Металлы

2,14,38,68 №1 Перекрытие над первым этажом представляет собой балочную площадку нормального типа. Балки настила опираются на главные балки. Шаг балок настила – а. Расчетная равномерно распределенная нагрузка на 1 кв.м равна g. Как определить максимальный изгибающий момент в балке настила и подобрать для нее прокатный двутавр из условия прочности?

Шаг балок настила обозначим через а, шаг главных балок – b. Распределенная нагрузка g. Балка настила опирается на главные балки, поэтому её расчетный пролет равен шагу главных балок b. Чтоб перейти от нагрузки распределенной на 1 м² (q) к нагрузке распределенной по расчетному пролету балки настила b, воспользуемся следующей формулой:

q = g ∙ a, кН / м. Так как балка настила работает как свободно опертая, определим максимальный изгибающий момент по формуле:

M = ( q ∙ b² ) / 8, кН ∙ м.

(продолжение) 1

Профиль балки подбираем пользуясь следующим неравенством:

, где W – момент сопротивления сечения, R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, МПа, - коэффициент условия работ. По значению W пользуясь сортаментом подберем прокатный профиль.

Лекции:

по сортаменту подбираем двутавр

проверяем прогиб f=

7,23,27,41,57,71,78№2 Начертите конструктивную схему операния подкрановых балок на колонну среднего ряда. Проверьте прочность подкрановой балки в месте действия максимального изгибающего момента.

продолжение…

На первом этапе рассчитывается момент сопротивления составного сечения балки W. Далее определяется максимальное значение изгибающего момента по данным собственного веса балки и по массе крана, который по данной балке бегает. Поскольку балка работает в 2-х плоскостях, проверяется следующие условие: , где R_y – расчетное сопротивление сечения, МПа, - коэффициент условия работ. Ежели данное условие удовлетворяется, прочности достаточно, -момент от вертикальных нагрузок, -момент горизонтальной нагрузки(тормозной).

15,19,39№3 В одноэтажном производственном здании стропильная ферма, стержни которой составлены из уголков, имеет жесткое сопряжение с колонной. Законструируйте фланцевый узел сопряжения верхнего пояса стропильной фермы с колонной. На какие усилия работают болты крепления фланца к колонне (срез, смятие, растяжение и т.д.)

Болты работают на растяжение. Их рассчиты­вают на горизонтальное усилие H = М / h, где М - изгибающий момент в верхнем сечении колонны для расчетной комбинации нагрузок, вызывающих отрыв фланца от колонны. При конструировании узла сопряжения следует стремиться к совмещению середины опорного фланца с осью нижнего пояса фермы. Если габарит мостового крана или другие причины не позволяют этого добиться, необходимо проверять прочность болтов с учетом внецентренного приложения усилия относительно центра болтового поля

№4 Какую из двух комбинаций усилий следует принять для расчета анкерных болтов М_макс и N_соотв или N_макс и М_соотв? На какие усилия работают анкерные болты (изгиб, срез, растяжение) колонны одноэтажного здания при жестком сопряжении ее с фундаментом.Комбинация М_макс и N_соотв – сочетание без снеговой нагрузки

Анкерные болты работают на растяжение: N_b = (M - N ∙ y) / а; где y – расстояние до центра тяжести сжатой зоны бетона, у – расстояние между болтами.

29,53,61№5 Начертите конструктивное решение шарнирного операния стропильной фермы из парных уголков на колонну.

При опирании фермы на колонну сверху сила через строганный фланец надопорной стойки фермы передается на опорную плиту толщиной 20-30 мм и далее с помощью опорных ребер переходит на стенку и равномерно распределяется по сечению стержня колонны. Длину опорных ребер назначают из условия размещения сварных швов, обеспечивающих передачу силы c ребер на стенку колонны. Толщину определяют расчетом на смятие. Опорную плиту обычно устанавливают на фрезерованный торец стержня колонны, что обеспечива­ет плотное прилегание к плите с передачей опорного давления непосредствен­ным контактом поверхностей, поэтому сварные швы сопряжения этих элементов назначают конструктивно с минимальным размером катета для данной толщины стыкуемых элементов.

