- •Цнииск им. Кучеренко Госстроя ссср
- •Предисловие
- •1. Основные положения расчета общие положения
- •Предельные состояния стальных конструкций
- •2. Материалы для конструкций и соединений
- •Основные требования к прокату
- •Болты и гайки для соединений
- •Фундаментные болты
- •3. Расчетные характеристики материалов и соединений общие положения
- •Расчетные сопротивления стального проката
- •Расчетные сопротивления сварных соединений
- •Расчетные сопротивления одноболтовых соединений
- •Характеристики стальных канатов
- •4. Учет условий работы и назначения конструкций коэффициенты надежности и условий работы
- •Особенности расчета стальных конструкций с учетом неупругих деформаций
- •5. Расчет элементов на осевые силы и изгиб центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы
- •Изгибаемые элементы
- •Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом
- •6. Расчетные длины и предельные гибкости общие положения
- •Определение расчетных длин элементов
- •Примеры определения расчетных длин стоек рам
- •7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов общие положения
- •Стенки и поясные листы центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов
- •8. Расчет листовых конструкций расчет на устойчивость расчет на устойчивость
- •9. Расчет элементов стальных конструкций на выносливость
- •Расчет на малоцикловую прочность
- •10. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения
- •11. Расчет соединений сварные соединения
- •Болтовые соединения Болтовые соединения без контролируемого натяжения
- •Болтовые соединения с контролируемым натяжением
- •12. Проектирование сварных соединений
- •13. Проектирование болтовых соединений виды болтовых соединений и условия их применения
- •Фермы из одиночных уголков общие положения
- •Конструирование
- •15. Фермы и связи из гнутосварных профилей материалы
- •Расчет элементов конструкций
- •Местная устойчивость стенок при сосредоточенных нагрузках
- •Бесфасоночные узлы ферм
- •Узлы связей
- •Проектирование
- •16. Фермы с поясами из широкополочных двутавров общие положения
- •Расчет узлов
- •Конструирование
- •17. Фермы с поясами из широкополочных тавров и перекрестной решеткой из одиночных уголков общие положения
- •Расчет элементов решетки
- •18. Конструкции из круглых труб общие положения
- •Конструирование
- •19. Покрытия из перекрестных элементов общие положения
- •Конструкции покрытий
- •Конструирование
- •20. Структурные конструкции покрытий из прОкатных профилей общие положения
- •Расчет элементов
- •Конструирование
- •21. Балки расчет балок с гибкой стенкой и ребрами
- •Расчет балок с гибкой неподкрепленной стенкой (18.9*)
- •Расчет бистальных балок
- •22. Подкрановые балки
- •Пример расчета на выносливость
- •23. Висячие покрытия общие положения
- •24. Мембранные конструкции общие положения
- •Материалы для конструкций покрытий
- •Конструирование Пролетная конструкция
- •Опорный контур
- •25. Профилированный настил общие положения
- •Характеристики настилов
- •Крепление настилов
- •26. Колонны с ветвями из сварных двутавров с предварительно напряженной стенкой
- •26.12. Расчетное сопротивление материала стенки Ryw определяется по формуле
- •27. Фланцевые соединения на высокопрочных болтах, работающие на растяжение
- •28. Подбор сечений центрально-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов общие положения
- •Центрально-сжатые элементы
- •Сжато-изгибаемые и внецентренно-сжатые элементы
- •Изгибаемые элементы
- •Предварительный расчет
- •Примеры
- •29. Технико-экономические показатели общие положения
- •Нормативная база расчета
- •Методы расчета
- •Калькуляционный метод расчета на эвм технико-экономических показателей металлических конструкций каркаса промышленного здания
- •Трудоемкость изготовления конструкции
- •Расчет себестоимости изготовления конструкции
- •Основные технико-экономические показатели монтажа конструкции
- •Основные технико-экономические показатели конструкции 5к4 при изготовлении партиями по 5 шт.
