Доказать значение параметра D, указанного ниже в приведенной таблице
Новополоцк - 2015
УДК 624.014.04. (075.32)
Металлические конструкции: сборник задач. Практическое пособие для студентов специальности 1–70 02 01 – «Промышленное и гражданское строительство». – 2 – е изд. перераб. и доп. / Маянчик Н.Г., Машковцев Г.Д. – Новополоцк: УО «ПГУ», 2015. – 75 с., ил.
В сборнике задач приведены основные задачи, изучаемые на практических занятиях и в самостоятельной работе при выполнении курсового проекта, подготовке к зачету и экзамену по дисциплине металлические конструкции. В сборнике даны задачи на проектирование, расчет и конструирование стержневых и листовых конструкций. Для решения задач необходимо руководствоваться указанным списком литературы.
Пособие предназначено для студентов специальности 1 – 70 02 01 – «Промышленное и гражданское строительство» дневной и заочной форм обучения, а также может быть использовано студентами других специальностей строительного профиля.
Рецензент:
канд. тех. наук, доцент Киселев В.Н.
Содержание
Задача № 1. Геометрические характеристики сечения...……………6
Задача № 2. Расчет стыкового соединения...…………………………6
Задача № 3. Расчет стыкового соединения растянутых листов……7
Задача № 4. Компоновка перекрытия…………………………………8
Задача № 5. Определение катета сварного углового шва...…………8
Задача № 6. Проверка прочности и жесткости стального настила..8
Задача № 7. Подбор сечения прокатных балок………………………8
Задача № 8. Проверка общей устойчивости балки настила...………8
Задача № 9. Компоновка составного сечения...………………………9
Задача № 10. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития пластических деформаций…………………..9
Задача № 11. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития ее упругой работы…………..………………..9
Задача № 12. Изменение сечения сварной балки……………………..9
Задача № 13. Проверка прочности и прогибов сварной балки.……...9
Задача № 14. Проверка местной устойчивости стенки.………...……..10
Задача № 15. Определение катета поясных сварных швов ...………..10
Задача № 16. Расчет опорного ребра главной балки…....……………..10
Задача № 17. Определение катета углового сварного шва опорного столика……………………………………………………11
Задача № 18. Расчет узла сопряжения балок на болтах..…………….11
Задача № 19. Подбор сплошного сечения центрально сжатой колонны…………………………………………………..12
Задача № 20. Подбор сквозного сечения центрально сжатой
колонны .……………………………………………………12
Задача № 21. Конструирование стержня сквозной колонны на планках….………………………………………………..12
Задача № 22 . Конструирование стержня сквозной колонны
с раскосной решеткой ………………...………………..12
Задача № 23. Расчет и конструирование базы центрально сжатой колонны…………………………………………………..13
Задача № 24. Расчет и конструирование оголовка центрально сжатой колонны…………………………………………………..13
Задача № 25. Построение диаграммы Максвелла – Кремоны………..13
Задача № 26. Определение толщины стенки первого пояса вертикального стального цилиндрического
резервуара………………………………………………..14
Задача № 27. .Доказать значение параметра D….……………………..14
Задача № 28. Расчет средней нити вантового покрытия…………………………………………………..15
Задача № 29. Расчет структурной конструкции из пентаэдров...……..15
Задача № 30. Выполнить расчет стенки РВС объемом 700 м3….…..16
Задача № 31. Проверка устойчивости стенки РВС объемом 20000 м3…………..……………………………………………..16
Задача № 32. Расчет водонапорной башни..…………………………..16
Задача № 33. Расчет пирамидального бункера для хранения угля.....17
Задача № 34. Определение толщины оболочки параболического
бункера ……...…………………………………………..17
Задача № 35. Расчет перегрузочного силоса…………………………..17
Задача № 36. Проверка прочности стенки резервуара с учетом
краевого эффекта.………………………………………..18
Задача № 37. Определение эквивалентной ветровой нагрузки ..……..18
Задача № 38. Определение изгибающих моментов, продольных и поперечных сил однопролетной симметричной рамы...18
Задача № 39. Подбор сечения верхней части внецентренно сжатой колонны..…………………………………………………..18
Задача № 40. Подбор сечения ветвей нижней части ступенчатой сквозной колонны крайнего ряда рамы...………………..19
Задача № 41. Определение размеров сварных швов узла № 1………..19
Задача № 42. Определение размера накладок и сварных швов узла фермы..…………………………………………………….20
Задача № 43. Конструирование опорного узла треугольной фермы…20
Задача № 44. Определение класса поперечного сечения элемента.….21
Задача № 45. Определение несущей способности балки при изгибе…21
Задача № 46. Определение прочности центрально сжатого элемента.21
Приложение………………………………………………………………..22
Приложение 1. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений…………………………23
Приложение 2. Сортамент…………………………………………………30
Приложение 3. Данные для расчета на устойчивость центрально – сжатых элементов…………………………………………49
