- •5.6.1. Проверка местной устойчивости стенки балки
- •Значения коэффициента ссr в зависимости от значения δ
- •5.6.2. Проверка местной устойчивости стенки балки при наличии местных напряжений (σloc 0)
- •Значение коэффициента c1
- •Значение коэффициента c2
- •Значения коэффициента ccr в зависимости от отношения a/hw
- •5.7. Проверка жесткости главной балки
- •5.8. Расчет соединения поясов балки со стенкой
- •5.9. Конструирование и расчет опорной части главной балки
- •Характеристики кривых устойчивости
- •5.10. Проектирование монтажного стыка главной балки
- •5.10.1. Монтажный стык на сварке
- •5.10.2. Монтажный стык на высокопрочных болтах
- •Площади сечения болтов
- •Нормативные и расчетные сопротивления высокопрочных болтов из стали 40х по гост р 52643
- •Расчет стыка пояса.Расчетное усилие в поясе определяется по формуле
- •Коэффициенты стыка стенки балок
- •5.11. Опирания и сопряжения балок
- •6. Расчет колонн
- •6.1. Подбор сечения сплошной колонны
- •Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально- и внецентренно сжатых элементов
- •Приближенные значения радиусов инерции IX и iy сечений
- •Поперечными ребрами жесткости
- •6.2. Подбор сечения сквозной колонны
- •6.2.1. Расчет колонны на устойчивость относительно материальной оси
- •6.2.2. Расчет колонны на устойчивость относительно свободной оси y-y
- •6.2.3. Сквозная колонна с безраскосной решеткой (планками)
- •6.2.4. Сквозная колонна с треугольнойрешеткой
- •6.3. Конструирование и расчет оголовков колонн
- •6.3.1. Оголовок сплошной колонны
- •6.3.2. Оголовок сквозной колонны
- •6.4. Расчет и конструирование базы колонны
- •6.4.1. Определение размеров опорной плиты в плане
- •Расчетные сопротивления бетона Rb
- •6.4.2. Определение толщины опорной плиты
- •Коэффициенты 1 для расчета на изгиб плиты, опертой по четырем сторонам
- •Коэффициенты для расчета на изгиб плиты, опертой на три канта
- •6.4.3. Расчет траверсы
- •Заключение
- •Сортаменты
- •Окончание таблицы а.1
- •Сталь горячекатаная, балки двутавровые по гост 8239-89
- •Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок по гост 26020-83
- •Окончание таблицы а.3
- •Уголки стальные горячекатаные равнополочные по гост 8509-93
- •Исходные данные для выполнения курсовой работы
- •Образец титульного листа пояснительной записки
- •Проектирование рабочей площадки
- •Наиболее употребляемые термины и определения
- •Оглавление
- •1. Общие указания по содержанию и оформлению курсовой
- •3. Расчет и конструирование соединений металлических
- •Темников Виктор Георгиевич металлические конструкции, включая сварку проектирование рабочей площадки
- •664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Вертикальные предельные прогибы fu элементов балочной клетки
Элемент |
Предельный прогиб fu |
Стальной настил |
l/150 |
Балки настила |
l/200 |
Вспомогательные балки |
l/250 |
Главные балки |
l/400 |
Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по методу предельных состояний, основные положения которого должны быть направлены на обеспечение безотказной работы конструкций с учетом изменчивости свойств материалов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности (народнохозяйственной значимости) проектируемых объектов, определяемой материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспособности.
Под предельным состоянием строительных конструкций понимается состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна либо восстановление работоспособного состояния здания или сооружения невозможно или нецелесообразно.
Расчет конструкций по предельным состояниям направлен на предотвращение достижения любого из предельных состояний здания или сооружения (обеспечение их надежности) в течении всего его срока службы, а также при производстве работ по их возведению.
Нормами проектирования в соответствии с характером предъявляемых к конструкции требований установлены две группы предельных состояний.
