Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 820
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
торцевой поверхности (при наличии пригонки)
Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
Основные размеры элементов подкрановых балок
Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтовRba
Рис. 9.1 К определению расчетных усилий в разрезной подкрановой балке:
г – схема загружения балки одним краном для определения прогиба
i-я нагрузка;
А – геометрическая характеристика сечения (площадь, момент сопротивления и т.п.);
fu – предельное перемещение, допустимое по условиям нормальной эксплуатации.
Нормальная эксплуатация конструкции обеспечивается выполнением требований по ограничению перемещений и колебаний. К таким требованиям относят:
– технологические (обеспечение условий эксплуатации оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.п.);
– конструктивные (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов конструкций, их стыков, обеспечение заданных уклонов);
– физиологические (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);
– эстетико-психологические (предотвращение впечатления опасности, обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций).
Вертикальные предельные прогибы fu элементов конструкций от постоянных и временных длительных нагрузок определяются по СНиП «Нагрузки и воздействия». Для балок, прогонов и настилов покрытий и перекрытий, открытых для обзора, при пролете l предельные прогибы приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Вертикальные предельные прогибы fu
элементов конструкций
П р и м е ч а н и я: 1. Для промежуточных значений l предельные прогибы следует определять линейной интерполяцией.
2. Цифры, указанные в скобках, следует принимать при высоте от пола до низа несущих конструкций £ 6м.
Вертикальные предельные прогибы fuдля балок крановых путей под мостовые и подвесные краны, управляемые:
с пола –l/250;
из кабины, при группах режимов работы по ГОСТ 25546-82):
от 1К до 6К – l/400; 7К – l/500; 8К – l/600.
1.4. Организация проектирования
Проектирование включает комплекс изыскательских, расчетных и конструкторских работ, направленных на создание оптимального объемно-планировочного и конструкторского решения здания или сооружения.
Проектирование зданий и сооружений осуществляется на основе проектного задания, выданного заказчиком. В проектном задании устанавливается техническая возможность и экономическая целесообразность предполагаемого строительства. С учетом функциональных требований и условий эксплуатации при строгом соблюдении строительных норм и правил разрабатывается компоновочное решение.
Проектирование выполняется в одну или две стадии:
– в одну стадию – рабочий проект (для технических несложных объектов, а также для объектов, строительство которых будет осуществляться по типовым или повторно применяемым проектам);
– в две стадии – проект и рабочая документация (для других объектов строительства, проектирование которых, как правило, осуществляется впервые).
На стадии проекта дается краткое описание и обоснование архитектурно-строительных решений, целесообразность применения металлических конструкций, определяется конструктивная схема здания и сооружения, а также подбираются соответствующие типовые конструкции. Разрабатываются основные чертежи: планы и разрезы со схематическим изображением несущих и ограждающих конструкций.
Рабочая документация металлических конструкций состоит из двух частей: рабочие чертежи КМ (конструкции металлические) и деталировочные чертежи КМД (конструкции металлические, деталировка).
Чертежи КМ выполняются проектной организацией на основе утвержденного проекта. На стадии КМ назначается схема здания (сооружения), производится полный расчет конструкций и подбор сечений всех элементов, выполняются общие чертежи и конструкции сложных узлов, а также идет согласование и увязка конструктивного решения с другими частями проекта (технологической, архитектурно-строительной, транспортной, санитарно-технической), составляется спецификация на металл.
В состав рабочих чертежей входят: пояснительная записка, данные о нагрузках, расчеты конструкций, общие компоновочные чертежи, схемы расположения конструкций и самостоятельных элементов в составе здания (сооружения) с таблицами сечений, расчеты и чертежи наиболее важных узлов и полная спецификация металла по профилям.
По чертежам КМ заказывается металл. На основе проекта стадии КМ конструкторскими бюро завода-изготовителя разрабатываются деталировочные чертежи КМД для отдельных элементов конструкций, отправляемых после изготовления заводом на строительную площадку (так называемые
отправочные элементы или марки), и узлов с учетом технических возможностей завода, а также монтажные схемы с соответствующей маркировкой отправочных элементов.
