НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах...

27
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра металлических и деревянных конструкций МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Методические указания к выполнению индивидуальных заданий и контрольных работ по курсу «Строительные конструкции» (раздел «Металлические конструкции») для студентов специальности 060800 «Экономика и управление в строительстве (на предприятиивсех форм обучения НОВОСИБИРСК 2003

Upload: others

Post on 14-Jul-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлических и деревянных конструкций

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Методические указания к выполнению индивидуальных заданий и контрольных работ по курсу «Строительные конструкции» (раздел «Металлические конструкции») для студентов

специальности 060800 «Экономика и управление в строительстве (на предприятии)» всех форм

обучения

НОВОСИБИРСК 2003

Page 2: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

Методические указания разработаны к.т.н., доцентом А А Кользеевым

Утверждены методической комиссией факультета ВиЗО 31 января 2003 года

Рецен кенты: - Б.Н Васюта к.т.н., директор НИПСП «РЕКОН»; - В.А. Беккср, к.т.н., доцент кафедры ЖБК (НГАСУ)

Новосибирский государственный архитектурно строительный университет, 2003

Page 3: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................... ; ......................... 2 1. КРИТЕРИИ ЭКОНОМИЧНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ .......................................... 3

1.1. Критерий металлоемкости ........................................................3 1.2. Критерий стоимости..................................................................3

2. РАСЧЕТ МЕТАЛЛОЕМКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ .......................4

2.1. Общие сведения.........................................................................4 2.2. Расчет прокатных балок ...........................................................5 2.3. Расчет составных балок ............................................................6 2.4. Расчет колонн ............................................................................7

3. ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ............................................................9

3.1. Сравнение двух вариантов несущих конструкций каркаса одноэтажного производственного здания по критериям металлоемкости и стоимости ив деле"..................................... 9

3.2. Сравнение двух вариантов компоновки второстепенных балок балочной клетки по критерию металлоёмкости ........ 17

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ............................................... 20

Page 4: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

ВВЕДЕНИЕ Один из основных принципов проектирования строительных

конструкций экономическая целесообразность принимаемых решении Строительные металлические конструкции должны быть экономичными по расходу И стоимости материала, а также трудоемкости изготовления И монтажа. В то же время металлоконструкции должны быть прочными И долговечными. Примирить эти противоречивые требования задача проектировщика-конструктора. Такая задача достаточно точно решается путем сравнения вариантов и выбора наиболее оптимального по заданному экономическому критерию.

На 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление на предприятии (в строительстве)" изучают курс "(трон-тельные конструкции", в том числе раздел "Металлические конструкции".

В процессе изучения курса студенты дневной и вечерней форм обучения выполняют индивидуальное задание, а студенты заочной формы - контрольную работу по МК. При выполнении этих работ студентами приобретаются определенные базовые знания о металлических конструкциях, критериях экономичности МК, факторах, влияющих на экономичность металлоконструкций, в основном на стадии проектирования. Для успешною выполнения индивидуального задания и контрольной работы создано учебное пособие [1], в котором рассмотрены МК как в виде отдельных элементов (балок, колонн, ферм), так и в составе каркасов зданий (одноэтажные производственные и большепролетные каркасы). Изучение данного материала предполагает наличие у студента знаний по курсу "Строительная механика".

В методических указаниях приведены основные положения по экономической оценке эффективности металлических конструкций. В качестве примера приведено сравнение вариантов несущих конструкций каркаса одноэтажного производственного здания по критериям металлоемкости и стоимости "в деле", а также сравнение вариантов компоновки второстепенных прокатных балок на основе критерия расхода металла.

Page 5: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Критерий металлоемкости Наиболее простым и понятным критерием экономичности МК

является материалоемкость (расход металла). При сравнении нескольких вариантов конструкций, выполненных из одинаковой стали, более легкая конструкция будет более экономичной. Конечно, использование этого критерия не должно идти в ущерб надежности. В отношении зданий и сооружений удобным является критерий расхода металла на единицу площади или объема (кг/м2, кг/м3). Критерий металлоемкости может быть использован как на стадии сравнения вариантов, так и на стадии рабочего проектирования. К сожалению, этот критерий не применим в случае, когда конструкции в разных вариантах изготовлены из разной стали, и более легкий вариант (из легированной стали или с применением круглых труб) может оказаться более дорогим. Критерий металлоемкости подробно рассмотрен в [1] п. 1.7.1.

