При проектировании конструкций, возводимых или эксплуатируемых в условиях низких температур, при которых повышается возможность хрупкого разрушения, следует учитывать требования к материалу, конструированию и технологии изготовления.

5.6. Материалы для конструкций и соединений

При назначении стали для конструкций следует учитывать группу конструкций, расчетную температуру, требования по ударной вязкости и химическому составу согласно приложению В [13].

Для сварки стальных конструкций следует применять: электроды для ручной, дуговой сварки по ГОСТ 9467; сварочную проволоку по ГОСТ 2246, флюсы по ГОСТ 9087, порошковую проволоку по ГОСТ 26271 для автоматической и механизированной сварки в соответствии с [13], а также углекислый газ по ГОСТ 8050, аргон по ГОСТ 10157.

Для болтовых соединений следует применять стальные болты и гайки, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 1759.0, ГОСТ Р 52627, ГОСТ Р 52628, и шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 18123.

Болты следует применять по ГОСТ 7798 и ГОСТ 7805 согласно требованиям [13].

Гайки следует применять по ГОСТ 5915 и ГОСТ 5927. При работе болтов на срез и растяжение классы прочности гаек при классе прочности бол-

тов: 5 – при 5.6; 8 – при 8.8; 10 – при 10.9; 12 – при 12.9.

При работе болтов только на срез допускается применять класс прочности гаек при классе болтов: 4 – 5.6 и 5.8; 5 – при 8.8; 8 – при 10.9; 10 – при

12.9.

Шайбы следует применять: круглые по ГОСТ 11371, косые по ГОСТ 10906 и пружинные нормальные – по ГОСТ 6402.

Выбор марок стали для фундаментных болтов следует производить по ГОСТ 24379.0, а их конструкцию и размеры принимать по ГОСТ 24379.1.

5.7. Общая методика выполнения проекта

Методически курсовое проектирование осуществляется в такой же последовательности, как и проектирование реальных объектов.

Проектное задание

Ознакомление со специальной литературой ставит своей целью обеспечить студента необходимыми сведениями о технологических особенностях производственного процесса, который будет протекать в проектируемом сооружении, о его конструктивной форме и, наконец, о требованиях, предъяв-

15

ляемых при проектировании данного сооружения. Прежде всего студент должен восстановить в памяти основные разделы общего курса металлоконструкций [2-8]. Далее необходимо проработать разделы рекомендуемой в задании на проект технической литературы, а также самостоятельно привлечь монографии, пособия, периодическую отечественную и иностранную техническую литературу, касающиеся данного вида сооружения. Ознакомление с указанной литературой предполагает использование в качестве примеров подобных компоновочных и конструктивных решений. Для анализа предлагаемых вариантов весьма целесообразно использовать технико-экономические показатели по осуществленным объектам. Однако использование литературных источников не должно сводиться к голому копированию готовых решений или примеров расчетов. При выполнении проекта желательно широко использовать имеющуюся справочную литературу.

Составление компоновочных схем вариантов сооружения является важнейшим и принципиальным этапом проектирования. При этом осуществляется постепенное приближение к окончательной схеме данного варианта с учетом требований эксплуатационного, технического, экономического, производственного и эстетического характера. Процесс разработки компоновочных схем сооружения, как творческий процесс, характеризуется многозначностью решений, вследствие чего он должен проводиться на базе критического анализа ряда возможных вариантов. При этом необходимо найти оптимальный вариант, исходя из требований обеспечения минимального расхода материала, наименьшей трудоемкости изготовления и монтажа конструкций, наибольшей быстроты возведения сооружения и наименьшей его общей стоимости при безусловном обеспечении надежности эксплуатации. Известно, что эти требования зачастую находятся между собой в диалектическом противоречии, вследствие чего предложить решение, удовлетворяющее одинаково все требования, практически невозможно. При разработке вариантов следует учитывать, что они должны быть сопоставимы по основным параметрам.

Процесс составления компоновочной схемы несущих конструкций разрабатываемого варианта методически следует производить путем комплексного решения следующих вопросов:

1.Определение типа основной несущей системы, её генеральных размеров и принципиальных типов сечений.

