2

Федеральное агентство по образованию пятигорский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНологиЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Металлические конструкции,

включая сварку

Методические указания для студентов специальности

290300 «Промышленное и гражданское строительство»

Пятигорск 2006

Разработал: к.т.н. Марутян А.С.

Компьютерная верстка: Лебедева С.А.

Введение

Дисциплина «Металлические конструкции, включая сварку» для специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» содержит сведения, необходимые для системного формирования как в области строительных конструкций, так и в инженерном деле в целом, в том числе экспертизе зданий, сооружений, их систем и элементов. При изучении дисциплины ставятся и решаются следующие основные цели и задачи:

• при соблюдении технологических, архитектурных и иных требований к объекту создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений, обеспечивающую простой и надежный путь для передачи силовых потоков;

• каждый конструктивный элемент, конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий (прочности, устойчивости, жесткости, долговечности, ремонтопригодности, эстетичности и т. п.);

• разрабатывать и принимать обоснованные решения в результате грамотного расчета на базе знаний теоретических основ построения расчетных положений.

Уровень освоения металлических конструкций тем выше, чем системнее сформированы знания таких фундаментальных дисциплин как математика, физика, химия, теоретическая механика, сопротивление материалов и т. п.

В соответствии с ГОС ВПО студенты должны:

знать:

- методы расчета конструктивных элементов, соединений конструктивных элементов, конструкций, зданий и сооружений;

- расчетно - теоретические основы формообразований конструкций и их элементов;

уметь:

- классифицировать строительные конструкции, их элементы и соединения, оценивать уровень технического состояния;

- обосновывать экспертную оценку объекта недвижимости;

- пользоваться научно – технической и нормативной литературой;

иметь представление:

- о причинно-следственных связях работы конструкций, их элементов и соединений;

- о смысле терминов, закономерностей в теории строительных конструкций;

- об особенностях и знать специфику технических и конструктивных решений, применяемых в практике строительства, реконструкции и модернизации объектов недвижимости.

ГОС ВПО рекомендует следующее содержание дисциплины:

Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов; работа элементов металлических конструкций и основы расчёта их надёжности; 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.

Содержание дисциплины

1. Введение в металлические конструкции.

Общее понятие и область применения металлических конструкций и сварки. Важнейшие свойства металлических конструкций и требования, предъявляемые к ним. Особенности проектирования металлических конструкций.

2. Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов.

Структура малоуглеродистой стали. Структура низколегированных сталей. Кипящие, полуспокойные, спокойные стали. Малоуглеродистые стали обычной прочности. Стали повышенной прочности. Сталь высокой прочности. Атмосферостойкие стали. Выбор марок сталей для строительных металлоконструкций. Работа стали под статической нагрузкой при концентрации напряжений, при повторных нагрузках. Сортамент стального проката. Общая характеристика алюминиевых сплавов. Прессованные профили общего назначения из алюминиевых сплавов.

3. Работа элементов металлических конструкций и основы расчета их надёжности.

Предельные состояния первой и второй групп. Классификация и характеристика нагрузок и воздействий. Нормативные нагрузки. Расчетные нагрузки и коэффициенты перегрузки (надежности по нагрузке). Сочетание нагрузок. Нормативные и расчетные сопротивления. Коэффициенты надежности по материалам. Коэффициенты надежности по назначению. Предельные состояния и расчет растянутых элементов. Работа и расчет изгибаемых элементов в пределах упругости и с учетом развития пластических деформаций. Предельные деформации и расчет стержней, сжатых осевой силой. Предельные состояния и расчет внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов. Расчет на кручение элементов конструкций. Предельные состояния и расчет элементов при переменных нагрузках (проверка усталости). Расчет стальных элементов на прочность с учетом хрупкого разрушения.

4. Соединение конструкций.

Общая характеристика заклёпочных и болтовых соединений. Классы точности и классы прочности болтов. Упругая (первая стадия), упругопластическая (вторая стадия), пластическая (третья стадия) работа заклепок. Работа и прочностной расчет болтов (заклепок) на срез, смятие, растяжение. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. Конструирование болтовых и заклепочных соединений. Комбинированные болтовые, клееболтовые соединения. Болтовые и заклёпочные соединения в конструкциях из алюминиевых сплавов.

5. Балочные конструкции.

Общая характеристика балочных конструкций. Типы балок. Компоновка балочной конструкции. Настилы балочных клеток. Подбор сечения и проверка несущей способности прокатных балок. Учет пластической работы материала в неразрезных и заделанных балках. Компоновка и подбор сечения составных балок. Стыки, опирания и сопряжения балок. Бистальные балки. Особенности проектирования балочных конструкций из алюминиевых сплавов. Предварительно напряженные балки. Балки с гибкой, гофрированной и перфорированной стенками. Балки замкнутого сечения.

6. Центрально сжатые колонны и стойки.

Общая характеристика сплошных и сквозных колонн. Выбор расчетной схемы и типа колонны. Подбор сечения и конструктивное оформление стержня сплошных и сквозных колонн. Типы и конструктивные особенности баз колонн. Расчет анкерных болтов. Свободные (шарнирные) и жесткие сопряжения балок с колоннами. Конструирование и расчет оголовков колонн.