1.2. Критерий стоимости Другой общеизвестный (и более объективный в настоящее

время) критерий экономичности - стоимость. Стоимость МК складывается из нескольких частей: стоимости проектирования, стоимости металла и других материалов (электроды, сварочная проволока, болты, заклепки, лакокрасочные материалы), а также стоимости изготовления, перевозки и монтажа.

В системе ценообразования, принятой в строительстве, эти составляющие стоимости находятся в следующих процентных соотношениях:

- проектирование -2-З%; сталь и др. материалы - 40-60 %;

- изготовление - 20-25 %; - транспортные расходы - 5-7 %;

- монтаж - 15--25 %. Критерий стоимости при оценке конструкций можно использо- вать в виде отдельных частей, например стоимости проектирования, либо в виде комплексного показателя - стоимости "в деле", который учитывает все составные части стоимости. Критерий стоимости также подробно рассмотрен в [1] п. 1.7.2.

Page 6: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

4

2. РАСЧЕТ МЕТАЛЛОЕМКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ 2.1. Общие сведения Балкой называется конструкция, перекрывающая пролет,

работающая на поперечную нагрузку и имеющая сплошную стенку. Балками можно перекрывать пролеты от 3 до 300 м и более. Высота балок при этом колеблется от 0,3 до 25-30 м (исходя из критерия металлоемкости h = (1/8...1/10)* 1)

Любая балка состоит из поясов и стенки. Наиболее распространено поперечное сечение в виде двутавра [1, рис. 2.1]. Пояса балок воспринимают изгибающий момент М, стенка - в основном поперечную силу Q. Чем больше высота балки, тем меньше усилия в поясах N f =М / h , и тем меньше их масса. С увеличением высоты балки увеличивается металлоемкость стенки, и в тоже время нормальные напряжения в стенке невелики (в области центра тяжести они близки к нулю [1, рис. 2.1]). Без стенки в балке обойтись нельзя, так как она объединяет пояса и воспринимает поперечную силу. Поэтому, один из возможных путей повышения эффективности балок -"изъятие" лишнего металла из стенки.

По типу сечения балки можно подразделить на одностенчатые (открытые) и двустенчатые (замкнутые), прокатные и составные [I, рис. 2.3].

Прокатные балки чаще проектируются двутаврового или швеллерного сечения. Они наиболее простые, обладают наименьшей трудоемкостью изготовления, но более металлоемки чем составные. Прокатной балкой можно перекрыть пролет до 10-15 м.

Составные балки также, в основном, проектируют двутавровыми. Трудоемкость изготовления таких балок относительно невелика (при выполнении поясных швов в сварных балках используется автоматическая сварка). Однако, двутавровые балки имеют небольшую боковую (изгибную) жесткость относительно оси "У-У" и очень малую жесткость на кручение, в связи с чем необходимо раскреплять сжатый пояс балки для

Page 7: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

обеспечения ее устойчивости. Двустенчатые (замкнутые или "коробчатые") балки обладают всеми

Page 8: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

4

достоинствами замкнутых профилей [1, п. 1.5]. Составные балки позволяют перекрывать пролеты до 20-30 м и более.

Колонной называется конструкция, работающая на сжатие и поддерживающая элементы, перекрывающие пролет (балки, фермы). Нагрузка от колонн передается на фундамент. Основной размер колонны - длина, может составлять от 2-3 до нескольких десятков метров. Концевые закрепления колонн могут быть разнообразными [1,рис. 2.12].

По типу сечения колонны делятся на прокатные и составные, сплошностенчатые и сквозные, открытые и замкнутые [1, рис. 2.9].

Прокатные колонны наименее трудоемки при изготовлении, но не всегда экономичны по критерию металлоемкости вследствие относительной "толстостенности". В составных сечениях расход металла можно уменьшить за счет варьирования толщин элементов сечения колонны. Еще более экономичными по расходу металла являются сквозные колонны, однако, трудозатраты на их изготовление более значительны, чем в сплошностенчатых решениях. Замкнутые (трубчатые) сечения в колоннах обладают всеми достоинствами, описанными в [1].

