ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ. Включая сварку проектирование рабочей площадки
 Скачать 3.55 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  В.Г. Темников МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ СВАРКУ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ Учебное пособие ИЗДАТЕЛЬСТВО Иркутского государственного технического университета 2012 УДК 624.014 ББК 38 Т 32 Рекомендовано к изданию Ученым советом ИрГТУ Рецензенты: канд. техн. наук, заместитель генерального директора ОАО «Иркутский промстройпроект» В.В. Безделев, главный конструктор технического отдела А.А. Зуевский; докт. техн. наук, профессор кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ИрГУПСа В.В. Тюньков Темников В.Г. Т 32 Металлические конструкции, включая сварку. Проектирование рабочей площадки : учеб. пособие. – Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012. – 159 с. В пособии изложены сведения о разработке вариантов компоновки рабочей площадки производственного здания с расчетом настила и прокатных балок, конструировании и расчете главной балки составного сечения, центрально-сжатых колонн и их основных узлов. Расчеты сопровождаются числовыми примерами и позволяют студентам, обучающимся по специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения, выполнить курсовую работу «Рабочая площадка», предусмотренную учебной программой по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку». УДК 624.014 ББК 38 © Темников В.Г., 2012 © Иркутский государственный технический университет, 2012 ПРЕДИСЛОВИЕ Выполняя курсовую работу, студенты знакомятся с основными принципами проектирования рабочей площадки производственного здания – простейшего конструктивного комплекса, широко распространенного в современном строительстве. Изложение материала предполагает, что студенты, приступившие к проектированию, уже знакомы с сопротивлением материалов и строительной механикой. В расчетные положения, используемые при проектировании, внесены изменения, согласованные с нормами проектирования CП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-23-81*). В тексте приведены нормативные и справочные данные в табличной форме, принятые из Cвода правил [4, 5] и справочника проектировщика по проектированию металлических конструкций [3]. Уделено внимание учету технико-экономических факторов при проектировании. Рассмотрен расчет и сравнение четырех вариантов балочной клетки с металлическим и железобетонным настилами. В первом разделе даны общие указания по содержанию и оформлению курсовой работы. Во втором разделе изложены рекомендации по обоснованному выбору сталей и материалов для сварки, приводятся основные их характеристики. В третьем разделе содержатся сведения об основах расчета и конструирования соединений металлических конструкций, необходимые для проектирования многочисленных узлов и соединений. В четвертом, пятом и шестом разделах рассматриваются расчеты элементов балочной клетки и центрально-сжатых колонн, приводится сквозной пример их проектирования. В конце пособия приводится список нормативной, справочной и учебной литературы, в которой студенты найдут более подробные сведения по отдельным вопросам. В приложениях приведены: задание на выполнение курсовой работы; образец титульного листа пояснительной записки; образец оформления рабочего чертежа, словарь наиболее употребляемых терминов. 1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Выполнение курсовой работы является разновидностью реального проектирования и решает ряд учебных задач: освоение методики компоновки металлических конструкций; проработку вопросов, связанных с правильным выбором расчетных схем конструкций, входящих в состав рабочей площадки; сбор нагрузок и выполнение расчетов для обеспечения необходимой прочности, жесткости и устойчивости отдельных конструкций и их элементов; конструирование узлов и сопряжений; выполнение рабочих чертежей на стадиях КМ и КМД. Работа выполняется на основе задания, выдаваемого руководителем проектирования, и включает расчетно-пояснительную записку, написанную с двух сторон на стандартных листах формата А4 и содержащую 25 – 35 страниц рукописного текста (допускается набор текста на компьютере) и чертежи, выполненные на двух листах формата А2 или одном листе формата А1 ГОСТ 2.301-68* (см. приложение Г). В пояснительной записке приводятся расчеты настила, балок настила, вспомогательных балок (в усложненном типе