Первая группа включает в себя состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций (зданий и сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом вследствие разрушения любого характера (вязкого, хрупкого, усталостного), потери устойчивости формы, потери устойчивости положения, перехода конструкции или здания (сооружения) в геометрически изменяемую систему, качественного изменения конфигурации в результате чрезмерного развития пластических деформаций, сдвигов в соединениях и др. Неразрушимость конструкций должна быть обеспечена на всем протяжении ее работы, поэтому расчет конструкций по несущей способности производится на максимальное воздействие расчетных нагрузок.
Вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или снижающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок опор, углов поворота), колебаний, трещин и т.п. (при эксплуатации металлических конструкций трещины не допустимы). При расчете конструкций или их элементов по второй группе предельных состояний перемещения и деформации определяют от максимальных нагрузок нормальной эксплуатации.
Под нормальной эксплуатацией понимается эксплуатация, осуществляемая (без ограничений) в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими или бытовыми условиями.
Расчет конструкции обычно состоит из следующих этапов: установление расчетной схемы, сбор нагрузок, определение усилий в элементах конструкции, подбор сечений и проверка напряженно-деформированного состояния конструкции в целом, ее элементов и соединений с целью не допустить ни одного из предельных состояний.
Элементы конструкций подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:
1-й класс – НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали │σ│≤Ry (упругое состояние се
чения);
2-й класс – НДС, при котором в одной части сечения │σ│<Ry, а в дру-
гой │σ│=Ry(упругопластическое состояния сечения);
3-й класс – НДС, при котором по всей площади сечения │σ│=Ry(пластическое состояния сечения, условный пластический шарнир).
Класс напряженного состояния сечения при проектировании следует назначать в зависимости от допустимых пластических деформаций, целесообразных размеров сечения элемента в целом, толщины стенок и поясных листов. Следует учитывать назначение конструкции, характер нагрузок и воздействий, опасность хрупкого разрушения, агрессивность среды, конструктивные ограничения, степень огнестойкости и другие факторы.
Расчет на прочность балок в упругой стадии работы сечения выполняют по формулам:
– при действии момента в одной из главных плоскостей
;
– при действии в сечении поперечной силы
где MиQ– максимальные изгибающий момент и поперечная сила, найденные от расчетной нагрузки;
Wn,min– момент сопротивления ослабленного сечения;
S– статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;
I – момент инерции сечения;
tw–толщина стенки.
Расчет на прочность с учетом пластических деформаций разрезных балок 2-го и 3-го классов двутаврового сечения из стали с нормативным сопротивлением Ryn≤ 44 кН/см2при обеспечении общей устойчивости балки и местной устойчивости ее элементов (сжатого пояса и стенки) согласно требованиям СП [5] и при касательных напряжениях в месте максимального моментаτx=Qx/Aw≤ 0,9Rsпри изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix>Iy)выполняется по формуле
где Mx – максимальный изгибающий момент;
cx– коэффициент, учитывающий резерв несущей способности изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала (принимается согласно табл. 4.2);
β– коэффициент, принимаемый равным:
– при τx≤ 0,5Rs β= 1;
– при 0,5Rs < τx≤ 0,9Rs
где αf=Af/Aw– отношение площади сечения пояса к площади сечения стенки.
Таблица 4.2
Значения коэффициентов cx, cy для двутаврового сечения
Коэффициент |
αf = Af /Aw | |||
0,25 |
0,5 |
1,0 |
2,0 | |
с (сx) |
1,19 |
1,12 |
1,07 |
1,04 |
сy |
1,47 |
При расчете сечения в зоне чистого изгиба следует принимать β = 1, а вместо коэффициентаcx
сxm= 0,5 (1 +cx).
Для балок, рассчитываемых с учетом пластических деформаций, расчет на прочность в опорном сечении (приM= 0) выполняют по формуле
где Qx– максимальная поперечная сила вблизи опоры балки;
twиhw– соответственно толщина и высота стенки.
При ослаблении стенки отверстиями для болтов (при необходимости) левую часть формулы умножают на коэффициент
α=s/(s – d),
где s– шаг отверстий под болты;
d – диаметр отверстия.