3346

в) на жесткость по Прил. Е [5] f < fu .

6.Выполнить проверку на общую устойчивость. по п. 8.4.4 (б) и таблице 11 [2]:

≤

Если условие общей устойчивости (по таблице 11 [2]) не выполняется, то можно повысить , умножив на коэффициент & '·(+)·*) , или надо ввести дополнительные за-

крепления балки связями в горизонтальной плоскости, или увеличить ее поперечное сечение.

8. Оформить выполненное упражнение.

Контрольные вопросы к практическим занятиям по конструированию и расчету прокатных балок

1.К каким усилиям приводятся в балках внешние нагрузки?

2.Как распределяются по высоте сечения нормальные напряжения, вызванные действием M?

3.Что определяет исчерпание прочности балки при действии М при упругой работе стали?

4.Какое напряженно-деформированное состояние соответствует действительному исчерпанию прочности балки?

5.Как учитывается развитие пластических деформаций при расчете балок на прочность?

6.В каких случаях можно учитывать развитие пластических деформаций при расчете балок?

7.В чем выражается потеря устойчивости балками?

8.В каких случаях можно считать балки закрепленными от потери устойчивости?

9.Как проверяют балки на общую устойчивость?

10.Как можно повысить общую устойчивость балки?

11.Где по длине балки и по высоте сечения возникают максимальные касательные напряжения?

12.Как учитывается местная нагрузка на балку?

13.Как учитывают в расчете балок совместное действие М, Q и местной нагрузки?

14.Можно ли при выборе прокатных балок понизить группу конструкции?

Более подробно по выполнению упражнения и пример выполнения студенту рекомендуется ознакомиться в учебной литературе [3, стр. 26-30], по теме практического заня-

тия [1, р. 4.2, стр. 129-163]; [4, гл.4, стр. 109-151]; [2, р.14: п. 14.1].

Таким образом, основные вопросы, которые предлагаются студенту в лекциях для

усвоения основ проектирования и расчета балок из прокатных и гнутых профилей, сле-

дующие:

1)алгоритм расчета балок из прокатных профилей;

2)особенности расчета на прочность прокатных двутавровых балок;

11

3)основы проверок прокатных двутавровых балок на общую устойчивость;

4)основы проверок прокатных двутавровых балок на прогиб (второе предельное состояние).

5.Конструирование и расчет сечения сварной балки

Сварные балки применяют в случаях, когда не удается выполнить балку из прокатных балочных профилей. Особенность их расчета в том, что приходится самостоятельно конструировать сечение балки, удовлетворяя одновременно условиям прочности, жесткости и местной устойчивости элементов балки при минимальном расходе материала.

Предельно допустимые гибкости стенки балки:

λw, max=λw, max E =5,5 E

Ry Ry

λw, min=λw, m,- E =3,6 E

Ry Ry

Минимально требуемые площади сечения балки:

по условию жесткости Аfmin=3,266·Jx, тр

λw

Большая из этих двух площадей принимается к дальнейшему расчету. Оптимальные высоты стенки:

по условию прочности hRопт=1,145·&3 Wx, тр·λw

по условию жесткости hfопт=1,565·&4 Jx, тр·λw

Требуемые площади одного поясного листа:

Принятое сечение должно обеспечивать расчетное условие (жесткости или прочности) с запасом не более 5%. По нерасчетному условию запас может быть значительно больше 5%.

О степени оптимальности принятого сечения можно судить по отношению а = Аw / A, где Aw и А площадь сечения стенки и всей балки соответственно. В идеальном случае для сечения, подобранного по условиям жесткости, а = 0,75, по условиям прочно-

сти а = 0,5.

Контрольные вопросы к практическим занятиям по конструированию и расчету сечения сварной балки

1.Из каких элементов состоит сечение сварной балки?

2.Какими размерами характеризуется сечение сварной балки?

3.Какой размер является основным по отношению к остальным размерам сечения?

4.Что понимают под оптимальной высотой сечения?

12

5.Как влияет величина отношения hw / tw на экономичность сечения?

6.Какими соображениями ограничивается максимальная величина отношения hw / tw?

7.Какие ограничения с учетом сортамента листового проката накладываются на размеры стенки?

8.Какие ограничения накладываются на размеры поясных листов?

9.Какие основные проверки должны быть выполнены для принятого сечения балки?

10.Какими должны быть отношения Аw / А для экономичного сечения балки по условиям прочности и жесткости?

Более подробно по выполнению упражнения и пример выполнения студенту рекомендуется ознакомиться в учебной литературе [3, стр. 31-37], по теме практического заня-

тия [1, гл. 5, стр. 183-303]; [4, гл. 7, стр. 174-231]; [2, р.8]; [1, гл. 8, стр. 451-471]; [1, р. 8.4, стр. 472-481].

