Стальные конструкции. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Г.Э. Муро

СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону ДГТУ

2023

1

УДК 624.014

М91

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент А.П. Коробкин (Донской государственный технический университет); кандидат технических наук,

директор ООО «Новая экспертиза» А.С. Кавелин

Муро, Генрих Эдуардович.

М91 Стальные конструкции : учебное пособие / Г.Э. Муро ; Донской государственный технический университет. – Ростов-на-Дону : ДГТУ,

2023. – 48 с.

ISBN 978-5-7890-2148-4

Содержит расчетную часть и рекомендации по выполнению курсового проекта «Металлические конструкции», выполняемого обучающимися специальностей 08.03.01 «Проектирование зданий», 07.03.02 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия», 07.03.01 «Архитектурное проектирование» и 08.03.01 «Экспертиза и управление недвижимостью» в рамках учебного курса «Металлические конструкции» и «Металлические конструкции, включая сварку».

Приведены примеры расчета элементов стальных конструкций производственного здания и их узловых соединений на различные виды напряженно-деформированного состояния.

Предназначено для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство и 07.03.01 Архитектура.

УДК 624.014

Печатается по решению редакционно-издательского совета Донского государственного технического университета

2

1. СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ

1.1. Задание на проектирование

Запроектировать нормальную балочную клетку рабочей площадки производственного здания по схеме, приведенной на рис. 1.1, со следующими данными: пролет главной балки LÁ 1 9 м; пролет балки настила

Объект нормального уровня ответственности. Коэффициент надежности – по ответственности, коэффициенты надежности – по нагрузке, коэффициенты сочетаний нагрузок следует принимать по [3], сталь для конструкций, тип электрода и марку сварочной проволоки – по [2].

Рис. 1.1. Нормальная балочная клетка

1.2. Подбор настила

По балкам укладываем стальной настил с рифленой верхней поверхностью. Расчетная схема настила приведена на рис. 1.2. Материал настила – сталь С235 (табл. В.3 [2]).

4

где 7850 кг/м3 – плотность прокатной стали (табл. Б.1 [2]).

Нормативная нагрузка, действующая на настил:

= ( + наст)γ = (25 + 0,785) ∙ 1 = 25,785 кН/м2,

где = 1 – коэффициент надежности по назначению (п. 7 статьи 16 [1]). При приварке настила к балкам требуемую толщину листа вычис-

ляем по формуле (4.7) [14]:

конструкции, пролетом до 1 м (табл. Д.1 [3]);

гости стали;

5

Согласно [4], принимаем толщину настила tнаст = 8 мм, собственный

который определяем по формуле (4.8) [14]:

указанного в табл. 38 [2] для нахлесточного углового сварного шва при ручной дуговой сварке и толщиной соединяемых элементов tнаст = 8 мм, принимаем kf = 4 мм.

6

1.3. Подбор сечения балки настила

Расчетная схема балки настила приведена на рис. 1.3. Материал балки настила – сталь С245 (табл. В5 [2], группа 2).

Рис. 1.3. Расчетная схема балки настила

веса металлоконструкций (табл. 7.1 [3]);1 – коэффициент сочетаний (п. 6.3 [3]);

n 1,0 – коэффициент надежности по назначению (п. 7 статьи 16 [1]). Максимальный изгибающий момент в балке:

где сх =1,1 – коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе,

β=1 – коэффициент, зависящий от уровня касательных напряжений в балке (значение коэффициентов принимаем предварительно);

7

– абсолютное значение изгибающего момента.

Ry = 24 кН/см – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести (табл. В.5 [2]);

с=1,0 – коэффициент условия работы (табл. 1 [2]).

По сортаменту [4] принимаем Ι35Б1, имеющий следующие харак-

В расчетном сечении с Mx=Mmax поперечная сила Q = 0 (касательное напряжение в расчетном сечении т = 0). Согласно п. 8.2.3 [2], при т < 0,5Rs коэффициент β=1, а значение коэффициента cx следует определять по табл. Е.1 [2], в зависимости от отношения площадей полки и стенки двутавра. Здесь Rs = 0,58Ry = 0,58 ∙ 24 = 13,92 кН/см – расчетное сопротивление стали сдвигу (табл. 2 [2]);

к площади стенки балки настила, откуда сх =1,097. Согласно примечанию 2 табл. Е.1 [2], значение сх не должно быть больше 1,15 , где – коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения нагрузки к нормативному:

1,15 = 1,15∙ = 1,15∙31,0726,02 = 1,194 > 1,097,

поэтому оставляем сх без изменения.

8

Проверки подобранного сечения

Проверяем подобранное сечение на прочность по формуле (50) [2]:

139,82 ∙ 100 1,097 ∙ 1 ∙ 581,7 ∙ 24 ∙ 1 = 0,91 < 1 – условие выполняется.

Прочность в опорном сечении балки проверяем по форму-

ле (54) [2]:

≤ 1;

= ( − 2 − 2 ) = (34,6 − 2 ∙ 0,85 − 2 ∙ 1,8) ∙ 0,62 = 18,166;

93,21 18,166 ∙ 13,92 ∙ 1 = 0,37 < 1 − условие выполняется.

Проверка подобранного сечение на жесткость:

– относительный прогиб балки настила

Так как нагрузка на балку настила передается через стальной настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, то, согласно п. 8.4.4, а) [2], устойчивость балки настила проверять не требуется.

1.4. Подбор сечения главной балки

Расчетная схема главной балки приведена на рис. 1.4. Материал главной балки – сталь С255 (табл. В.3 [2]), так как в учебных целях она рассчитывается в упругой стадии как конструкция первой группы, в соответствии с прил. В [2].

9