методичка_строит. констр
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ухтинский государственный технический университет (УГТУ)
Кафедра проектирования и эксплуатации магистральных газонефтепроводов
ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Строительные конструкции»
для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация ГНП и ГНХ» заочной формы обучения
УХТА 2011
УДК 622.692.4.07 Б 47
Бердник М.М. Основы расчетов металлических конструкций [Текст]: Методические указания / М.М. Бердник – Ухта: УГТУ, 2011.- 50 с.
Методические указания предназначены для бакалавров направления 130500 «Нефтегазовое дело» в рамках программы 130514 «Надежность газонефтепроводов и хранилищ» и соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта данной специальности.
Методические указания представляют собой задания для самостоятельного выполнения студентами контрольной работы по дисциплине «Строительные конструкции», а также рекомендации и примеры решения задач по расчету основных типов строительных конструкций.
Содержание заданий соответствует рабочей учебной программе по дисциплине «Строительные конструкции.
Методические указания рассмотрены, одобрены и рекомендованы для издания на заседании кафедры ПЭМГ от ___________года, протокол №___ .
Рецензент Р.В. Агиней Редактор Н.А. Чикова
В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.
План 2012г., позиция ___
Подписано в печать «___» ___________ 20__ г. Компьютерный набор.
Объём 50 с. Тираж 100 экз. Заказ № _____
©Ухтинский государственный технический университет, 2011 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13 Отдел оперативной полиграфии УГТУ.
169300, Республика Коми, ул. Октябрьская, 13
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Оформление контрольной работы................................................................ |
5 |
|
2. Задания на контрольную работу................................................................... |
6 |
|
2.1. Расчет несущей способности сжатого стержня..................................... |
6 |
|
2.2. |
Расчет однопролетных балок................................................................. |
7 |
2.3. Подбор сечения балки из условия прочности на изгиб........................ |
8 |
|
2.4. |
Расчет многопролетных балок............................................................... |
9 |
2.5. |
Расчет сварных соединений ................................................................. |
11 |
2.6. |
Основания и фундаменты..................................................................... |
12 |
3. Методические указания к решению задач................................................ |
14 |
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ... |
48 |
|
3
ВВЕДЕНИЕ.
Одним из основных принципов проектирования строительных конструкций является обеспечение их прочности и долговечности.
Расчеты надежности несущих строительных конструкций сопряжены с большой ответственностью, так как ошибки здесь (в отличие от некоторых других расчетов) и последующие отказы конструкций вызывают порой значительные материальные и моральные потери.
Строительные конструкции и элементы, а также способы их расчетов надежности (прочности, устойчивости, жесткости) весьма разнообразны.
Целью настоящей контрольной работы является получение навыков проведения расчетов надежности металлических конструкций.
Металлические конструкции применяются в инженерных сооружениях в виде стержневых балочных или сплошных систем.
Контрольная работа содержит 5 задач по основным видам расчетов прочности и устойчивости стержней, балок, листов, а также их соединений.
Еще одним важным разделом при строительстве является проектирование фундаментов. Типы фундаментов и основные методы их расчетов предлагается студентам изучить самостоятельно, рассмотрев в своей контрольной работе один из теоретических вопросов, представленных в пункте 6.
При решении задач рекомендуется придерживаться следующей последовательности:
1 Хорошо уяснить условие задачи (что дано, что надо найти и при каких условиях). При необходимости выписать дополнительные данные
(расчетные сопротивления материалов, геометрические характеристики сечений и др.).
2.Выполнить необходимые иллюстрации к задаче (расчетную или конструктивную схему, эскиз узла, развертку сварного шва, поперечное сечение и т. д.). На чертеже проставить размеры габаритов в метрах : (пролет балки, высота колонны), размеры поперечного сечения в сантиметрах, что облегчит подсчет геометрических характеристик.
3.Изучить, как работает рассчитываемый элемент, то есть установить,
какие внутренние усилия (M, N ,Q) возникают в элементе. Определить эти
усилия и при необходимости дополнить чертеж задачи эпюрами
установленных усилий.
4
1. Оформление контрольной работы.
Контрольная работа оформляется на листах формата А4 в электронном
виде.
Титульный лист обязательно должен содержать:
-название университета,
-название кафедры,
-название дисциплины,
-номер варианта,
-фамилию И.О. студента,
-шифр (номер зачетной книжки)
Вариант для решения выбирается в соответствии с номером по списку группы, выдается старостой группы и контролируется преподавателем.
Каждый номер рассматривается как двузначное число (от 01 до 99).
Каждая задача должна быть подробно расписана, приведены все промежуточные расчеты и расчетные схемы.
Схемы и необходимые чертежи должны быть выполнены в масштабе,
допускается чертить от руки черной гелевой пастой.
Теоретический вопрос должен быть подробно раскрыт и понят студентом. В теоретическом описании также представляются все необходимые схемы, рисунки и формулы.
5
2. Задания на контрольную работу
2.1.Расчет несущей способности сжатого стержня.
Формулировка задачи Для одного из сжатых стержней кольцевого сечения, представленных
на рисунке 1(0) – 1(3) определить несущую способность из условия прочности и устойчивости. Сравнить результаты, полученные в ходе двух решений и обосновать величину предельной сжимающей нагрузки.