балочной клетки), главной балки, центрально-сжатых колонн, узлов и сопряжений конструкций с обоснованием принятых решений. Текст записки должен сопровождаться необходимыми схемами и эскизами. Особое внимание уделяется соблюдению размерности величин, входящих в формулы расчета (рекомендуется усилия определять в кН, линейные размеры в см). В конце пояснительной записки приводится список литературы, использованной при выполнении курсовой работы, подпись студента и дата выполнения работы. При выполнении чертежей на двух листах на первом листе чертежей, выполняемых на стадии КМ, в верхнем левом углу располагается монтажная схема площадки (план, поперечный и продольный разрезы со связями) в масштабе 1:200; 1:300; 1:400. На этом же листе в масштабе 1:10; 1:15; 1:20 в двух-трех проекциях вычерчиваются узел сопряжения балки настила с главной, узел опирания главной балки на колонну, размещаются таблица отправочных марок, ведомость элементов, условные обозначения и примечания. На втором листе чертежей, выполняемых на стадии КМД, размещаются рабочие чертежи отправочного элемента главной балки с необходимым количеством проекций и разрезов, балки настила и колонны в масштабе 1:20; 1:25. При вычерчивании элементов решетчатых конструкций для повышения наглядности допускается применение двух масштабов: меньшего (1:15; 1:20; 1:25) – для геометрической схемы; большего (1:10; 1:15; 1:20) – для сечений стержней и деталей. Для изображения длинных сплошных элементов (колонны, балки) разрешается применять по длине элементов произвольный масштаб при условии соблюдения пропорциональности и соответствия при взаиморасположении креплений, проекций и разрезов. В правой части листа над штампом приводятся спецификация металла на каждый отправочный элемент и примечания, в которых указываются: класс стали для изготовления конструкций; материалы для сварных соединений и вид сварки; размеры сварных швов; типы монтажных болтов и диаметры отверстий под них. В нижнем правом углу каждого листа располагается заполненный штамп установленного образца. В чертежах металлических конструкций применяются три типа линий. Для вычерчивания контуров конструкций применяют более толстые линии, чем в архитектурном черчении, но размерные, выносные и осевые линии делают тонкими (примерно четверть контурной), а для невидимых применяется пунктир толщиной в половину контурной. Все размеры проставляются в миллиметрах и увязываются со стандартными размерами на прокатную сталь. При назначении длин элементов, их, по возможности, округляют до размера, кратного 10 мм. Количество размеров должно быть достаточным, чтобы по чертежам можно было изготовить конструкцию. Отметки высот проставляются в метрах с точностью до миллиметра. При разработке чертежей и работы в целом следует руководствоваться Сводами правил [5, 6], учебниками по курсу «Металлические конструкции» [1, 2], справочником проектировщика (раздел «Состав и общие правила оформления рабочих чертежей металлических конструкций марок КМ и КМД») [3], «Правила оформления рабочих чертежей металлических конструкций» [7], ГОСТ 2.105-79* ЕСКД – «Общие требования к текстовым документам» и ГОСТ 2.305-68* ЕСКД – «Изображения – виды, размеры, сечения». Ориентировочная трудоемкость выполнения курсовой работы по разделам в процентах от общего объема:
2. ВЫБОР СТАЛЕЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Класс стали выбирают на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа по CП 16.13330.2011. Выбор класса стали для строительных конструкций зависит от следующих параметров, влияющих на работу материала: – температуры среды, в которой монтируются и эксплуатируются конструкции, и которая влияет на повышенную опасность хрупкого разрушения при пониженных температурах (за расчетную температуру следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определяемую согласно СНиП 23-01); – характера нагружения, определяющего особенность работы материа- ла и конструкций при динамической, вибрационной и переменной нагрузках; – вида напряженного состояния (одноосное сжатие или растяжение, плоское или объемное напряженное состояние) и уровня возникающих напряжений (сильно или слабо нагруженные элементы); – способа соединения элементов, определяющих уровень собственных напряжений, степень концентрации напряжений и свойства материалов в зо- не соединения; – толщины проката, применяемого в элементах (с увеличением толщины изменяются свойства стали). В зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации все конструкции разделяются на четыре группы. К первой группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (подкрановые балки; балки рабочих площадок; элементы конструкций бункеров и т.