Рабочая программа 1 страница

Ниже приводятся наименования тем и содержание программы, даются ссылки на рекомендуемую литературу с указанием страниц.

1. Введение. (1-с.4-24; 2-с.6-30; 5-с.5-28)

Краткий обзор развития металлических конструкций (МК). Общая характеристика МК: области применения, достоинства и недостатки, принципы проектирования. Цели и методы изучения дисциплины.

2. Свойства и работа строительных сталей.

(1-с.25-49; 85-89; 2-с.31-82; 5-с.29-58; 102-108)

Строительные стали и алюминиевые сплавы: химический состав, микроструктура, свойства. Влияние различных факторов на свойства и характер разрушения (времени, скорости нагружения, температуры и агрессивности среды). Виды разрушения.

Работа металла под нагрузкой: однократное статическое растяжение и сжатие, сложное напряженное состояние (приведенные напряжения). Хрупкое разрушение; факторы, способствующие хрупкому разрушению. Многократное непрерывное нагружение, усталость металлов. Учет особенностей работы металла при проектировании.

Понятие о сортаменте первичных элементов из стали и алюминиевых сплавов.

3. Работа элементов металлических конструкций и основы

расчета их надежности. (1-с.50-84; 2-с.83-126; 5-с.59-101)

Основы метода расчета по предельным состояниям: цель расчета, группы и виды предельных состояний, предельные неравенства, система коэффициентов надежности: учет изменчивости нагрузок, сопротивление металла и размеров сечений. Условий работы конструкций, последствий предельных состояний, ответственности зданий и сооружений.

Напряжение и деформирование состояние центрально, внецентренно нагруженных, изгибаемых металлических стержней в упругой и упругопластической стадиях. Устойчивость центрально, внецентренно сжатых, сжатоизогнутых и изгибаемых элементов; критические напряжения, расчетная длина, гибкость, устойчивость тонких пластин.

4. Соединения металлических конструкций.

(1-с.90-125; 2-с.127-184; 5-с.109-166)

Общая характеристика соединений.

Сварные соединения, стыковые и с угловыми швами. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет стыковых и угловых швов.

Болтовые соединения, болты повышенной, грубой и нормальной точности, высокопрочные болты. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет болтовых соединений.

5. Балки, балочные конструкции.

(1-с.126-179; 2-с.185-246; 5-с.174-231)

Области применения, классификация балок.

Компоновка балочных перекрытий: основные схемы, их достоинства и недостатки, оптимизация компоновки.

Проектирование настилов и прокатных балок: расчетные схемы, определение нагрузок и усилий, подбор сечения, проверка прочности и жесткости.

Проектирование составных балок: расчетные схемы, определение нагрузок и усилий, назначение высоты балки и компоновка рационального сечения, проверка прочности сечений, обеспечение жесткости, общей и местной устойчивости. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок.

Особенности бистальных, тонкостенных, перфорированных балок, балок с гофрированной стенкой, предварительно напряженных балок

6. Центрально сжатые колонны.

(1-с.179-205; 2-с. 304-354; 382-389; 5-с.232-260)

Области применения, классификация колонн.

Особенности работы сквозных колонн, приведенная гибкость. Выбор типа сечения колонны.

Проектирование сплошных колонн: расчетная схема, расчетная длина, определение нагрузок и усилий, компоновка рационального сечения, проверка прочности. Общей и местной устойчивости.

Особенности проектирования сквозных колонн: определение ветвей колонн и расстояние между ветвями из условия равно устойчивости. Проверка устойчивости ветвей и колонны в целом, расчет решетки.

Конструирование, особенности работы и расчета оголовка и базы колонн.

7. Фермы. (1-с.206-230; 2-с.402-439; 5-с.261-301)

Области применения, классификация ферм, определение генеральных размеров, унификация геометрических схем. Определение нагрузок и усилий в стержнях.

Проектирование легких ферм покрытий: обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия, расчетные длины стержней, выбор типа сечения, подбор и проверка сечений стержней, предельная гибкость стержней. Конструирование, работа и расчет узлов заводских и монтажных стыков ферм. Особенности конструирования и расчета тяжелых ферм.

8. Основы проектирования каркаса здания.

(1-с.255-280; 3-с.9-22;66-80;121-126; 5-с.302-335)

Общая характеристика каркасов, конструктивные схемы.

Учет при проектировании требований эксплуатации, надежности и долговечности, изготовления и монтажа конструкций.

