МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

О.О. Нілов, Л.І. Лавріненко

МЕТАЛЕВІ КОНСТРУКЦІЇ

ОДНОПОВЕРХОВІ ВИРОБНИЧІ БУДІВЛІ.

ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ.

ПОЗАЦЕНТРОВО-СТИСНУТІ КОЛОНИ

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для студентів, які навчаються

за спеціальністю “Промислове і цивільне будівництво”

Київ 2004

УДК 624.014 (075.8)

ББК 38.54

Н66

Рецензенти: Є.В. Горохов, доктор технічних наук, професор

Є.В. Шевченко, доктор технічних наук, професор

А.В. Манько, кандидат технічних наук, доцент

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за спеціальністю “Промислове і цивільне будівництво” (лист Міністерства освіти і науки України № 14/18.2-858 від 22 квітня 2004 року).

Нілов О.О., Лавріненко Л.І.

Н66 Металеві конструкції. Одноповерхові виробничі будівлі. Основи розрахунку.Позацентрово-стиснуті колони: Навчальний посібник. – К.: КНУБА. 2004. – 210 с.

ISBN 5-7763-9241-1

У посібнику викладені сучасні принципи компонування, розрахунку і конструювання сталевих каркасів одноповерхових виробничих будівель. Детально розглянуті схеми каркасів, конструктивні рішення несучих та огороджуючих конструкцій. Необхідна увага приділена формуванню розрахункових схем поперечних рам. Детально розглянуті питання проектування позацентрово-стиснутих колон.

Призначений для студентів спеціальності 7.092101 “Промислове і цивільне будівництво”.

УДК 624.014 (075.8)

ББК 38.54

© О.О Нілов, Л.І. Лавріненко, 2004

I SBN 5-7763-9241-1 © КНУБА, 2004

З М І С Т

Стор.

ВСТУП……………………………………………………………………….....….6

Глава 1. Загальні положення проектування каркасів виробничих будівель………...……………………..…………..……7

1.1. Загальна характеристика конструкцій………………………………....……7

1.2. Вплив умов експлуатації на конструктивні рішення………………..….….8

1.3. Економічні фактори і їх вплив на конструктивні рішення…………..…...11

1.4. Схеми каркасів……………………………………………………………....13

1.5. Огороджувальні конструкції покриттів..……...…………………………..21

1.6. Огороджувальні конструкції стін…………………….……………………31

1.7. Конструктивні рішення основних несучих елементів каркаса……..…....34

1.8. Фахверх стін………..………………………………………..…………...….42

1.9. Ліхтарі …………………………………………….………....……...….……46

Глава 2. Компонування каркасів одноповерхових

виробничих будівель………………………………………………..….48

2.1. Загальні принципи компонування………………………………...…...…..48

2.2. Компонування поперечних рам…………………………………………...52

2.3. Система в’язей у каркасах……...……………………………………….....58

Приклад 2.1 ………….………………………….……………………...…..69

Приклад 2.2 …………….……………………….……………………..…...71

Глава 3. Розрахунок одноповерхових каркасів

виробничих будівель……..……………………………………..……..73

3.1. Загальні принципи розрахунку…………………………………………....73

3.2. Розрахункові схеми поперечних рам……………………………………..75

3.3. Навантаження на каркаси…………………………………….…………....79

3.3.1. Постійні навантаження …………………………..….…..………..79

3.3.2. Навантаження від снігу…………………………………………….82

3.3.3. Навантаження від мостових кранів……………..………………...82

3.3.4. Вітрове навантаження…………………………………...………....88

3.4. Визначення зусиль в елементах каркаса………..………………...…...….90

Приклад 3.1 ……………….………………………………………………..94

Приклад 3.2 ……………….…………………………………………...….109

Глава 4. Конструювання та розрахунок колон……………………..…..115

4.1. Загальні принципи визначення розрахункових

зусиль у колонах…………………………..…………………………..…..115

4.2. Розрахункові довжини колон…………………………..………………...117

4.2.1. Розрахункова довжина при випинанні в площині рами………….117

4.2.2. Розрахункова довжина при випинанні з площини рами………....121

4.3. Суцільні позацентрово-стиснуті колони……………………………..…..121

4.3.1. Розрахунок на міцність і стійкість……………………..…………..121

4.3.2. Перевірки місцевої стійкості……………………...…………..…...128

4.3.3. Підбір перерізу суцільних колон ……………...…………....…..…131

4.4. Позацентрово-стиснуті наскрізні колони……………………………….134

4.4.1. Основи розрахунку………….……………………………….…...134

4.4.2. Підбір перерізу…………………………………...…………….....139

4.5. Вузли колон……………………………………………………………...140

4.5.1. Вузли спирання підкранових балок...……………………………..140

4.5.2. Бази колон…………………………………………………………..144

4.5.3. Проріз для проходу в стінці колони ……………………………...155

Приклад 4.1 ………………..……………………………………..…156

Приклад 4.2 ………………………………………………………....177

Запитання для самоконтролю…………………………………...…….….....186

Список літератури.........................................................……….....……....…...189