Приложение 4. Данные для расчета балок на устойчивость и прочность с учетом развития пластических деформаций……………52
Приложение 5. Коэффициенты для расчета на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов..56
Приложение 6. Приближенные значения радиусов инерции сечений……………………………………………………..64
Приложение 7. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных соединений в стальных конструкциях….……..65
Приложение 8. Расчетные усилия (для левой стойки рамы)..…………..67
Приложение 9. График для определения усилий в структуре
при равномерно распределенной нагрузке……………..68
Приложение 10. ГОСТ 26020 – 83. Двутавры с параллельными гранями…………………………………………………….70
Приложение 11Требования к поперечным сечениям при пластическом статическом расчете………………………………..…71
Список литературы…………………………………………………………75
Задача №1 [6, пример 1, с. 34÷36]
Требуется определить ширину полки и сделать сравнительную оценку точных формул с приближенными, используемыми в дальнейшем при компоновке составных сечений элементов стальных конструкций. Определить осевой момент инерции, статический момент сечения, положение центра тяжести для составного сечения, показанного на рисунке: 
; 
; 
; 
Задача № 2 [6, пример 2, с. 85÷86]
Рассчитать стыковое соединение встык (рис.). Соединение состоит из листов шириной 250 мм, толщиной t = 6 мм. Действие осевого усилия растяжения N=300 кН. Расчет выполнить для двух случаев контроля стыкового соединения: визуального и физического. Марка стали основного металла ВСт3кп2-1.
 |
Задача № 3 [6, пример 3, с. 86÷87]
Рассчитать стыковое соединение (рис.) растянутых листов, симметрично соединяемых накладками с двух сторон. Действие осевого усилия растяжения N =500 кН, сечение листов bхt =200 х14 мм, материал – сталь с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry =230 МПа . Сварка ручная электродами Э42:
;
;
Соединение может использоваться для изготовления тяги.
Задача № 4 [6, пример 4, с. 107÷108]
Центральная ячейка перекрытия нормального типа размерами А хВ = 12,0 х6,0 м. По балкам перекрытия уложен стальной настил. Нормативная, полезная, равномерно распределенная нагрузка qn=20,0 кН/м2;. Объект первого класса ответственности. Расчетное сопротивление стали, определяемое по пределу текучести Ry =235 МПа (2350 кг/см2 ) .
Выполнить компоновку центральной ячейки перекрытия.
Задача № 5 [6, пример 4, с. 108]
Определить катет углового сварного шва тонкого настила при следующих данных:
длина настила 100 см; 
; 
; 
; ; 
Задача № 6 [6, пример 4, с. 108÷110]
проверить прочность и жесткость стального настила при следующих данных: продольное усилие 238 кг/см; длина настила 100 см; ; ; ; ;
Задача № 7 [6, пример 5, с. 110÷111]
Подобрать сечение прокатной балки настила по следующим данным: сталь с Ry =2350 кг/см2; ; ; 
; С1=1,1
Задача № 8 [6, пример 6, с. 111÷112]
Выполнить проверку общей устойчивости балки настила при недостаточном закрепления верхнего пояса. Сталь с Ry =2350 кг/см2 по следующим данным: двутавровая балка № 30, ; ; ; 
; 
; 
Задача № 9 [6, пример 7, с. 119÷122]
Выполнить компоновку составного сечения по следующим данным: 
; 
; 
; 
; Ry =235 МПа
Задача № 10 [6, пример 8, с. 126÷127]
Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития пластических деформаций по следующим данным: 
; ; ; 
; 
; 
; 
Задача № 11 [6, пример 8, с. 127]
Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития ее упругой работы по следующим данным: ; ; ; 
; ; ;
Задача № 12 [6, пример 9, с. 127÷129]
Требуется изменить сечение поясов сварной балки по следующим данным: ; ; ; 
Задача № 13 [6, пример 10, с. 129÷132]
Требуется проверить прочность и прогиб сварной балки исходя из следующих условий:
; ; ; ; 
;
; 
; 
; 
Задача № 14 [6, пример 11, с. 145÷146]
Требуется проверить местную устойчивость стенки в одном из отсеков сварной балки на расстоянии 
от опоры балки исходя из следующих условий: ; ; 
; 
; ; ; 
; 
; длина отсека 170 см; ; ; ;
Задача № 15 [6, пример 13, с. 155÷157]
Определить требуемый катет поясных швов сварной балки на расстоянии х = 40 см исходя из следующих данных: 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; F=130 кН
Задача № 16 [6, пример 12, с. 153÷155]
Требуется рассчитать опорное ребро сварной балки исходя из следующих данных: 
; 
; ; 
; 
;
Задача № 17 [6, п. 10.3, с. 91÷92]
Требуется определить катет углового сварного шва опорного столика, показанного на рис., при сопряжении балки настила с главной балкой в одном уровне. Опорный столик выполнен из равнополочного уголка 125´10 мм, 
. Сварка ручная электродуговая с использованием электродов Э42А. Усилие 
; 
Задача № 18 [6, п. 11.5, с. 97÷99]
Требуется рассчитать узел сопряжения балки настила с главной балкой на усилие 
= 65 кН по следующим данным: 
; 
;
 |
Конструкция сопряжения с примыканием балки настила к поперечному ребру жесткости главной балки на болтах показана на рис.
