Вказівки до рішення задачі Послідовність розрахунку
1. За заданою маркою сталі з табл. Е.2 ДБН установлюємо розрахунковий опір основного металу .
Тимчасовий
опір високоміцного болта
.
Необхідна
площа перерізу кутників
,
тобто
.
При
ослабленні менш 15% за розрахунковий
переріз приймаємо повну площу, тобто,
,
а при ослаблені більш 15% - приймаємо
і
.
2. За сортаментом нерівнополочних кутників підбираємо переріз
(+
5%2%
від
).
Товщину фасонки приймаємо
мм,
округляючи до типової товщини листа.
3. Розрахунок болтів.
Несуча здатність одного високоміцного, стійкого на зсув болта визначається за п. 1.12.3.3 ДБН.
Натяг болта
, (33)
несуча здатність одного болта (за силою тертя)
,
(34)
(35)
У формулах (32) і (33), (34), (35) прийнято:
-
тимчасовий опір болта за табл. Ж.7 ДБН,
-
попередній натяг болта;
-
коефіцієнт тертя контактних поверхонь
(табл. 15);
-
кількість поверхонь тертя;
-
площа болта “нетто” по різьбі (см. табл.
16);
-
розрахункове зусилля, кН;
- коефіцієнт надійності, що залежить
від способу регулювання натягу болта
і стану поверхонь (за табл. 15);
-
коефіцієнт умов роботи з'єднання,
прийнятий з урахуванням кількості
болтів (
):
при
<5;
при
5
<
10 ;
при
10.
Таблиця 15
Коефіцієнти тертя і коефіцієнти безпеки
для
-
= 1 4 мм при статичному
навантаженні
Спосіб обробки |
|
Спосіб регулювання |
|
а) дробострумна |
0,58 |
по
по
|
1,12 1,01 |
б ) вогнева обробка (багатовогневими пальниками) |
0,42 |
по по |
1,12 1,01 |
в) сталевими щітками |
0,35 |
по по |
1,17 1,06 |
г) без очищення |
0,25 |
по по |
1,30 1,20 |
Таблиця 16
Площа болта “нетто” по різьбі
, мм |
18 |
20 |
22 |
24 |
27 |
|
1,92 |
2,45 |
3,03 |
3,52 |
4,59 |
,
см2
Приклад для студента з прізвищем сидорів
Вихідні дані:
за
1-ю буквою С - розрахункове зусилля
;
за 2-ю буквою И - діаметр болта 22 мм, вогнева обробка (б);
за 3-ю буквою Д - сталь болта 40 Х «селект» регулювання натягу по куту повороту гайки ;
за 4-ю буквою О - сталь куточків 09Г2 (клас С345).
Програма рішення
1. За
табл. Е.2 ДБН визначаємо для сталі 09Г2
фасонний прокат
мм,
розрахунковий опір
МПа
за табл. Е.2 ДБН, тимчасовий опір болта
зі сталі 40 Х «селект»
МПа
(табл.5 додаток II).
2. Необхідна площа перерізу одного кутника (вважаємо, що ослаблення більш 15%)
см2.
За
сортаментом нерівнополочних кутників
ДСТ 8510-72 приймаємо ┐┌
140х90х8
см2,
ослаблення
*
см2,
що
складає
;
(див. стор.
39)
* Для кутників з полкою < 140 мм болти розміщують в один ряд (див. табл.4),
тоді
;
см2;
.
Недонапруження
.
3. Для знаходження несучої здатності одного болта визначаємо попередній натяг
кн,
де
см2
для
мм (за табл. 6, додаток II
або табл. Ж.8 ДБН.
Несуча
здатність одного болта при
і
(по табл.15) і кількості площадок тертя
.
кН.
Розрахункова кількість болтів
,
приймаємо сім болтів.
Виконуємо ескіз (рис. 20).
Рис. 20. Ескіз до рішення задачі №11.
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
1.ДБН В.2.6-163:2010. Конструкції будівель і споруд. Сталеві конструкції. Норми проектування, виготовлення і монтажу. [Текст]. –К.: Мінрегіонбуд України, 2010.- 220 с.
