И.К.Родионов
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
——————————————————
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсового проекта
«Рабочая площадка промышленного здания»
Тольятти – 2013
УДК 624.072.2;692.48
ББК 38.756
Р605
Р605 Родионов И.К. Металлические конструкции. Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта «Рабочая площадка промышленного здания». Тольятти: ТГУ, 2013. 16 с.
Методические указания предназначены для подготовки дипломированных специалистов направления специальностей 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» и 270105.65 «Городское строительство и хозяйство» и бакалавров направления 270800.62 «Строительство», выполняющих курсовой проект на тему «Рабочая площадка промышленного здания» по дисциплине «Металлические конструкции». Методические указания включают информацию о содержании проекта и последовательности его выполнения, сведения о рекомендуемых источниках: главах, разделах, примерах расчета.
Научный редактор доц., к.т.н. В.И.Шполтаков
Рассмотрено на заседание кафедры «Городское строитель-ство и хозяйство» 25 сентября 2013 г. и рекомендовано к использованию в учебном процессе.
© И.К.Родионов, 2013
© Тольяттинский государственный университет, 2013
Введение
Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно, если имеют место значительные пролеты, высота, нагрузки. Потребность в металлических конструкциях чрезвычайно высока и непрерывно увеличивается. Базой для удовлетворения этой потребности является большой объем производимой в стране стали, заводы металлических конструкций и специализированные монтажные организации, специализированные проектные организации и научно-исследовательские институты.
Основная масса строительных металлоконструкций (порядка 50%) приходится на каркасы производственных зданий, в том числе и их рабочие площадки.
1. Общие сведения
Рабочие площадки промышленных зданий предназначаются для размещения технологического оборудования.
Основными несущими элементами рабочих площадок являются (в направлении передачи нагрузки) настил, балочные клетки и колонны.
Настил воспринимает эксплуатационные нагрузки (вес технологического оборудования, людей и т. п.). В качестве настила балочных клеток обычно применяют плоские стальные листы или сборные железобетонные плиты. Перспективно также применение индустриального щитового настила, состоящего из несущего стального листа, усиленного снизу продольными и поперечными ребрами.
Балочные клетки представляют собой перекрестные системы балок; их назначение – восприятие нагрузки, действующей на настил и дальнейшая передача ее на опоры (колонны).
Наибольшее распространение в рабочих площадках промышленных зданий получили два типа балочных клеток: нормальный и усложненный.
Балочные клетки нормального типа состоят из главных балок (ГБ) и балок настила (БН). Главные балки обычно перекрывают больший пролет; балки настила располагаются перпендикулярно главным. Нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают их на главные балки, опирающиеся на колонны.
В балочные клетки усложненного типа вводятся еще дополнительные, вспомогательные балки (ВБ). Нагрузка в этих балочных клетках передается более длинным путем: с настила – на балки настила, с балок настила – на вспомогательные балки, далее – на главные и, наконец, на колонны.
Колонны – вертикальные элементы, воспринимающие нагрузку от балочных клеток и передающие ее на фундаменты. Наибольшее распространение в рабочих площадках получили сплошные и сквозные колонны постоянного сечения: сплошные – при больших нагрузках и небольших высотах, сквозные, наоборот, – при меньших нагрузках и больших высотах.
Для обеспечения геометрической неизменяемости рабочих площадок в продольном и поперечном направлениях в случаях шарнирного сопряжения балок с колоннами и колонн с фундаментами между колоннами устраиваются связи, крестовые или портальные.
2. Задание на проектирование
Общие указания. Студенту предлагается запроектировать рабочую площадку. Заданы размеры площадки в плане, шаг колонн в продольном и поперечном направлении, отметки верха габарита площадки и верха габарита оборудования под перекрытием, временная нормативная нагрузка, материал настила, класс стали для основных несущих конструкций. Балки настила и вспомогательные балки предлагается применить из проката, главные балки – составного сечения. Колонны сплошного или сквозного сечения; соединение стержней сквозных колонн в соответствии с заданием планками или раскосами. Класс бетона фундаментов должен быть выбран в соответствии с действующими нагрузками. Средство перевозки конструкций – автотранспорт.
Монтажные стыки главных балок располагаются в середине пролетов. В соответствии с заданием они могут быть приняты сварными или на высокопрочных болтах; остальные монтажные соединения – на болтах нормальной точности. Варианты исходных данных представлены в табл. 1.
