Металлические конструкции в современном строительстве. Основы проектирования и расчета элементов металлоконструкций

1. Основы проектирования и расчета элементов Металлоконструкций

Металлические конструкции в
современном строительстве
© Корсун Н.Д., 2017
© ТИУ, 2017

2. Тестовое задание

1. Что понимается под легкостью конструкционного
материала?
a) возможность перекрытия больших пролетов при
незначительной строительной высоте
b) отношение веса перевозимых конструкций к
грузоподъемности транспортного средства
c) отношение плотности материала к его расчетному
сопротивлению
2. Какое из указанных свойств не является недостатком
стальных конструкций?
a) склонность к хрупкому разрушению
b) низкая огнестойкость
c) непроницаемость
d) подверженность коррозии
2

3.

3. Какие свойства стали повышает углерод?
a) свариваемость
b) прочность
c) пластичность
4. Чему равен объемный вес стали?
a) 25 кН/м3
b) 38,5 кН/м3
c) 78,5 кН/м3
5. Какие химические элементы для стали не являются
легирующими? (укажите один или несколько ответов)
a) фосфор
b) хром
c) медь
d) сера
3

4.

6. Что является причиной пластического разрушения
стали?
a) ударные нагрузки
b) большие упругие деформации в условиях затруднения
сдвиговых деформаций
c) сдвиговые деформации, связанные с движением
дислокаций
7. Какое относительное удлинение при разрыве имеют
малоуглеродистые стали?
a) 22-30%
b) 2-3%
c) 10-15%
8. Как влияет на прочность стали равнозначное
напряженное состояние?
a) Не влияет
b) Уменьшает
c) Увеличивает
4

5.

9. Какие из указанных факторов способствуют переходу
стали в хрупкое состояние? (укажите один или
несколько ответов)
a) мелкозернистость
b) резкие изменения формы
c) динамические воздействия
d) низкая температура
10.Что называется усталостью металла?
a) разрушение от ударного воздействия
b) разрушение при совместном действии статической
нагрузки и высокой температуры
c) разрушение при напряжениях меньших предела
текучести под воздействием часто повторяющихся
нагружений
5

6. Ответы на Тестовое задание

Вопрос
1
2
3
4
5
Ответ
c
c
b
c
ad
Вопрос
6
7
8
9
10
Ответ
c
a
c
bсd
c
6

7. 1. Классификация конструктивных форм металлоконструкций

Пространственные
системы
Плоские системы
• Балочные (балки,
прогоны, фермы)
• Рамные
• Арочные
• Комбинированные
Настилы
Структурные плиты
Оболочки, купола
Висячие покрытия
(вантовые, мембранные)
• Листовые (силосы,
бункеры, резервуары)
• Высотные сооружения
(башни, мачты)
• Каркасы зданий
7

8.

Балочные системы
Фермы типа «Молодечно»
Составные балки
Балки с гофрированной
стенкой
Преднапряженные
балки и фермы
8

9.

Рамные системы
Каркас здания с
двухпролетными рамами из
сварных двутавров
Каркас здания типа «УНИТЭК»
Рамы типа «Орск»
9

10.

Арочные системы
Арочное здание из
алюминиевых объемных
решетчатых арок
Здание из плоских решетчатых арок
10

11.

Настилы
11

12.

Структурные плиты
Каркас здания со структурной
плитой «Кисловодск»
Каркас здания со структурным
блоком «Москва»
12

13.

Оболочки, купола
Цилиндрический свод
Купол
Оболочки сетчатые
Свод на прямоугольном плане
13

14.

Висячие покрытия
На круглом плане
С опорными арками
На прямоугольном плане
14

15.

Листовые конструкции
Резервуар
Газгольдер
15

16.

Высотные сооружения
Телевизионная башня в Ереване
Опора ЛЭП
16

17.