- •Приложение 1 расчет стальных конструкций вероятностно-экономическим методом
- •Общие положения
- •Статистические характеристики давления ветра
- •Статистические характеристики веса снегового покрова
- •Коэффициенты вариации веса конструкций, оборудования
- •Коэффициенты k для ветровой нагрузки
- •Материалы
- •Статистические характеристики стали, поставляемой по гост 380-71*
- •Статистические характеристики стали, поставляемой по ту 14-1-3023-80
- •Расчет элементов конструкций
- •Приложение 2 расчет стальных рам как единых нелинейных систем
- •А) Расчет по сНиП п-23-81*
- •Б) Проверка области применения настоящих рекомендаций
- •В) Вычисление параметра критической нагрузки Pе
- •Г) Определение параметра нагрузки краевой текучести материала Ру
- •Д) Определение параметра нагрузки пластической усталости Pa
- •Статический метод
- •Кинематический метод
- •Ж) Определение параметров Рs и b кривой предельного равновесия “в большом”
- •Механические характеристики дюбелей
- •Толщина элементов, соединяемых дюбелями
- •Расчетные сопротивления элементов, соединяемых одним дюбелем
- •Коэффициент, учитывающий тип соединения
- •Список литературы
Примеры
Пример 1. Требуется определить оптимальное составное двутавровое сечение колонны при следующих исходных данных:N= 2000 кН; lyef= 400 см; lxef = 3lyef. Листы из стали марки 18 кп по ГОСТ 23570-79 (Ry = 220 МПа при толщине проката 4-20 мм); = 936;;gс= 1.
Первый этап - предварительный расчет
Вычислим величину параметра исходных данных By:
.
Так как при этом , где , за исходное значение примем = 1.
Данные расчета по прямому подбору оптимального сечения центрально-сжатого элемента приведены в табл. 91.
Таблица91
Шаг итерации |
|
lw |
lf |
|
u |
Cy |
D |
|
А, см2 |
Первый |
1.0 |
35,5 |
28,2 |
1,52 |
0,92 |
0,315 |
0,169 |
2,14 |
113 |
Второй |
1.8 |
55,1 |
33,1 |
1,56 |
0,73 |
0,460 |
0,245 |
1,87 |
106 |
В результате проведения второго (оптимизационного) шага итерации . При этом условная гибкость снизилась с 2,14 до 1,87, что привело к уменьшению площади поперечного сечения на » 7 %.
Второй этап - компоновка сечения
см,
тогда b= 4,56× 7,0 = 31,9 см; h= b[]= 319× 1,56 = 49,8 см.
Примем b = 32,0 см; h= 50,0 см, тогда
см;
см;
принимаем tf= 1,0 см.
Итак, получили составное двутавровое сечение:
2(-320 ×10) + (-500×9):A= 2×32× 1 + 50× 0,9 = 109 см2;;
см;
см.
Третий этап - проверка решения
;.
Коэффициент продольного изгиба определяем с использованием данных табл. 82: j= 1,002×(0,95 - 0,035×1,852)= 0,832. При этом МПа = Ry.
Пример 2. Требуется рассчитать верхний пояс большепролетной трубчатой фермы при следующих исходных данных: N = 1050 кН; е= 30 см; lxef= 600 см; lyef = 1200 см; материал трубы - сталь марки 16Г2АФ по ТУ 14-3-567-76 с расчетным сопротивлением Ry = 400 МПа (при толщине стенки 6-9 мм); ;; gc=1.
Первый этап - предварительный расчет
Вычислим необходимые расчетные параметры:
;
.
При конструктивном ограничении гибкости стенки трубы вычислим параметр при ;D=BC = 0,0376 × 1,6 = 0,060.
Определим значение , при этом кН. Тогда уточненное значение . Следовательно, см2.
Уточним значения и А:
m== 1,62× 1,96 = 3,18. По табл. 73 СНиП II-23-81* определим коэффициент h= 1,35 - 0,05× 3,18 - 0,01(5 - 3,18)- 1,96 = 1,155, при этом = 1,155×1,62 = 1,87.
Из табл. 89 настоящего Пособия при 0,1 ³D³ 0,03 (в нашем случае D = 0,06) получим k= 0,84;п= 0,8,
тогда
см2.
Так как , при этом , применение высокопрочной стали с Ry= 400 МПа является оправданным.
Второй этап - компоновка сечения
Примем стальную трубу по ГОСТ 10704-76* Æ377´9 (А= 104 см2; i= 13,01 см; W= 935 см3).
Третий этап - проверка решения
;
;
h= 1,35 - 0,05×3,34 - 0,01×(5 - 3,34)×2,03 = 1,15; mef=1,15×3,34 = 3,84;
jе = 0,266 (по табл. 74 СНиП II-23-81*)
МПа <Ry.
(ly = 92 < 120);j= 0,43 > je, т. е. устойчивость элемента из плоскости фермы обеспечена.
Пример 3. Требуется подобрать сечение надкрановой части ступенчатой колонны в виде симметричного составного двутавра при следующих исходных данных: N = 930 кН; М = 319 кН×м ; расчетный момент при проверке устойчивости элемента из плоскости изгиба ; lxef = 1560 см; lyef = 360 см. Листы из стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80 с расчетным сопротивлением Ry = 210 МПа (при толщине проката 11-20 мм); ; = 31,3; gс= 1.
