Листовые конструкции. Классифиция листовых конструкций. Работа и расчет плоских пластинок. Краевой эффект.
Требуемая площадь сечения
Определяется из комбинации с максимальным по абсолютному значению моментом 
;где N – максимальное из усилий N1 и N2; 
– коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии; определяется по таблицам в зависимости от условной гибкости 
и приведенного эксцентриситета 
; 
; 
;lx1 – расчетная длина нижней части колонны; 
– коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице.
; 
; 
;P= 
; K= 
.Затем определяем площадь полок 
; 
,где 
.Чаще всего стремятся к тому, чтобы А1 
А2.
База колонны.
База является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилий с колонны на фундамент.
 |
Расчет базы колонны.
Для сквозных колонн, как правило, проектируют раздельные базы (под каждую ветвь своя база). Ветви сквозной колонны работают на продольные осевые силы, поэтому их базы рассчитывают и конструируют как базы центрально – сжатых колонн.
Центр плиты совмещают с центром тяжести ветви, в противном случае в ветви колонны появляется, дополнительны момент.
Базу каждой ветви рассчитывают на свою комбинацию M и N, дающую наибольшие усилия сжатия в ветви в нижнем сечении колонны.
Усилия, передающиеся на базы, определяются по формулам: 
При большом изгибающем моменте и небольшой продольной силе в одной из ветвей может возникнуть растягивающее усилие.
Это усилие воспринимается анкерными болтами и определяется по формуле
Анкерные болты размещают по осям ветвей.
Стальные каркасы многоэтажных зданий
Основными элементами каркаса являются колонны и балки, образующие систему, воспринимающую как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и передающую их воздействия на фундамент
Рамная система (рис. а) состоит из жестко соединенных колонн и ригелей, образующих плоские и пространственные рамы, объединенные перекрытиями.
Связевая система состоит из связевой конструкции, колонн и шарнирно присоединенных к ним ригелями
Основные рамно-связевые системы аналогичны по своей схеме связевым, но отличаются от них рамным соединением колонн и ригелей, не входящих в связевую конструкцию
Билет23
Проверяют устойчивость верхней части колонны из плоскости действия момента
,
где 
– коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии;
С – коэффициент, учитывающий влияние момента Мx при изгибно-крутильной форме потери устойчивости и определяется по формулам и таблицам, изложенным в СниП и учебниках.
Высотные сооружения
Высотными называют сооружения, высота которых намного превышает их размеры в поперечном сечении. К ним относятся опоры антенных сооружений связи (радио и телевидение), опоры воздушных линий электропередач (ЛЭП), вытяжные башни, дымовые трубы, осветительные метеорологические вышки, маяки, водонапорные башни, силосы и т.п.
По конструктивной схеме все высотные сооружения разделяются на два основных вида – башни и мачты.
Мачты
Мачты представляют собой высокие тонкоствольные конструкции, расчлененные оттяжками и работающие как балки на упругих опорах. Мачты экономичнее башен по расходу металла, но требуют большей площади для установки.
Нагрузки, действующие на ствол мачты: собственный вес конструкции, оборудования, ветер, гололед, вертикальная составляющая тяжения оттяжек.
Расчетные усилия в элементах ствола мачты определяют как во внецентренно-сжатом стержне на упругих опорах, роль которых выполняют оттяжки.
Доминирующими нагрузками для мачт являются ветровые и гололедные. Ветровая нагрузка определяется как сумма ее статической и динамической составляющей.
Для мачт, так же, как и для башен, с периодом собственных колебаний меньше 0,25 сек. динамическая составляющая, вызываемая пульсацией скоростного напора ветра, не учитывается.
Ствол мачты проектируют постоянного по высоте сквозного или сплошного сечения в плане сквозных мачт с тремя или четырьмя углами соответственно с тремя или четырьмя оттяжками. Стволы сплошных мачт проектируют из труб.
Оттяжки проектируются из стальных канатов, закрепляя их к бетонным якорям. Оттяжки разных ярусов размещаются или параллельно друг другу или сводятся в одну точку. В первом случае усилия в оттяжках меньше, и меньше вертикальная составляющая на ствол, но зато каждой оттяжке необходим анкерный якорь и большая площадь для установки мачты. Для обеспечения поперечной жесткости мачты наименьший угол наклона оттяжки принимается 30о. Крепление ствола мачты к фундаменту – шарнирное.
