МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта «Рабочая площадка промышленного здания»

---

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