2.Металеві конструкції: Загальний курс. Нілов О.О., Пермяков В.О., Шимановський О.В., Білик С.І., Лавриненко Л.І., Бєлов І.Д., Володимирський В.О. //Під заг. редакцією О.О. Нілова та О.В. Шимановського. - [підручник для вузів]. – 2-ге вид. – К.: Сталь, 2010.- 869 с.
3. Беленя Е.И. Металлические конструкции: Общий курс. [Текст]. – М.: Стройиздат, 1985.– 560с.
4. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М. Металеві конструкції. – Львів.: Світ, 1994. - 280 с.
5. Сахновский М.М. Методические указания к выполнению практических работ по первой части курса строительных конструкций. – Д.: ДИИТ, 1984. - 54 с.
ЗМІСТ
Загальні вказівки.....................................................................................................З
I. Задачі з розрахунку елементів сталевих конструкцій......................................5
Задача № 1...............................................................................................................5
Задача № 2...............................................................................................................9
Задача №3...............................................................................................................12
Задача №4..............................................................................................................16
Задача № 5.............................................................................................................20
II.Задачі з розрахунку з'єднань елементів сталевих конструкцій.....................25
Задача№6...............................................................................................................27
Задача№7...............................................................................................................30
Задача№8...............................................................................................................34
Задача№9...............................................................................................................37
III.Розрахунок болтових з'єднань елементів сталевих конструкцій.................40
Задача № 10...........................................................................................................40
Задача № 11...........................................................................................................40
Бібліографічний список........................................................................................43
Додаток І................................................................................................................45
Додаток II...............................................................................................................48
Додаток III..............................................................................................................52