Рабочие чертежи отправочных элементов должны содержать все необходимые для их изготовления на заводе размеры и указания, спецификации деталей на каждый отправочный элемент, ведомости отправочных элементов, заводских сварных швов и болтов.
При разработке чертежей все размеры конструкций должны удовлетворять модульной системе и в них было применено максимальное число типовых конструкций и деталей. Конструкции должны быть технологичны, т.е. трудоемкость их изготовления и монтажа была минимальной
Монтажные схемы предназначены для сборки конструкций на монтаже и должны содержать сведения о взаимном расположении отправочных элементов с размерами и отметками, необходимыми для выверки конструкций.
1.5. Расчетная схема сооружения (конструкции)
Проектирование любого здания или сооружения начинают с компоновки, т.е. выбора рациональной конструктивной формы. Исходным материалом является технологическое задание, в котором приводятся сведения технологического и общестроительного характера, касающиеся предполагаемой эксплуатации сооружения.
Сведения технологического характера дают представление о производственном процессе, расположении и габаритах агрегатов и оборудования, а также железнодорожных и крановых путей (при их наличии), грузоподъемности кранов, их режимах работы, временных нагрузках и характере их воздействия, подземном хозяйстве, рабочих площадках, очередности строительства и возможности расширения производства и т.п.
Сведения общестроительного характера касаются местоположения здания или сооружения на генеральном плане, сведений гидрогеологического характера, освещения, вентиляции, отопления и ряда других требований.
Выявление рациональной компоновки и решение отдельных конструкций производят на основании сравнения возможных вариантов.
Цель и назначение расчета конструкций – обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность, устойчивость и жесткость предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения при минимальном расходе материалов, минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.
Расчет сооружений и их конструктивных элементов производится на основе методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок.
Расчет начинают с составления расчетной схемы сооружения (принятой расчетной модели). Под расчетной схемой сооружения (конструкции) понимают упрощенную, идеализированную схему, которая отражает наиболее существенные особенности реального сооружения (конструкции), определяющие его поведение под нагрузкой.
Расчетная схема сооружения обычно вычерчивается в виде линий с показом основных размеров (пролета, высоты, в статически неопределимых системах – жесткостей составляющих элементов или их соотношений и др.), способов опираний и узлов сопряжений, всех видов нагрузок, действующих на сооружение (конструкцию), и мест их приложения.
Расчетные модели (в том числе расчетные схемы, основные предпосылки расчета конструкций) должны отражать действительные условия работы зданий или сооружений, отвечающие рассматриваемой расчетной ситуации. При этом должны учитываться факторы, определяющие напряженное и деформируемое состояния, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и основанием, пространственная работа конструкций, геометрическая и физическая нелинейности, пластические свойства материалов, возможные отклонения геометрических размеров от их номинальных размеров. Однако при составлении расчетной схемы принимается ряд допущений и упрощений, значительно облегчающих расчет.
Так, например, многие нагрузки принимаются статическими, хотя для них характерно воздействие с некоторыми ускорениями (например, нагрузки от людей, воздействий мостовых и подвесных кранов обычного режима работы и т.п.).
В случаях неполной передачи узлового момента (взаимный поворот за счет податливости соединений) принимают шарнирное соединение.
Передача центрально приложенных нагрузок производится в виде сосредоточенных сил, хотя в действительности они передаются через поверхность соприкосновения элементов.
Стержни принимаются прямолинейными, но некоторая реальная погнутость допускается; из-за несовершенства узлов и соединений в укрупнительных узлах нарушается соосность элементов, приводящая к появлению эксцентриситетов приложения нагрузки.
Ферму обычно рассчитывают как шарнирно-стержневую систему
, все элементы которой работают на осевое растяжение-сжатие, что противоречит действительной конструкции, имеющей некоторое защемление элементов в узлах.
Отказываясь от того или иного упрощения или заменяя его менее грубым, можно получить более точную расчетную схему. Это особенно возможно с использованием при расчетах электронно-вычислительной техники и соответствующих программ.