Таблица 1
Послед-няя циф-ра номе-ра зачет-ки |
Размеры рабочей площадки в плане (м) |
Шаг колонн (м) |
Отметка верха площадки (м) |
Отметка верха габарита оборудо-вания (м) |
Вре-менная нагрузка (кН/м2) |
Класс стали балок, колонн |
|
в про-дольном направ-лении |
в попе-речном направ-лении |
||||||
1 |
42×15 |
14 |
5 |
10 |
8 |
26 |
С 245 |
2 |
30×18 |
15 |
6 |
9 |
7,2 |
25,4 |
С 245 |
3 |
45×15 |
15 |
5 |
9,5 |
7,3 |
27,2 |
С 255 |
4 |
48×16,5 |
16 |
5,5 |
10,2 |
8,4 |
22 |
С 235 |
5 |
32×15 |
16 |
5 |
8,4 |
6,6 |
24 |
С 245 |
6 |
28×18 |
14 |
6 |
9,8 |
8 |
24,5 |
С 245 |
7 |
34×15 |
17 |
5 |
9,2 |
7,4 |
23 |
С 245 |
8 |
51×16 |
17 |
8 |
8,8 |
7 |
24,2 |
С 245 |
9 |
34×18 |
17 |
6 |
7,7 |
5,8 |
26 |
С 255 |
0 |
51×16,5 |
17 |
5,5 |
8,7 |
6,9 |
21 |
С 235 |
Целью курсового проекта №1 является ознакомление с положениями конструирования и работы основных элементов рабочей площадки, их расчета по методу предельных состояний.
В процессе работы над проектом необходимо выполнить:
1) конструирование и расчет элементов и узлов балочной клетки;
2) конструирование и расчет колонны.
Основная задача – обеспечение надежности работы всех элементов рабочей площадки в соответствии с двумя группами предельных состояний: по несущей способности и по пригодности к нормальной эксплуатации.
3. Состав проекта
Курсовой проект состоит из двух частей: расчетно-конструктивной и графической.
Расчетно–конструктивная часть оформляется в виде пояснительной записки, включающей следующие основные разделы:
1. Конструирование и расчет элементов и узлов ба-
лочной клетки.
1.1. Выбор оптимального варианта ячейки балочной клет-
ки.
1.1.1. Балочная клетка нормального типа (1 вариант).
1.1.1.1. Компоновка ячейки.
1.1.1.2. Расчет настила.
1.1.1.3. Расчет балок настила.
1.1.1.4. Технико-экономические показатели.
1.1.2. Балочная клетка усложненного типа (2 вариант).
1.1.2.1. Компоновка ячейки.
1.1.2.2. Расчет настила.
1.1.2.3. Расчет балок настила.
1.1.2.4. Расчет вспомогательных балок.
1.1.2.5. Технико-экономические показатели.
1.1.3. Технико-экономическое сравнение вариантов ячеек
балочной клетки.
1.2. Конструирование и расчет главной балки.
1.2.1. Подбор основного сечения.
1.2.2. Проверка стенки на местное давление.
1.2.4. Конструирование и расчет опорной части.
1.2.5. Конструирование и расчет узла изменения сечения.
1.2.6. Проверка общей устойчивости.
1.2.7. Обеспечение местной устойчивости.
1.2.7.1. Местная устойчивость стенки от действия нормаль-
ных напряжений.
1.2.7.2 Местная устойчивость полки от действия нормальных
напряжений.
1.2.7.3. Местная устойчивость стенки от действия касатель-
ных напряжений.
1.2.7.4. Местная устойчивость стенки от совместного дейст
вия нормальных, касательных и местных напряжений.
1.2.8. Расчет поясных швов.
1.2.9. Расчет швов прикрепления опорных ребер к торцам
балки.
1.2.10. Конструирование монтажного стыка.
2. Конструирование и расчет колонны.
2.1. Стержень колонны.
2.2. Оголовок колонны.
2.3. База колонны.
В конце пояснительной записки делается заключение и приводится список использованной при работе над проектом литературы (библиографический список).
Графическая часть проекта выполняется на одном листе формата А1. Чертежи приводятся на стадии КМ и КМД.