Додаток IV..............................................................................................................53
Додаток І
Механічні властивості сталей
Таблиця 1
Марки сталі, що відповідають маркам сталей згідно з ГОСТ 27772
Таблиця Е.5 ДБН В.2.6-163:2010
Клас сталі |
Стандарт |
Сталь, яка відповідає сталі згідно з ГОСТ 27772 |
|
марки сталі, товщина прокату, мм |
Стандарт |
||
С235 |
ГОСТ 27772 |
Ст3кп2 |
ГОСТ 380 |
С245 |
Ст3пс5 (листовий – до 20, фасонний – до 30) |
ГОСТ 380 |
|
С255 |
Ст3сп5, Ст3Гпс5, Ст3пс5 (листовий – понад 20 до 40, фасонний – понад 30 |
ГОСТ 380 |
|
С275 |
Ст3пс5 |
ГОСТ 380 |
|
С285 |
Ст3сп5, Ст3Гпс5 |
ГОСТ 380
|
|
С345, С345Т |
09Г2 |
ГОСТ 19281-89 |
|
09Г2С 15ХСНД (листовий до 10, фасонний до 20) 14Г2 (листовий, фасонний до 20) |
ГОСТ 19281-89 |
||
СтТпс |
ГОСТ 14637 |
||
С345К |
ГОСТ 27772 категорій 1,2,3,4 |
10ХНДП |
ГОСТ 19281 категорій 6,7, 9,12,13 і 15 |
С355 |
ТУ У 27.1-5416923-085 |
06ГБ-355 |
ТУ У 27.1- 5416923-085 |
14Г2 (листовий, фасонний - понад 20) 10Г2С1, 15ХСНД (листовий – понад 10, фасонний – понад 20), 10ХСНД (листовий до 10, фасонний – без обмежень) |
ГОСТ 19281, ГОСТ 19281-89 |
||
С375 |
ГОСТ 27772 категорій 1,2,3,4 |
09Г2С гр.2, 12Г2С гр.2
|
ГОСТ 19281 категорій 6,7, 9,12,13 і 15 |
С390 |
ГОСТ 27772 |
14Г2 АФ, 10Г2С1 термозміцнена, 10ХСНД (листовий – понад 10) 06ГБ-390 |
ГОСТ 19281-89 сталі категорій 1-15
|
С390К |
15Г2АФДпс |
ГОСТ 19281-89 |
|
С440 |
16Г2АФ, 18Г2АФпс, 105Г2СФ термозміцнень 06Г2Б |
ГОСТ 19281-89 сталі категорій 1-15
|
|
С490 |
06Г2Б |
ГОСТ 19281-89 |
|
С590 |
12Г2СМФ |
ГОСТ 19281-89 сталі категорій 1-15
|
|
С590К |
12ГН2МФАЮ |
||
Таблиця 2
Характеристичні і розрахункові опори на розтяг, стиск і згин листового, широкополосного універсального і фасонного прокату за ГОСТ 27772-88 для сталевих конструкцій будівель та споруд
Таблиця Е.2 ДБН
Сталь |
Товщина прокату мм |
Характеристичний опір, МПа (кгс/кв.мм), прокату |
Розрахунковий опір, МПа (кгс/кв.см), прокату |
||||||||||
листового, широкополосного універсального |
Фасонного |
листового, широкополосного універсального |
Фасонного |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
С235
|
От 2 до 20 Св. 20 до 40 Св. 40 до 100 Св. 100 |
235 (24) 225 (23) 215 (22) 195 (20) |
360 (37) 360 (37) 360 (37) 360 (37) |
235 (24) 225 (23) - - |
360 (37) 360 (37) - - |
230 (2350) 220 (2250) 210 (2150) 190 (1950) |
350 (3600) 350 (3600) 350 (3600) 350 (3600) |
230 (2350) 220 (2250) - - |
350 (3600) 350 (3600) - - |
||||
С245
|
От 2 до 20 Св. 20 до 30 |
245 (25) - |
370 (38) - |
245 (25) 235 (24) |
370 (38) 370 (38) |
240 (2450) - |
360 (3700) - |
240 (2450) 230 (2350) |
360 (3700) 360 (3700) |
||||
С255
|
От 2 до 3,9 От 4 до 10 Св. 10 до 20 Св. 20 до 40 |
255 (26) 245 (25) 245 (25) 235 (24) |