Для каждой расчетной схемы существует граница, за которой она становится неприменимой. Расчет по неправильно выбранной расчетной схеме не может быть достоверным даже при использовании самых точных методов.
Важно, чтобы принятая расчетная модель соответствовала исходной конструкции в главном: была работоспособной (геометрически неизменяемой), передавала все нагрузки на фундамент, не противоречила реальным условиям загрузки и сопряжения элементов.
1.6. Сортамент
1.6.1. Общая характеристика сортамента
В строительных конструкциях сталь применяют в виде прокатных изделий, получаемых с металлургических заводов и имеющих различную форму поперечного сечения (профиль). Классификация профилей представлен на рис. 1.7. Для стальных конструкций используют листовую и профильную сталь. Профильную сталь разделяют на сортовую (круг, квадрат, полоса), фасонную (уголки, двутавры, швеллеры, и другие фасонные профили), трубы. Кроме того, широко применяют вторичные профили: сварные, получаемые сваркой полос или листов, и гнутые, образованные холодной гибкой листов.
Сортаментом называется перечень (каталог) прокатных профилей с указанием их формы, геометрических характеристик, массы единицы длины. Сортамент оформляется в виде государственных стандартов (ГОСТов) и технических условий (ТУ).
Форма профилей сортамента должна отвечать ряду требований: простоте и технологичности изготовления, универсальности и удобству при компоновке сечений, рациональному распределению материала по сечению.
Отношение геометрических характеристик сечения (например, площади) данного профиля к тем же характеристикам ближайшего меньшего профиля называется коэффициентом градации. Чем чаще градации размеров одного вида профиля, тем ближе сечение к требуемому по расчету, т.е. экономичнее. С другой стороны, применение при проектировании большого разнообразия типоразмеров профилей затрудняет комплектацию заказа (поставки малыми партиями), увеличивает объем работы на заводах металлоконструкций по сортировке, складированию, транспортировке, правке профилей и т.п., а также осложняет работу металлургических предприятий (дополнительные затраты и время на переналадку прокатных станков).
А – геометрическая характеристика сечения (площадь, момент сопротивления и т.п.);
fu – предельное перемещение, допустимое по условиям нормальной эксплуатации.
Нормальная эксплуатация конструкции обеспечивается выполнением требований по ограничению перемещений и колебаний. К таким требованиям относят:
– технологические (обеспечение условий эксплуатации оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.п.);
– конструктивные (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов конструкций, их стыков, обеспечение заданных уклонов);
– физиологические (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях);
– эстетико-психологические (предотвращение впечатления опасности, обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций).
Вертикальные предельные прогибы fu элементов конструкций от постоянных и временных длительных нагрузок определяются по СНиП «Нагрузки и воздействия». Для балок, прогонов и настилов покрытий и перекрытий, открытых для обзора, при пролете l предельные прогибы приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Вертикальные предельные прогибы fu
элементов конструкций
| Пролет балки l, м | Предельный прогиб fu | |
| относительный | абсолютный, мм | |
| £ 1 3 6 24 (12) ³ 36 (24) | l/120 l/150 l/200 l/250 l/300 | 8,3 20 30 96 (48) 120 (96) |
П р и м е ч а н и я: 1. Для промежуточных значений l предельные прогибы следует определять линейной интерполяцией.
2. Цифры, указанные в скобках, следует принимать при высоте от пола до низа несущих конструкций £ 6м.
Вертикальные предельные прогибы fuдля балок крановых путей под мостовые и подвесные краны, управляемые:
с пола –l/250;
из кабины, при группах режимов работы по ГОСТ 25546-82):
от 1К до 6К – l/400; 7К – l/500; 8К – l/600.
1.4. Организация проектирования
Проектирование включает комплекс изыскательских, расчетных и конструкторских работ, направленных на создание оптимального объемно-планировочного и конструкторского решения здания или сооружения.
Проектирование зданий и сооружений осуществляется на основе проектного задания, выданного заказчиком. В проектном задании устанавливается техническая возможность и экономическая целесообразность предполагаемого строительства. С учетом функциональных требований и условий эксплуатации при строгом соблюдении строительных норм и правил разрабатывается компоновочное решение.
