Конструирование и расчет элементов и узлов ба-

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.

 

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.

 

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
	42x15						С 245
	30x18				7,2	25,4	С 245
	45x15			9,5	7,3	27,2	С 255
	48x16,5		5,5	10,2	8,4		С 235
	32x15			8,4	6,6		С 245
	28x18			9,8		24,5	С 245
	34x15			9,2	7,4		С 245
	51x16			8,8		24,2	С 245
	34x18			7,7	5,8		С 255
	51x16,5		5,5	8,7	6,9		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.

 

Состав проекта

Курсовой проект состоит из двух частей: расчетно-конструктивной и графической.

Расчетно–конструктивная часть оформляется в виде пояснительной записки, включающей следующие основные разделы:

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.