Міністерство освіти і науки України

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра будівельних конструкцій

Методичні вказівки

до виконання курсового проекту

«Проектування одноповерхової виробничої будівлі»

з курсу «Металеві конструкції»

для студентів за напрямом підготовки 6.092100 спеціальності «Промислове та цивільне будівництво» денної та заочної форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри БК,

протокол № від « » р.

та методичною радою ЧДТУ

протокол № ____ від «___»_________20___р.

Черкаси, 2011

УДК 624.014 (075.8)

ББК 38.54Я75

М 54

Укладачі: Іванова Л.В., Пономаренко І.О., Водяник О. В.

Рецензент: Величко В.М.

М 54

Методичні вказівки до виконання курсового проекту «Проектування каркаса одноповерхової промислової будівлі» з курсу «Металеві конструкції» для студентів за напрямом підготовки 6.092100 спеціальності «Промислове та цивільне будівництво» денної й заочної форм навчання

Черкаси: ЧДТУ, 2011. – стор.

Навчальне видання.

Зміст

ВСТУП 5

1. КОМПОНУВАННЯ КОНСТРУКТИВНОЇ СХЕМИ КАРКАСА БУДІВЛІ 7

2. В'ЯЗІ ОДНОПОВЕРХОВОЇ ВИРОБНИЧОЇ БУДІВЛІ 8

3. ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ МАТЕРІАЛІВ КУРСОВОЇ РОБОТИ 11

4. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ КУРСОВОЇ РОБОТИ 14

5. СКЛАД МОДУЛІВ 16

6. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 17

7. ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ 18

ВСТУП

Дисципліна «Металеві конструкції» - одна із профілюючих при підготовці інженерів-будівельників за спеціальністю «Промислове та цивільне будівництво».

Мета дисципліни – здобуття студентами теоретичних знань і практичних навичок, що дозволяють проектувати й зводити металеві конструкції будинків та споруд різного призначення. В результаті студент повинен:

- вивчити властивості матеріалів;

- знати основні типи металевих конструкцій та сфери їх раціонального застосування;

- методи розрахунку і проектування металевих конструкцій;

- вміти користуватися при проектуванні нормативною та довідковою літературою, засобами автоматизованого проектування.

Курсовий проект виконується на основі індивідуального завдання в якому задаються такі вихідні дані для проектування:

1. проліт будівлі L (24; 30; 36 м);

2. крок колон В (6, 12 м);

3. вантажопідйомність кранів Q (30/5; 50/10; 80/20; 100/20; 125/20; 160/20, 200/20 m);

4. відмітка головки рейки підкранової балки;

5. тип покрівлі;

6. район будівництва.

Для всіх варіантів слід приймати:

- будівля одноповерхова, одно пролітна, з двома мостовими кранами;

- стіни – навісні, відповідно до конструкції покриття;

- типи перерізів стрижнів ферми (на вибір): кутові профілі; таврові (пояси), труби, прямокутні замкнені профілі;

- колони – ступінчасті;

- переріз верхньої частини колони (на вибір): балковий двотавр, двотавр з широкими полицями, зварний двотавр;

- нижня частина колони: наскрізна;

- монтажні з’єднання (на вибір): монтажне зварювання, болтові з’єднання, з’єднання на болтах високої міцності;

- клас бетону фундаменту (на вибір): В 7,5; В 10; В 12,5; В 15;

- перевезення конструкцій залізницею

Варіант завдання видається викладачем на бланку завдання.

При проектуванні слід враховувати середовища :неагресивне середовище (із швидкістю корозії до 0,01 мм/рік), слабо агресивне середовище (до 0,05 мм/рік), середовище із середнім рівнем агресивності (до 0,1 мм/рік) та сильно агресивне (більше ніж 0,1 мм/рік). При проектуванні конструкцій, що працюють в агресивному середовищі, особливу увагу треба звернути на вибір марки сталі (вибирають сталі, хімічний склад яких забезпечує підвищену стійкість до корозії), конструктивну форму елементів каркаса, ефективні захисні покриття.

При проектуванні ОВБ необхідно звернути увагу на температурні впливи на конструкції ОВБ. Так, у гарячих цехах конструкції зазнають дії високих температур (від +100 °С до +500 °С), впливів розплавленого металу та вогню. Для таких конструкцій слід передбачити ефективний захист у вигляді підвісних металевих екранів, захисних стін із вогнетривкої цегли та бетону, спеціального вогнетривкого покриття. Якщо конструкції ОВБ експлуатуються в умовах низьких температур (кліматичні пояси з розрахунковою температурою від -40 до -65 °С), то потрібно використовувати марки сталі, хімічний склад котрих забезпечує підвищену стійкість до крихкого руйнування, передбачити постановку додаткових в'язей, зменшення температурних відсіків, вживати заходи для зменшення концентрації напружень.