На стадии КМ разрабатываются:
– монтажная схема площадки (М 1:200, 1:250);
– план ячейки балочной клетки (М 1:100);
– узел сопряжения балок с колонной (М 1:20, 1:25);
– узел укрупнительной сборки (монтажный стык) главной балки (М 1:20, 1:25, 1:40).
На стадии КМД разрабатываются:
– рабочий чертеж отправочной марки главной балки (1:20, 1:25, 1:40);
– рабочий чертеж колонны (М 1:20, 1:25, 1:40);
– рабочий чертеж балки настила или вспомогательной балки
(М 1:25, 1:40).
Рабочие чертежи должны сопровождаться спецификацией металла. Кроме спецификации на листе должна быть приведена таблица отправочных марок балок и колонн.
На обоих листах должны быть указаны необходимые примечания.
При выполнении курсового проекта следует пользоваться нормами, пособиями к ним, справочной и учебной литературой.
4. Рекомендуемые источники
Расчетно-конструктивная часть
1. Конструирование и расчет элементов и узлов ба-
лочной клетки: [4], глава 7 [1], [5, 6, 8–14] .
1.1. Выбор оптимального варианта ячейки балочной клет-
ки: [4], глава 7 [1].
1.1.1. Балочная клетка нормального типа (1 вариант).
1.1.1.1. Компоновка ячейки: [4], раздел 7.1.2 [1].
1.1.1.2. Расчет настила: [4], раздел 7.1.3, пример 7.1 [1].
1.1.1.3. Расчет балок настила: [4], раздел 7.2, пример 7.2 [1].
1.1.1.4. Технико-экономические показатели: [4].
1.1.2. Балочная клетка усложненного типа (2 вариант).
1.1.2.1. Компоновка ячейки: [4], раздел 7.1.2 [1].
1.1.2.2. Расчет настила: [4], раздел 7.1.3, пример 7.1 [1].
1.1.2.3. Расчет балок настила: [4], раздел 7.2, пример 7.2 [1],
[5].
1.1.2.4. Расчет вспомогательных балок: [4], раздел 7.2, при-
мер 7.2 [1].
1.1.2.5. Технико-экономические показатели: [4].
1.1.3. Технико-экономическое сравнение вариантов ячеек
балочной клетки: [4].
1.2. Конструирование и расчет главной балки: разделы
7.3–7.5 [1].
1.2.1. Подбор основного сечения: раздел 7.3, пример 7.3
[1].
1.2.2. Проверка стенки на местное давление: раздел 7.4.1,
пример 7.5 [1].
1.2.4. Конструирование и расчет опорной части: раздел
7.5.3, пример 7.9 [1].
1.2.5. Конструирование и расчет узла изменения сечения:
раздел 7.3.5, пример 7.4 [1].
1.2.6. Проверка общей устойчивости: раздел 7.4.2, пример
7.5 [1].
1.2.7. Обеспечение местной устойчивости: раздел 7.4.3 [1].
1.2.7.1. Местная устойчивость стенки от действия нормаль-
ных напряжений: раздел 7.4.3 [1].
1.2.7.2. Местная устойчивость полки от действия нормаль-
ных напряжений: раздел 7.4.3, пример 7.6 [1].
1.2.7.3. Местная устойчивость стенки от действия касатель-
ных напряжений: раздел 7.4.3 [1].
1.2.7.4. Местная устойчивость стенки от совместного дейст-
вия нормальных, касательных и местных напряже-
ний: раздел 7.4.3, пример 7.6 [1].
1.2.8. Расчет поясных швов: раздел 7.5.1, пример 7.7 [1].
1.2.9. Расчет швов прикрепления опорных ребер к торцам
балки: раздел 7.5.3, пример 7.9 [1].
1.2.10. Монтажный стык главной балки: раздел 7.5.2 [1].
1.2.10.1. Конструирование монтажного сварного стыка: раз-
дел 7.5.2 [1].
1.2.10.2. Конструирование и расчет монтажного стыка на вы-
сокопрочных болтах: раздел 7.5.2, пример 7.8 [1].
2. Конструирование и расчет центрально сжатой
колонны: глава 8 [1], [2, 3].
2.1. Конструирование и расчет сплошной колонны.
2.1.1. Стержень сплошной колонны: разделы 8.2, 8.4, раз-
дел 8.5.1, пример 8.1 раздела 8.8 [1].
2.1.2. Оголовок сплошной колонны: раздел 8.7, пример 8.4
[1].