380 (39) 380 (39) 370 (38) 370 (38) |
- 255 (26) 245 (25) 235 (24) |
- 380 (39) 370 (38) 370 (38) |
250 (2550) 240 (2450) 240 (2450) 230 (2350) |
370 (3800) 370 (3800) 360 (3700) 360 (3700) |
- 250 (2550) 240 (2450) 230 (2350) |
- 370 (3800) 360 (3700) 360 (3700) |
||||
С275
|
От 2 до 10 Св. 10 до 20 |
275 (28) 265 (27) |
380 (39) 370 (38) |
275 (28) 275 (28) |
390 (40) 380 (39) |
270 (2750) 260 (2650) |
370 (3800) 360 (3700) |
270 (2750) 270 (2750) |
380 (3900) 370 (3800) |
||||
С285
|
От 2 до 3,9 От 4 до 10 Св. 10 до 20 |
285 (29) 275 (28) 265 (27) |
390 (40) 390 (40) 380 (39) |
- 285 (29) 275 (28) |
- 400 (41) 390 (40) |
280 (2850) 270 (2750) 260 (2650) |
380 (3900) 380 (3900) 370 (3800) |
- 280 (2850) 270 (2750) |
- 390 (4000) 380 (3900) |
||||
С345
|
От 2 до 10 Св. 10 до 20 Св. 20 до 40 Св. 40 до 60 Св. 60 до 80 Св. 80 до 100 |
345 (35) 325 (33) 305 (31) 285 (29) 275 (28) 265 (27) |
490 (50) 470 (48) 460 (47) 450 (46) 440 (45) 430 (44) |
345 (35) 325 (33) 305 (31) - - - |
490 (50) 470 (48) 460 (47) - - - |
335 (3400) 315 (3200) 300 (3050) 280 (2850) 270 (2750) 260 (2650) |
480 (4900) 460 (4700) 450 (4600) 440 (4500) 430 (4400) 420 (4300) |
335 (3400) 315 (3200) 300 (3050) - - - |
480 (4900) 460 (4700) 450 (4600) - - - |
||||
С345К |
От 4 до 10
|
345 (35)
|
470 (48)
|
345 (35)
|
470 (48)
|
335 (3400)
|
460 (4700)
|
335 (3400)
|
460 (4700)
|
||||
С375
|
От 2 до 10 Св.10 до 20 Св.20 до 40
|
375(38) 355(36) 335(34)
|
510(52) 490(50) 480(49)
|
375(38) 355(36) 335(34)
|
510(52) 490(50) 480(49)
|
365(3700) 345(3500) 325(3300)
|
500(5100) 480(4900) 470(4800)
|
365(3700) 345(3500) 325(3300)
|
500(5100) 480(4900) 470(4800)
|
||||
За товщину фасонного прокату слід приймати товщину полиці. |
|||||||||||||
Таблиця 3
Значення коефіцієнтів a і b
Таблиця 1.4.1 ДБН
Тип поперечного перерізу |
Тип кривої стійкості |
Значення коефіцієнтів |
|
a |
b |
||
|
а |
0,03 |
0,06 |
|
b |
0,04 |
0,09 |
|
с |
0,04 |
0,14 |
Примітка Для прокатних двотаврів заввишки понад 500 мм у разі розрахунку на стійкість у площині стінки слід приймати тип кривої стійкості а. |
|||
Додаток ІІ
Матеріали для з’єднань сталевих конструкцій
Таблиця 1
Матеріалі для зварювання, відповідні до міцності сталі елементів, нормативні опори метала шва, розрахункові опори металу кутових швів
Таблиця Ж.1 ДБН
Група конструкцій |
Клас міцності прокату (найменування, марка сталі) |
Державний стандарт, технічні умови |
Марки матеріалів для зварювання |
|||||
під флюсом |
у вуглекислому газі за ГОСТ 8050-85 або в суміші його з аргоном за ГОСТ 10157-79 |
самозахисним порошковим дротом за ГОСТ 26271-84 |
покритими електродами типу за ГОСТ 9467-75* |
|||||
флюс за ГОСТ 9087-81*, ТУ У 05416923.049-99 |
зварювальний дріт за ГОСТ 2246-70* |
дротом суцільного перерізу за ГОСТ 2246-70* |
порошковим дротом за ГОСТ 26271-84 |