Билет 28
1.Стальные каркасы многоэтажных зданий
При большой этажности зданий (20-30 этажей и выше) рационально разделение конструкций на несущие и ограждающие. Функции несущих конструкций выполняют каркас из высокопрочных материалов (сталь, ж/б); функции ограждающих конструкций – легкие стеновые панели с эффективными термоизоляционными материалами.
Каркасы могут быть стальными, ж/б и смешанными – колонны нижних этажей из стали, верхних из ж/б.
На каркас многоэтажного здания действуют следующие нагрузки: вертикальные – собственный вес здания (постоянные), полезные нагрузки помещений (временные длительные); горизонтальные – ветровые (кратковременные), сейсмические (особые).
Основными элементами каркаса являются колонны и балки, образующие систему, воспринимающую как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и передающую их воздействия на фундамент. Фундамент обычно проектируют в виде сплошной ж/б плиты, наилучшим образом распределяющей неравномерно приложенные к фундаменту нагрузки по всей площади основания здания.
Вертикальные нагрузки через балки перекрытия передаются на колонны и затем на фундамент. Для восприятия и передачи горизонтальных нагрузок на фундамент нужно создать в каркасе жесткие в горизонтальном направлении системы.
Такие системы могут быть:
1) бескаркасные системы, состоящие из пластинок (стен), оболочек открытого и замкнутого профиля, объемных тонкостенных блоков; каркасные системы, состоящие из стержней; смешанные системы, состоящие из элементов каркасных и бескаркасных систем. Металлические несущие конструкции применяют в каркасных и смешанных системах. Каркасные и смешанные системы в зависимости от распределения функций в системе для обеспечения ее пространственной жесткости и устойчивости подразделяются на: рамные; связевые; рамно-связевые
2.Подбор сечения нижней (подкрановой) части колонны.
Нижняя часть колонны, как правило, конструируется несимметричного сечения, для подбора которого рассматривают два загружения с положительным и отрицательным моментами.
Приближенно можно принять, что высота стенки и расстояние между центрами тяжести полок равны высоте сечения колонны 
; погрешность при таком допущении не превышает 5 %.
Требуемая площадь сечения
Определяется из комбинации с максимальным по абсолютному значению моментом 
;где N – максимальное из усилий N1 и N2; 
– коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии; определяется по таблицам в зависимости от условной гибкости 
и приведенного эксцентриситета 
; 
; 
;lx1 – расчетная длина нижней части колонны; 
– коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице.
; 
; 
;P= 
; K= .Затем определяем площадь полок 
; ,где 
.Чаще всего стремятся к тому, чтобы А1 А2.
Требуемая площадь сечения
Определяется из комбинации с максимальным по абсолютному значению моментом ;где N – максимальное из усилий N1 и N2; – коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии; определяется по таблицам в зависимости от условной гибкости и приведенного эксцентриситета ; ; ;lx1 – расчетная длина нижней части колонны; – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице.
; ; ;P= ; K= .Затем определяем площадь полок ; ,где .Чаще всего стремятся к тому, чтобы А1 А2.
Листовые конструкции. Классифиция листовых конструкций. Работа и расчет плоских пластинок. Краевой эффект.
Листовые конструкции представляют собой различныесооружения типа оболочек, несущей основой которых являются плоские или изогнутые металлические листы (пластинки и оболочки). Они применяются для хранения, перегрузки, транспортировки, технологической переработки жидкостей, газов и сыпучих материалов.
Листовые конструкции классифицируются по назначению:
1.резервуары для хранения жидкостей 2.газгольдеры;
3.бункеры и силосы;4.листовые конструкции доменных цехов 5.листовые конструкции специальных технологических установок (химических и нефтеперерабатывающих заводов);6.трубопроводы большого диаметра для транспортировки воды и газов.
Работа и расчет плоских пластинок зависят от отношения 
, где l – пролет пластинки или наименьший размер в плане при опирании пластинки по контуру, t – ее толщина.