Задача № 19 [4, пример 5.1, с. 127÷129]
Подобрать сплошное сечение колонны по следующим данным: расчётная длина колонны 
; коэффициент надёжности 
. Материал колонны – В Ст 3 с 
МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.
Задача № 20 [4, пример 5.2, с. 129÷130]
Подобрать стержень колонны сквозного сечения по следующим данным: расчётная длина колонны: продольное усилие 187400 кг; ; коэффициент надёжности . Материал колонны – В Ст 3 с МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.
Задача № 21 [4, пример 5.2, с. 130÷132]
Сконструировать стержень сквозной колонны на планках по следующим данным: расчётная длина колонны ; коэффициент надёжности . Материал колонны – В Ст 3 с МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.
Задача № 22 [4, пример 5.2, с. 132÷1134]
Сконструировать стержень сквозной колонны с раскосной решёткой из уголков по следующим данным: расчётная длина колонны ; коэффициент надёжности . Материал колонны – В Ст 3 с МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.
Задача № 23 [4, пример 5.2, с. 134÷139]
Выполнить расчёт и конструирование базы центрально-сжатой колонны по следующим данным: расчётная длина колонны ; коэффициент надёжности . Материал колонны – В Ст 3 с МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.
Задача № 24 [4, пример 5.2, с. 139]
Выполнить расчёт и конструирование оголовка центрально-сжатой колонны при следующих исходных данных: ; 
; электроды Э 42-А; Материал – В Ст 3 с МПа;
 |  |
Задача № 25 [см. лекции]
Построить диаграмму Максвелла-Кремоны для фермы, показанной на рис. и показать на заданной схеме все усилия 
Задача № 26 [4, пример 9.1, с. 332÷337]
Определить толщину стенки первого пояса стенки вертикального цилиндрического резервуара, показанного на рис. при следующих исходных данных:
Объем резервуара 5000 м3; плотность жидкости 0,0009 кг/см3; снеговая нагрузка 1,0 кПа; нормативная нагрузка 1 кН/м2; сталь марки В Ст3пс 6;
;
избыточное давление 
;
вакуум 250 Па;
коэффициент надежности по назначению 
Задача № 27
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1
Приложение 2
Сортамент
Таблица 5. Сортамент профилированного стального настила
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных соединений в стальных конструкциях
Приложение 8
Приложение 9
График для определения усилий в структуре при равномерно распределенной нагрузке
Приложение 10
Приложение 11
Список литературы
1. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 (1991). – 96 с.
2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 35 с.
3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. (Дополнения. Раздел 10. Прогибы и перемещения). – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 8 с.
4. Мандриков, А.П. Примеры расчета металлических конструкций: учеб. пособие для техникумов / А.П. Мандриков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат 1991. – 431 с.: ил.
5. Металлические конструкции: общий курс: учеб. для вузов / под ред. Г.С. Веденикова. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1998. – 760 с.
6. Машковцев,Г.Д.Металлические конструкции: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-700201 «Промышленное и гражданское строительство» / Г. Д. Машковцев. – Новополоцк: ПГУ, 2007. – 204 с.
7. Лихтарников Я.М., Клыков В.М., Ладыженский. Д.В. Расчет стальных конструкций (справочное пособие). Киев, «Будiвельник», 1976, - 352 с.
8. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции. – М.: Стройиздат, 1983. – 211 с., ил.
9. Машковцев,Г.Д.,Маянчик Н.Г., Атрахимович В.И. Металлические конструкции: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-700201 «Промышленное и гражданское строительство» (УМК 2)/ – Новополоцк: ПГУ, 2008. – 204 с.
