 
        
        786
.pdf 
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х СибАДИм е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерство науки высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
« ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)» Кафедра «Строительные конструкции»
С.А. Макеев, . . лександров
ТЕХНОЛОГИЯ ПРАКТИКА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Методические указания для лабораторных работ
Омск ▪ 2019
 
| УДК 624.011.1:624.011.78 | Согласно 436-ФЗ от 29.12-2010 «О защите детей от инфор- | |
| ББК 38.55:38.56 | 
 | мации, причиняющей вред их здоровью и развитию» | 
| 
 | данная продукция маркировке не подлежит. | |
| М15 | 
 | 
 | 
| 
 | 
 | Рецензент | 
| канд. техн. наук, доц. О.В. Демиденко (СибАДИ) | ||
| Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве | ||
| методическ х указан й. | 
 | |
| Макеев, Сергей Александрович. | ||
| М15 Технолог я | практика оптимального проектирования [Электронный ре- | |
СибАДИчета строительных конструкций на прочность и жесткость. Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
сурс] : метод ческ е указания для ла ораторных работ / С.А. Макеев, А.А. Алексан-
| дров. – ( | ер я внутр вузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – | ||
| Омск | : | С бАДИ. | 2019. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/ | 
| cgiirbis 64 | ft.exe. - Реж м доступа: для авторизованных пользователей. | ||
| Содержат задан я | порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине | ||
| «Технология и практика оптимального проектирования». Способствуют более глубо- | |||
| кому усвоению основных теоретических положений курса и развитию навыков рас- | |||
Рекомендованы обучающимся всех форм обучения направления подготовки магистратуры «Строительство» магистерской программы «Теория и проектирование зданий и сооружений».
Подготовлены на кафедре «Строительные конструкции».
Текстовое (символьное) издание (365 КБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В. . Черкашина
Издание первое. Дата подписания к использованию 21.02.2019 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019
Лабораторнаяработа№ 1.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ОСВОЕНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМОВ И БЛОК-СХЕМ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
| 
 | Цель работы – Практическое освоение методов построения алгорит- | |||
| С | ||||
| мов и блок-схем численного решения задач расчета строительных конст- | ||||
| рукций. | 
 | 
 | ||
| 
 | Задан | е | сходные данные – Разработать блок схему расчета проч- | |
| плоскости | ||||
| ности по нормальным напряжениям: | ||||
| 
 | - центрально сжатого, центрально растянутого, изгибаемого в одной | |||
| 
 | , | зг баемого в двух плоскостях, сжато-изгибаемого элемента; | ||
| 
 | Разработать | лок схему расчета общей продольной устойчивости: | ||
| 
 | б | |||
| 
 | - центрально сжатого элемента в двух плоскостях; | |||
| 
 | Разработать | лок схему расчета по предельной гибкости: | ||
| 
 | - центрально сжатого элемента в двух плоскостях, центрально растя- | |||
| нутого элемента в двух плоскостях; | ||||
| ниям: | Разработать | лок схему расчета прочности по касательным напряже- | ||
| - изгибаемого в одной плоскости элемента; | ||||
| 
 | ||||
| ниям: | Разработать | лок схему расчета прочности по приведенным напряже- | ||
| - изгибаемого в одной плоскости элемента; | ||||
| 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | Д | |
| 
 | Разработать блок схему расчета общей устойчивости из плоскости: | |||
| 
 | - изгибаемого в Аодной плоскости элемента. | |||
Порядок выполнения работы – алгоритмы расчета стальных конструкций приведены в СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции».
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 1.
1.Основные положения расчета металлических конструкций по предельным состояниям. Группы предельных состояний. Общий вид условий для расчета МК по предельным состояниям.
2.Расчетные и нормативные сопротивления материала. Какие факторы учитывает коэффициент надежности по материалу.
3.Достоинства и недостатки сварных соединений (в сравнении с другими видами соединений).
4.Какие виды сварки применяют в строительных МК, их сравнительная характеристика.
5.Сварочные материалы для разных видов сварки.
6.Стыковые сварные соединения. Расчет и конструирование.
7.Сварные соединения с угловыми швами. Расчет и конструирование.И
3
 
8.Достоинства и недостатки болтовых соединений. Виды болтов, применяемые в строительных МК. Разновидности болтовых соединений.
9.Расчет и конструирование соединений с обыкновенными болтами.
10.Особенности работы и расчета соединения с высокопрочными болтами. Балки и балочные конструкции, их достоинства и недостатки. Области
применения балочных конструкций. Конструктивные формы балок.
Лабораторныеработы№2, 3.
