2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

Кафедра конструкцій із металу, дерева і пластмас

Методичні вказівки

до практичних занять

із дисципліни

“Металеві конструкції”

для студентів напрямів підготовки 6.060101 Будівництво,

6.060102 Архітектура, 6.030601 Менеджмент

усіх форм навчання

Полтава 2014

Методичні вказівки до практичних занять із дисципліни „Металеві конструкції” для студентів напрямів підготовки 6.060101 Будівництво, 6.060102 Архітектура, 6.030601 Менеджмент усіх форм навчання. – Полтава: ПолтНТУ, 2014. – 51 с.

Укладачі: С.Ф. Пічугін, доктор технічних наук, професор;

В.Ф. Пенц, кандидат технічних наук, доцент;

В.П. Чичулін, кандидат технічних наук, доцент;

М.В. Бібік, кандидат технічних наук, доцент;

В.М. Бібік, старший викладач;

С.А. Гудзь, кандидат технічних наук, старший викладач.

Відповідальний за випуск: С.Ф. Пічугін, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри конструкцій із металу, дерева і пластмас.

Рецензент: О.В. Семко, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри архітектури та міського будівництва.

Затверджено науково-методичною

радою університету

Протокол № від

Редактор Н.В. Жигилій

Коректор Н.О. Янкевич

Мета практичних занять – навчити студентів методам розрахунку і конструювання елементів та з’єднань металевих конструкцій, а також набути навичок користування нормативною і довідковою літературою. На кожному занятті студенти вирішують типові задачі, що часто трапляються в проектній практиці, присвячені одному з видів елементів (згинні, центрально чи позацентрово навантажені елементи) чи з’єднань (зварні або болтові). Умови цих задач із прикладами, їх розв’язки наведено у відповідних розділах даних методичних указівок.

При вирішенні задач необхідно користуватися ДБН [1, 2, 3, 4] і довідковими даними, наведеними в [6; 7] або в інших джерелах [8; 9]. У тексті методичних указівок дані посилання на пункти, таблиці та формули ДБН В.2.6-163:2014 [1], де наведено позначення всіх величин, що входять у формули. Нумерація формул, поданих далі, також відповідає ДБН В.2.6-163:2014. Необхідність розробки даних методичних вказівок виникла внаслідок набуття чинності норм проектування сталевих конструкцій ДБН В.2.6-163:2014 на заміну ДБН В.2.6-163:2010 [4] і СНиП ІІ-23-81* [5], а також відсутності в попередньому виданні методичних вказівок [10] довідникової інформації щодо розрахунку елементів і з’єднань металевих конструкцій згідно з новими нормами.

Для глибшого розуміння роботи та методів розрахунку елементів і з’єднань металевих конструкцій варто вивчити підручник [6] та посібники [7; 8; 9].

1. Вибір сталі для конструкцій і визначення її розрахункових опорів

Задача 1.1. Вибір сталі для металевих конструкцій

Проектується зварна ферма покриття промислової будівлі для роботи під статичним навантаженням при температурі не нижче від . Можливі наслідки від відмови будівлі середні. Чи можна застосувати сталь С245 для поясів? Чи можна застосувати ту ж сталь для фасонок? Обґрунтувати вибір групи конструкцій для верхнього та нижнього поясів ферми і для фасонок.

Розв’язання

1. У табл. 1 [3] знаходимо, що для середніх наслідків від відмови будівлі потрібно прийняти клас відповідальності СС2 (ІІ).

2. Визначимо групу конструкцій для верхнього (стиснутого) пояса. Для цього спочатку визначимо категорії за призначенням і за напруженим станом. За табл. А.1 [1] для конструкцій покриття (ферм) при статичному навантаженні (п. 5 б)) приймаємо категорію за призначенням А, за напруженим станом ІІ. За табл. А.2 [1] визначаємо бали показників окремих чинників:

S₁ = 0 – для класу відповідальності СС2 (ІІ);

S₂ = 11 – для категорії за призначенням А;

S₃ = 5 – для категорії за напруженим станом ІІ;

S₄ = 2 – при відсутності розтягувальних напружень від розрахункового навантаження;

S₅ = 6 – при наявності несприятливого впливу зварних з’єднань.