Исходные данные для расчета принять из табл. 1.
Таблица 1
Номер |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
варианта |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, м |
5 |
5,5 |
7 |
9 |
7 |
6 |
8 |
8,5 |
8,5 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D, мм |
219 |
219 |
219 |
219 |
219 |
219 |
273 |
273 |
273 |
273 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, мм |
2,5 |
2,8 |
3 |
3,2 |
3,5 |
3,8 |
3,5 |
3,8 |
4 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ry, МПа |
200 |
230 |
250 |
270 |
300 |
300 |
200 |
280 |
320 |
220 |
|
с |
1 |
1,1 |
1,15 |
1 |
1,1 |
1,15 |
1 |
1,1 |
1,15 |
1 |
Рис. 1(0) |
Рис. 1(1) |
Рис. 1(2) |
Рис. 1(3) |
Выбор варианта.
Вариант для решения выбирается в соответствии с номером по списку группы (см. п.1). Первая цифра номера соответствует расчетной схеме (рис. 1(0) – 1(4)); вторая цифра – соответствует варианту исходных данных для расчета (в соответствии с таблицей 1). Так, например, для студента, чья фамилия 3 в списке группы, исходные данные для расчета соответствуют 3
варианту в таблице 1, а расчетная схема соответствует рисунку 1(0).
6
2.2.Расчет однопролетных балок.
Формулировка задачи
Для одной из однопролетных балок, изображенных на рис. 1(1)-1(10)
требуется:
—построить эпюры внутренних силовых факторов и линии влияния внутренних усилий в сечениях n и k, записав предварительно выражения для их определения в зависимости от координаты (х) положения единичной силы на оси балки;
—определить усилия в сечениях n и k по линиям влияния от заданной нагрузки и сравнить их с усилиями на эпюрах.
Исходные данные для расчета принять из табл. 2.
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
Номер варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
а, м |
2 |
3 |
4 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
b, м |
3 |
4 |
2 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
с, м |
4 |
3 |
2 |
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
d, м |
2 |
4 |
3 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
М, кНм |
6 |
5 |
4 |
6 |
8 |
|
|
|
|
|
|
F, кН |
4 |
5 |
3 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
q, н/м |
2 |
1 |
3 |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
Рис. 2(0) |
Рис. 2(1) |
Рис. 2(2) |
Рис. 2(3) |
7
Рис. 2(4) |
Рис. 2(5) |
Рис. 2(6) |
Рис. 2(7) |
Рис. 2(8) |
Рис. 2(9) |
Выбор варианта.
Вариант для решения выбирается в соответствии с номером по списку группы (см. п.1). Первая цифра номера соответствует номеру варианта исходных данных для расчета (в соответствии с таблицей 2); вторая цифра – соответствует номеру расчетной схемы (рис. 2(0) – рис. 2(9)).
2.3.Подбор сечения балки из условия прочности на изгиб.
Формулировка задачи Для рассмотренной балки (задача 2) при условии работы ее в упругой и
упруго – пластической стадии подобрать профиль сечения (швеллер) таким образом, чтобы выполнялось условие прочности на изгиб. Сравнить два полученных решения.
Исходные данные для расчета принимаются из таблицы 3.
Выбор варианта.
Вариант для решения выбирается в соответствии с номером по списку
8
группы (см. п.1). Первая цифра номера соответствует номеру варианта исходных данных для расчета. (Первые 10 человек выполняют вариант 0, 1019 выполняют вариант 1 и т.д.)
Таблица 3
Номер варианта |
Марка стали |
Коэффициент условий |
|
работы, с |
|||
|
|
||
|
|
|
|
0 |
09Г2С |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
17Г1С |
1,05 |
|
|
|
|
|
2 |
10ХСНД |
1,1 |
|
|
|
|
|
3 |
17Г1С |
0,8 |
|
|
|
|
|
4 |
09Г2С |
0,95 |
|
|
|
|
2.4.Расчет многопролетных балок.
Формулировка задачи
Для одной из многопролетных балок, изображенных на рис. 3(0) – 3(9)
требуется:
—определить степень свободы рассматриваемой системы;
—построить эпюры внутренних силовых факторов и линии влияния внутренних усилий в сечении к при помощи статико-кинематического метода;
—определить усилия в сечении к по линиям влияния от заданной нагрузки и сравнить их с усилиями на эпюрах.
Исходные данные для расчета принять из табл. 4.
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
Номер варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
l, м |
3 |
4 |
2 |
4 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
М, кНм |
5 |
4 |
6 |
10 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
F, кН |
5 |
3 |
6 |
2 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
q, н/м |
1 |
3 |
4 |
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
9
Рис. 3(0) |
Рис. 3(1) |
Рис. 3(2) |
Рис. 3(3) |
Рис. 3(4) |
Рис. 3(5) |
Рис. 3(6) |
Рис. 3(7) |
Рис. 3(8) |
Рис. 3(9) |
Выбор варианта.
Вариант для решения выбирается в соответствии с номером по списку
группы (см. п.1). Первая цифра номера соответствует номеру варианта исходных данных для расчета (в соответствии с таблицей 4); вторая цифра – соответствует номеру расчетной схемы (рис. 3(0) – 3(9)).
10