Доказать значение параметра D, указанного ниже в приведенной таблице

Новополоцк - 2005

УДК 624.014.04. (075.32)

Металлические конструкции: задачи. Практическое пособие для студентов специальности 1–70 02 01 – «Промышленное и гражданское строительство». / Маянчик Н.Г., Машковцев Г.Д. – Новополоцк: УО «ПГУ», 2005. – 66 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...……………5

Задача № 2. Расчет стыкового соединения...…………………………5

Задача № 3. Расчет стыкового соединения растянутых листов……6

Задача № 4. Компоновка перекрытия…………………………………6

Задача № 5. Определение катета сварного углового шва...…………6

Задача № 6. Проверка прочности и жесткости стального настила..7

Задача № 7. Подбор сечения прокатных балок………………………7

Задача № 8. Проверка общей устойчивости балки настила...………7

Задача № 9. Компоновка составного сечения...………………………7

Задача № 10. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития пластических деформаций…………………..7

Задача № 11. Проверка общей устойчивости сварной балки в зоне развития ее упругой работы…………..………………..7

Задача № 12. Изменение сечения сварной балки……………………..8

Задача № 13. Проверка прочности и прогибов сварной балки.……...8

Задача № 14. Проверка местной устойчивости стенки.………...……..8

Задача № 15. Определение катета поясных сварных швов...………..8

Задача № 16. Расчет опорного ребра главной балки…....……………..9

Задача № 17. Определение катета углового сварного шва опорного столика……………………………………………………9

Задача № 18. Расчет узла сопряжения балок на болтах..…………….10

Задача № 19. Подбор сплошного сечения центрально сжатой колонны…………………………………………………..10

Задача № 20. Подбор сквозного сечения центрально сжатой

колонны.…………………………………………………..10

Задача № 21. Конструирование стержня сквозной колонны на планках….………………………………………………..11

Задача № 22. Конструирование стержня сквозной колонны

с раскосной решеткой ………………...………………..11

Задача № 23. Расчет и конструирование базы центрально сжатой колонны…………………………………………………..11

Задача № 24. Расчет и конструирование оголовка центрально сжатой колонны…………………………………………………..11

Задача № 25. Построение диаграммы Максвелла – Кремоны………..12

Задача № 26. Определение толщины стенки первого пояса вертикального стального цилиндрического

резервуара………………………………………………..12

Задача № 27..Доказать значение параметра D….……………………..13

Задача № 28. Расчет средней нити вантового покрытия…………………………………………………..13

Задача № 29. Расчет структурной конструкции из пентаэдров...……..13

Задача № 30. Выполнить расчет стенки РВС объемом 700 м³….…..14

Задача № 31. Проверка устойчивости стенки РВС объемом 20000 м³…………..……………………………………………..14

Задача № 32. Расчет водонапорной башни..…………………………..15

Задача № 33. Расчет пирамидального бункера для хранения угля.....15

Задача № 34. Определение толщины оболочки параболического

бункера ……...…………………………………………..15

Задача № 35. Расчет перегрузочного силоса…………………………..16

Задача № 36. Проверка прочности стенки резервуара с учетом

краевого эффекта.………………………………………..16

Задача № 37. Определение эквивалентной ветровой нагрузки..……..16

Задача № 38. Определение изгибающих моментов, продольных и поперечных сил однопролетной симметричной рамы...16

Задача № 39. Подбор сечения верхней части внецентренно сжатой колонны..…………………………………………………..17

Задача № 40. Подбор сечения ветвей нижней части ступенчатой сквозной колонны крайнего ряда рамы...………………..17

Задача № 41. Определение размеров сварных швов узла № 1………..17

Задача № 42. Определение размера накладок и сварных швов узла фермы..…………………………………………………….18

Приложение………………………………………………………………..19

Приложение 1. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений…………………………27

Приложение 2. Сортамент…………………………………………………20

Приложение 3. Данные для расчета на устойчивость центрально – сжатых элементов…………………………………………46

Приложение 4. Данные для расчета балок на устойчивость и прочность с учетом развития пластических деформаций……………49

Приложение 5. Коэффициенты для расчета на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов..53

Приложение 6. Приближенные значения радиусов инерции сечений……………………………………………………..61

Приложение 7. Формулы для определения расчетных сопротивлений сварных соединений в стальных конструкциях….……..62

Приложение 8. Расчетные усилия (для левой стойки рамы)..…………..64

Приложение 9. График для определения усилий в структуре

при равномерно распределенной нагрузке……………..65

Список литературы…………………………………………………………66

Задача №1

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

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

Рассчитать стыковое соединение (рис.) растянутых листов, симметрично соединяемых накладками с двух сторон. Действие осевого усилия растяжения N = 500 кН, сечение листов b х t = 200 х14 мм, материал – сталь с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 230 МПа. Сварка ручная электродами Э42:
;
;

Соединение может использоваться для изготовления тяги.

Задача № 4

Центральная ячейка перекрытия нормального типа размерами А хВ = 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

Определить катет углового сварного шва тонкого настила при следующих данных:

длина настила 100 см; ; ; ; ;

Задача № 6

проверить прочность и жесткость стального настила при следующих данных: длина настила 100 см; ; ; ; ;

Задача № 7

Подобрать сечение прокатных балок настила по следующим данным: сталь с Ry = 2350 кг/см2; ; ;

Задача № 8

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

Выполнить компоновку составного сечения по следующим данным: ; ; ;

Задача № 10

Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития пластических деформаций по следующим данным: ; ; ; ; ; ;

Задача № 11

Требуется проверить общую устойчивость сварной балки в зоне развития ее упругой работы по следующим данным: ; ; ; ; ; ;

Задача № 12

Требуется изменить сечение поясов сварной балки по следующим данным: ; ; ;

Задача № 13

Требуется проверить прочность и прогиб сварной балки исходя из следующих условий:

; ; ; ; ;

; ; ;

Задача № 14

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

Определить требуемый катет поясных швов сварной балки на расстоянии х = 40 см исходя из следующих данных: ; ; ; ; ; ; ; ; F=130 кН

Задача № 16

Требуется рассчитать опорное ребро сварной балки исходя из следующих данных: ; ; ; ; ;

Задача № 17

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

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

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

Подобрать стержень колонны сквозного сечения по следующим данным: расчётная длина колонны ; коэффициент надёжности . Материал колонны – В Ст 3 с МПа. Соединения сварные, электроды Э 42-А.

