Розрахунок за граничними станами

Металеві конструкції

навчально-методичні матеріали

до виконання курсового проекту

з курсу «Будівельні конструкції»

для студентів спеціальності 6.092.100

усіх форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри БК,

протокол № ____ від «___»_________20___р.

та методичною радою ЧДТУ

протокол № ____ від «___»_________20___р.

Черкаси, ЧДТУ, 2010

УДК 624.014 (075.8)

ББК 38.54Я75

М 54

Укладачі: Іванова Л.В., Пономаренко І.О., Сіленко А.А.

Рецензент:

М 54

Металеві конструкції. Навчально-методичні матеріали для студентів спеціальності 6.092.100 «Промислове та цивільне будівництво» усіх форм навчання / Укл. Іванова Л.В. – Черкаси: ЧДТУ, 2010. – стор.

Навчально-методичні матеріали до виконання курсового проекту укладені згідно з типовою та робочими програмами. Містять теоретичні відомості про будівельні металеві конструкції, сучасні методи їх розрахунку та конструювання, особливості роботи під навантаженням.

Навчальне видання

Вступ

Навчально-методичні матеріали укладені за навчальною та робочою програмою з дисципліни «Будівельні конструкції». В виданні розглядаються питання розрахунку проектування настилів, балок (прокатних і складених), центрово-стиснених суцільних та наскрізних колон, ферм з кутиків; розрахунок та конструювання вузлів складених балок, колон та ферм; з’єднання елементів конструкції (зварні та болтові).

Всі розрахунки ведуться за єдиним методом граничних станів і вимогами СНиП ІІ 23-81* «Стальные конструкции».

Мета навчального видання: ознайомити студентів з методикою розрахунку і конструюванням металевих конструкцій (настили, прокатні та складені балки, центрово-стиснені колони, ферми) згідно з нормативною літературою.

Курсовий проект складається з розрахунково-пояснювальної записки (25-35 стор.), лисів графічного матеріалу форматів А-1 – 1 шт. та А2 – 1 шт.

Вихідні дані для виконання курсового проекту видаються в індивідуальному завданні кожному студенту.

Розрахунок за граничними станами

Граничний стан – це такий стан, при якому конструкції не задовольняють заданим експлуатаційним вимогам або вимогам виконання робіт. При цьому нормальна експлуатація будівель та споруд стає неможливою.

При розрахунку стальних конструкцій на дію відповідних навантажень згідно [2] необхідно враховувати їх граничні стани, наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Група граничних станів	Граничний стан
вид	характеристика
Перша	Несуча здатність	Пластичне, крихке і руйнування втоми Втрата стійкості форми або положення Перехід в змінну систему
Повна неприродність до експлуатації	Текучість матеріалу Непружний зсув в з’єднаннях Якісна зміна конфігурації
Друга	Непридатність до нормальної експлуатації	Переміщення (прогин, поворот, осадка) Коливання Зміна положення Зсув в з’єднаннях

Нормативні значення навантажень, коефіцієнти надійності по навантаженню та коефіцієнти сполучень навантажень для визначення їх розрахункових значень слід приймати згідно [3]. При перевірці конструкції по граничним станам першої групи необхідно приймати ; другої групи .

Ціль розрахунку – не допустити настання граничного стану першої групи або переходу за граничний стан другої групи за період всього строку експлуатації будівель або споруд, а також в стадії їх зведення при мінімальних витратах матеріалів і найменших трудозатратах при виготовленні, транспортуванні та монтажу конструкцій.

При розрахунку несучої здатності перерізу або елемента конструкції найбільш можливе за час експлуатації (або зведення) зусилля F в елементі від розрахункових навантажень і впливів не повинно перевищувати відповідної найменшої несучої здатності S перерізу

F ≤ S (1)

Зусилля F (повздовжня і поперечна сили, згинаючий момент крутіння) знаходять за формулою

, (2)

де - коефіцієнт надійності по призначенню [3];

- коефіцієнт переходу від нормативного навантаження до зусилля;

- нормативне навантаження;

- коефіцієнт надійності по навантаженню.

Граничну несучу здатність S за формулою:

, (3)

де - коефіцієнт, що враховує вид зусилля, граничний стан та роботу сталі за границею пружності (φ, φ_е, φ_с…);

Φ – геометричні характеристики перерізу (А; W);

R_n – нормативний опір матеріалу;

γ_с – коефіцієнт умов роботи;

γ_m – коефіцієнт надійності по матеріалу.

Нерівність (1) може бути представлена у вигляді порівняння дійсних напружень з їх граничними значеннями, встановленими [1].

При розрахунку по граничним станам повної непридатності до експлуатації переміщення (деформації), що відповідають розрахунковим значенням граничних навантажень і впливів, не повинні перевищувати граничних, встановлених нормативними документами по умовам необхідності зупинки експлуатації в зв’язку з суттєвою зміною геометричної форми.

При розрахунку по граничним станам другої групи переміщення, параметри коливань і зміна положення від нормативних навантажень не повинна перевищувати гранично допустимих значень цих параметрів, встановлених [1] і в інших нормативних документах:

, (4)

де f – переміщення або параметри коливань і зміни положення, які виникають в конструкціях від дії нормативних навантажень;

де f_u – гранично допустимі значення цих параметрів, що регламентуються нормами на основі вимог нормальної експлуатації.

При проектуванні стальних конструкцій необхідно приймати мінімальні перерізи елементів, які задовольняють вимогам [1] п. 1.9.

Підбір перерізів необхідно виконувати з урахуванням техніко-економічного обґрунтування проектного рішення, діючого сортаменту, використання ефективних марок сталей, профілів, а також інших вимог [1].