2.2. Расчет прокатных балок Расчет прокатной балки выполняется в следующей

последовательности (все обозначения в [1] и [4]): 1. Определение внутренних усилий. 2. Выбор стали для балки ( R y ) и коэффициента условий работы -

Ус по [4].

3. Вычисление требуемого момента сопротивления [1] - Wтр :

Wтр = Mmax / ( c *R y *y c ) , где с = 1,1 (в первом

приближении).

4. Выбор по сортаменту необходимого профиля: Wx > . 5. Выполнение проверок на прочность, устойчивость и жесткость

по (2.1М2.4),[1]. В формуле (2.1) коэффициент "с" уточняется по [4, табл. 66]. В

случае невыполнения проверок (2.1), (2.2) и (2.4) сечение балки

Page 9: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

необходимо скорректировать (принять больший профиль по сортамен-

5

Page 10: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

2.3. Расчет составных балок Как и в случае прокатных балок, вначале методами строительной

механики определяются внутренние усилия М и Q. Далее по [4] выбирается сталь, назначается R y и ус . Затем вычисляется Wтр . С этого момента начинается компоновка сечения.

1. Определение высоты балки. Оптимальную высоту балки

по критериям металлоемкости или стоимости можно найти, соответственно, по формулам (1.8) и (1.10) п. 1.7 [1]. Высоту балки в этих формулах в первом приближении можно назначить: h=( l /8 . . .1 /10)*l , а толщину стенки - по эмпирической зависимости:

где [1/f] -величина, обратная предельно допустимому прогибу [5]. Бели нет технологических и иных ограничений, то высота балки

назначается по hopt, но не меньше. При h < 1м высота должна

быть кратна 50 мм, а при h > 1 м - кратна 100 мм. 2. Определение толщины стенки. Толщину стенки необходимо найти

из условия ее прочности при работе на срез от действия поперечной силы. Исходя из известной формулы Журавского f 11:

Как было показано выше, металл стенки работает неэффективно.

Поэтому tw необходимо назначать минимально возможной с учетом сортамента на листовую сталь.

где высота h подставляется в метрах, а результат сложения - в мм. Минимальная высота находится из условия жесткости (2.4), [11:

При этом из условий сваркигд - максимальное значение поперечной силы.

Page 11: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

11

Следует учитывать, что в широких балках (b f > 1/3-h) теория изгиба несправедлива, а узкие балки (b f <1/6-h) могут терять об- щую устойчивость вследствие малой жесткости на кручение.

Толщина поясов балки может быть назначена из условия прочности растянутого пояса:

Пояса балки выполняют из толстолистовой или универсальной листовой стали. При этом следует учитывать два ограничения, связанных с технологией сварки:

Итак, сечение составной балки скомпоновано. Далее балка обя-ательно

проверяется на прочность, устойчивость и жесткость по 2.1), (2.2), (2.3) и (2.4). При невыполнении проверок сечение балки :орректируется, а для повышения устойчивости можно поставить (ополнительные связи (рис. 2.7, [1]). Перенапряжение в проверках 2.1), (2.2) и (2.3) нормами не допускается даже на 0,5 %, и в то же *ремя недонапряжение должно быть минимально возможным, исхо-ся из критерия металлоемкости.

2.4. Расчет колонн Рассмотрим последовательность расчета центральносжатой ко-юнны с

поперечным сечением в виде прокатного двутавра. 1. Определить продольную силу N (методами строительной

механики) и расчетные длины колонны (рис. 2.12, [1]). 2. Выбрать сталь (Ry ) и коэффициент условий работы - ус [4]. 3. Задаться гибкостью колонны в зависимости от ее нагружен-

ности:

- требуемый момент инерции балки;где

- момент инерции стенки.

3. Определение размеров поясов. Ширина пояса балки назначается по формуле:

Page 12: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

6. Вычислить фактические гибкости колонны относительно главных осей:

7. По большей из гибкостей Хх или Х у определить

коэффициент ф . 8. Проверить устойчивость колонны по (2.18, [1]). Если

проверка не выполняется (перенапряжение не допускается даже на 0,5 %), то по сортаменту принимается больший профиль, либо ставятся дополнительные связи, уменьшающие расчетную длину колонны (рис. 2.12. [1]), и заново выполняются пл. 6-8. В то же время колонна должна быть экономичной по критерию металлоемкости.