2.Размещение основных несущих конструкций сооружения.

3.Размещение и схемы остальных элементов сооружения, назначение их основных размеров и типов сечений.

4.Обеспечение пространственной неизменяемости, требуемой жесткости и устойчивости сооружения в целом и отдельных его элементов.

5.Принципиальное конструктивное решение основных сопряжений элементов.

Принципиальная разработка вариантов должна производиться схематически, и этот материал прилагается к пояснительной записке. Графическое

16

оформление схем рассмотренных вариантов производится на чертеже в масштабе 1:200, 1:400, 1:500. Число проекций должно быть достаточным для полного представления о структуре сооружения. В частности для зданий необходимо представить поперечный разрез, схемы связей по верхним и нижним поясам несущих конструкций, связи по колоннам, продольные связи по покрытию, схема торцевого фахверка и т.д. Изображения конструктивных элементов в схемах следует делать упрощенно, но с отражением их принципиальной конструкции, а именно:

–фасадные проекции сплошных конструкций – в их контурных линиях;

–проекции сквозных и сплошных конструкций в плане – в их осевых

линиях;

–поперечные сечения элементов в разрезах – в их действительном виде;

–на разрезах отражать примыкающие под прямым углом конструкции. При вычерчивании схем следует учитывать симметрию сооружения для

уменьшения объема графической работы. Вариантные решения и степень их разработки должны быть согласованы и утверждены руководителем проекта.

Приближенное определение показателей по расходу металла и стоимости каждого варианта производится на основе упрощенного расчета с использованием имеющихся формул, графиков или ранее выполненных аналогичных проектов. При этом расход материала определяется по разным маркам металла и отдельным однотипным конструктивным элементам. Приводятся обоснования по выбору марки металла, условий их поставки, вида соединений. Стоимость конструкций устанавливается на основе действующих оптовых цен. Стоимость транспортировки и монтажа оценивается при курсовом проектировании сугубо приближенно. Допускается использование укрупненных стоимостных показателей. Определяются удельные показатели по расходу металла и стоимости конструкций, отнесенные к одному квадратному метру здания в плане или к объему сооружения. В некоторых случаях определяется удельный расход металла на единицу технологической характеристики.

Технико-экономический анализ рассматриваемых вариантов и выбор оптимального варианта производятся после установления всех необходимых показателей по каждому варианту. Перед этим в пояснительной записке должны быть даны описания конструкций предлагаемых вариантов, четко изложены мотивы по выбору основных параметров и конструктивных решений. При описании каждого из вариантов должны быть подчеркнуты как достоинства, так и недостатки. В результате анализа технико-экономических и других показателей вариантов сооружения производится выбор одного из вариантов для дальнейшей разработки. Основные технико-экономические показатели должны быть сведены в компактную таблицу, которая приводится как в пояснительной записке, так и на чертеже. Иногда в учебных целях по указанию руководителя проекта к разработке принимается вариант, не являющийся наиболее оптимальным.

17

Рабочий проект КМ

Основная цель этого раздела проектирования состоит в уточнении и детализации конструктивных решений отдельных элементов сооружения для принятого варианта, а также их сопряжений на основе необходимых статических и конструктивных расчетов.

Конструктивная разработка принятого варианта заключается в вычерчивании общих разрезов основной несущей конструкции с примыкающими элементами. Одновременно с этим в достаточно большом масштабе проводится детальная проработка сопряжений элементов и отдельных узлов. Конструктивная разработка сооружения обычно выполняется в два этапа: 1 – предварительный этап, достаточный для обоснования расчетных схем и выполнения расчетов; 2 – окончательный этап после выполнения расчетов. Количество поперечных и продольных разрезов должно быть достаточным для получения детального представления о конструктивной форме сооружения. Масштабы разрезов обычно принимают 1:50, 1:75, 1:100 в зависимости от размеров сооружения. Для зданий, как правило, разрабатывается поперечный разрез с представлением основных несущих конструкций и примыкающих к ним под прямым углом элементов, фрагмент продольного разреза вдоль колонн в месте расположения связей, фрагмент разреза по верхним (нижним) поясам несущих конструкций покрытия в местах расположения связей и др. В целях сокращения чертежной работы следует широко использовать симметрию сооружения и повторяемость конструкций. Однако разрывы элементов не рекомендуются. Основные узлы в количестве 3-4 шт. должны быть разработаны в масштабе 1:10, 1:15, 1:20. На узлах в необходимых случаях должны быть показаны сопряжения несущих конструкций с ограждающими. Сварные швы показываются только на узлах. Болтовые соединения условно показываются и на узлах, и в разрезах.