Задача № 21

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

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

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

Выполнить расчёт и конструирование оголовка центрально-сжатой колонны при следующих исходных данных: ; ; электроды Э 42-А; Материал – В Ст 3 с МПа;

Задача № 25

Построить диаграмму Максвелла-Кремоны для фермы, показанной на рис. и показать на заданной схеме все усилия

Задача № 26

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

Доказать значение параметра D, указанного ниже в приведенной таблице

Задача № 28

Выполнить расчет средней несущей нити однослойного вантового покрытия размерами 60 х 40 м, показанного на рис.

Задача № 29

Спортивно демонстрационный зал с трибунами на 1500 мест имеет размер в плане 66х66 м. Его перекрывают стержневой плитой из пентаэдров. Ячейки поясов плиты имеют размер 3х3 м, высота плиты 3,0 м; материал стержней плиты (круглые трубы) – ВСт3пс4; шаг колонн по периметру зала 6,0 м; опирание плиты на колонны – точечное; снеговая нагрузка 0,5 кПа

Задача № 30

Выполнить расчет стенки вертикального цилиндрического резервуара объемом 700 м³ для хранения нефтепродуктов с объемной массой 0,9 т/м³. Диаметр резервуара 10, 4м, высота 9 м, избыточное давление 0,025 кгс/см², материал ВСт3сп5, коэффициент условия работы стенки 0,8; Коэффициенты надежности по нагрузке: жидкости 1,1; избыточного давления 1,3. Нормативные давления: от кровли – 41,4 кг/м²; снега – 50 кг/м²; термоизоляции – 25 кг/м²; вакуума – 25 кг/м². Соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке: 1,1; 1,4; 1,2; 1,2.

Задача № 31

Проверить устойчивость стенки вертикального цилиндрического резервуара объемом 20000 м³. Высота резервуара 18,0 м, диаметр 38,0 м. Нагрузка от покрытия резервуара равна 100 кг/м²; снега - 100 кг/м²; термоизоляции - 45 кг/м². Нагрузка от вакуума – 0,0025 кг/см². Коэффициенты надежности по нагрузке: кровли - 1,1; снега - 1,4; термоизоляции - 1,2; вакуума - 1,2.

Задача № 32

Рассчитать водонапорную башню с решетчатым стволом. Объем резервуара 500 м³. Отметка низа цилиндрической части резервуара +20м. Днище сферическое. Материал резервуара – ВСт 3сп5, ствола – ВСт3кп2.

Задача № 33

Рассчитать пирамидальный бункер для хранения угля размером в плане 6 х 6 м, схема которого указана на рис.

Объемный вес угля 1,0 т/м³, угол внутреннего трения 35 градусов, коэффициент надежности по нагрузке – 1,3. Материал – ВСт3пс6. Расчетный вес засыпки 162 т. Собственный вес бункера на основании опыта проектирования составляет из расхода 100 – 120 кг стали на 1 м³емкости бункера. В задаче принять 15 т. Общий вес засыпки и бункера 178 т.

Задача № 34

Определить толщину оболочки стального параболического бункера «без бункерных балок» для скрапа. Исходные данные:
; ; материал - ВСт3пс6;

Задача № 35

Рассчитать отдельный перегрузочный силос емкостью 800 т Материал – ВСт3сп5

Задача № 36

Выполнить проверку прочности стенки резервуара (без стационарной крыши) с учетом влияния краевого эффекта, при следующих исходных данных:

Объем резервуара 10000 м³

Плотность хранимого продукта 750 кг/м³

Диаметр резервуара 34.2 м

Толщина стенки 12.6 мм

Расчетное сопротивление стали 210 МПа

Уровень наполненной жидкости 8.0 м

Задача № 37

Определить эквивалентную ветровую нагрузку для здания с отметкой низа ферм 19,8 ми верха фонаря 27 м, расположенного во II районе. Шаг рам 12 м. Нормативный скоростной напор равен 0,30 кН/м²

Задача № 38

Определить значения изгибающих моментов, продольных и поперечных сил в стойках однопролетной симметричной рамы от равномерно распределенной нагрузки по ригелю Пролет рамы Стойки одноступенчатые , и; ширина верхней части стойки и нижней

Задача № 39

Подобрать сечение верхней части колонны по усилиям, указанным в прил.8 Отношение , высота верхней части колонны , нижней . Материал – сталь с расчетным сопротивлением по пределу текучести .

Задача № 40

Подобрать сечение ветвей нижней части ступенчатой сквозной колонны крайнего ряда по усилиям, указанным в прил.8 Наибольшие значения расчетных усилий: в сечении I-I ; (нагрузки 1, 2, 3, 5 и 8) и в сечении II-II ; (нагрузки 1, 3 и 5). Высота верхней части колонны ; высота нижней части колонны , ширина . Материал – сталь с расчетным сопротивлением по пределу текучести

Задача № 41

Определить размеры сварных швов узла № 1, показанного на рис., выполненных с помощью ручной сварки электродами типа Э42. Швы, прикрепляющие раскос к фасонке, с действующим в нем усилием , сечением из двух уголков .