РА ЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ ПО ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ГРУППАМ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ
| Цель работы – | 
 | 
 | навыки и умение моделировать работу балоч- | |||||
| С | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| ных клеток с выполнен ем расчетов на прочность и жесткость в среде MS Ex- | ||||||||
| cel (задача опт м | зац | я веса). | 
 | 
 | 
 | |||
| Задан е | сходные данные | 
 | 
 | |||||
| получить | 
 | 
 | 
 | |||||
| Вар анты размеров и нагрузок на балочную клетку | ||||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | в | Нагрузка, | Профили | ||
| 
 | 
 | плане, м | 
 | т/м2 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | 
 | Габариты | 
 | 
 | ||||
| 
 | 1 | 5х5 2,0 | Балочный двутавр | 
 | ||||
| 
 | 2 | 5х6 | 
 | 2,5 | 
 | Сдвоенный швеллер | 
 | |
| 
 | 3 | 6х6 | 
 | 3,0 | 
 | Широкополочный двутавр | 
 | |
| 
 | 4 | 6х8 | 
 | 2,0 | 
 | Балочный двутавр | 
 | |
| 
 | 5 | 6х9 | 
 | 2,5 | 
 | Сдвоенный швеллер | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | А | 
 | |||
| 
 | 6 | 6х12 | 
 | 3,0 Широкополочный двутавр | 
 | |||
| 
 | 7 | 7х9 | 
 | 2,0 | 
 | Балочный двутавр | 
 | |
| 
 | 8 | 7х12 | 
 | 2,5 | 
 | Сдвоенный швеллер | 
 | |
| 
 | 9 | 8х9 | 
 | 3,0 | 
 | Широкополочный двутавр | 
 | |
| 
 | 10 | 8х12 | 
 | 2,0 | 
 | Балочный двутавр | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Д | 
 | |
| Порядок выполнения | 
 | 
 | 
 | |||||
Алгоритм расчета элементов строительныхИконструкций на прочность и жесткость в режимах центральное растяжение-сжатие и поперечный изгиб в табличном процессоре MS Excel представлены в учебном пособии «Статиче ский расчет конструкций численными методами» http://bek.sibadi.org/fulltext/esd391.pdf.
4
 
Контрольные вопросы к лабораторным работам № 2, 3
1. Балки и балочные конструкции, их достоинства и недостатки. Области применения балочных конструкций. Конструктивные формы балок.
| 2. | Компоновочные схемы балочных конструкций. Сопряжения балок в ба- | ||
| 
 | лочных конструкциях. | 
 | |
| 3. | Предельные состояния балок при упругой и упругопластической работе | ||
| 
 | материала. | 
 | 
 | 
| 4. | Как подобрать и проверить сечение балки из прокатного профиля. | ||
| 5. | Как прав льно установить высоту сечения составной балки. | ||
| 6. | Из как х услов й определяется толщина стенки составной балки. | ||
| 7. | Как проверяется общая устойчивость балок. Каким образом можно по- | ||
| устойчивость | балки. | ||
| 
 | выс ть общую | 
 | |
| С8. Местная устойч | сжатого пояса балки. | ||
| 9. | Местная устойч | вость стенки балки. Для чего в балках ставятся попе- | |
| 
 | речные ребра. | 
 | 
 | 
| 
 | б | ||
| 
 | 
 | Ла ораторнаяработа№ 4. | |
| 
 | А | ||
РАСЧЕТ АРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, БЕСКАРКАСНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СВОДОВ, ПОСТРОЕННЫХ НА БАЗЕ АРОЧНОГО ТОНКОСТЕННОГО ПРОФЛИСТА ТР ПЕЦИЕВИДНОГО СЕЧЕНИЯ). ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Цель работы – получить навыки и умение моделировать в среде ПК ЛИРА-САПР работу бескаркасных цилиндрических покрытий, построенных на базе арочного тонкостенного трапециевидного проката.