Каркасы зданий
Рамный
Связевый
«Фахверковый»
17

18. 2. Элементы металлоконструкций

Строительная конструкция – это часть здания или другого
строительного сооружения, выполняющая определенные
несущие, ограждающие и (или) эстетические функции.
Строительные конструкции
Несущие конструкции
Самонесущие (ограждающие) конструкции
Каркас
Стены
Фундаменты
Окна
Стены
Двери
Перекрытия
Перегородки
Покрытие
18

19.

Элемент – это часть строительной конструкции,
изготавливаемая отдельно.
По характеру работы элементы подразделяют на
растянутые, сжатые, изгибаемые, внецентренно-сжатые и
сжато-изгибаемые.
Элементы строительных конструкций
растянутые
сжатые
изгибаемые
внецентренно-сжатые,
сжато-изгибаемые
элементы рам
(стойки, ригели)
элементы ферм
колонны, стойки
балки
элементы
связей
элементы ферм
прогоны
элементы висячих
конструкций
элементы
связей
настилы
арки
19

20. 3. Растянутые элементы

условие прочности
условие по предельной
гибкости
Стропильная ферма
u 400(250)
N
20

21. 4. Центрально-сжатые элементы

условие
прочности
условие
устойчивости
(общей)
21

22.

Коэффициент устойчивости при центральном сжатии
2
0,5( 39, 48 )
2
2
9,87(1 )
Тип
сечения
a
0,03
0,06
b
0,04
0,09
c
0,04
0,14
2
22

23.

Условная гибкость стержня –
u
i I A
Гибкость стержня –
Расчетная длина стержня –
Предельная гибкость
стержня колонны -
=1
=0,7
u 180 60
=0,5
=1
N
0,5
ARy c
=2
23

24.

Потеря устойчивости связана с
боковым выпучиванием центральносжатого стержня при его нагружении
критической силой.
При расчете стержня учитывается
начальный погиб (искривление) – он
отражает состояние стержня до
нагружения.
Приобретенный продольный изгиб
стержня характеризуется прогибом f.
При вычислении учитываются
начальные несовершенства:
i
l
eb
20 750
24

25.

120
25

26. 5. Изгибаемые элементы

условия прочности
- при действии
момента
М
М
- при действии
поперечной силы
- при действии
местных напряжений
26

27. Виды напряжений

нормальные напряжения x
(по оси x) - от общей работы
элемента в его плоскости
касательные напряжения xy
(равны в направлениях осей x и
y) - от общей работы элемента в
его плоскости
нормальные напряжения y в (по
оси y) – от работы элемента на
локальную нагрузку или нагрузку в
другой плоскости
27

28.

условие прочности при совместном действии
нормальных и касательных напряжений
где
28

29.

условия прочности изгибаемого элемента с учетом
развития пластических деформаций (сечения
элементов 2-го класса)
- при действии
момента
- при действии
поперечной силы
29

30.

условие устойчивости (общей) изгибаемого элемента
Устойчивость балок следует считать
обеспеченной в следующих случаях:
при передаче нагрузки через
сплошной жесткий настил
при значениях условной гибкости
сжатого пояса балки не
превышающих ее предельных
значений
30

31.

условие жесткости (по предельно допустимому прогибу)
f
f max
5qnl 4
f0 a
0, 2см
384 EI
предельные
прогибы по СП
20.13330.2011
31

32. 6. Внецентренно-сжатые элементы

Внецентренное
сжатие
Сжатие с изгибом
m (mef) < 20
m (mef) 20
расчет прочности
и устойчивости
расчет прочности
32

33.

расчет прочности
N
An Ry c
n
M
1
Wx Ry c
расчет устойчивости
(общей)
условие по предельной
гибкости
u
33

34. 7. Местная устойчивость элементов составных сечений

Местная устойчивость стенки балки
Условная гибкость стенки
34

35.

Условие местной устойчивости
стенки балки
35

36.

Размеры поперечных основных ребер жесткости
bh hef 30 40 мм
ts 2bh
Ry
E
c 0,65t w E / R y
36

37.

Местная устойчивость поясного свеса
гибкость свеса полки
f
где
bef
tf
0,5
bef
E
12,8 14, 6
Ry
b f tw
2
37