10. ТКП 45 – 5.04 – 274 – 2012 (02250). Стальные конструкции / Правила расчета. – Минск. – 2013.
11. ТКП EN – 1993 – 1–1 – 2009. Еврокод 3 Проектирование стальных конструкций / часть 1-1. Общие правила и правила для зданий. - Минск. – 2014.
Новополоцк - 2015
УДК 624.014.04. (075.32)
Металлические конструкции: сборник задач. Практическое пособие для студентов специальности 1–70 02 01 – «Промышленное и гражданское строительство». – 2 – е изд. перераб. и доп. / Маянчик Н.Г., Машковцев Г.Д. – Новополоцк: УО «ПГУ», 2015. – 75 с., ил.
В сборнике задач приведены основные задачи, изучаемые на практических занятиях и в самостоятельной работе при выполнении курсового проекта, подготовке к зачету и экзамену по дисциплине металлические конструкции. В сборнике даны задачи на проектирование, расчет и конструирование стержневых и листовых конструкций. Для решения задач необходимо руководствоваться указанным списком литературы.
Пособие предназначено для студентов специальности 1 – 70 02 01 – «Промышленное и гражданское строительство» дневной и заочной форм обучения, а также может быть использовано студентами других специальностей строительного профиля.
Рецензент:
канд. тех. наук, доцент Киселев В.Н.
Содержание
Задача № 1. Геометрические характеристики сечения...……………6
Задача № 2. Расчет стыкового соединения...…………………………6
Задача № 3. Расчет стыкового соединения растянутых листов……7
Задача № 4. Компоновка перекрытия…………………………………8
Задача № 5. Определение катета сварного углового шва...…………8
Задача № 6. Проверка прочности и жесткости стального настила..8
Задача № 7. Подбор сечения прокатных балок………………………8
Задача № 8. Проверка общей устойчивости балки настила...………8
Задача № 9. Компоновка составного сечения...………………………9
Задача № 10. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития пластических деформаций…………………..9
Задача № 11. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития ее упругой работы…………..………………..9
Задача № 12. Изменение сечения сварной балки……………………..9
Задача № 13. Проверка прочности и прогибов сварной балки.……...9
Задача № 14. Проверка местной устойчивости стенки.………...……..10
Задача № 15. Определение катета поясных сварных швов ...………..10
Задача № 16. Расчет опорного ребра главной балки…....……………..10
Задача № 17. Определение катета углового сварного шва опорного столика……………………………………………………11
Задача № 18. Расчет узла сопряжения балок на болтах..…………….11
Задача № 19. Подбор сплошного сечения центрально сжатой колонны…………………………………………………..12
Задача № 20. Подбор сквозного сечения центрально сжатой
колонны .……………………………………………………12
Задача № 21. Конструирование стержня сквозной колонны на планках….………………………………………………..12
Задача № 22 . Конструирование стержня сквозной колонны
с раскосной решеткой ………………...………………..12
Задача № 23. Расчет и конструирование базы центрально сжатой колонны…………………………………………………..13
Задача № 24. Расчет и конструирование оголовка центрально сжатой колонны…………………………………………………..13
Задача № 25. Построение диаграммы Максвелла – Кремоны………..13
Задача № 26. Определение толщины стенки первого пояса вертикального стального цилиндрического
резервуара………………………………………………..14
Задача № 27. .Доказать значение параметра D….……………………..14
Задача № 28. Расчет средней нити вантового покрытия…………………………………………………..15
Задача № 29. Расчет структурной конструкции из пентаэдров...……..15
Задача № 30. Выполнить расчет стенки РВС объемом 700 м3….…..16
Задача № 31. Проверка устойчивости стенки РВС объемом 20000 м3…………..……………………………………………..16
Задача № 32. Расчет водонапорной башни..…………………………..16
Задача № 33. Расчет пирамидального бункера для хранения угля.....17
Задача № 34. Определение толщины оболочки параболического
бункера ……...…………………………………………..17
Задача № 35. Расчет перегрузочного силоса…………………………..17
Задача № 36. Проверка прочности стенки резервуара с учетом
краевого эффекта.………………………………………..18
Задача № 37. Определение эквивалентной ветровой нагрузки ..……..18
Задача № 38. Определение изгибающих моментов, продольных и поперечных сил однопролетной симметричной рамы...18
Задача № 39. Подбор сечения верхней части внецентренно сжатой колонны..…………………………………………………..18
Задача № 40. Подбор сечения ветвей нижней части ступенчатой сквозной колонны крайнего ряда рамы...………………..19
Задача № 41. Определение размеров сварных швов узла № 1………..19