За ступенем відповідальності більшість ОВБ відносяться до II класу, для якого в розрахунки конструкцій вводиться коефіцієнт надійності за призначенням γ_п=0,95 [2]. Особливо відповідальні будівлі (ТЕЦ, АЕС) віднесені до І класу (γ_п=1>0), будівлі допоміжного призначення та складські приміщення без процесів сортування - до III класу (γ_п=0,9). Для тимчасових споруд зі строком служби до 5 років γ_n = 0,8.

Вибір матеріалу для сталевих конструкцій регламентується [1, табл. 50*], згідно з чим усі конструкції розподілені на 4 групи залежно від конструктивного рішення та умов роботи. Значення нормативних і розрахункових характеристик сталі листового, широколистового та фасонного прокату за ГОСТ 27772-88) приймаються за [1, табл. 51*] залежно від марки сталі і товщини прокату.

1. Компонування конструктивної схеми каркаса будівлі

Компонування конструктивної схеми каркаса складається з розбивки сітки колон, визначення основних розмірів поперечної рами, генеральних розмірів основних несучих конструкцій, розроблення системи в'язей за колонами і за покриттям будівлі.

Колони в плані розміщують, виходячи з технологічних, конструктивних та економічних міркувань. Сітки колон будівлі розбивають відповідно до вимог основних положень щодо уніфікації й об'ємно-планувальних і конструктивних рішень виробничих будівель. Відстань між колонами повинна бути кратною 6 м. Біля торців будівлі колони зміщують усередину на 500 мм для зручності оформлення її кутів огороджувальними конструкціями (рис. 1).

Рисунок 1 - Сітка колон однопролітної виробничої будівлі

Температурний шов передбачає встановлення парних колон, геометричні осі яких зміщені від поперечної осі на 500 мм. Усі поздовжні елементи каркаса в місці розміщення температурного шва мають бути розрізані.

Головні складові частини ОВБ - поперечна рама, що складається з колон та ригелів, забезпечує несучу здатність будівлі у поперечному напрямку, та поздовжні елементи каркаса: підкранові балки, підкранові ферми, в'язі між колонами й фермами, які забезпечують несучу здатність будівлі у поздовжньому напрямку.

2. В'язі одноповерхової виробничої будівлі

В'язі - важливий елемент сталевого каркаса, який виконує такі функції:

- забезпечення незмінності просторової системи каркаса та стійкості його стиснутих елементів;

- сприйняття і передача на фундаменти вітрових та горизонтальних кранових навантажень;

- забезпечення сумісної роботи поперечних рам при місцевих наванта­женнях (наприклад, кранових);

- створення жорсткості каркаса для забезпечення нормальної експлуатації конструкцій;

- забезпечення умов високоякісного і зручного монтажу.

В'язі ОВБ розділяють на в'язі по колонах та в'язі по фермах. Система в'язей по колонах забезпечує монтажну й експлуатаційну геометричну незмінність каркаса та його несучу здатність у поздовжньому напрямку, а також стійкість колон , із площини поперечних рам.

Вертикальні в'язі між колонами забезпечують жорсткість каркаса і стійкість у поздовжньому напрямку, вони сприймають усі зовнішні впливи на ОВБ у цьому напрямку (вітер, гальмування кранів). Основні в'язі по всій довжині колони ставлять у середині температурного відсіку. При цьому слід користуватися даними таблиці 9 (за даними [4]).

Таблиця 9 - Граничні розміри між вертикальними в'язями

Характеристика будівлі	Гранична відстань від торця блока до осі найближчої вертикальної в'язі	Гранична відстань між осями вертикальних в'язей в одному блоці
Будівля з опаленням	90 (60)	60(50)
Будівля без опалення та гарячі цехи	75 (50)	50 (40)

Примітка. Розміри у дужках подані для будівель, що експлуатуються при зимових температурах повітря -40°С - -60°С.

Для кроку 6 метрів застосовують хрестові в'язі, для кроків 12 метрів і більших використовуються портальні в'язі. Верхні в'язі в межах верхніх ділянок колон ставлять у середині та по торцях температурних відсіків (рис. 20).

В'язі покриттів призначені для забезпечення стійкості конструкцій покриття і каркаса в цілому та їх окремих елементів, для сприйняття горизонтальних навантажень від вітру і кранового устаткування (рис. 21, 22). Горизонтальні в'язі ставлять на рівні верхнього та нижнього поясів у торцях будинку й у середині температурного блоку. В'язі по верхніх поясах ферм призначені для зменшення розрахункової довжини верхнього пояса з її площини. Вид в'язей - хрестоподібний 6x6 чи V-подібний розмірами 6х6 .

Рисунок 20 - Вертикальні в'язі по колонах

Рисунок 21 - Схема в'язей по верхніх поясах ферм

Рисунок 22 - Схема в'язей по нижніх поясах ферм