9. Проверить гибкость колонны по (2.19, [1]). В случае невыполнения проверки корректируется либо сечение колонны, либо система связей.

и определить коэффициент продольного изгиба ф3 по гибкости л3 [4].

4. Вычислить требуемую площадь и радиусы инерции сечения относительно главных осей:

5. По сортаменту выбрать необходимый профиль:

Page 13: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

13

3. ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

З .1 . Сравнение двух вариантов несущих конструкций каркаса одноэтажного производственного здания по критериям металлоемкости и стоимости "в деле"

Задание: отапливаемое однопролетное здание (пролет - 24 м, длина - 60 м, отметка низа ригеля - 10 м). оборудованное подвесными кранами грузоподъемностью 1 т, в г. Новосибирске (расчетная низкая температура - t = -39° С; снеговой район - 4 [5]).

Конструктивное решение варианта № 1 Пролет здания перекрывается стропильными фермами, которые с шагом 6 м опираются на подстропильные фермы или колонны (рис. 3.2, [1]). Пролет подстропильных ферм и, соответственно, шаг колонн -12 м. Стропильные фермы с параллельными поясами и сечением стержней из прокатных тавров. Решетка ферм треугольная с дополнительными стойками из двух прокатных уголков (рис. 3.2, сечение 2-2, [1]). Подстропильные фермы треугольного очертания с поясами из тавров. По стропильным фермам уложены прогоны и стальной профилированный настил (рис. 3.5, [1]).

К нижним поясам стропильных ферм крепятся монорельсы (для передвижения подвесных кранов). Колонны каркаса - из прокатных двутавров.

Конструктивное решение варианта № 2 Стропильные фермы пролетом 24 м опираются с шагом 4 м на подстропильные фермы или на колонны (рис. 3.7, [1]). Шаг колонн (пролет подстропильных ферм) -12 м. Все фермы с параллельными поясами, решетка треугольная, сечения стержней - гнутосварные прямоугольные трубы. Непосредственно по верхним поясам стропильных ферм уложен стальной профилированный настил. К нижним поясам стропильных ферм крепятся монорельсы. Колонны - из прокатных двутавров.

Page 14: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

14

Расчет металлоемкости варианта № 1 Нагрузка на покрытие в кН/м2 [2]: 1. Постоянная - g:

- защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику - 0,52;

- гидроизоляция из 4-х слоев рубероида - 0,26;

- утеплитель (минераловатные плиты повышенной жесткости) у =

2,5кН/м2, t = 0,l м)-0,32;

- пароизоляция из одного слоя рубероида - 0,06; - вес стального профнастила - 0,16; - вес прогонов - 0,1; - вес стропильных ферм, связей по покрытию, монорельсов -0,42.

2. Временная -р: - снеговая -2,1; - крановая-1,25.

Суммарная нагрузка на покрытие - g+p = 5,19. Определение массы несущих конструкций каркаса [3].

Стропильные фермы Теоретическая масса поясов:

(1)

где а = 6 м - шаг ферм; у ~ 78,5 кН/м - плотность стали; hф = 2,25 м - высота

фермы (типовое решение); Rv=240MTTa

(для стали С255 [4]).

Page 15: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

15

Масса фермы:

где \|/к = 1,7-1,9 - конструктивный коэффициент для легких ферм; а = 0,3 -

0,35 - для ферм с параллельными поясами; а = 0,25...0,3 -для треугольных ферм.

Page 16: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

(4)

16

По формуле (2) вычисляется масса фермы со стержнями из двух прокатных уголков, соединенных "втавр" на фасонках (рис. 2.16 а, [1]). Металлоемкость аналогичной фермы, но с поясами из прокатных тавров, снижается на 13-15 % за счет отказа от соединительных прокладок в поясах и отказа или уменьшения размеров узловых фа-сонок (рис. 2.16 б,[1]). Поэтому масса стропильной фермы с поясами из тавров:

Масса фермы по формуле (2):

С учетом степени эффективности фермы с поясами из тавров:

Количество подстропильных ферм - 10, их общая масса:

Количество стропильных ферм - 11, их общая

Подстропильные фермы Теоретическая масса поясов подстропильной

где В = 12 м - пролет подстропильной фермы; ф - угол наклона верхнего пояса; Ry = 240 МПа (сталь С255); hф = 2,25 м - высота подстропильной фермы, cos ф » 0,94.

