Основы расчета стальных конструкций ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КУРС МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ

Скачать презентацию Основы расчета стальных конструкций ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КУРС МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ

Основы расчета СК.ppt

Количество слайдов: 65

Основы расчета стальных конструкций ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КУРС «МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ»

Блок-схема проектирования

Цель и задачи расчета по ПС • Цель – проверка прочности, устойчивости и жесткости предварительно принятой конструктивной схемы сооружения с уточнением размеров элементов и их сечений. • Задачи: обеспечить надежность конструкций и их безотказную работу на весь период эксплуатации с определенными резервами, которые учитывают случайные превышения нагрузок, отклонения свойств материалов, отличие действительной работы конструкций от теоретической модели, принятой в расчетах. конструкции должны иметь минимальный расход материалов, низкие затраты труда на их изготовление и монтаж.

Основные условия расчета по ПС • • • Расчеты строительных объектов по предельным состояниям должны проводиться с учетом: их расчетного срока службы; прочностных и деформационных характеристик материалов, устанавливаемых в нормативных документах или задании на проектирование, а для грунтов — по результатам инженерно геологических изысканий; наиболее неблагоприятных вариантов распределения нагрузок, воздействий и их сочетаний, которые могут возникнуть при возведении, эксплуатации зданий и сооружений; неблагоприятных последствий в случае достижения строительным объектом предельных состояний; условий изготовления конструкций, возведения зданий и сооружений и особенностей их эксплуатации.

Группы предельных состояний • • Предельные состояния строительного объекта следует подразделять следующим образом: первая группа предельных состояний — состояния строительных объектов, наступление которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций; вторая группа предельных состояний — состояния, при наступлении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных конструкций или исчерпывается ресурс их долговечности; аварийное предельное состояние — состояние, возникающее при аварийных воздействиях и ситуациях, которое приводит к разрушению зданий и сооружений с катастрофическими последствиями; другие предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию строительных объектов и устанавливаемые в нормах или заданиях на проектирование.

Предельные состояния первой группы • разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое, усталостное); • потеря устойчивости (потеря устойчивости сжатого или изгибаемого элемента; • потеря устойчивости положения (например, опрокидывание дымовой трубы); • превращение системы в изменяемую; • явления, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин).

Общие условия выполнения 1 -й группы предельных состояний • • • N – усилие в рассчитываемом элементе конструкции; Ф – предельное усилие которое может выдержать элемент; Ni – усилие при Fi=1; Fni нормативные нагрузки; коэффициент надежности по нагрузке; коэффициент сочетаний; Ryn – нормативное сопротивление; А – площадь; коэффициент условий работы; коэффициент надежности по назначению; коэффициент надежности по материалу.

Предельные состояния второй группы • Перемещения конструкций, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружений; • Колебания, нарушающие работу оборудования или санитарно гигиенические нормы для работающего персонала; • Другие нарушения, требующие временного прекращения эксплуатации и проведения ремонта. Общее условие для 2 -й группы предельных состояний: • f перемещение конструкции (функция нагрузок); • [f] – предельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации; • fi – перемещение конструкции при единичной нагрузке Fni ; • Fni - нормативные нагрузки; - коэффициент надежности по назначению. •

Сроки службы зданий и сооружений

Материалы для строительных стальных конструкций Составление расчетных схем

Конструктивная схема каркаса

Требования к расчетным схемам • Расчетные схемы строительных объектов должны отражать действительные условия их работы и соответствовать рассматриваемой расчетной ситуации. При этом должны быть учтены их конструктивные особенности, особенности их поведения вплоть до рассматриваемого предельного состояния, а также действующие нагрузки и воздействия, в том числе влияние внешней среды. • Расчетная схема включает в себя: 1. расчетные модели нагрузок и воздействий; 2. расчетные модели, описывающие напряженно деформированное состояние элементов конструкций и оснований.

Составление расчетных схем

Материалы для строительных стальных конструкций Нагрузки воздействия на конструкции

Классы ответственности зданий и сооружений по СНи. П 2. 01. 07 -85* «Нагрузки и воздействия»

Нагрузки и воздействия • В зависимости от ответной реакции строительного объекта нагрузки и воздействия подразделяются на: 1. статические, при действии которых допускается не учитывать ускорения строительных объектов; 2. динамические, которые вызывают заметные ускорения строительных объектов. Примечание: Тип воздействия (статический или динамический) устанавливается в соответствующих нормативных документах.