Опорное ребро (фланец) стропильной фермы должно опираться всей поверхно­стью на плиту оголовка.

22 билет№6 Опишите последовательность проверки прочности и жесткости сварной двутавровой балки.

1. Проверка нормальных напряжений. , R_y – расчетное сопротивление сечения, МПа, - коэффициент условия работ, W – момент сопротивления сечения, М – максимальный момент в сечении.

W_x=J_x/y_max

J_x=J_x^w+2 J_x^f

^J_x=t_w*h_w³/12

J_x^f=b_f*t_f* y₁²

^{продолжение}

2. Проверка касательных напряжений( на опоре) :

-расчётное сопротивление стали срезу

3. Проверка приведенных напряжений(в четверти пролета)

4. Проверка жесткости (прогибов);

30,54,62 №7 Приведите расчетную схему промежуточной колонны 1-го этажа, имеющей жесткое защемление в фундаменте и изложите порядок расчета колонны из широкополочного двутавра.

Исходя из условия устойчивости , откуда .

Задаемся гибкостью λ = 60 – 90 по табл. 72 СНиП.

По сортаменту определяем № двутавра, А_ф, i_y, i_x.

Уточняем гибкость: ; .

Проверка напряжения: σ = N / (φ_min ∙ A_ф) ≤ R_y ∙ γ_c

1,13,37,67

№8 Здание перекрыто стропильными фермами пролетом 24м со стержнями из парных уголков. Изложите последовательность проектирования промежуточного узла фермы и начертите его. В узле сходятся уголки нижнего пояса, двух раскосов и стойки (стыка пояса нет).

Последовательность проектирования:

1. Наносим оси;

2. Привязываем к осям сечение элемента из парных уголков;

3. Размеры фасонки определяем исходя из условия прочности сварных швов:

, где: - катет шва; - коэффициент учитывающий при сварки прочность шва.

.

3 ,73

№9 Законструируйте узел крепления двутавровой стойки торцевого фахверка к нижнему поясу металлической стропильной фермы.

4,44,48,74

№ 10 Каково назначение горизонтальных поперечных связей по нижним поясам стропильных ферм в торце здания?

Связи по верхним поясам ферм предназначены:

1- для уменьшения расчетной длины верхнего пояса из плоскости фермы;

2- для увеличения жесткости каркаса;

3- устанавливаются в торцах здания не реже, чем через 144 м.

Связи по нижним поясам ферм предназначены:

1-для восприятия ветровых нагрузок, действующих на торец здания.

2-Для увеличения жесткости каркаса (создание жестких продольных блоков)

31,51,63

№11 Начертите базу двутавровой колонны одноэтажной этажерки, имеющей шарнирное сопряжение с фундаментом. Каково назначение плиты базы колонны? Из какого условия (сжатия, смятия, изгиба и т.д.) определяют толщину плиты?

Опорная плита предназначена для более равномерного распределения усилий от колонны на фундамент. Опорная плита работает на изгиб от отпора фундамента, поэтому для уменьшения момента в плите её делят на участки траверсами и ребрами.

9,25,33,55№ 12 Начертите конструкцию опирания балок перекрытия на промежуточные колонны сверху. Балки и колонны в виде

двутавров

46,50,60,76№14 Начертите промежуточный узел верхнего пояса стропильной фермы из парных уголков и изложите последовательность проектирования его

промежуточный узел верхнего пояса

Конструкция из парных уголков

Последовательность проектирования:

1. Рисуем оси;

2. Привязываем к осям элементы из парных уголков;

3. Размеры фасонки определяем исходя из условия прочности сварных швов:

, где: - катет шва; - коэффициент учитывающий при сварки прочность шва.

.