Таким образом, основные вопросы, которые предлагаются студенту в лекциях и при самостоятельной проработке отдельных вопросов для изучения основ проектирования

ирасчета сварных балок, следующие:

1)основные принципы компоновки сварных балок по расходу стали (по прочности), по жесткости и устойчивости;

2)основы проверок сварных балок на прочность;

3)основы проверок сварных балок на прогиб;

4)основы проверок сварных балок на общую устойчивость.

6. Конструирование и расчет центрально сжатых колонн

Указания к практическим занятиям по конструированию и расчету центрально сжатых колонн

1.Определить расчетное сопротивление стали Ry, по табл. В.5 [2].

2.По таблице 30 [2] определить расчетные длины колонны.

3.Задавшись гибкостью 80 и определив условную гибкость, вычислить предвари-

тельно:

а) коэффициент продольного изгиба φ по табл. Д.1 [2] и для типа сечения b интерполяцией;

б) требуемую площадь сечения; в) требуемые радиусы инерции сечения.

4.По сортаменту колонных двутавров (Приложение 3 [3]) принять двутавр.

5.Проверить принятое сечение на устойчивость, для чего:

а) вычислить гибкости стержня колонны; б) по максимальной гибкости определить условную гибкость и по табл. Д.1 [2] оп-

ределить коэффициент продольного изгиба φ (по интерполяции); в) выполнить проверку на устойчивость по п.7.1.3 [2]

N·γn 1.

φmin·A·Ry·γc

6.Определить предельную гибкость колонны по п. 10.4 и таблице 32 п. 4 [2].

7.Оформить выполненное упражнение.

Контрольные вопросы к практическим занятиям по конструированию и расчету центрально сжатых колонн

1.Что происходит с центрально сжатым элементом при исчерпании его несущей способности?

13

2.Каким коэффициентом в расчетной формуле учитывается снижение несущей способности из-за потери устойчивости и от чего он зависит?

3.От чего зависит расчетная длина центрально сжатого стержня и как ее вычислить?

4.Какими способами можно изменить (уменьшить) расчетную длину центрально сжатого стержня?

5.Что такое λx и λy и как их вычислить?

6.Какие конструктивные меры следует принять, если одна из гибкостей λx или λy окажется больше предельно допустимого их значения?

7.Как влияет повышение прочностных характеристик применяемых сталей на величину φ?

8.Можно ли понизить группу конструкции, если центрально сжатый стержень выполнен из прокатного профиля?

Более подробно по выполнению упражнения и пример выполнения студенту рекомендуется ознакомиться в учебной литературе [3, стр. 38-41], по теме практического заня-

тия [1, гл. 6, стр. 304-401]; [4, гл.8, стр. 232-260]; [2, р.9; 10].

Таким образом, основные вопросы, которые предлагаются студенту при изучении основ проектирования и расчета центрально сжатых колонн следующие:

1)расчетные длины центрально сжатых колонн в зависимости от условий их закрепления;

2)основы методики расчета стержня колонны сплошного сечения;

3)особенности определения коэффициента продольного изгиба в сплошных

колоннах.

7. Конструирование и расчет сечения элементов ферм

Элементы ферм обычно работают на осевое растяжение или сжатие и рассчитываются, соответственно, на прочность или устойчивость. Сечения их конструируют из парных или одиночных уголков, труб или замкнутых гнутых профилей. Во всех случаях последовательность расчета одинакова. При большом числе элементов расчет ведут в табличной форме.

Указания к практическим занятиям по конструированию и расчету растянутого элемента фермы

Указания к практическим занятиям по конструированию и расчету сжатого элемента фермы

1.Определить расчетное сопротивление стали Ry, по табл. В.5 [2].

2.По таблице 24 [2] определить расчетные длины фермы.

3.Задавшись гибкостью 80 и определив условную гибкость, вычислить предвари-

тельно:

14

а) коэффициент продольного изгиба φ по табл. Д.1 [2] и для типа сечения с интерполяцией;

б) требуемую площадь сечения; в) требуемые радиусы инерции сечения.

4.По сортаменту равнополочных уголков (Приложение 1 [3]) принять сечение из двойного уголка.

5.Проверить принятое сечение на устойчивость, для чего:

а) вычислить гибкости; б) по максимальной гибкости определить условную гибкость и по табл. Д.1 [2] оп-

ределить коэффициент продольного изгиба φ (по интерполяции); в) выполнить проверку на устойчивость по п.7.1.3 [2]

N·γn 1.