|||||
1,2 |
від 235 до 285 вкл. (типу Ст3сп) |
ГОСТ 27772-88 ДСТУ 2651-94 (ГОСТ 380-94) ГОСТ 14637-89 ГОСТ 535-88 ГОСТ 6713-91 |
АН-348А1) АН-348АД2) |
Св-08А Св-08ГА |
08Г2С
|
|
|
Э42А УОНИ 13/45 УОНИ 13/45СМ УОНИ 13/45А СМ11 |
від 295 до 375 вкл (типу 09Г2С) |
ГОСТ 27772-88 гост 19281-89 ТУ У 322-16-127-97 |
АН-47 АН-47Д АН-3481) АН-348АДI) |
Св-08ГА Св-10ГА Св-10Г2 |
08Г2С |
ПП-АН9 ПП-АН29 ПП-АН59 ПП-АН61 ПП-АН69 |
ПП-АНI93) ПП-АНI9Н3) ПП-АН45 |
Э50А УОНИ 13/55 УОНИ 13/55СМ УОНИ 13/55ФК ДСК-55ФК |
|
від 325 до 390 вкл. (типу10ХСНД) |
ГОСТ 19281-89 гост 6713-91 ТУ 14-1-5311-95 ТУ У 322-16-127-97 |
АН-47 АН-47Д АН-348А1) АН-348АДI) АН-43
|
Св-08ГА2) Св-10ГА2) Св-10Г22) Св-08ХМ Св-10НМА
|
08Г2С |
ПП-АН9 ПП-АН29 ПП-АН59 ПП-АН61 ПП-АН69 |
ПП-АНI93) ПП-АНI9Н3) ПП-АН45 |
ИТС-4С АНО-11 АНО-12 АНО-12С АНО-9 АНО-ТМ/СХ
|
|
від 355 до 440 вкл. (типу С390, 16ГБ)
|
ГОСТ 27772-88 ГОСТ 19281-89 ГОСТ 5521-93 ТУ У 14-16-150-99 |
АН-47 АН-47Д АН-17М АН-348А1) АН-348АДI) АН-43
|
Св-08ГА2) Св-10ГА2) Св-10Г22) Св-08ХМ Св-10НМА Св-08ХГСМА Св-10ХГ2СМА |
08Г2С |
ПП-АН9 ПП-АН29 ПП-АН59 ПП-АН61 ПП-АН69 |
ПП-АНI93) ПП-АНI9Н3) ПП-АН45 |
|
|
345 (С345К, 10ХНДП) |
ГОСТ 27772-88 ГОСТ 19281-89
|
АН-348А АН-348АД |
Св-08Х1ДЮ |
Св-08ХГ2СДЮ |
ПП-АН59 ПП-АН61
|
ПП-АНI93) ПП-АНI9Н3)
|
Э50А ОЗС-18 КД-11 |
|
від 440 до 590 вкл. (типу С590К) |
ГОСТ 27772-88 ТУ У 14-16-150-99
|
АН-17М
|
Св-08ХН2ГМЮ Св-10НМА |
Св-08ХГСМА Св-10ХГ2СМА Св-08Г2С |
|
|
Э60 УОНИ 13/65 АНО-33 АНО-ТМ60 Э70 АНП-2 АНП-11 АНО-ТМ70 |
|
Таблиця 2
Характеристичні та розрахункові опори металу кутових швів
Таблиця Ж.2 ДБН
-
Рекомендований клас міцності
основного металу
Метал кутового шва
Характеристичний опір Rwun, Н/мм2
Розрахунковий опір Rwf, Н/мм2
С315 і нижче
410
180
Вище С315 до С355 включно
450
200
Вище С355 до С390 включно
490
215
Вище С390 до С440 включно
590
240
Вище С440
685
280
Таблиця 3
Характеристичні опори сталі болтів і розрахункові опори
одноболтових з’єднань зрізу і розтягу, Н/мм2
Таблиця Ж.4 ДБН
Клас міцності болтів |
Rbun |
Rbyn |
Rbs |
Rbt |
5.6 |
500 |
300 |
210 |
225 |
5.8 |
500 |
400 |
210 |
235 |
8.8 |
800 |
640 |
320 |
435 |
10.9 |
1000 |
900 |
400 |
540 |
12.9 |
1200 |
1080 |
420 |
600 |
40Х “селект” |
1100 |
990 |
405 |
550 |
Примітка В таблиці указані значення розрахункових опорів, обчислені за формулами розділу 1.3 цих норм із округленням до 5 Н/мм2. |
||||
Таблиця 4
Розрахункові опори одноболтових з’єднань зминанню Rbр елементів, що з’єднуються болтами
Таблиця Ж.5 ДБН
Тимчасовий опір сталі з’єднуваних елементів Run, Н/мм2 (МПа) |
Rbр, Н/мм2, при болтах (МПа) |
|
класу точності А |
класів точності В і С, високоміцних |
|
360 |
560 |
475 |
370 |
580 |
485 |
380 |
590 |
500 |
390 |
610 |
515 |
430 |
670 |
565 |
440 |
685 |
580 |
450 |
700 |
595 |
460 |
720 |
605 |
470 |
735 |
620 |
480 |
750 |