2.1.3. Шарнирная база сплошной колонны: раздел 8.6,
пример 8.3 [1].
2.1. Конструирование и расчет сквозной колонны:
2.1.1. Стержень сквозной колонны: раздел 8.3, 8.4, раздел
8.5.2, пример 8.2 [1].
2.1.2. Оголовок сквозной колонны: раздел 8.7 [1].
2.1.3. Шарнирная база сквозной колонны: раздел 8.6 [1]
Графическая часть
1. Монтажная схема площадки: раздел 6.1 [1],
рис. 1–4 [2], [3].
2. План ячейки балочной клетки: раздел 6.1 и раздел 7.1.2
[1], рис. 1–4 [2], [3].
3. Узел сопряжения балок с колонной: раздел 6.1 [1],
рис. 24–30 [2], [3].
4. Узел укрупнительной сборки (монтажный стык) главной
балки: раздел 6.1 [1], рис. 10–12 [2], [3] .
5. Рабочий чертеж отправочной марки главной балки: раз-
дел 6.1 [1], рис. 5–8 [2], [3].
6. Рабочий чертеж колонны: раздел 6.1 [1], рис. 16–22 [2],
[3]
7. Рабочий чертеж балки настила: раздел 6.1 [1], [7, 15, 16].
5. Библиографический список
5.1. Основной список
1. Металлические конструкции: учебник для студ. высш.
учеб. заведений / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя,
В.С.Игнатьева и др.] ; под ред. Ю.И.Кудишина. 10 изд.,
стер. – Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.
2. Родионов И.К. Конструктивные решения элементов и уз-
лов рабочих площадок промышленных зданий. Нагляд-
ное учебное пособие. ТГУ. Тольятти, 2013.
3. Родионов И.К. Конструктивные решения элементов и уз-
лов рабочих площадок промышленных зданий. Учебно-
методическое пособие. ТГУ. Тольятти, 2013.
4. Родионов И.К. Технико-экономическое сравнение вари-
антов компоновки ячеек балочных клеток. Методические
указания. ТГУ. Тольятти, 2013.
5. СНиП II–23–81*. Стальные конструкции / Госстройиздат.
– М.: ГУП ЦПП, 2001.
6. СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. – М.: ФГУП
ЦПП, 2006.
5.2. Дополнительный список
7. Абаринов А.А. Составление деталировочных чертежей
металлических конструкций. – М.: Стройиздат, 1978.
8. Васильев А.А. Металлические конструкции. – М.,
Стройиздат, 1979.
9. Калинников В.С. Технические условия погрузки и креп-
ления грузов. Транспорт,1990.
10. Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Общая часть.
(Справочник проектировщика). / Под общ. ред.
В.В.Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция
им. Н.П.Мельникова). – М.: изд-во АСВ, 1998.
11. Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Стальные конст-
рукции зданий и сооружений (Справочник проектиров-
щика). / Под общ. ред. В.В.Кузнецова
(ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П.Мельникова). –
М.: изд-во АСВ, 1998.
12. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник
для вузов/ Под ред. В.В.Горева. – М.: Высшая школа,
1999.
13. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для
вузов / Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др. Под
общ. ред. Е.И.Беленя. 6-е изд., перераб. и доп. – М.:
Стройиздат, 1986.
14. Муханов К.К. Металлические конструкции. Учебник для
вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1976.
15. Справочник конструктора металлических конструкций/
В.Т.Васильченко, А.И.Рутман, Е.П.Лукьяненко. – Киев,
Будiвельник, 1990.
16. Сахновский М.М. Справочник конструктора строитель-
ных сварных конструкций. – Издательство «Промiнь»,
1975.
Содержание
Введение………………………………………………………………………..3
1. Общие сведения………………………………………………………….. 3
2. Задание на проектирование……………………………………………… 5
3. Состав проекта…….……………………………………………………… 6
4. Рекомендуемые источники………………………………………………..8
5. Библиографический список………………………………………………10
5.1. Основной список.………………………………………………………11
5.2. Дополнительный список……………………………………………….11
Учебное издание
Игорь Константинович Родионов
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсового проекта
«Рабочая площадка промышленного здания»
Редактор……………………
Верстка…………………
Подписано в печать . Формат 60 84/16.
Печать оперативная. Усл.п.л. 1,0
Тираж 125 экз. Заказ №………..
Тольяттинский государственный университет
445667, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14