ДОДАТКИ…………………………………………...………………….……...190

Додаток 1. ………………………………………………………...…………....190

Табл. Д 1.1. Навантаження від власної ваги конструкцій…...………………………………………………..…......190

Табл. Д 1.2. Характеристики ізоляційних матеріалів………..…….192

Табл. Д 1.3. Граничне рівномірно-розподілене розрахункове

навантаження для сталевих профільованих листів за ГОСТ

24045-86…………………………………………….……………..….192

Табл. Д 1.4. Типи профільованих сталевих листів для стінового огородження за ГОСТ 24045-94…………….………..……….…….193

Додаток 2………………………………………………….………………....…194

Табл. Д 2.1. Дані про мостові крани для компонування

поперечної рами………………………………………………….….194

Табл. Д 2.2. Дані для визначення навантажень

від мостових кранів…………………………………………….…....195

Табл. Д 2.3. Дані про мостові однобалочні однопрольотні

підвісні крани (ГОСТ 7890-93)…………………………...………...196

Табл. Д 2.4. Дані про мостові однобалочні двопрольотні

підвісні крани (ГОСТ 7890-93)……………………………...…..….197

Табл. Д 2.5. Ординати ліній впливу реакцій нерозрізної

п’ятипрольотної балки…………..……………………………….….198

Додаток 3…………………………………………………………..…………...199

Табл. Д 3.1. Нормативні значення навантажень від снігу і

вітру за СНиП 2.01.07-85……...………………………………….....199

Табл. Д 3.2. Коефіцієнти збільшення вітрового

тиску k по висоті…………………………………...……………...…199

Табл. Д 3.3. Значення k_eq ………………………………...……….....199

Табл. Д 3.4. Схеми снігових навантажень і коефіцієнти μ…….....200

Табл. Д 3.5. Схеми вітрового навантаження і аеродинамічні

коефіцієнти C…..…………………………………………………….202

Додаток 4.…………….………………...…………………………………...….202

Табл. Д 4.1. Формули для визначення опорних реакцій

колон за методом переміщень……...……………………………....202

Табл. Д 4.2. Формули для визначення зайвої невідомої Х

в двошарнірній рамі……...……………………………………….....203

Додаток 5.……………………………………………………………….….…..204

Табл. Д 5.1. Коефіцієнти розрахункової довжини μ₁

для одноступінчастих колон із верхнім вільним кінцем……….…204

Табл. Д 5.2. Коефіцієнти розрахункової довжини μ₁

для одноступінчастих колон з верхнім кінцем,

закріпленим тільки від повороту…………………………………...205

Табл. Д 5.3. Коефіцієнти впливу форми перерізу η…………….....206

Табл. Д 5.4. Коефіцієнти φ_е для перевірки стійкості

позацентрово-стиснутих суцільних елементів у площині

дії моменту, що співпадає із площиною симетрії…………...….....208

Табл. Д 5.5. Коефіцієнти φ_е для перевірки стійкості

позацентрово-стиснутих наскрізних елементів у площині

дії моменту, що співпадає з площиною симетрії…………….…....209

В С Т У П

У навчальному посібнику систематизовано викладені сучасні принципи компонування, розрахунку і конструювання найпоширеніших сталевих конструкцій – каркасів одноповерхових виробничих будівель.

Детально розглянуті конструктивні рішення несучих та огороджувальних конструкцій, схеми і способи забезпечення просторової жорсткості каркасів.

Необхідна увага приділена формуванню розрахункових схем попереч-них рам каркасів, розглянуті питання необхідності врахування різних факторів і спрощення розрахункових схем.

Посібник побудований таким чином, що поруч з викладенням пра-ктичних питань проектування каркасів розглянуті теоретичні питання розра-хунку позацентрово-стиснутих колон і попереднього підбору їх перерізу. Детально розглянуті вузли колон та методика їх розрахунку.

Викладення матеріалу відповідає вимогам глав СНиП ІІ-23–81 (зі змі-нами) “Стальные конструкции” і СНиП 2.01.07–85 “Нагрузки и воздействия”, а також діючим інструктивно-нормативним матеріалам. Система позначень та індексів в основному базується на СТ СЭВ 1565-79 «Нормативно-техни-ческая документация в строительстве. Буквенные обозначения».

Викладення матеріалу супроводжується прикладами розрахунку в обсязі, необхідному для виконання курсового проекту “Сталевий каркас одноповерхової виробничої будівлі” та окремих розділів дипломного проекту.

Зміст навчального посібника відповідає програмі курсів “Будівельні конструкції” та “Металеві конструкції”, що викладаються у будівельних ВНЗах для спеціальності 7.092101 “Промислове і цивільне будівництво”.

Автори висловлюють глибоку вдячність О.М. Ніловій та М.В. Лазнюку за неоціненну допомогу в оформленні книги.