Проектирование выполняется в одну или две стадии:
– в одну стадию – рабочий проект (для технических несложных объектов, а также для объектов, строительство которых будет осуществляться по типовым или повторно применяемым проектам);
– в две стадии – проект и рабочая документация (для других объектов строительства, проектирование которых, как правило, осуществляется впервые).
На стадии проекта дается краткое описание и обоснование архитектурно-строительных решений, целесообразность применения металлических конструкций, определяется конструктивная схема здания и сооружения, а также подбираются соответствующие типовые конструкции. Разрабатываются основные чертежи: планы и разрезы со схематическим изображением несущих и ограждающих конструкций.
Рабочая документация металлических конструкций состоит из двух частей: рабочие чертежи КМ (конструкции металлические) и деталировочные чертежи КМД (конструкции металлические, деталировка).
Чертежи КМ выполняются проектной организацией на основе утвержденного проекта. На стадии КМ назначается схема здания (сооружения), производится полный расчет конструкций и подбор сечений всех элементов, выполняются общие чертежи и конструкции сложных узлов, а также идет согласование и увязка конструктивного решения с другими частями проекта (технологической, архитектурно-строительной, транспортной, санитарно-технической), составляется спецификация на металл.
В состав рабочих чертежей входят: пояснительная записка, данные о нагрузках, расчеты конструкций, общие компоновочные чертежи, схемы расположения конструкций и самостоятельных элементов в составе здания (сооружения) с таблицами сечений, расчеты и чертежи наиболее важных узлов и полная спецификация металла по профилям.
По чертежам КМ заказывается металл. На основе проекта стадии КМ конструкторскими бюро завода-изготовителя разрабатываются деталировочные чертежи КМД для отдельных элементов конструкций, отправляемых после изготовления заводом на строительную площадку (так называемые
отправочные элементы или марки), и узлов с учетом технических возможностей завода, а также монтажные схемы с соответствующей маркировкой отправочных элементов.
Рабочие чертежи отправочных элементов должны содержать все необходимые для их изготовления на заводе размеры и указания, спецификации деталей на каждый отправочный элемент, ведомости отправочных элементов, заводских сварных швов и болтов.
При разработке чертежей все размеры конструкций должны удовлетворять модульной системе и в них было применено максимальное число типовых конструкций и деталей. Конструкции должны быть технологичны, т.е. трудоемкость их изготовления и монтажа была минимальной
Монтажные схемы предназначены для сборки конструкций на монтаже и должны содержать сведения о взаимном расположении отправочных элементов с размерами и отметками, необходимыми для выверки конструкций.
1.5. Расчетная схема сооружения (конструкции)
Проектирование любого здания или сооружения начинают с компоновки, т.е. выбора рациональной конструктивной формы. Исходным материалом является технологическое задание, в котором приводятся сведения технологического и общестроительного характера, касающиеся предполагаемой эксплуатации сооружения.
Сведения технологического характера дают представление о производственном процессе, расположении и габаритах агрегатов и оборудования, а также железнодорожных и крановых путей (при их наличии), грузоподъемности кранов, их режимах работы, временных нагрузках и характере их воздействия, подземном хозяйстве, рабочих площадках, очередности строительства и возможности расширения производства и т.п.
Сведения общестроительного характера касаются местоположения здания или сооружения на генеральном плане, сведений гидрогеологического характера, освещения, вентиляции, отопления и ряда других требований.
Выявление рациональной компоновки и решение отдельных конструкций производят на основании сравнения возможных вариантов.
Цель и назначение расчета конструкций – обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность, устойчивость и жесткость предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения при минимальном расходе материалов, минимальной затрате труда на изготовление и монтаж.
Расчет сооружений и их конструктивных элементов производится на основе методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок.
Расчет начинают с составления расчетной схемы сооружения (принятой расчетной модели). Под расчетной схемой сооружения (конструкции) понимают упрощенную, идеализированную схему, которая отражает наиболее существенные особенности реального сооружения (конструкции), определяющие его поведение под нагрузкой.