Исходные данные
В Лира-САПР выполнить статический расчет снеговых нагрузок и
| проверить заданный арочный прокат на прочность и жесткость при задан- | |||||||
| 
 | 
 | 
 | Д | ||||
| ном районе строительства, пролете, стреле арки и шаге колонн: | 
 | 
 | |||||
| 
 | Район строительства | Пролет, м | 
 | Стрела, м | Шаг колонн, | Профиль | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | м | 
 | 
 | 
| 1 | Омск | 9 | 
 | 1,5 | 4,0 | А60х0,8 | 
 | 
| 2 | Москва | 12 | 
 | 1,8 | 6,0 | А60х1,0 | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | И | 
 | |
| 3 | Нижневартовск | 14 | 
 | 2,1 | 8,0 | А60х1,2 | 
 | 
| 4 | Новосибирск | 16 | 
 | 2,5 | 4,0 | А60х1,4 | 
 | 
| 5 | Орел | 18 | 
 | 3,0 | 6,0 | А60х0,8 | 
 | 
| 6 | Мурманск | 9 | 
 | 1,5 | 8,0 | А60х1,0 | 
 | 
| 7 | Курск | 12 | 
 | 1,8 | 4,0 | А60х1,2 | 
 | 
| 8 | Волгоград | 14 | 
 | 2,1 | 6,0 | А60х1,4 | 
 | 
| 9 | Крым | 16 | 
 | 2,5 | 8,0 | А60х0,8 | 
 | 
| 10 | Владивосток | 18 | 
 | 3,0 | 6,0 | А60х1,0 | 
 | 
5
Порядок выполнения работы
Алгоритм статического расчета конструкций пластинчатого типа в ПК ЛИРА-САПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРААПР»
| https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi | ||
| Сбор | 
 | |
| https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb. | ||
| 
 | Контрольные вопросы к лабораторной работе № 4 | |
| 1. | нагрузок на цилиндрические покрытия (постоянные, временные, | |
| 
 | кратковременные, технологические); | |
| 2. | Модел рован | геометрической схемы в AUTOCAD; | 
| 3. | Импорт | в Лиру; | 
| 4. | Модел рован | геометрической схемы средствами Лира; | 
| 5. | б | |
| Назначен е опорных узлов; | ||
| 6. | Назначен е сечений элементов покрытия; | |
| модели7. Загружен е со ственным весом элементов каркаса; | ||
| 8. | Загружен е временными нагрузками (снег, ветер); | |
| 9. | Стат ческ й расчет; | |
| 10. Анализ результатов расчета; | ||
| 
 | Ла ораторнаяработа№ 5. | |
| 
 | 
 | Д | 
ОПРЕДЕЛЕНИЕАГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ТОНКОСТЕННЫХ СЕЧЕНИЙ. МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ТОНКОСТЕННЫХ СТЕРЖНЕЙ И ОБОЛОЧЕК
Цель работы – получить навыки и умение моделировать и выполнять статический расчет стальной емкости в ПК ЛИРАПРОФИЛИ-САПР.
Задание и исходные данные
В ЛИРА-САПР определить геометрические характеристики сечения
профлиста в соответствие с сортаментом « СТАЛЬНЫЕ ГНУ-
ТЫЕ АРОЧНЫЕ С ТРАПЕЦИЕВИДНЫМИ ГОФРАМИ» ТЕХН ЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТУ 1122-001-49529858-2005 (26 профилей).
Выполнить расчет местной потери устойчивости полок и стенок тонкостенных прокатных профилей по ГОСТ 24045-2016 «Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства».
6
Порядок выполнения работы
Алгоритм расчета геометрических характеристик тонкостенных профилей в ПК ЛИРА-САПР (Конструктор тонкостенных сечений) представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
Сhttps://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdF RjScjxzWfxzVXi https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb.
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 5
средствами- Техн ки модел рование геометрической схемы пластинчатых моделей Л ра;
- Технолог я назначения опорных узлов; - Технолог я назначения сечений элементам схемы;
- Нагрузки на емкость от жидкостей, газов, загружение собственным ве-
сом;
-Создан е расчетных сочетаний нагрузок;
-В чем состо т статический расчет;
-Сущность проверки конструкций по первой, второй группе предельных состояний;
-Сущность и технология расчета на местную потерю устойчивости.бА
ЛабораторныеДработы№6, 7.
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯН Я ЭЛЕМЕНТОВ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК ПРИ ВНЕЦЕНТРЕННОЙ
КРАНОВОЙ НАГРУЗКЕИ
Цель работы – получить навыки и умение моделировать и выполнять статический расчет сборных сварных из листового проката подкрановых балок в ПК ЛИРА-САПР с загружением крановыми нагрузками с эксцентриситетом.
7
 
Задание и исходные данные
Размеры сечений, пролеты, крановые нагрузки и эксцентриситеты согласовать с преподавателем (таблица).