(з)

Масса монорельсов при шаге стропильных ферм а = 6 м(монорельсы из прокатных двутавров):

Масса прогонов (прогоны из прокатных

Page 17: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

17

(5)

NK - продольная сила от собственного веса колонны. Из условия жесткости колонны [1]: hK =1/251к ,

(6)

где hK - высота поперечного сечения колонны (высота сечения двутавра).

hK = 10,5 м /25 = 0,42 м (длину колонны - 1к принимаем равной

10,5 м с учетом заглубления фундамента). По СТО АСЧМ 20-93 принимаем двутавр 45 Ш1 с h = 440 мм. Линейная плотность профиля - 123,5 кг/м. NK = 123,5-10,5 = 1297 кг «13 кН .

Количество колонн - 12, их общая масса:

Колонны Масса колонны может быть найдена по

где N - продольная сила в колонне; 1к - длина колонны; к - 0,25-0,3- коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов намассу колонны; \|/к = 1,5 -1,6 - конструктивный коэффициент для

сплошностенчатой колонны; Rу = 240 МПа; ус == 1 (сталь С245).

N = Nш + NK + NC T, где Nш - продольная сила от нагрузки с

Page 18: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

(4)

18

- продольная сила от массы стенового ограждения.

Общая масса несущих

Page 19: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

19

Определение стоимости пв деле" несущих конструкций каркаса (вариант № 1), [3]

Стоимость конструкций "в деле" в ценах на начало 2003 г. вычислим по данным [3] с учетом поправочного коэффициента Кв = 40 (в среднем цены с 1988 г. увеличились в 40 раз):

Сд 2003 - (Сд 1988 ± Кс) • Кв • G , (7) где G - масса конструкций; Сд1988 - стоимость конструкций "в деле",

р./т в 1988 г.; Кс - доплата или скидка, р./т в зависимости от качества и прочности стали (табл. 7, [3]).

Стропильные фермы Масса одного погонного метра фермы:

g = 2,57 т /24 м= 0,1 1т /м .

Стоимость "в деле" по табл. 6 [2]: Сд c .ф т 374 р . /т (получена линейной интерполяцией).

Материал стропильных ферм - сталь С255: Кс = +13 р./т (доплата). Стоимость" в деле" всех стропильных ферм:

Стоимость мв деле" за тонну: Сд п.ф = 378 р . /т . Материал подстропильных ферм - сталь С255, Кс =+13 р./т (доплата).

Стоимость мв деле" всех подстропильных ферм:

Подстропильные фермы Масса погонного метра фермы:

Расход стали на 1 м2:

Page 20: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

20

Монорельсы Стоимость ив деле" 1 т - 314 р. Материал монорельсов - сталь

С255(КС =+13р./т).

Стоимость "в деле" всех монорельсов:

Колонны Стоимость "в деле" 1 т - 339 р.

Материал колонн - сталь С245 (Кс =0). Стоимость "в деле" всех колонн:

Расчет металлоемкости варианта № 2

Нагрузка на покрытие в кН/м2 [2]: 1. Постоянная - g: - защитный слой из гравия, втопленного в битумную мастику -

0,52; - гидроизоляция из 4-х слоев рубероида - 0,26; - утеплитель (минераловатные плиты повышенной жесткости

у=2,5 кН/м2, t = 0,1м)-0,32; - пароизоляция - один слой рубероида - 0,06;

Стоимость "в деле" всех несущих конструкций варианта № 1:

Стоимость "в деле" 1 м2 каркаса:

Прогоны шатра Стоимость "в деле" 1 т - 314 р. Материал прогонов - сталь С245(КС =0).

Стоимость "в деле" всех прогонов:

Page 21: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

21

- вес стально] о профнастила - 0,16; - вес стропильных ферм, связей по шатру, монорельсов - 0,35. 2. Временная р: -снеговая 2,1; -крановая - 1,25. Суммарная нагрузка на покрытие:

Определение массы несущих конструкций каркаса Стропильные фермы Теоретическая масса поясов по (1):

а = 4 м - шаг ферм; hф = 2 м - высота фермы (типовое решение). Масса фермы по (2):

Металлоемкость фермы из гнутосварных труб с учетом

эффективности замкнутого сечения и отсутствия фасонок в узлах (рис.

