- •Номенклатура и область применения металлических конструкций
- •Основные особенности металлических конструкций
- •Условия эксплуатации.
- •Вопрос 2. Материалы металлических конструкций. Структура сталей. Классификация сталей. Механические свойства стали.
- •Группы стали
- •Механические свойства стали
- •Вопрос 3. Нормирование сталей.
- •Вопрос 4. Группы сталей по прочности. Выбор сталей для строительных конструкций. Сортамент для стальных конструкций.
- •Виды производства стали, применяемой в металлических конструкциях
- •Сортамент для стальных конструкций
- •Вопрос 5. Влияние различных факторов на свойства стали.
- •Вопрос 6. Виды дефектов кристаллической решетки и механизм разрушения стали. Работа стали при неравномерном распределении напряжений. Работа стали при неравномерном распределении напряжения.
- •Вопрос 7. Алюминиевые сплавы, и их состав, свойства и особенности работы
- •Группы предельных состояний
- •Расчет конструкций по предельным состояниям и сопоставление его с расчетом по допускаемым напряжениям
- •Вопрос 9. Нагрузки, действующие на сооружение. Виды нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки.
- •Вопрос 10. Предельное сопротивление материала. Нормативные и расчетные напряжения. Коэффициенты надежности.
- •Вопрос 11. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций. Основные, дополнительные, местные, начальные напряжения. Виды напряжений и их учет при расчете элементов конструкций
- •Вопрос 12. Работа и расчет на прочность центрально растянутых и центрально сжатых элементов. Работа стали на растяжение
- •Работа стали на сжатие
- •Вопрос 13. Работа стали в сложном напряженном состоянии. Учет сложного напряженного состояния при расчете стальных конструкций. Работа стали при сложном напряженном состоянии
- •Вопрос 14. Упруго-пластическая работа стали при изгибе. Шарнир пластичности. Основы расчета изгибаемых элементов. Упруго пластическая работа стали при изгибе. Шарнир пластичности
- •Вопрос 15. Работа стержней при кручении.
- •Вопрос 16. Устойчивость элементов металлических конструкций. Потеря устойчивости центрально-сжатых стержней. Устойчивость элементов металлических конструкций
- •Потеря устойчивости центрально сжатых стержней
- •Вопрос 17. Потеря устойчивости внецентренно сжатых и сжато-изогнутых стержней. Потеря устойчивости внецентренно сжатых стержней
- •Вопрос 18. Потеря устойчивости изгибаемых элементов
- •Вопрос 19. Потеря местной устойчивости элементов металлических конструкций
- •Вопрос 20. Работа стали при повторных нагрузках. Усталостная и вибрационная прочность.
- •Вопрос 21. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения (проверка на хладостойкость).
- •Вопрос 22. Сварка. Классификация сварки. Структура сварного шва. Сварные трещины. Термический класс сварки.
- •Вопрос 23. Типы сварных соединений и швов.
- •Вопрос 24. Расчет стыковых и угловых сварных швов. Расчет стыковых сварных швов.
- •Расчет угловых сварных швов
- •Фланговые угловые швы
- •Лобовые угловые швы
- •Вопрос 25. Конструктивные требования к сварным соединениям.
- •Вопрос 26. Основные дефекты сварных швов и виды контроля качества.
- •Вопрос 27. Виды болтов, применяемых в металлических конструкциях. Болтовые соединения. Заклепочные соединения. Болтовые соединения
- •Болты грубой, нормальной точности
- •Болты повышенной точности
- •Высокопрочные болты
- •Анкерные болты
- •Заклепочные соединения
- •Вопрос 28. Расчет болтовых соединений без контролируемого натяжения болтов.
- •Расчет болтов и заклепок на срез.
- •Расчет болтового и заклепочного соединения на смятие.
- •Расчет болтов и заклепок на растяжение
- •Расчет высокопрочных болтов.
- •Вопро 29. Расчет фрикционных соединений на высокопрочных болтах.
- •Вопрос 30. Конструирование болтовых соединений.
- •Вопрос 31. Балки и балочные конструкции. Типы балок и балочных клеток. Балки и балочные конструкции
- •Балочные клетки
- •Вопрос 32. Стальной настил балочных клеток. Основы расчета и конструирования. Расчет прокатных балок. Плоский стальной настил балочных клеток
- •Расчет прокатной балки
- •Вопрос 33. Расчет разрезных составных балок. Компоновка сечения балки. Изменение сечения балки по длине. Проверка прочности балки. Расчет разрезных составных балок
- •Предварительный подбор сечения балки.
- •Компоновка сечения балки
- •Проверка прочности балки
- •Изменение сечения по длине балки
- •Вопрос 34. Проверка общей устойчивости балки. Проверка местной устойчивости поясов и стенки балки от действия нормальных и касательных напряжений. Проверка общей устойчивости балки
- •Проверка местной устойчивости сжатого пояса балки
- •Проверка местной устойчивости стенки балки
- •Вопрос 35. Расчет поясных швов составных балок. Расчет опорного ребра. Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах. Расчет поясных швов.
- •Расчет опорного ребра
- •Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах
- •Вопрос 36. Центрально-сжатые сплошные колонны. Типы сечений. Расчет и конструирование стержня сплошной колонны. Сплошные колонны Типы сечений стержня
- •Расчет стержня колонны
- •Вопрос 37. Центрально-сжатые сквозные колонны. Типы сечений. Типы решеток. Влияние решеток на устойчивость стержня сквозной колонны. Сквозные колонны Типы сечений и соединений ветвей сквозных колонн.