| 
 | Пролет, м | Высота | Сечение | Толщина | Нагрузка | Эксцентри- | ||
| 
 | 
 | 
 | балки, мм | поясов, мм | стенки, мм | на каждое | ситет, мм | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | из | n ко- | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | лес, | т | 
 | 
| 1 | 6,0 | 
 | 800 | 300х18 | 8,0 | 6/24 | 
 | 20 | 
| 2 | 12,0 | 
 | 1400 | 400х24 | 12,0 | 6/30 | 
 | 30 | 
| 3 | 6,0 | 
 | 900 | 300х18 | 10,0 | 8/24 | 
 | 40 | 
| 4 | 12,0 | 
 | 1500 | 400х24 | 12,0 | 8/30 | 
 | 20 | 
| и | 8,0 | 6/24 | 
 | 30 | ||||
| 5 | 6,0 | 
 | 800 | 300х18 | 
 | |||
| С6 12,0 1400 | 400х24 | 12,0 | 6/30 | 
 | 40 | |||
| 7 | 6,0 | 
 | 900 | 300х18 | 8,0 | 8/24 | 
 | 20 | 
| 8 | 12,0 | 
 | 1500 | 400х24 | 12,0 | 8/30 | 
 | 30 | 
| 9 | 6,0 | б | 6/24 | 
 | 40 | |||
| 
 | 800 | 300х18 | 10,0 | 
 | ||||
| 10 | 12,0 | 
 | 1400 | 400х24 | 12,0 | 6/30 | 
 | 20 | 
Порядок выполнения ра оты
ЛИРА https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdFДRjScjxzWfxzVXi
Алгоритм решения статического расчета стальных конструкций пла-
стинчатого типа в ПК -С ПР представлены в учебном пособии «Расчеты конструкций в ПК ЛИРА-САПР»
https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb.
- Техники моделирование геометрической схемы пластинчатых моделей средствами Лира;
- Технология назначения опорных узлов; - Технология назначения сечений элементам схемы;
- Технология задания коэффициентов постели грунтового основания; - Нагрузки на балку с эксцентриситетом, загружение собственным ве-
сом;
Контрольные вопросы к лабораторным работам № 6, 7 И
- Анализ стесненного кручения подкрановой балки; - Секториальные характеристики, бимомент; - Создание расчетных сочетаний нагрузок; - В чем состоит статический расчет;
- Сущность проверки конструкций по первой, второй группе предельных состояний.
8
Лабораторнаяработа№ 8.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИСЯЧЕГО ПОКРЫТИЯ СИСТЕМЫ В.Г. ШУХОВА
Цель работы – получить навыки и умение моделировать и выполнять статический расчет конструкции системы Шухова в ПК ЛИРА-САПР.
СИсходные данные
Размеры сетки, сечений элементов, размещение опор и величины нагру-
зок согласовать с преподавателем:
- выполн ть 3D моделирование сетки Шухова в AUTOCAD с интеграци-
ей в ЛИРА-САПР;
- выполн ть 3D моделирование сетки Шухова в ЛИРА-САПР;
| - назначен | е сечен й; | 
| - назначен | е нагрузок; | 
| и- стат ческ й расчет в ЛИРСТК. | |
| Порядок выполнения ра оты. | |
| Алгоритмбстатического расчета стальных стержневых конструкций в ПК | |
| ЛИРА-САПР представлены в уче ном пособии «Расчеты конструкций в ПК | |
| ЛИРА-САПР» | 
 | 
| https://drive.google.com/open?id=1IORegmLkNXTERhSdFАRjScjxzWfxzVXi | |
| https://drive.google.com/open?id=1hdENfpay418lj3LUZ fVD63KiSv7rzKb. | |
| Контрольные вопросы к лабораторной работе № 8 | |
| 
 | Д | 
-Техники моделирование геометрической схемы 3D стержневых моделей средствами Лира;
-Технология назначения опорных узлов;
-Технология назначения сечений элементам схемы;
-Технология задания коэффициентов постели грунтового основания;
-Нагрузки на резервуар от жидкостей, газов, загружение собственным весом, нагрузка от грунта;
-Создание расчетных сочетаний нагрузок;
-В чем состоит статический расчет;
-Технология расчета в ЛИРСТК;
-Техника расчетов ферменных элементов;
-Сущность проверки конструкций по первой, второй группе предельных состояний. И
9
 
Лабораторнаяработа№ 9.
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
Цель работы – получить навыки и умение моделировать работу стальных конструкций с учетом физической нелинейности стали по СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции».
Исходные данные
Довести стальную (С245) консольную балку до 30 % включения сече-
| ния в пласт ческ | е деформации. | 
 | ||
| 
 | Консоль, м | Высота сече- | Ширина сечения, | |
| и | мм | |||
| С1 1,0 | 
 | ния балки, мм | ||
| 
 | 300 | 100 | ||
| 2 | 2,0 | 
 | 400 | 150 | 
| 3 | 3,0 | 
 | 400 | 200 | 
| б | 100 | |||
| 4 | 1,0 | 
 | 300 | |
| 5 | 2,0 | 
 | 400 | 150 | 
| 6 | 3,0 | 
 | 400 | 200 | 
| 7 | 1,0 | 
 | 300 | 100 | 
| 8 | 2,0 | 
 | 400 | 150 | 
| 9 | 3,0 | А | ||
| 
 | 400 | 200 | ||
| 10 | 1,0 | 
 | 300 | 100 | 
| 
 | 
 | 
 | Д | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | И | 
10