630 |
490 |
765 |
645 |
510 |
795 |
670 |
540 |
845 |
710 |
570 |
890 |
750 |
590 |
920 |
775 |
Примітка У таблиці наведені значення розрахункових опорів, обчислені за формулами розділу 1.3 цих норм із округленням до 5 Н/мм2. |
||
Таблиця 5
Характеристичні опори сталі і розрахункові опори на розтяг, Н/мм2 (МПа), високоміцних болтів за ГОСТ 22356 із сталі марки 40Х «селект»
Таблиця Ж.7 ДБН
-
Номінальний діаметр різьби, мм
Rbun
Rbh
16, 20, (22), 24, (27)
1100
770
30
950
665
36
750
525
42
650
455
48
600
420
Таблиця 6
Площі перерізу болтів, см2, за ГОСТ 1759.4
Таблиця Ж.8 ДБН
d, мм |
16 |
(18) |
20 |
(22) |
24 |
(27) |
30 |
36 |
42 |
48 |
Ab |
2,01 |
2,54 |
3,14 |
3,80 |
4,52 |
5,72 |
7,06 |
10,17 |
13,85 |
18,09 |
Abn |
1,57 |
1,92 |
2,45 |
3,03 |
3,53 |
4,59 |
5,61 |
8,16 |
11,20 |
14,72 |
Таблиця 7
Коефіцієнти стійкості при центральному стиску
Таблиця К.1 ДБН
Умовна
гнучкості |
Коефіцієнти для типів кривих стійкості |
Умовна гнучкості |
Коефіцієнти для типів кривих стійкості |
||||
а |
b |
с |
а |
b |
с |
||
0,4 |
999 |
998 |
992 |
5,4 |
261 |
261 |
255 |
0,6 |
994 |
986 |
950 |
5,6 |
242 |
242 |
240 |
0,8 |
981 |
967 |
929 |
5,8 |
226 |
226 |
226 |
1,0 |
968 |
948 |
901 |
6,0 |
|
211 |
|
1,2 |
954 |
927 |
878 |
6,2 |
|
198 |
|
1,4 |
938 |
905 |
842 |
6,4 |
|
186 |
|
1,6 |
920 |
881 |
811 |
6,6 |
|
174 |
|
1,8 |
900 |
855 |
778 |
6,8 |
|
164 |
|
2,0 |
877 |
826 |
744 |
7,0 |
|
155 |
|
2,2 |
851 |
794 |
709 |
7,2 |
|
147 |
|
2,4 |
820 |
760 |
672 |
7,4 |
|
139 |
|
2,6 |
785 |
722 |
635 |
7,6 |
|
132 |
|
2,8 |
747 |
683 |
598 |
7,8 |
|
125 |
|
3,0 |
704 |
643 |
562 |
8,0 |
|
119 |
|
3,2 |
660 |
602 |
526 |
8,5 |
|
105 |
|
3,4 |
615 |
562 |
492 |
9,0 |
|
094 |
|
3,6 |
572 |
524 |
460 |
9,5 |
|
084 |
|
3,8 |
530 |
487 |
430 |
10,0 |
|
076 |
|
4,0 |
475 |
453 |
401 |
10,5 |
|
069 |
|
4,2 |
431 |
421 |
375 |
11,0 |
|
063 |
|
4,4 |
393 |
392 |
351 |
11,5 |
|
057 |
|
4,6 |
359 |
359 |
328 |
12,0 |
|
053 |
|
4,8 |
330 |
330 |
308 |
12,5 |
|
049 |
|
5,0 |
304 |
304 |
289 |
13,0 |
|
045 |
|
5,2 |
281 |
281 |
271 |
14,0 |
|
039 |
|
Примітка Наведені у таблиці значення коефіцієнту збільшені в 1000 разів. |
|||||||
Додаток ІІІ
Таблиця 1
Сортамент листового прокату
Вид прокату |
Полосова сталь ГОСТ 103-76 |
Універсальна широкополосна сталь за ГОСТ 82-70 |
Товстолистова сталь за ГОСТ 10903 -74 |
|
Ширина деталі, мм |
b200 мм |
200ммb 1050мм |
b1050мм |
|
Рекомендована стандартна ширина |
30 38 40 45 50 56 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 |
220 250 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 530 560 600 630 650 670 710 750 800 850 900 950 1000 1050 |
1250 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 |
|
Рекомендована стандартна товщина, мм |
4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 36 40 45 50 55 60 |
|||
Додаток IV