Задача № 42. Определение размера накладок и сварных швов узла фермы..…………………………………………………….20
Задача № 43. Конструирование опорного узла треугольной фермы…20
Задача № 44. Определение класса поперечного сечения элемента.….21
Задача № 45. Определение несущей способности балки при изгибе…21
Задача № 46. Определение прочности центрально сжатого элемента.21
Приложение………………………………………………………………..22
Приложение 1. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений…………………………23
Приложение 2. Сортамент…………………………………………………30
Приложение 3. Данные для расчета на устойчивость центрально – сжатых элементов…………………………………………49
Приложение 4. Данные для расчета балок на устойчивость и прочность с учетом развития пластических деформаций……………52
Приложение 5. Коэффициенты для расчета на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов..56
Приложение 6. Приближенные значения радиусов инерции сечений……………………………………………………..64
Приложение 7. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных соединений в стальных конструкциях….……..65
Приложение 8. Расчетные усилия (для левой стойки рамы)..…………..67
Приложение 9. График для определения усилий в структуре
при равномерно распределенной нагрузке……………..68
Приложение 10. ГОСТ 26020 – 83. Двутавры с параллельными гранями…………………………………………………….70
Приложение 11Требования к поперечным сечениям при пластическом статическом расчете………………………………..…71
Список литературы…………………………………………………………75
Задача №1 [6, пример 1, с. 34÷36]
Требуется определить ширину полки и сделать сравнительную оценку точных формул с приближенными, используемыми в дальнейшем при компоновке составных сечений элементов стальных конструкций. Определить осевой момент инерции, статический момент сечения, положение центра тяжести для составного сечения, показанного на рисунке: ; ; ;
Задача № 2 [6, пример 2, с. 85÷86]
Рассчитать стыковое соединение встык (рис.). Соединение состоит из листов шириной 250 мм, толщиной t = 6 мм. Действие осевого усилия растяжения N=300 кН. Расчет выполнить для двух случаев контроля стыкового соединения: визуального и физического. Марка стали основного металла ВСт3кп2-1.
| |
Задача № 3 [6, пример 3, с. 86÷87]
Рассчитать стыковое соединение (рис.) растянутых листов, симметрично соединяемых накладками с двух сторон. Действие осевого усилия растяжения N =500 кН, сечение листов bхt =200 х14 мм, материал – сталь с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry =230 МПа . Сварка ручная электродами Э42:
;
;
Соединение может использоваться для изготовления тяги.
Задача № 4 [6, пример 4, с. 107÷108]
Центральная ячейка перекрытия нормального типа размерами А хВ = 12,0 х6,0 м. По балкам перекрытия уложен стальной настил. Нормативная, полезная, равномерно распределенная нагрузка qn=20,0 кН/м2;. Объект первого класса ответственности. Расчетное сопротивление стали, определяемое по пределу текучести Ry =235 МПа (2350 кг/см2 ) .
Выполнить компоновку центральной ячейки перекрытия.
Задача № 5 [6, пример 4, с. 108]
Определить катет углового сварного шва тонкого настила при следующих данных:
длина настила 100 см; ; ; ; ;
Задача № 6 [6, пример 4, с. 108÷110]
проверить прочность и жесткость стального настила при следующих данных: продольное усилие 238 кг/см; длина настила 100 см; ; ; ; ;
Задача № 7 [6, пример 5, с. 110÷111]
Подобрать сечение прокатной балки настила по следующим данным: сталь с Ry =2350 кг/см2; ; ; ; С1=1,1
Задача № 8 [6, пример 6, с. 111÷112]
Выполнить проверку общей устойчивости балки настила при недостаточном закрепления верхнего пояса. Сталь с Ry =2350 кг/см2 по следующим данным: двутавровая балка № 30, ; ; ; ; ;
Задача № 9 [6, пример 7, с. 119÷122]
Выполнить компоновку составного сечения по следующим данным: ; ; ; ; Ry =235 МПа
Задача № 10 [6, пример 8, с. 126÷127]
Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития пластических деформаций по следующим данным: ; ; ; ; ; ;
Задача № 11 [6, пример 8, с. 127]
Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития ее упругой работы по следующим данным: ; ; ; ; ; ;
Задача № 12 [6, пример 9, с. 127÷129]
Требуется изменить сечение поясов сварной балки по следующим данным: ; ; ;
Задача № 13 [6, пример 10, с. 129÷132]
Требуется проверить прочность и прогиб сварной балки исходя из следующих условий:
;