Первый этап - предварительный расчет (приближенный метод)
Вычислим необходимые расчетные параметры:
;
,
где ;.
Предположим, что стенка устойчива и примем в качестве исходных значений . Данные расчетов по прямому подбору сечения приведены в табл. 92.
Как видно из этой таблицы, уже второй шаг итерации дает практически точное решение задачи не только в отношении А и , но и .
Первый этап - предварительный расчет (уточненный метод)
Определим m= 0,93×1,9 = 1,77; ;
h= 1,45-0,05×1,77 - 0,01(5 - 1,77)×1,9 = 1,30; wef=1,30×- 0,93=1,21;
;
je= 0,096×1,952=0,366;
см2.
Второй этап - компоновка сечения
;
см,
тогда h=2,71× 25,5 = 69,0 см; см; см, примем tw = 1,2 см; см, примем tf=0,8 см.
Итак, скомпоновано оптимальное составное двутавровое сечение 2 (-260 ×0,8) + (-684×12).
Третий этап - проверка решения
А= 2×26×0,8 + 68,4× 1,2 = 123,6 см2, см; см3; см;
см; ;;;;
Таблица92
Шаг итерации |
|
|
lf |
lw |
|
u |
Cy |
D |
w |
Dе |
|
А, см2 |
Первый |
1,0 |
1,0 |
28,8 |
53,2 |
2,12 |
1,22 |
4,63 |
0,083 |
0,87 |
0,204 |
2,03 |
131 |
Второй |
1,7 |
2,38 |
33,2 |
54,8 |
2,67 |
2,16 |
5,09 |
0,091 |
0,93 |
0,239 |
1,92 |
131 |
Третий |
1,9 |
2,68 |
34,4 |
58,0 |
2,71 |
2,17 |
5,40 |
0,096 |
0,93 |
0,242 |
1,89 |
130 |
h= 1,45-0,05×1,81 - 0,01(5 - 1,81)×1,93 = 1,30; mef=1,3×1,81 = 2,36; je = 0,367, при этом в плоскости изгиба МПа < Ry, ;a= 0,65 + 0,05×1,21 = 0,71;;jy = 0,998(0,95 - 0,035 × 2,632) = 0,707, при этом из плоскости изгиба МПа < Ry.
Пример 4. Требуется подобрать оптимальное сечение однопролетной балки в виде составного симметричного двутавра при следующих исходных данных: пролет балки l = 1200 см; шаг балок настила (расчетная длина между точками закрепления) lef =100 см; расчетные усилия в балке от действия равномерно распределенной нагрузки: изгибающий момент в середине пролета М = 2800 кН×м и опорная реакция Q = 930 кН; материал конструкции - сталь 18Гпс по ГОСТ 23570-79 с расчетным сопротивлением Ry = 230 МПа при толщине проката 4-20 мм; ;gс= 1.
Первый этап - предварительный расчет
Требуемая величина упругого момента сопротивления сечения балки см3.
Предполагаем, что ребро жесткости поставлено под каждую балку настила ( = 0), принимаем ориентировочное значение = 5,5, тогда гибкость стенки .
Согласно формуле (209) оптимальная высота стенки упругой балки равна см, т. е. толщина стенки см.
Принимаем tw = 0,8 см; hw=125 см; =5,2.
Проверим из условия на срез при k = 1,0 (см. п. 28.18), что
Убедимся, что hmin в формуле (208) не превышает hw, где nо= 400;W= = 18700 кН×м2; 1,2 - коэффициент перегрузки.
Тогда см. Требуемая площадь поясного листа см2; толщина листа пояса см, примем tf = 1,8 см; см.
Убедимся, что при шаге ребер а = 100 см стенка балки является устойчивой при = 5,2. Предварительно определим параметр и, следовательно, при для отсека стенки в месте изменения сечения балки (на расстоянии l/6 от опоры) = 5,30. Это значение будет минимальным среди остальных. Такой же результат получим из формулы (210).
Таким образом, стенка устойчива.
Второй этап - компоновка сечения
Примем составной двутавр 2 ×(-450×18) + (-1250 × 8);
A=2,45× 1,8 + 125 ×0,8=262 см2;
Ix = 780000 см4;
Wx= 12150см.
Третий этап - проверка решения
Выполняется в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*. Результаты подтверждают, что принятое сечение балки обладает требуемой прочностью и местной устойчивостью без излишних резервов.