Расчетная схема сооружения обычно вычерчивается в виде линий с показом основных размеров (пролета, высоты, в статически неопределимых системах – жесткостей составляющих элементов или их соотношений и др.), способов опираний и узлов сопряжений, всех видов нагрузок, действующих на сооружение (конструкцию), и мест их приложения.
Расчетные модели (в том числе расчетные схемы, основные предпосылки расчета конструкций) должны отражать действительные условия работы зданий или сооружений, отвечающие рассматриваемой расчетной ситуации. При этом должны учитываться факторы, определяющие напряженное и деформируемое состояния, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и основанием, пространственная работа конструкций, геометрическая и физическая нелинейности, пластические свойства материалов, возможные отклонения геометрических размеров от их номинальных размеров. Однако при составлении расчетной схемы принимается ряд допущений и упрощений, значительно облегчающих расчет.
Так, например, многие нагрузки принимаются статическими, хотя для них характерно воздействие с некоторыми ускорениями (например, нагрузки от людей, воздействий мостовых и подвесных кранов обычного режима работы и т.п.).
В случаях неполной передачи узлового момента (взаимный поворот за счет податливости соединений) принимают шарнирное соединение.
Передача центрально приложенных нагрузок производится в виде сосредоточенных сил, хотя в действительности они передаются через поверхность соприкосновения элементов.
Стержни принимаются прямолинейными, но некоторая реальная погнутость допускается; из-за несовершенства узлов и соединений в укрупнительных узлах нарушается соосность элементов, приводящая к появлению эксцентриситетов приложения нагрузки.
Ферму обычно рассчитывают как шарнирно-стержневую систему
, все элементы которой работают на осевое растяжение-сжатие, что противоречит действительной конструкции, имеющей некоторое защемление элементов в узлах.
Отказываясь от того или иного упрощения или заменяя его менее грубым, можно получить более точную расчетную схему. Это особенно возможно с использованием при расчетах электронно-вычислительной техники и соответствующих программ.
Для каждой расчетной схемы существует граница, за которой она становится неприменимой. Расчет по неправильно выбранной расчетной схеме не может быть достоверным даже при использовании самых точных методов.
Важно, чтобы принятая расчетная модель соответствовала исходной конструкции в главном: была работоспособной (геометрически неизменяемой), передавала все нагрузки на фундамент, не противоречила реальным условиям загрузки и сопряжения элементов.
1.6. Сортамент
1.6.1. Общая характеристика сортамента
В строительных конструкциях сталь применяют в виде прокатных изделий, получаемых с металлургических заводов и имеющих различную форму поперечного сечения (профиль). Классификация профилей представлен на рис. 1.7. Для стальных конструкций используют листовую и профильную сталь. Профильную сталь разделяют на сортовую (круг, квадрат, полоса), фасонную (уголки, двутавры, швеллеры, и другие фасонные профили), трубы. Кроме того, широко применяют вторичные профили: сварные, получаемые сваркой полос или листов, и гнутые, образованные холодной гибкой листов.
Сортаментом называется перечень (каталог) прокатных профилей с указанием их формы, геометрических характеристик, массы единицы длины. Сортамент оформляется в виде государственных стандартов (ГОСТов) и технических условий (ТУ).
Форма профилей сортамента должна отвечать ряду требований: простоте и технологичности изготовления, универсальности и удобству при компоновке сечений, рациональному распределению материала по сечению.
Отношение геометрических характеристик сечения (например, площади) данного профиля к тем же характеристикам ближайшего меньшего профиля называется коэффициентом градации. Чем чаще градации размеров одного вида профиля, тем ближе сечение к требуемому по расчету, т.е. экономичнее. С другой стороны, применение при проектировании большого разнообразия типоразмеров профилей затрудняет комплектацию заказа (поставки малыми партиями), увеличивает объем работы на заводах металлоконструкций по сортировке, складированию, транспортировке, правке профилей и т.п., а также осложняет работу металлургических предприятий (дополнительные затраты и время на переналадку прокатных станков).