Нагрузки и воздействия • • В зависимости от продолжительности действия нагрузки следует подразделять на постоянные, длительные, кратковременные, особые: постоянные нагрузки — нагрузки, изменение расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями; длительные нагрузки — нагрузки, которые сохраняют расчетные значения во время эксплуатации длительное время; кратковременные нагрузки — нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения; особые нагрузки — нагрузки и воздействия (например, взрыв, столкновение с транспортными средствами, авария оборудования, пожар, землетрясение и отказ работы несущего элемента конструкции), создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями.

Постоянные нагрузки вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций; вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление. • Нормативное значение веса конструкций заводского изготовления следует определять на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов изготовителей, других строительных конструкций и грунтов — по проектным размерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование; б) вес стационарного оборудования: станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и изоляцией, ленточных конвейеров, постоянных подъемных машин с их канатами и направляющими, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование; в) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающее при вентиляции шахт; г) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и подобных помещениях; д) температурные технологические воздействия от стационарного оборудования; е) вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях; ж) вес отложений производственной пыли, если ее накопление не исключено соответствующими мероприятиями; з) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженными нормативными значениями, приведенными в табл. 3; и) вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов с пониженным нормативным значением, определяемым умножением полного нормативного значения вертикальной нагрузки от одного крана (см. п. 4. 2) в каждом пролете здания на коэффициент: 0, 5 — для групп режимов работы кранов 4 К— 6 К; 0, 6 — для группы режима работы кранов 7 К; 0, 7 — для группы режима работы кранов 8 К. Группы режимов работы кранов принимаются по ГОСТ 25546— 82; к) снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0, 5; л) температурные климатические воздействия с пониженными нормативными значениями; м) воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным изменением структуры грунта, а также оттаиванием вечномерзлых грунтов; н) воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

Краткосрочные нагрузки • нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене; • вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования; • нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями, кроме нагрузок, указанных в п. 1. 7, а, б, г, д; • нагрузки от подвижного подъемно транспортного оборудования (погрузчиков, электрокаров, кранов штабелеров, тельферов, а также от мостовых и подвесных кранов с полным нормативным значением); • снеговые нагрузки с полным расчетным значением; • температурные климатические воздействия с полным нормативным значением; • ветровые нагрузки; • гололедные нагрузки.

Нагрузки от оборудования, людей

Снеговые нагрузки • Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия S определяется по формуле: • • • где: – расчетное значение веса снегового покрова земли на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, к. Па; μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузки на покрытие. коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие и схемы снеговых нагрузок принимаются в зависимости от профиля покрытия. Расчетное значение веса снегового покрова на 1 м 2 принимается в зависимости от снегового района РФ. В горных и малоизученных районах в качестве расчетного значения в нормах СНи. П 2. 01. 07 85* указывается принимать превышаемый один раз в 25 лет ежегодный максимум веса снегового покрова земли на основе данных Госгидромета РФ. В СНи. П 2. 01. 07 85* нормативные значения снеговой нагрузки определяются путем умножения расчетных значений на коэффициент равный 0, 7.

Снеговые нагрузки • В СНи. П 2. 01. 07 85* коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие и схемы снеговых нагрузок принимаются в зависимости от профиля покрытия. Кроме того, для пологих (с уклоном до 12% или с f/l< 0. 05) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца м/с предусматривается снижение снеговой нагрузки в результате сноса снега ветром, умножением на коэффициент: где: v – средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца, м/с; k – коэффициент, учитывающий изменение скорости ветра по вы соте зданияz (м) с учетом типа местности; в – ширина покрытия в м, принимаемая не более 100 м.

Снеговые нагрузки ,

Снеговые нагрузки

Ветровые нагрузки • • Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: wm= wo k c, где wo – нормативное значение ветрового давления; k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте; c – аэродинамический коэффициент. k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется в зависимости от типа местности. Например, Высота z, м Тип местности А В С ≤ 5 0, 75 0, 4 10 1, 0 0, 65 0, 4 20 1, 25 0, 85 0, 55 А – открытые побережье морей, пустыни и т. п. , В – городские застройки, лесные массивы, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; С городские районы с застройкой высотой более 10 м;

Особые нагрузки • сейсмические воздействия; • взрывные воздействия; • нагрузки, вызываемые резкими наруше ниями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования; • воздействия, обусловленные деформаци ями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых.

Сочетания нагрузок В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать: • основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных; • особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок. Временные нагрузки с двумя нормативными значениями следует включать в сочетания как длительные — при учете пониженного нор мативного значения, как кратковременные — при учете полного нормативного значения.