п.), работающие в особо тяжелых условиях или подверженные непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок. Ко второй группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий и т.п.), работающие при статических нагрузках преимущественно на растяжение, а также конструкции и элементы первой группы при отсутствии сварных соединений. К третьей группе относятся основные сварные конструкции либо их элементы (колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; вертикальные связи по колоннам с напряжением в связях свыше 0,4Ryи т.п.), работающие при статических нагрузках преимущественно на сжатие, а также конструкции и элементы второй группы при отсутствии сварных соединений. К четвертой группе относятся вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в третьей группе; элементы фахверка; лестницы; площадки; ограждения и т.п.), а также конструкции и их элементы третьей группы при отсутствии сварных соединений. Требования к элементам конструкций, не имеющих сварных соединений, могут быть снижены, так как отсутствие остаточных полей сварочных напряжений, более низкая концентрация напряжений и другие факторы улучшают их работу. В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при различных температурах. Стали для стальных конструкций зданий и сооружений принимаются по табл. 2.1. Таблица 2.1 Назначение стали в конструкциях и сооружениях
Обозначения, принятые в таблице: Знак «+» означает, что данную сталь следует применять; знак «–» означает, что данную сталь не следует применять; знак «×» означает, что данную сталь можно применять при соответствующем технико-экономическом обосновании. П р и м е ч а н и я: 1. Для С345 и 09Г2С даны категории требований по ударной вязкости соответственно в числители по ГОСТ 27772, в знаменателе – по ГОСТ 19281. 2. Прокат из стали с пределом текучестиRyn ≥ 39 кН/см2 следует назначать согласно требований таблиц В.3 и В.4 [5]. Окончательный выбор стали в пределах каждой группы должен выполняться на основании сравнения технико-экономических показателей (расхода стали и стоимости конструкции), а также с учетом заказа металла и техноло- гических возможностей завода-изготовителя. Стали по прочностным свойствам делятся условно на три группы: обычной прочности (σy < 29 кН/см2); повышенной прочности (29 кН/см2 ≤ σy < 40 кН/см2); высокой прочности (σy ≥ 40 кН/см2). К сталям обычной прочности относятся низкоуглеродистые стали классов С235 – С285 различной степени раскисления (кипящие, полуспокойные и спокойные). К сталям повышенной прочности относятся низколегированные стали классов С345 – С390. Высокое значение ударной вязкости при мелкозернистой структуре позволяет использовать эти стали для конструкций «северного исполнения» (конструкций, эксплуатируемых при t < –45о). К сталям высокопрочным относятся стали классов прочности С440 – С590. В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при разных температурах. Стали С345 и С375 в зависимости от температуры эксплуатации конструкций и степени опасности хрупкого разрушения поставляют по четырем категориям (табл. 2.2). Таблица 2.2 Нормируемые характеристики для категорий поставки
З За счет более высоких прочностных характеристик применение сталей повышенной и высокой прочности приводит к экономии металла, но дополнительные затраты на легирование и термообработку делают их дороже низкоуглеродистых сталей обыкновенного качества. Расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката принимаются по табл. 2.3. Таблица 2.3 Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката (выборка)
* За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки. Расчетное сопротивление сдвигу проката принимается Rs = 0,58Ry. Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки) Rp = Run /γm принимается по табл. 2.4. Прочность сварных соединений зависит от прочности основного металла соединяемых элементов, прочности наплавленного металла шва, фор-мы и вида соединения и связанного с этим распределения напряжений в соединении, характера силового воздействия на соединение, технологии сварки. Таблица 2.4 Расчетные сопротивления проката смятию | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