6,16,20,40,77№15 Чему равна расчетная длина сжатого опорного раскоса стропильной фермы из парных уголков в плоскости (L_x) и из плоскости (L_у) фермы: а) при наличии шпренгеля, соединяющего верхний пояс фермы с опорным раскосом; б) при отсутствии шпренгеля? Геометрическая длина раскоса равна L. Как проверить устойчивость раскоса?

а – при наличии шпренгеля

Lx = L /2; Ly = L.

б – без наличия шпренгеля:

Lx = L; Ly = L.

Исходя из условия устойчивости , откуда .

Задаемся гибкостью λ = 60 – 90 по табл. 72 СНиП.

По сортаменту определяем А_ф, i_y, i_x.

Уточняем гибкость: ; .

Проверка напряжения: σ = N / (φ_min ∙ A_ф) ≤ R_y ∙ γ_c

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­12,18,36,66

№ 16 Как и почему изменится несущая способность верхнего пояса стропильной фермы, если снять распорки по верхним поясам фермы в середине пролета?

Несущая способность верхнего пояса фермы при снятии распорок снизится в 4 раза из-за увеличения в два раза расчетной длины верхнего пояса из плоскости фермы.

69, № 17 Начертите схему вертикальных связей между металлическими колоннами одноэтажного промышленного здания с мостовым краном. Длина здания 48 м, шаг колонн- В₀=6 м. На схеме покажите, как передается сила продольного торможения крана с подкрановой балки на фундамент

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам.

Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск к последнему. В жесткие диски включены 2 колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск.

21,43,47№ 18 Законструируйте узел крепления двутавровой стойки торцевого фахверка к нижнему поясу металлической стропильной фермы таким образом, чтобы ветровая горизонтальная нагрузка передавалась на нижний пояс фермы, а вертикальное давление фермы на стойку фахверка

не пердавалось

1 вариант узла

2 вариант узла

11,17,35,65№ 19 Начертите шарнирный узел опирания главных балок на колонну для одноярусной этажерки. Балки примыкают к колонне сбоку. Балки и колонны изготовлены из двутавров. В каких случаях устраивают примыкание главных балок к колоннам сбоку?

Примыкание главных балок сбоку устраивается при шарнирном оперании. В этом случае на колонну передаются только вертикальные нагрузки (горизонтальная составляющая нагрузок не передается)

1-опорное ребро, 2-Швы 2 на срез, 3-опорный столик на смятие, 4-швы столика на срез

45,49,59,75№20 Начертите схему вертикальных крестовых связей между металлическими колоннами одноэтажного однопролетного здания с мостовым краном. Длина здания 60 м, шаг колонн В₀=12 м. На схеме покажите, как передается сила продольного торможения крана с подкрановой балки на фундамент.

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам.

Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск к последнему. В жесткие диски включены 2 колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск.

32,52,64

№21 Колонна промздания, имеющая жесткое сопряжение с фундаментом и шарнирное со стропильной фермой, сквозного симметричного сечения. Ветви колонны- широкополочные двутавры, решетка- треугольная из уголков. Определите усилие в ветви колонны N_в , если известны расчетные усилия в сечении колонн M и N. Расстояние между осями ветвей колонны равно h₀

Усилия в ветвях найдем по формуле: .

10,26,34,56 №22 Определите усилие в крайней панели нижнего пояса фермы, если известно усилие в опорном раскосе. Как проверить несущую способность нижнего пояса фермы?

Усилие в панели нижнего пояса равно: N₂ = N₁ ∙ cos α. Где N_{2 –} усилие в нижней панели; N_{1 –} усилие в раскосе; α – угол между раскосом и нижнем поясом.

Примечание: Данная схема и формула справедливы для шарнирного операния фермы.

Несущая способность нижнего пояса может быть проверена по формуле:

, где N – усилие в стержне, M – изгибающий момент в поясе, W – момент сопротивления сечения пояса, Ry – расчетное сопротивление стали проката.