Пластинки малого прогиба имеют отношение 
. Такие пластинки работают только на изгиб. Напряжениями от распора пренебрегают, если 
Пластинки большого прогиба имеют отношение 
. Такие пластинки работают на совместное действие изгиба и растяжения. У них 
.
Гибкие пластинки (мембраны) имеют отношение 
и работают как гибкие нити только на растяжение от распора.
Работа и расчет оболочек зависят от отношения ее радиуса кривизны к толщине 
.
Краевые линии образуются ребрами жесткости, днищами, резкими изменениями толщины, острыми перегибами. Деформация оболочки в этих местах стеснена, на некотором участке происходит местный изгиб.Возникновение изгибающих моментов у краевых линий называется краевым эффектом.
Билет 21
1Соединение верхней части колонны с нижней (траверса).
 |
В ступенчатых колоннах подкрановые балки опираются на уступ колонны. Для передачи усилий от верхней части колонны и подкрановых балок на нижнюю часть в месте уступа устраивают траверсу.
Высоту траверсы принимают равной 
ширины нижней части колонныУсилие Dmax через плиту толщиной 16 
20 мм передается на стенку траверсы.
Стенка траверсы работает на сжатие и проверяется по формуле: 
,где lсм=bо.р.+2tп.л. – длина сминаемой поверхности;bо.р.– ширина опорного ребра подкрановой балки;tтр, tпл – толщина стенки траверсы и плиты.
В запас прочности допустимо считать, что усилия M и N от верхней части колонны передаются только через полки верхней части колонны. Тогда усилие в полках колонны 
,где M и N – из расчета рамы.
Требуется длина шва крепления вертикального ребра (полки верхней части колонны) к стенке траверсы (Ш1), исходя из условия приварки 4 швами
.Из условия равнопрочности полки верхней части колонны и шва крепления длину шва lш1 можно также определить и по предельному усилию в полке
Nп=AfRy,где Af – площадь полки верхней части колонны.
2Покрытия растянутыми изгибно-жесткими элементами (жесткими вантами).Двухпоясные системы вантовых покрытий. Покрытия тросовыми фермами. Покрытия седловидными сетками. Комбинированные висячие системы.
Растянутыми изгибно-жесткими элементами (жесткими вантами) называются прямолинейные или провисающие элементы, закрепленные по краям от перемещений и способные воспринимать 
растягивающие усилия и изгибающие моменты. 
Двухпоясными называют несущие системы, состоящие из двух поясов, расположенных друг над другом, связанных между собой параллельно расположенными распорками или растяжками и совместно работающих на восприятие внешних нагрузок
Дальнейшим развитием двухпоясных систем является превращение их в тросовые фермы, где растяжки в каждой панели заменены наклонными гибкими раскосами, пересекающимися с поясами в узлах фермы и превращающими систему в геометрически неизменяемую.
Основная несущая конструкция – седловидная сетка, состоящая из несущих нитей, имеющих провис вниз, и перпендикулярных стабилизирующих нитей, имеющих выгиб вверх.
Комбинированными называются системы, в которых стабилизацию производят введением в конструкцию покрытия жестких элементов, работающих на осевое усилие и поперечный изгиб.
Билет 22
База колонны.
База является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилий с колонны на фундамент.
| |
Расчет базы колонны.
Для сквозных колонн, как правило, проектируют раздельные базы (под каждую ветвь своя база). Ветви сквозной колонны работают на продольные осевые силы, поэтому их базы рассчитывают и конструируют как базы центрально – сжатых колонн.
Центр плиты совмещают с центром тяжести ветви, в противном случае в ветви колонны появляется, дополнительны момент.
Базу каждой ветви рассчитывают на свою комбинацию M и N, дающую наибольшие усилия сжатия в ветви в нижнем сечении колонны.
Усилия, передающиеся на базы, определяются по формулам:
При большом изгибающем моменте и небольшой продольной силе в одной из ветвей может возникнуть растягивающее усилие.
Это усилие воспринимается анкерными болтами и определяется по формуле
Анкерные болты размещают по осям ветвей.