УМК №1 МК

Ответы на вопрос № 1:

Структура охлажденной до комнатной температуры стали состоит из двух основных фаз – цементита и феррита (0,5 балла), которые образуют самостоятельные зерна, а также входят в перлит в виде пластинок (см. мик- роструктуру стали: светлые зерна – феррит, темные – перлит) (0,5 балла).

Итого по первому вопросу 1 балл

Ответы на вопрос № 2:

Сортаментом называется перечень прокатных профилей (0,5 балла) с указанием их формы (0,5 балла), размеров, допусков, геометрических ха- рактеристик сечений (0,5 балла) и массы 1 п.м. длины (0,5 балла)

Итого по второму вопросу 2 балла

Ответы на вопрос № 3:

21

Ответы на вопрос № 4:

22

МОДУЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

Учебный модуль 1 ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ «МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ»

Лекция 1 ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ; КОНСТРУКТИВНАЯ ФОРМА ЗДАНИЙ

ИСООРУЖЕНИЙ; ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ДОСТОИНСТВА

ИНЕДОСТАТКИ; ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.Исторический обзор развития металлических конструкций.

2.Конструктивная форма зданий и сооружений.

3.Область применения, достоинства и недостатки, принципы проектирования.

1.1. Исторический обзор развития металлических конструкций

Наука о металлических конструкциях – это наука о конструктив-

ной форме, ее общих закономерностях, теории расчета, технологии изго- товления и способах монтажа.

Уровень развития металлических конструкций определяется с одной стороны потребностями в них народного хозяйства, а с другой стороны – возможностями технической базы: развитие металлургии, металлообра- ботки, строительной науки и техники. Исходя из этих положений, история

развития металлических конструкций разделена на пять этапов:

Первый период (от начала XII до начала XVII вв.). Этот период ха- рактерен развитием строительства культовых сооружений, в которых ис-

пользовались металлоконструкции в виде затяжек.

Второй период (весь XVII в.). Кроме затяжек использовались опор- ные конструкции в виде стропил для купольных сооружений (рис. 1.1), которые применялись при строительстве церквей.

24

Пятый период (с 1917 г.).

Исключительно плодотворной и разносторонней была деятельность почет- ного академика В.Г. Шухова (1853 – 1939 гг.). Он первый в мировой прак- тике разработал и построил пространственные решетчатые и сетчатые кон- струкции (рис. 1.4, 1.5) различного назначения. В построенных им соору- жениях реализованы идеи предварительного напряжения конструкций и возведения покрытий в виде висячих систем с эффективным использова- нием работы металла на растяжение. Этими проектами он намного опере- дил своих современников и предугадал будущие направления в развитии металлических конструкций, закрепив тем самым приоритет своей страны. Особенно значительна его теоретическая и практическая работа в области резервуаростроения и других листовых конструкций. Новые конструктив- ные формы резервуаров, их расчет и методы нахождения оптимальных па- раметров разработал В.Г. Шухов.

а) б) в)

г)

Рис. 1.4. Павильоны (а, б, в, г) Нижегородской яр- марки, построенные на принципе растянутых по- верхностей из гибких элементов впервые в мировой практике (В.Г. Шухов, 1896 г.)

26

В1921 г. в Москве В.Г. Шуховым была сооружена башня высотой 160 м, образо- ванная пятью сопряженными поверхностями в виде гипербо- лоидов вращения (рис. 1.5). Ее конструктивные элементы были сделаны из швеллеров, что по- вышало восприятие ветровой нагрузки.

Впослереволюционный период создается производст- венная база металлических кон- струкций. Заводы и специали- зированные организации были объединены в одну систему Главстальконструкция, выпол- няющую основной объём строи- тельства металлических конст-

рукций. Расширилась номенкла- тура металлических конструк-

ций и разнообразие их конструктивных форм. Создается советская школа развития и совершенствования металлических конструкций с учетом решения важнейших проблем научно-технического прогресса

(рис. 1.6).

В послевоенный период к конструктивной форме предъявляются требования как высокого качества (особенно в отношении физического и морального износа с учетом дальнейшего развития технологического процесса), так и экономии металла, индустриализации изготовления и механизации скоростного монтажа. Развитие этих тенденций требовало создания конструктивных форм типовых сооружений, основанных на модульности многократно повторяющихся стандартных элементов, предназначенных для серийного изготовления и скоростного монтажа с использованием простых и надежных монтажных соединений.

27

ЛИСТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ КОНСТРУКТИВНАЯ ФОРМА СТЕРЖНЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Рис. 1.6. Основные направления развития конструктивной формы

28

Вэтот период особую роль приобрели три проблемы: создание ра- циональных конструктивных форм, создание новых заводов по изготов- лению стальных и алюминиевых конструкций, совершенствование мето- дов монтажа. С 1954 г. началось широкое внедрение метода расчета кон- струкций по предельным состояниям. Новая методика, поставившая прочность и надежность металлических конструкций на научные осно- вы, была введена в Строительные нормы и правила (СНиП).

Первостепенное значение в развитии советской школы металострои- тельства имеют работы Е.О. Патона, Н.С. Стрелецкого, Н.Д. Жудина, С.А. Ильясевича, Г.Д. Попова, В.М. Вахуркина и др.

Вобласти теории конструктивных форм зданий и сооружений Со- ветский Союз занимал одно из первых мест в мире и ему принадлежит приоритет в создании многих прогрессивных зданий и сооружений. Инте- ресные спортивные сооружения были построены в Москве к Олимпийским играм 1980 г. (рис. 1.7, 1.8).

Рис. 1.7. Велотрек в Крылатском

Рис. 1.8. Олимпийский плавательный бассейн

Комплекс проблем, над которыми предстоит работать ученым и ин- женерам в области металлических конструкций, весьма обширен и разно- образен. К их решению должно быть приковано внимание научно- исследовательских, проектных и производственных организаций.

29

1.2. Конструктивная форма зданий и сооружений

Конструктивная форма зданий и сооружений складывается из теории формообразования с системой понятий, критериев, законов и принципов; теории сооружений с методами статического и динамического расчета, теории надежности и экспериментальных исследований.

Теория формообразования включает:

1.Специализация – стандартизация, типизация, нормализация;

2.Методы синтеза – сравнение вариантов, технические требования, минимум веса, минимум трудоёмкости, минимум стоимости;

3.Принципы – совмещения функций, растянутых поверхностей, объ- ёмно-планировочного решения, концентрации материалов, предваритель- ного напряжения;

4.Оптимизация – аналитические исследования законов веса, трудо- ёмкости, стоимости;

5.Исследование формы сечения – теория сортамента и подбор сече-

ния;

6.Исследование материалов – сталь, алюминиевые сплавы, пласт-

массы;

7.Исследование соединений – сварные, болтовые, заклёпочные и

клеевые.

Теория сооружений или теория методов расчета конструктивных форм включает в себя методы расчёта по предельным состояниям, методы расчёта систем (статические, динамические и экспериментальные исследо- вания).

Статические методы расчёта систем:

−расчёты на прочность (в упругой, упруго-пластической и пласти- ческой стадиях);

−расчёты на устойчивость (общую – центральную и внецентрен-

ную; местную).

Динамические методы расчета систем:

−расчёты на выносливость (общую, малоцикловую и тепловую);

−расчёты на динамическую устойчивость (общую, аэродинамиче-

скую, сейсмическую).

Экспериментальные исследования:

−испытание моделей;

−испытание натурных сооружений и элементов;

−испытание без разрушений.

30