- •Стержень сквозной колонны с планками в двух плоскостях.
- •Стержень сквозной колонны с раскосами в двух плоскостях.
- •Вопрос 38. Расчет и конструирование стержня центрально-сжатой сквозной колонны. Стержень сквозной колонны с планками в двух плоскостях.
- •Стержень сквозной колонны с раскосами в двух плоскостях.
- •Вопрос 39. Расчет безраскосной решетки (планок)
- •Вопрос 40. Конструирование и расчет базы центрально-сжатой сплошной и сквозной колонн. Расчет базы центрально-сжатой колонны
- •Вопрос 41. Оголовки колонн и сопряжения балок с колоннами. Конструирование и расчет оголовка центрально-сжатой сплошной и сквозной колонн. Конструирование и расчет оголовка колонны
- •Вопрос 42. Фермы. Классификация ферм. Компоновка ферм. Элементы ферм. Типы сечений стержней легких и тяжелых ферм.
- •Классификация ферм
- •Компоновка ферм
- •Вопрос 43. Расчет ферм. Определение нагрузок. Определение усилий в стержнях фермы. Расчетные длины стержней ферм. Обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия. Выбор типа сечения стержней.
- •Расчет ферм
- •Определение усилий в стержнях фермы.
- •Расчетные длины стержней ферм
- •Обеспечение обшей устойчивости ферм в системе покрытия
- •Выбор типа сечения
- •Вопрос 44. Подбор сечения сжатых и растянутых стержней ферм. Подбор сечения стержней ферм по предельной гибкости. Общие требования конструирования легких ферм. Расчет узлов ферм.
- •Подбор сечения сжатых стержней
- •Подбор сечения растянутых стержней
- •Подбор сечения стержней по предельной гибкости
- •Конструирование и расчет узлов ферм
Подбор сечения растянутых стержней
Требуемая площадь сечения стержня определяется по формуле
.
Затем по сортаменту подбирается близкий по требуемой площади профиль. Проверка напряжений в принятом сечении производится по формуле:
,
где γc =0,95 – для нижнего пояса и всех растянутых раскосов.
Кроме того, должно соблюдаться условие: λпр=250 – для растянутых поясов и опорных раскосов, λпр =350 – для прочих растянутых стержней.
Подбор сечения стержней по предельной гибкости
Ряд стержней легких ферм имеют незначительные усилия и, следовательно, небольшие напряжения; сечения этих стержней подбирают по предельной гибкости, установленной СНиП (λпр для растянутых и сжатых стержней). К таким стержням относятся дополнительные стойки в треугольной решетке, раскосы в средних панелях ферм, элементы связей.
Требуемый радиус инерции сечения стержня определяется по формуле:
,
где – расчетная длина стержня, λпр – предельная гибкость.
Затем по сортаменту выбирают профиль с минимальной площадью.
Конструирование и расчет узлов ферм
Конструирование и расчет узла производят в следующей последовательности.
Определяют необходимую длину сварных швов, крепящих стержень к фасонке.
Возможны 2 случая.
1) Для стержня с сечением, симметричным относительно центра тяжести сечения (трубчатого, швеллерного, таврового и т.п.).
см,
где n – число швов крепления стержня к фасонке;
N – усилие в стержне;
Кƒ – катет шва, определяемый толщиной стенки стержня.
2) Для стержня с сечением, несимметричным относительно центра тяжести сечения (для уголков).
по перу см;
по обушку см,
где ;
;
γ=0,3 для равнобоких уголков, γ=0,35 для неравнобоких, прикрепляемых узкой полкой. Для других случаев γ приведены в соответствующих таблицах.
Затем в масштабе вычерчивается узел фермы и определяются размеры фасонки.
Толщина фасонки определяется по требующим таблицам в зависимости от максимального усилия в стержне фермы (как правило, опорного раскоса).
С целью упрощения комплектации металла и исключения ошибок при сборке фермы все фасонки фермы проектируют одинаковой толщины.
Затем фасонку проверяют на прочность.
Общая длина криволинейной линии выкола фасонки a-b меньше прямоугольной линии a-c-d.
В первом случае существуют нормальные и касательные напряжения, а во втором только касательные.
С целью упрощения расчетов в запас прочности (поскольку Rs = 0,58Ry) принимают расчетную схему по второму случаю a-c-d.
Напряжение в фасонке определяется по формуле
.
При примыкании стойки к поясу фасонки проверяют по линии a-b.
.
При изменении сечения пояса должна быть обеспечена равнопрочность соединения по линии a-b-c (совместна работа фасонки и накладок).
Отличительной особенностью монтажного стыка является то, что фасонка и пояс разрезаны, поэтому конструкция соединения должна обеспечить равнопрочность пояса и фасонки.
Конструкция соединения может быть самой разнообразной, будь то на болтах или на сварке.
Современные конструкции ферм:
1.Фермы с поясами из широкополочных тавров и решеткой из уголков.
2.Фермы с поясами из широкополочных двутавров и решеткой из прямоугольных гнутосварных профилей.
3.Трубчатые фермы.
4.Фермы из гнутых профилей.
5.Фермы из открытых гнутых профилей.