Состав каркаса, продольные и поперечные конструкции, функции и взаимодействие элементов. Оптимизация конструктивных решений. Выбор сетки колонн.

Компоновка поперечной рамы. Выбор конструктивной схемы, определение основных размеров. Компоновка покрытия. Состав и схема покрытия. Схемы и функции связей покрытия при монтаже и эксплуатации.

Компоновка продольных конструкций каркаса. Схемы и функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации.

9. Особенности работы и расчета каркаса.

(1-с.282-308; 3-с.81-120; 5-с.336-366)

Действительная работа стального каркаса, обоснование расчетной схемы поперечных рам и каркаса в целом. Определение нагрузок, действующих на каркас.

Основы расчета каркаса. Особенности пространственной работы каркаса и ее учет. Определение расчетных усилий в основных сечениях.

10. Элементы покрытия. (1-с.309-336; 3-с.127-146; 5-с.367-390)

Особенности работы стропильной фермы как ригеля поперечной рамы, определение расчетных усилий в элементах фермы.

Конструирование, особенности работы и расчета шарнирного и жесткого сопряжений фермы с колонной. Особенности конструкций опирания стропильной фермы на подстропильную, подстропильной фермы на колонну.

Особенности конструирования и расчета подстропильной фермы, каркаса фонаря. Конструкция, особенности работы и расчета сплошных и сквозных прогонов

11. Колонны каркаса. (1-с.337-368; 3-с.147-162; 5-с.391-424)

Конструктивные схемы колонн, типы сечений, возможные формы потери устойчивости и расчетные длины колонн.

Проектирование сплошных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, подбор сечения, проверка прочности, общей и местной устойчивости.

Проектирование сквозных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, определение расчетных усилий в ветвях и решетке, подбор сечений, проверка устойчивости ветвей, решетки и всей колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Конструирование, особенности работы и расчета сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны, базы сплошной и сквозной колонн.

12. Подкрановые конструкции. (1-с.369-391; 3-с.163-195; 5-с.425-451)

Состав подкрановых конструкций, типы подкрановых балок и тормозных конструкций, нагрузки. Особенности работы и расчета разрезных и неразрезных балок сплошного и сквозного сечений.

Проектирование подкрановых балок: компоновка сечения, определение расчетных усилий, проверка прочности и выносливости.

Конструирование, особенности работы и расчета опорных узлов подкрановых балок и тормозных конструкций. Упоры, крановые рельсы и их крепление.

13. Реконструкция производственных зданий.

(1-с.394-400; 3-с.426-464; 5-с.452-469)

Понятие о реконструкции предприятий, зданий. Состав работ. Обследование конструкций, дефекты и повреждения МК, выявление резервов несущей способности МК, проверочные расчеты. Оценка технического состояния МК эксплуатируемых зданий.

Методы и способы усиления МК. Особенности конструирования, работы и расчета элементов и соединений при усилении под нагрузкой.

14. Листовые металлические конструкции.

(1-с.463-500; 4-с.5-72; 5-с.548-599)

Области применения, классификация. Общая характеристика листовых МК. Нагрузки и воздействия, особенности напряженного состояния и основы расчета тонких металлических оболочек и пластинок на прочность и устойчивость.

Резервуары: классификация, основы компоновки, оптимизация. Проектирование вертикальных цилиндрических, горизонтальных цилиндрических и шаровых резервуаров.

Особенности конструирования и расчета газгольдеров, бункеров и силосов.

15. Металлические конструкции большепролетных конструкций покрытий.

(1-с.401-445; 3-с.251-425; 5-с.481-532)

Области применения, особенности, классификация большепролетных покрытий. Общая характеристика плоскостных систем покрытий, основы компоновки, особенности работы, конструирования и расчета стержневых плит (перекрестных ферм, структур), оболочек и куполов (ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых).

Висячие системы покрытий: классификация, особенности работы и расчета. Особенности компоновки и расчета однопоясных, двухпоясных и седловидных систем покрытий, схемы опорных конструкций. Металлические оболочки-мембраны.

16. Металлические конструкции многоэтажных зданий

и высотных сооружений.

(1-с.448-462; 3-с.217-250; 5-с.533-547; 600-631)

Область применения, классификация, особенности работы и компоновки несущих систем многоэтажных зданий: рамных, связевых, рамно-связевых. Особенности определения нагрузок и воздействий. Определение расчетных усилий в элементах каркаса. Конструирование и расчет элементов и узлов каркаса.