Проведение статических расчетов возможно только после установления четкой конструктивной схемы сооружения и имеет своей целью определение внутренних усилий в элементах сооружения от действующих на него внешних нагрузок и воздействий. Номенклатура нагрузок, их сочетания и величины принимаются в соответствии с действующими нормами. Внутренние усилия определяются методами строительной механики, в том числе и с применением ЭВМ. При проведении статических расчетов важным фактором является правильный выбор расчетной схемы сооружения, которая должна как можно более полно отвечать конструктивной схеме сооружения. Вместе с тем без ущерба для точности расчета возможны различные упрощения, как в самой расчетной схеме, так и в схеме приложения нагрузок. Выполненные статические расчеты четко и ясно оформляются в пояснительной записке. При этом необходимо обосновать выбор расчетной схемы, соотношение жесткостей элементов, действующие нагрузки. Необходимо указать, какими методами определяются действующие усилия. Весьма целесообразно при проведении расчетов пользоваться различными справочниками, таблицами, номо-

18

граммами, стандартными программами для ЭВМ, малыми вычислительными машинами с целью максимальной экономии времени. Все расчеты должны приводиться в пояснительной записке в форме, доступной для последующей проверки, должны сопровождаться схемами, а их результаты целесообразно сводить в таблицы.

Цель конструктивных расчетов – подбор сечений элементов, проверки их прочности, устойчивости, выносливости, жесткости. Производятся также необходимые расчеты жесткости и устойчивости всего сооружения в целом. При подборе сечений необходимо исходить из требований оптимизации по расходу металла и стоимости. В этом же разделе пояснительной записки приводятся расчеты на местную устойчивость, обоснование размеров второстепенных элементов, стыков элементов, опорных частей и т. п. Для статически неопределимых систем обязательным является сравнение полученных жесткостей элементов с первоначально принятыми в расчете. Конструктивные расчеты должны иллюстрироваться схемами и рисунками и проводиться в строгом соответствии с действующими нормами проектирования.

Окончательное оформление чертежей и раздела пояснительной записки состоит в том, что в основных разрезах и узлах проставляются все размеры сечений и деталей. Целесообразно типы и размеры сечений выносить в отдельную таблицу на чертеже. На чертеже в виде примечания даются различные указания, касающиеся принятых марок материалов, видов заводских и монтажных соединений, особенностей изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций. В пояснительной записке отражаются все дополнения и уточнения в конструктивно-компоновочных решениях, возникающие при рабочем проектировании КМ по сравнению с описанием варианта сооружения [11, 15].

Рабочий проект КМД

Основная цель этого раздела проектирования состоит в разработке документации, по которой осуществляется изготовление и монтаж металлических конструкций. Монтажные схемы, на которых отражено расчленение каркаса на отправочные марки с учетом условий транспортировки и монтажа, могут совмещаться со схемами вариантов конструкций, выполненных при разработке проектного задания.

Разработка чертежа отправочной марки осуществляется в масштабе 1:5, 1:10. В некоторых случаях разрешается применять два масштаба: масштаб 1:20 или 1:10 для габаритных размеров элемента и 1:10 или 1:15 для сечений стержней и узлов.

Рабочий чертеж отправочной марки должен дать исчерпывающее представление обо всех деталях, входящих в состав марки и их взаимном расположении, о размещении сварных швов и болтов и их размерах. В связи с этим помимо основного вида отправочной марки должны быть показаны виды её с разных сторон и разрезы по сечениям стержней или узлам, если это необходимо для уточнения изготовления марки.

19