φmin·A·Ry·γc

6.Определить предельную гибкость элемента по п. 10.4.1 и таблице 32 п. 1 [2].

7.Оформить выполненное упражнение.

Контрольные вопросы к практическим занятиям по конструированию и расчету элементов ферм

1.Из каких прокатных профилей конструируют элементы ферм?

2.Что является условием исчерпания несущей способности элементов, работающих на растяжение?

3.Ограничивается ли гибкость растянутых элементов; если «да», то как определяется величина предельной гибкости?

4.Можно ли в качестве растянутых элементов применять одиночные уголки; если «да», то что при этом надо учитывать?

5.Чем отличается исчерпание несущей способности сжатого элемента от исчерпания несущей способности растянутого элемента?

6.Как учитывается в расчетной формуле снижение несущей способности центрально сжатого элемента, чтобы не было потери им устойчивости?

7.От чего зависят и как определяются расчетные длины lx и ly сжатых элементов ферм – поясов и решетки?

8.Как ограничиваются значения гибкостей λx и λy сжатых элементов ферм?

9.Какими конструктивными мерами обеспечивается совместная работа парных уголков в элементах ферм?

10.Можно ли и при каких условиях конструировать сжатые элементы ферм из одиночных уголков?

Более подробно по выполнению упражнения и пример выполнения студенту рекомендуется ознакомиться в учебной литературе [3, стр. 42-46], по теме практического заня-

тия [1, гл. 7, стр. 402-456]; [4, гл.9, стр. 261-296]; [2, р. 15.2].

Таким образом, основные вопросы, которые предлагаются студенту в лекциях и

при самостоятельной проработке при изучении основ проектирования и расчета легких стальных ферм, следующие:

1)методика расчета центрально растянутых элементов ферм;

2)методика расчета центрально сжатых элементов ферм.

15

Рекомендации студентам для самостоятельной работы, как дополнение к практическим занятиям

1)[1, гл. 2, стр. 31-61]; [3, стр. 5-9]; [2, р.5-6, Приложение В, табл. В.1-В.9];

2)[1, гл. 3, стр. 83-126]; [3, стр. 10-16]; [6, гл. 2, стр. 59-161]; [5, р. 5-11];

3)[1, стр. 164-184]; [3, стр. 17-25]; [6, стр. 152-166]; [2, р.14, п. 14.2; 14.3; р. 15: п. 15.9; 15.11];

4)[1, р. 4.2, стр. 129-163]; [3, стр. 26-30]; [4, гл.4, стр. 109-151]; [2, р.14: п. 14.1];

5)[1, гл. 5, стр. 183-303]; [3, стр. 31-37]; [4, гл. 7, стр. 174-231]; [2, р.8]; [1, гл. 8, стр. 451-471]; [1, р. 8.4, стр. 472-481];

6)[1, гл. 6, стр. 304-401]; [3, стр. 38-41]; [4, гл.8, стр. 232-260]; [2, р.9; 10];

7)[1, гл. 7, стр. 402-456]; [3, стр. 42-46]; [4, гл.9, стр. 261-296]; [2, р. 15.2].

Рекомендуемая литература

1.Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: учеб. для строит. вузов / под ред. В. В. Горева. – Москва : Высш. шк., 1997. – 527 с. : ил.

2.СП 16.13330 – 2011. Стальные конструкции : актуализир. ред. СНиП II-23-81* : утв. 27.12.10 : введ. в д. 20.05.2011 / Минрегион России. – Изд. офиц., актуализир. ред. – Москва : ЦПП, 2011. – 172 с. : ил.

3.Колесов А.И. Задания и примеры выполнения упражнений к практическим занятиям по курсу металлических конструкций [Текст]: учебное пособие 2-е изд. /А.И. Колесов, Б.С. Поликарпов, М.А. Агеева; Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2009.- 75с.

4.ГОСТ Р 54257-2010. (ГОСТ 27751.2014). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования. – Введен 01.09.2011. – М.: Стандартинформ, 2011 – 12 с.

5.СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия : актуализир. ред. СНиП 2.01.07–85* / Минрегион России. – Изд. офиц., актуализир. ред. – Москва : ЦПП, 2011. – 78 с.

6.Металлические конструкции : учеб. для студентов высш. учеб. заведений / Ю.И. Кудишин [и др.]. – Москва : Академия, 2007. – 688 с.

16

Кочетова Елена Анатольевна Морозов Дмитрий Александрович

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Учебно-методическое пособие по подготовке к практическим занятиям по

дисциплине «Металлические конструкции», для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Высотные и большепролетные здания и сооружения

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru