Методические указания к выполнению расчетно- графической работы

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Академия строительства и архитектуры

Архитектурно-строительный факультет

 

Кафедра СК

 

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы

по курсу «Инженерные конструкции (раздел МК)»

на тему «Металлические конструкции гражданских и промышленных зданий»

 

 

г. Симферополь

2017.

Исходные данные для проекта:

1. Шаг колонн в продольном направлении в = м.

2. Шаг колонн в поперечном направлении а = м.

3. Габариты площадки продольном направлении В = м.

4. Габариты площадки поперечном направлении А = м.

5. Отметка низа Ж/Б плиты перекрытия Н = м.

6. Нормативная нагрузка на перекрытие q = кг/м2.

7. Материал конструкций –.

8. Тип сечения колон – Труба круглая.

Двутавр.

9. Сопряжение балок – в одном уровне.

10. Шаг балок настила – 1 м.

 

Шифр выбирают по фамилии, имени, отчеству студента, который состоит из шести букв: первые две буквы фамилии, первые две буквы имени и первые две буквы отчества. НАПРИМЕР: Иванов Петр Николаевич. ШИФР: ИВПЕНИ.

 

Оглавление

Введение

1. Расчет балочной конструкции

1.1. Конструктивные решения балочных перекрытий

1.2. Определение нагрузки на балку

1.3. Конструирование и подбор сечения вспомогательной балки

1.4. Конструирование и подбор сечения главной балки

1.5. Расчет узла сопряжения вспомогательной балки с главной

2. Расчет стержня центрально сжатой колонны

2.1. Расчетная схема. Определение нагрузок на колону

2.2. Подбор сечения колоны

2.2.1. Вариант 1. Колона из прокатного двутавра типа «К»

2.2.2. Вариант 2. Колона из квадратной трубы

3. Расчет фермы.

3.1. Сбор нагрузок на ферму.

3.2. Статический расчет фермы.

3.3. Подбор сечения стержней фермы.

4. Пример расчета.

 

 

Введение

Проектировщик, разрабатывая проект здания, компонует его план, продольный и по­перечный разрезы, выбирает строительные материалы и конструкции и решает узлы. Применяя те или иные несущие и ограждающие конструкции, он должен владеть знания­ми о конструировании элементов, узлов их сопряжений и размеров сечений. Он должен ориентироваться в характере и вычислении нагрузок, уметь определять усилия и выпол­нять расчеты на прочность и устойчивость.

В пособии приведены примеры расчета металлических конструкций, включая про­катные и сварные балки перекрытий, стропильные фермы покрытий и центрально сжатые колонны, поддерживающие перекрытия и покрытия.

 

Расчет балочных конструкций.

Одним из наиболее распространенных элементов стальных конструкций является балка или элемент, работающий на изгиб.

Область применения балок в строительстве чрезвычайно широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок покрытий, тяжело нагруженных подкрановых балок.

 

Конструктивные решения балочных перекрытий.

Балочная клетка представляет собой систему балок, применяемых в рабочих площадках, покрытиях и перекрытиях промышленных, складских, общественных и других зданий, в проезжей части мостов, в затворах гидротехнических сооружений и в др. В балочной клетке преимущественно используют разрезные балки.

Из возможных типов балочных клеток наиболее употребительны.нормальный тип балочной клетки, состоящий из главных балок и балок настила, по которым укладывают сам настил, и усложненный, когда в клетке имеются три. вида балок - главные, вспомогательные, воспринимающие нагрузку от балок настила, и балки настила.

В балочной клетке нормального типа нагрузка с настила передается на балки настила, на главные балки, а затем на колонны; в балочной клетке усложненного типа нагрузка с настила передается на балки настила, на вспомогательные балки, а затем на главные балки и колонны.

Главные балки, как правило, составные. Их укладывают- по большей стороне ячейки - части рабочей площадки в пределах четырех соседних колонн. Вспомогательные балки и балки настила - прокатные.

 

Рис 1. Схема балочной клетки.

1- грузовая площадь вспомогательной балки

2- грузовая площадь главной балки

3- грузовая площадь колонны

 

Пример оформления нагрузки:

№ п/п	Наименование нагрузки и формула подсчета	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
1.	Линолеум поливинилхлоридный на тепло звукоизолирующей подоснове толщиной 20 мм. р = 1100 кг/м3 1100х0,02=22 кг/м2 22/100=0,22 кН/м2	0,22	1,2	0,264
2.	2 слоя мастики на водостойких вяжущих (нормативная нагрузка 0,02 кН/м2)	0,02	1,3	0,026
3.	Цементно-песчаная стяжка толщиной 50 мм. р = 1800 кг/м3 1800х0,05=90 кг/м2 90/100=0,9 кН/м2	0,9	1,3	1,17
4.	Монолитная Ж/Б плита перекрытия (см. задание) 25х0,1=2,5 кН/м2	2,5	1,1	2,75
5.	Постоянная нагрузка на перекрытие (см. задание) 500/100=0,22 кН/м2		1,1	5,5
	ВСЕГО:	=0,22+0,02+0,9+ +2,5+5=8,64		=0,264+0,026+ 1,17+2,75+5,5= =9,71

 

Рис. 2 Расчетная схема вспомогательной балки.

Для такой схемы поперечная сила Q будет равна:

кН

А максимальный момент M будет равна:

кНм

Требуемый момент сопротивления равен:

см3

Для вспомогательных балок принимаем прокатный двутавр по ГОСТ 8239-89 из стали С235 (см. задание) с = 23 кН/см2, так как балки перекрытий относятся к группе 3 конструкций (табл. 50 СНиП 2-23-81* Стальные конструкции).

По сортаменту принимаем двутавр № __. Выписываем его характеристики:

 

 

Подбор сечений стержней фермы. Табл.3.3

Элементы фермы

Обозн. стержня

Расч. усилия, кН

Марка стали

Эскиз сечения, мм.

Площадь сечения, см2

Расчетные длины см.

Радиусы инерции, см

Гибкости

jmin

gn/gc

s, МПа

Ry, МПа

lx,ef

lx,ef

ix

iy

lx

ly

Верхний пояс

Нижний пояс

Стойки и раскосы

 

4. Пример расчета.

Министерство образования и науки Республики Крым

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Академия строительства и архитектуры

Архитектурно-строительный факультет

 

Кафедра СК

 

Расчетно-графическая работа

по курсу «Инженерные конструкции (раздел МК)»

на тему «Металлические конструкции гражданских и промышленных зданий»

 

Выполнил:

Студент(а) __ курса группы ГС- ____

_______________

Проверил:

______________

 

г. Симферополь

2017.

 

Исходные данные для проекта:

1. Шаг колонн в продольном направлении в = 9 м.

2. Шаг колонн в поперечном направлении а = 7 м.

3. Габариты площадки продольном направлении В = 2 шт.

4. Габариты площадки поперечном направлении А = 3 шт.

5. Отметка низа Ж/Б плиты перекрытия Н = м.

6. Нормативная нагрузка на перекрытие q = 700 кг/м2.

7. Материал конструкций – С 245.

8. Тип сечения колон – Труба круглая.

Двутавр.

9. Сопряжение балок – в одном уровне.

10. Шаг балок настила – 1 м.

11. Спортзал

 

 

Оглавление

Введение

1. Расчет балочной конструкции

1.1. Конструктивные решения балочных перекрытий

1.2. Определение нагрузки на балку

1.3. Конструирование и подбор сечения вспомогательной балки

1.4. Конструирование и подбор сечения главной балки

1.5. Расчет узла сопряжения вспомогательной балки с главной

2. Расчет стержня центрально сжатой колонны

2.1. Расчетная схема. Определение нагрузок на колону

2.2. Подбор сечения колоны

2.2.1. Вариант 1. Колона из прокатного двутавра типа «К»

2.2.2. Вариант 2. Колона из круглой трубы

3. Расчет стропильной фермы

3.1. Схема конструкций покрытия по фермам

3.2. Определение нагрузок на ферму

3.3. Определение усилий в стержнях фермы

3.4. Подбор сечений стержней фермы

Литература

 

Рис 1. Схема балочной клетки.

Рис. 2 Расчетная схема вспомогательной балки.

Для такой схемы поперечная сила Q будет равна:

кН

А максимальный момент M будет равна:

кНм

Требуемый момент сопротивления равен:

Для вспомогательных балок принимаем прокатный двутавр из стали С245 (см. задание) с = 24 кН/см2, так как балки перекрытий относятся к группе 3 конструкций (табл. 50 СНиП 2-23-81* Стальные конструкции).

По сортаменту принимаем двутавр № 26Б1. Выписываем его характеристики:

			масса
		176,6		5,8

Подбор сечения колоны

Вариант 1. Колона из прокатного двутавра типа «К»

Основная расчетная формула:

Формула содержит два неизвестных: площадь сечения и коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии. Предварительно принимаем гибкость , по табл. Для гибкости 100 . Используя эти данные можно определить требуемую площадь сечения колонны:

Используем колонный двутавр. Принимаем двутавр 26К5, для которого

А=114 , .

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Принимаем двутавр 30К4, для которого

А=139 , .

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Проверяем соответствие предельной гибкости .

По табл. Для основных колонн предельная гибкость равна . В нашем случае

Гибкость колонны относительно оси у-у превышает предельную по нормам.

Принимаем двутавр 35К1, для которого

А=138 , .

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Проверяем соответствие предельной гибкости .

По табл. Для основных колонн предельная гибкость равна . В нашем случае

Гибкость колонны относительно оси у-у не превышает предельную по нормам.

 

Вариант 2. Колона из круглой трубы

Предварительно принимаем гибкость , по табл. Для гибкости 100 . Используя эти данные можно определить требуемую площадь сечения колонны:

Используем круглую трубу. Принимаем трубу 273х7, для которого

А=58,5 , .

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Используем круглую трубу. Принимаем трубу 377х6, для которого

А=64,9 , .

;

Вычисляем нормальные напряжения:

 

 

Расчет стропильной фермы

3.1 Схема конструкций покрытия по фермам

Рис 6. Схема покрытия по фермам.

1 - Стропильные фермы, 2 – прогоны, 3 – систем а связей,

4 – грузовая площадь на узел фермы.

3.2 Определение нагрузок на ферму

Грузовая площадь для определения нагрузок на узел фермы изображена на рис. 6 цифрой 4 и составляет Агр=9*2,1=18.9 . Расчетная постоянная нагрузка от собственного веса покрытия составляет 170 кгс/кв.м. (1,7 кН/кв.м.). Расчетная снеговая нагрузка для принятого снегового района строительства составляет 120 кгс/кв.м. (1,2 кН/кв.м.).

Нагрузка на каждый узел фермы составляет:

F=Агр*(qпок+qснег)=18,9*(1,7+1,2)=54,81 кН.

3.3 Определение усилий в стержнях фермы

Определения усилий в стержнях фермы используем графический метод Максвелла-Кремоны.

Рис.7 Статическая схема фермы

Усилия в балках определяем при действии сосредоточенных сил (узловых нагрузок).

Опорные реакции:

 

Определяем усилия в стержнях фермы:

3.4 Подбор сечений стержнем фермы

Стропильные фермы относятся к группе 2 ответственности конструкций. Проектируемые стержни фермы из стали С 245 с из прокатных не равнополочных уголков (или равнополочных).

 

Табл.3.3

Элементы фермы

Обозн. стержня

Расч. усилия, кН

Эскиз сечения, мм.

Площадь сечения, см2

Расчетные длины см.

Радиусы инерции, см

Гибкости

jmin

gn/gc

s, МПа

Ry, МПа

lx,ef

ly,ef

ix

iy

lx

ly

Верхний пояс

Б-2 (В-3)

-438.5

125х80х8

6,06

0,754

18,2

Г-5 (Д-6)

-658

Нижний пояс

1-0

4-0

575.5

7-0

Стойки и раскосы

А-1

-350.8

297*1=297

297*1=297

1-2

271.3

297*0,8=237,6

297*1=297

2-3

-54.81

210*0,8=168

210*1=210

3-4

-192

297*0,8=237,6

297*1=297

4-5

115.1

297*0,8=237,6

297*1=297

5-6

-54.81

210*0,8=168

210*1=210

6-7

-38.4

297*0,8=237,6

297*1=297

 

Подбор сечения стержня для сжатого пояса:

Предварительно задаемся

Требуемая площадь сечения стержней верхнего пояса фермы равна:

Принимаем сечение из двух не равнобоких уголков мм, для которых:

, _см, _ см.

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Подбор сечения стержня для растянутого пояса:

Предварительно задаемся

Требуемая площадь сечения стержней фермы равна:

Принимаем сечение из двух не равнобоких уголков мм, для которых:

, _см, _ см.

Вычисляем нормальные напряжения:

 

_ см.

Подбор сечения стержня для сжатого раскоса (стоек):

Предварительно задаемся

Требуемая площадь сечения стержней фермы равна:

Принимаем сечение из двух не равнобоких уголков мм, для которых:

 

 

, _см, _ см.

;

Вычисляем нормальные напряжения:

Подбор сечения стержня для растянутого раскоса (стоек):

Предварительно задаемся

Требуемая площадь сечения стержней фермы равна:

Принимаем сечение из двух не равнобоких уголков мм, для которых:

, _см, _ см.

Вычисляем нормальные напряжения:

 

_ см.

Подбор сечения стержня для сжатого пояса Б-2 (В-3):

Предварительно задаемся

Требуемая площадь сечения стержней верхнего пояса фермы равна:

Принимаем сечение из двух не равнобоких уголков125х80х8 мм, для которых:

, 4 см, 6,06 см.

;

Вычисляем нормальные напряжения:

 

 

Литература.

 

1. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1). – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 – 96 с.

2. Я.М.Лихтарников, Д.В.Ладыжевский, В.М. Клыков / Расчет стальных конструкций. – 2-е изд. – К.:Будивельнык, 1984. – 386 с.

3. Е.Л.Беленя / Металлические конструкции. – 6-е изд. – М.:Стройиздат, 1985. – 560 с.

4. А.А.Нилов, В.А.Пермяков, А.Л.Прицкер / Стальные конструкции производственных зданий. – К.:Будивельнык, 1986. – 272 с.

5. В.Г.Васильченко, А.Н.Рутман, В.П.Лукьянченко /Справочник конструктора металлических конструкций. – К.:Будивельнык, 1980. – 288 с

6. В.Н.Байков, Э.Е.Сигалов / Железобетонные конструкции.Общий курс. – 5-е изд. – М.:Стройиздат, 1991. – 768 с.

7. Примак Н.С. Расчет рамных конструкций одноэтажных промышленных зданий.-2е изд.-К.: Высш. школа.,1972г. – 495 с.

8. 6. Мухин Н.В. Статика сооружений в примерах.-2е изд.-М.: Высш. Школа.,1979г. – 303 с.

 

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»

Академия строительства и архитектуры

Архитектурно-строительный факультет

 

Кафедра СК

 

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы

по курсу «Инженерные конструкции (раздел МК)»

на тему «Металлические конструкции гражданских и промышленных зданий»

 

 

г. Симферополь

2017.

Исходные данные для проекта:

1. Шаг колонн в продольном направлении в = м.

2. Шаг колонн в поперечном направлении а = м.

3. Габариты площадки продольном направлении В = м.

4. Габариты площадки поперечном направлении А = м.

5. Отметка низа Ж/Б плиты перекрытия Н = м.

6. Нормативная нагрузка на перекрытие q = кг/м2.

7. Материал конструкций –.

8. Тип сечения колон – Труба круглая.

Двутавр.

9. Сопряжение балок – в одном уровне.

10. Шаг балок настила – 1 м.

 

Шифр выбирают по фамилии, имени, отчеству студента, который состоит из шести букв: первые две буквы фамилии, первые две буквы имени и первые две буквы отчества. НАПРИМЕР: Иванов Петр Николаевич. ШИФР: ИВПЕНИ.

 

Оглавление

Введение

1. Расчет балочной конструкции

1.1. Конструктивные решения балочных перекрытий

1.2. Определение нагрузки на балку

1.3. Конструирование и подбор сечения вспомогательной балки

1.4. Конструирование и подбор сечения главной балки

1.5. Расчет узла сопряжения вспомогательной балки с главной

2. Расчет стержня центрально сжатой колонны

2.1. Расчетная схема. Определение нагрузок на колону

2.2. Подбор сечения колоны

2.2.1. Вариант 1. Колона из прокатного двутавра типа «К»

2.2.2. Вариант 2. Колона из квадратной трубы

3. Расчет фермы.

3.1. Сбор нагрузок на ферму.

3.2. Статический расчет фермы.

3.3. Подбор сечения стержней фермы.

4. Пример расчета.

 

 

Введение

Проектировщик, разрабатывая проект здания, компонует его план, продольный и по­перечный разрезы, выбирает строительные материалы и конструкции и решает узлы. Применяя те или иные несущие и ограждающие конструкции, он должен владеть знания­ми о конструировании элементов, узлов их сопряжений и размеров сечений. Он должен ориентироваться в характере и вычислении нагрузок, уметь определять усилия и выпол­нять расчеты на прочность и устойчивость.

В пособии приведены примеры расчета металлических конструкций, включая про­катные и сварные балки перекрытий, стропильные фермы покрытий и центрально сжатые колонны, поддерживающие перекрытия и покрытия.