Область применения, классификация, особенности работы высотных сооружений. Основы компоновки и расчета башен мачт, опор линий электропередач.

Лабораторные занятия

1. Анализ макро и микро структуры малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей.

2. Испытание металлических образцов на растяжение.

3. Определение остаточных сварочных деформаций элементов таврового сечения.

4. Испытание сварных соединений.

5. Устойчивость центрально и внецентренно сжатых стержней сплошного сечения.

6. Общая устойчивость изгибаемых элементов.

Практические занятия.

1. Конструирование и расчет сварных соединений стыковыми и угловыми швами.

2. Конструирование и расчет болтовых соединений различного типа.

3. Подбор и проверка сечений прокатных и сварных балок в упругой и упругопластической стадиях.

4. Проверка местной устойчивости элементов сечения составных балок.

5. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок.

6. Подбор и проверка сечения центрально сжатой сплошной и сквозной колонн.

7. Конструирование и расчет оголовка и база центрально сжатой колонны.

8. Компоновка поперечной рамы производственного здания.

9. Выбор схемы, особенности конструирования и расчет связей покрытия и связей по колоннам производственного здания.

10. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму каркаса.

11. Подбор и проверка сечений стержней стропильной фермы.

12. Конструирование и расчет узлов и стыков стропильной фермы.

13. Подбор и проверка сечения внецентренно сжатой сплошной и сквозной колонн.

14. Конструирование и расчет узла сопряжения подкрановой и надкрановой частей колонны, базы внецентренно сжатой сплошной и сквозной колонны.

15. Подбор и проверка сечения подкрановой балки.

Самостоятельная работа.

Качественное изучение курса и закрепление полученных теоретических знаний невозможно без постоянной самостоятельной проработки изучаемого материала. С этой целью, а также для возможности практической реализации полученных знаний студентами выполняются курсовые проекты. Необходимые данные для выполнения курсового проекта определяются консультантами и выдаются студентам в виде индивидуальных заданий.

Состав и оформление курсового проекта «Балочная клетка».

Содержание: разработка вариантов компоновки балочного перекрытия с расчетом настила и прокатных балок, конструирование и расчет главной балки, колонны и основных узлов. Объем работы: чертежи на 1 листе формата А1, пояснительная записка с эскизами, расчетами и обоснованием принятых решений.

Состав и оформление курсового проекта «Стальной каркас одноэтажного производственного здания».

Содержание: выбор схемы каркаса, компоновка и расчет (с использованием ЭВМ) поперечной рамы каркаса, конструирование и расчет стропильной фермы, колонны, подкрановой балки, основных узлов каркаса. Объем проекта: чертежи на двух листах формата А1, пояснительная записка с эскизами, расчетами и обоснованием принятых решений.

Учебная литература.

Основная

1. Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., М., Стройиздат, 1986-560с.

2. Металлические конструкции В3т.Т.1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1997.-527с.:ил.

3. Металлические конструкции В3т.Т.2. Конструкции зданий: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-528с.:ил.

4. Металлические конструкции В3т.Т.3. Специальные конструкции и сооружения: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-544с.:ил.

5. Металлические конструкции: учебник для студентов высших учебных заведений/ Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя и др.; под ред. Ю.И. Кудишина. – 9 изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-688с.

Дополнительная

6. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 2003.-44с.

7. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005-90с.

8. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП II-23-81) ЦНИИСК им. Курченко.- М., Стройиздат, 1984 – 40с.

9. Пособие по расчету и проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*) Укрниипроект-стальконструкция.- М: Стройиздат, 1989-159с.

10. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий /Е.Г. Кутухтин, В.М. Спиридонов, Ю.Н. Хромец.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.-263с.:(Справочник проектировщика).

11. СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Общие правила проектирования стальных конструкций. Введен в действие с 01.01.2005г. М.: ФГУП ЦПП, 2005-164с.

12. Металлические конструкции. В 3 т. (Справочник проектировщика)/ под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИ Проектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: издательство АСВ, 1998-1999.

Курсовой проект №1

1.Компоновка балочной клетки.

Главные балки располагаются вдоль больших расстояний. Пролёт главных балок обычно составляет м. Шаг главных балок м. Шаг балок настила зависит от типа настила. При стальном плоском настиле принимается м. Шаг вспомогательных балок назначается в пределах м и должен быть кратным пролету главной балки.