Групу конструкцій слід приймати залежно від показника групи S, який дорівнює сумі балів показників окремих чинників S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅.

• група 1 – при S > 26;

• група 2 – при 23  S  26;

• група 3 – при 19  S  22;

• група 4 – при S  18.

S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ = 0 + 11 + 5 + 2 + 6 = 24. Для верхнього (стиснутого) пояса ферми приймаємо групу 2.

3. Визначимо групу конструкцій для нижнього (розтягнутого) пояса. За табл. А.1 [1] для конструкцій покриття (ферм) при статичному навантаженні (п. 5 б)) приймаємо категорію за призначенням А, за напруженим станом ІІ (як і для стиснутого пояса). За табл. А.2 [1] визначаємо бали показників окремих чинників:

S₁ = 0 – для класу відповідальності СС2 (ІІ);

S₂ = 11 – для категорії за призначенням А;

S₃ = 5 – для категорії за напруженим станом ІІ;

S₄ = 7 – при наявності розтягувальних напружень від розрахункового навантаження;

S₅ = 6 – при наявності несприятливого впливу зварних з’єднань (у разі розташування зварних з’єднань у місцях дії значних розрахункових розтягувальних напружень).

S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ = 0 + 11 + 5 + 7 + 6 = 29. Для нижнього (розтягнутого) пояса ферми приймаємо групу 1.

4. Визначимо групу конструкцій для фасонок. За табл. А.1 [1] для конструкцій покриття (вузлові фасонки) (п. 5 в)) приймаємо категорію за призначенням А, за напруженим станом ІІ. За табл. А.2 [1] визначаємо бали показників окремих чинників:

S₁ = 0 – для класу відповідальності СС2 (ІІ);

S₂ = 11 – для категорії за призначенням А;

S₃ = 5 – для категорії за напруженим станом ІІ;

S₄ = 7 – при наявності розтягувальних напружень від розрахункового навантаження;

S₅ = 6 – при наявності несприятливого впливу зварних з’єднань.

S = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ = 0 + 11 + 5 + 7 + 6 = 29. Для фасонок приймаємо групу 1.

5. У табл. Г.1 [1] (табл. А.1) знаходимо, що для верхнього (стиснутого) пояса ферми групи конструкцій 2 сталь С245 застосовувати можна, але для неопалюваних будівель і конструкцій, що експлуатуються на відкритому повітрі, слід застосовувати прокат завтовшки до 10 мм. Для нижнього (розтягнутого) пояса ферми групи конструкцій 1 сталь С245 застосовувати не можна.

6. В тій же таблиці знаходимо, що для фасонок групи конструкцій 1 сталь С245 використовувати не можна.

Задача 1.2. Визначення розрахункового опору сталі

Визначити розрахунковий опір розтягу, стиску, згину, зсуву і зминанню торцевої поверхні для прокату зі сталі С275:

а) листа товщиною 12 мм;

б) двотавра 40Б2. Відповіді дати в розмірності .

Розв’язання

1. За сортаментом (табл. Б.5) знаходимо товщину полиці двотавра 40Б2, яка дорівнює .

2. Розрахункові опори розтягу, стиску і згину наведені в табл. Г.2 [1] (табл. А.2), крім того, з цієї таблиці вибираємо характеристичні значення тимчасового опору , які будуть використовуватися далі:

а) для листа товщиною 12 мм , ;

б) для фасонного прокату товщиною 11,9 мм , .

3. Розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні визначається за табл. Е.4 [1] (табл. А.3) залежно від значення тимчасового опору . Із таблиці знаходимо:

а) для листа ;

б) для двотавра .

4. Відповідно до табл. 7.1 [1], розрахунковий опір зсуву дорівнює . За отриманими раніше даними обчислюємо:

а) для листа ;

б) для двотавра .

Відповіді:

а) для листа товщиною 12 мм

, , ;

б) для двотавра 40Б2

, , .