Сочетания нагрузок 1. При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные: • в основных сочетаниях для длительных нагрузок y 1 = 0, 95; для кратковременных y 2= 0, 9; • в особых сочетаниях для длительных нагру зокy 1 = 0, 95; для кратковременных y 2 = 0, 8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений для сейсмических районов и в других нормах проектирования конструкций и оснований. При этом особую нагрузку следует принимать без снижения. 2. При учете двух кранов нагрузки от них необходимо умножать на коэффициент сочетаний: • y= 0, 85 – для групп режимов работы кранов 1 К 6 К; • y= 0, 95 – для групп режимов работы кранов 7 К, 8 К.

Виды напряжений • Основные напряжения в сечениях элементов конструкций возникают от действия нагрузок. • Дополнительные напряжения возникают от неучтенных в расчетной схеме факторов – защемление в узлах, влияние связей, перераспределение нагрузок за счет пространственной работы и т. п. • Местные напряжения возникают в элементах конструкций от внешних местных воздействий – сосредоточенных сил, опорных реакций, подвижных нагрузок. • Начальные напряжения могут возникать за счет неравномерного остывания проката, в результате предшествующей работы элемента в пластической стадии

ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Ø 5. 2. 6. Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящем СП 53 102 2004, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно деформированного состояния (НДС) расчетного сечения: Ø 1 й класс НДС, при котором напряжения в сечении не превышают расчетного сопротивления стали (упругая работа сечения); Ø 2 й класс НДС, при котором в одной части сечения , а в другой , (упругопластическая работа сечения); Ø 3 й класс НДС, при котором по всей площади сечения (пластификация всего сечения, условный пластический шарнир).

Энергоэффективные дома в с. Аппаны

Материалы для строительных стальных конструкций Основы расчета элементов стальных конструкций

Центрально-растянутый элемент: расчет на прочность.

Центрально-сжатый элемент: расчет на ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ устойчивость

Общие положения расчета изгибаемых элементов Классы в зависимости от напряженно деформированного состояния расчетного сечения: Ø 1 й класс – НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали по пределу текучести Ø 2 й класс – НДС, при котором в одной части сечения другой (упруго пластическое состояние) Ø 3 й класс – НДС, при котором по всей площади сечения (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир) , ав

Общие положения расчета изгибаемых элементов • Балки 1 го класса применяют для всех видов нагрузок и рассчитывают в пределах упругих деформаций; балки 2 го и 3 го классов применяют для статических нагрузок и рассчитывают с учетом развития пластических деформаций. • Балки крановых путей (из однородной стали и бистальные) под краны групп режимов работы 1 К 5 К по ГОСТ 25546 при расчете на прочность допускается относить ко 2 му классу, при остальных расчетах следует относить к 1 му классу. • Другие бистальные балки относят ко 2 му классу и рассчитывают с учетом ограниченных пластических деформаций в стенке, значения которых должны определяться достижением расчетного сопротивления в поясах, выполненных из более прочной стали.

Изгибаемый элемент в одной плоскости. Расчет балок 1 -го класса на прочность. Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:

Изгибаемый элемент в одной плоскости. Расчет балок 1 -го класса на прочность. Проверка прочности балки по касательным напряжениям:

Изгибаемый элемент в одной плоскости. Расчет балок 1 -го класса на прочность.

Изгибаемый элемент в двух КОНСТРУКЦИЙ ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХплоскостях. Расчет балок 1 -го класса на прочность.

Изгибаемый элемент. Расчет балок 2 -го и 3 -го ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ классов на прочность.

Изгибаемый элемент. Расчет балок 2 -го и 3 -го классов на прочность. ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Предельный момент пластичности:

Изгибаемый элемент. Расчет балок 2 -го и 3 -го классов на прочность. ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Коэффициент, характеризующий резерв несущей способности изгибаемого элемента

Изгибаемый элемент. Расчет балок 2 -го и 3 -го классов на прочность.

Изгибаемый элемент в одной плоскости: расчет на устойчивость.

Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом. Расчет на прочность.

Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом. Расчет на устойчивость.

Центрально- и внецентренно растянутые элементы, зоны растяжения изгибаемых элементов. Расчет на прочность с учетом хрупкого разрушения.

Расчет на усталость (выносливость)

Расчет на усталость (выносливость) Группы элементов и соединений при расчете на усталость

Расчет на усталость (выносливость) • Стальные конструкции и их элементы (подкрановые балки, балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, конструкции под двигатели и др. ), непосредственно воспринимающие многократно действующие подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки с количеством циклов нагружений и более, которые могут привести к явлению усталости, следует проектировать с применением таких конструктивных решений, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и проверять расчетом на выносливость.