Количество стропильных ферм - 16, их общая масса:

Масса фермы:

С учетом эффективности гнутосварных труб [3]:

Количество подстропильных ферм - 10, их общая масса:

Подстропильные фермы Теоретическая масса поясов:

Page 22: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

22

2.16 г,[1]):

Page 23: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

23

Пролет второстепенной балки: 1 = 5 м; Нагрузка на балочную клетку: q = 20 кН/м2. 2-й вариант (см. рис. 2.2. б, [1]) Количество второстепенных балок - 11 шт. Шаг балок: а = 1,5 м. Пролет главной балки: L = 15 м; Пролет второстепенной балки: 1 = 5 м; Нагрузка на балочную клетку: q = 20 кН/м.

ВАРИАНТ № 1 1. Рассчитаем нагрузку на второстепенную балку:

2. Рассчитаем максимальный изгибающий момент:

3. Требуемый момент сопротивления сечения:

с =1,1 — коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в балке; Ry = 240 МПа ; ус = 1.

В качестве поперечного сечения второстепенной балки принимаем прокатный двутавр по ГОСТ 8239-89

Проверка на прочность:

Page 24: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

24

Устойчивость балок обеспечивается настилом.

Масса одной балки рассчитывается следующим образом: 42,2 кг/м • 5 м = 211 кг.

Масса всех балок варианта № 1: 211 - 7 = 1477 кг.

ВАРИАНТ № 2 1. Рассчитаем нагрузку на второстепенную балку:

Поперечное сечение балки - прокатный двутавр. По сортаменту:

2. Рассчитаем максимальный изгибающий момент:

Проверка на жёсткость:

Проверка на прочность:

Page 25: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

Проверка на жёсткость:

25

Устойчивость балок обеспечена настилом. Масса одной балки:

31,5 кг/м • 5м = 157,5 кг. Масса всех балок варианта № 2: 157,5- 11 = 1733 кг.

Итак, компоновка балок по варианту № 1, исходя из критерия металлоёмкости, является более выгодной, так как 1477 кг < <1733 кг. Второй вариант тяжелее первого на 17 %. Это можно объяснить влиянием принципа концентрации материала (шаг балок в первом варианте 2,5 м и масса одной балки 211 кг; во втором варианте шаг балок 1,5 м и масса балки 157 кг).

Рекомендуемая литература

1. Кользеев А.А. Основы металлических конструкций: Учеб. пособие / А.А. Кользеев, К.А. Шафрай; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Новосибирск: НГАСУ, 2001. - 80 с.

2. Металлические конструкции: Вопросы и ответы / В.В. Бирюлев, А.А. Кользеев, И.И. Крылов, Л.И. Стороженко. - М.: АСВ, 1994.-336 с.

3. Бирюлев В.В. Приближенная оценка стоимости и других технико-экономических показателей металлических конструкций / В.В. Бирюлев. - Новосибирск: НИСИ, 1988. -26 с.

4. СНиП П-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. -96 с.

5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. - М.: Минстрой России, 1996.-43 с.

Page 26: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

Проверка на жёсткость:

26

6. Металлические конструкции. Элементы стальных конструкций. - Т. 1 / В.В. Горев и др. - М.: Высшая школа, 1997. - 336 с.

Page 27: НОВОСИБИРСК 2003window.edu.ru/resource/386/63386/files/mk_upr.pdfНа 2-3 курсах студенты специальности 060800 "Экономика и управление

Составитель Андрей Александрович Кользеев

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Методические указания к выполнению индивидуальных заданий и контрольных работ по курсу «Строительные конструкции» (раздел «Металлические конструкции») для студентов

специальности 060800 «Экономика и управление в строительстве (на предприятии)» всех форм

обучения

Редактор Г.К. Найдёнова

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 54.НК .05.953.П .000148.12.02 от 27.12.2002 г . Подписано к печати 16.02.2003. Формат 60x84 1/16 д .л . Гарнитура Таймc, Бумага газетная . Ризография . Объём 1,5 п. л. Т и р а ж 300 экз . Заказ №39 Нов оси О и р с к и и rocударственный архитектур построительный уни верситет

630008. Новосибирск , ул . Ленинградская , 1 13 ____

Отпечатано мастерской оперативной полиграфии НГАСУ