Рис. 1 Типы балочных клеток:

а) нормального типа; б) усложненного типа

1-главные балки; 2-балки настила; 3-вспомогательные балки.

2.Расчет несущего настила.

Для стального плоского настила применяются листы толщиной 6÷14 мм из стали С235 по ГОСТ 27772-88. Настил рассчитывается в следующем порядке:

-устанавливается предельный относительный прогиб настила от нормативной нагрузки , ( );

- определяется отношение пролета настила к его толщине

где

, кН/cм²;

=0.3 - коэффициент Пуассона для стали;

- модуль упругости стали;

- нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил, кН/cм²;

- нормативная временная нагрузка;

- нормативная постоянная нагрузка;

- расчетный пролет настила, см;

- толщина настила, см.

Толщина настила назначается в зависимости от нормативной нагрузки , табл. 1.

Таблица 1.

Нагрузка на настил, , кН/м²	10	11 20	21 30	30
Рекомендуемая толщина настила, , мм.	6 8	8 10	10 12	12 14

Затем подсчитывается пролет настила l_н и шаг балок настила

, см; , см.

Растягивающую силу , на действие которой надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил, можно определить по приближенной формуле

, кН/cм

где =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам

, см

где ( )_min -минимальное значение произведений :

- (при расчете по металлу шва), кН/см², или

- (при расчете по металлу границы сплавления), кН/см²;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу шва, определяемое по таблице 56[7];

, – коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по таблице 34[7]; = 0,7; =1 – для случаев сварки стали с пределом текучести свыше 580МПа;

– катет шва;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу границы сплавления; = 0,45 ( – временное сопротивление стали разрыву);

Значение приведены в таблице 51[7], а – в таблице 3 приложения 1[8]; при сварке элементов, выполненных из стали разной прочности, учитываются меньшие значения .

При выборе электродов или сварочной проволоки должны учитываться группы конструкций и климатические районы, приведенные в таблице 55[7]. Для угловых швов в элементах из сталей с пределом текучести до 285МПа применяются электродные материалы, обеспечивающие выполнение условия

а в элементах из сталей с пределом текучести свыше 285МПа –

Прочность одного из расчетных сечений будет меньше прочности другого, поэтому достаточно выполнить расчет по менее прочному сечению. Установить расчетное сечение можно по таблице 2[8] или путем сравнения значений и :

- при расчетным является сечение по металлу шва;

- при расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

3.Расчет балок настила.

В качестве балок настила и вспомогательных балок применяются двутавры ГОСТ 8239-89, двутавры с параллельными гранями полок (тип Б и Ш) по ГОСТ 26020-83 или швеллеры по ГОСТ 8240-93 из стали С235 С345 по ГОСТ 27772-88.

Нормативная погонная нагрузка на балки настила

, кН/м

Расчетная погонная нагрузка:

, кН/м

где =1,2 и =1,05- коэффициенты надежности по нагрузке.

Максимальное значение расчетного изгибающего момента и поперечной силы

, ; , .

Номер прокатного профиля определяется по требуемому моменту сопротивления

, ,

где - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, определяемый по табл.66[7]. Для прокатных балок можно принять ;

– расчетное сопротивление стали (табл.51[7]), кН/см².

Подбирается сечение с ближайшим большим значением . По сортаменту устанавливаются геометрические характеристики ( ) сечения балки.

Производится проверка прочности от действия касательных напряжений в опорном сечении балки

, кН/см²,

где - расчетное сопротивление стали срезу.

Если проверка на поперечную силу не удовлетворяет условиям прочности, принимается следующий больший профиль.

Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки прокатных балок не требуется, поскольку она обеспечивается их толщинами. Проверка общей устойчивости балок настила не требуется, т.к. на них непрерывно опирается настил.

Проверка жесткости балок выполняется по формуле

где - предельный относительный прогиб балок [6].

Вспомогательные балки рассчитываются аналогично.

4. Расчет и конструирование главных балок.

Нагрузка на главную балку передается от вспомогательных балок или балок настила. Для главной балки ширина грузовой площади равна шагу главных балок.

Нагрузка на главную балку в балочной клетке усложненного типа принимается в виде системы сосредоточенных сил. Нагрузку на главную балку в балочной клетке нормального типа можно считать равномерно распределенной, в связи с частым расположением балок настила.

Нормативная и расчетная нагрузка на главную балку

, кН/м;