Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.
Металлические конструкции широко применяются в различных видах зданий и сооружений. Конструктивная форма сооружения определяется сочетанием его основных элементов - балок, ферм, колонн и оболочек, связанных в единое целое. Уровень развития металлических конструкций определяется, с одной стороны, потребностями в них народного хозяйства, а с другой-возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Первый период (от 12в. до начала 17в.) характеризуется применением металла в сооружениях (дворцах, церквях и т.п.) в виде затяжек и строп для каменной кладки. Второй период (от начала 17в. до конца 18в.) связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций, глав церквей.Районирование по весу снегового покрова: Караганде (3 зона)Таблица 1: Нормативная нагрузка, КПА Коэффициент нагрузки Расчетная нагрузка, КПА Расчетная нагрузка на ригель: (1) где ?н - коэффициент надежности по назначению () ? - угол наклона кровли к горизонту (?=0) bp - шаг рамы () Расчетная нагрузка на стойку: F1= 220 КН - нагрузка от металлических панелей Где n - коэффициент перегрузки () c - коэффициент учитывающий давление ветра с наветренной стороны (с=0.8) c - коэффициент учитывающий давление ветра с подветренной стороны (с=0.6) k - коэффициент зависящий от места строительства относительно города и высоты здания (k10 = 0.65, k20 = 0.9) g0 - скоростной поток ветра (g0 = 0.48)N 3-5 = - =-488.8 КН (сжат.) N 4-6 = =-38 КН (сжат.) N 5-7 = - =-488.8 КН (сжат.) N 11-13I = =-313.3 КН (сжат.)Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой: (5) металлический конструкция рама ригель N 3-5 = - = - 627,4 КН (сжат.) N 4-6 = = - 804,8 КН (сжат.) N 5-7 = - =-627,4 КН (сжат.)N 3-5 = - = - 16 КН (сжат.) N 5-7 = =-16.08 КН (сжат.) N 10-12 = =-100 КН (сжат.)N 3-5 = - = - 17 КН (сжат.) N 5-7 = =-16.09 КН (сжат.) N 10-12 = =-94,5 КН (сжат.) N12-13I = = - 7,4КН (сжат.
Металлические конструкции широко применяются в различных видах зданий и сооружений. Конструктивная форма сооружения определяется сочетанием его основных элементов - балок, ферм, колонн и оболочек, связанных в единое целое. Выбор наилучшей конструктивной формы сооружения и его элементов производится при проектировании, которое представляет собой творческий процесс, допускающий многообразие решений.
Уровень развития металлических конструкций определяется, с одной стороны, потребностями в них народного хозяйства, а с другой- возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. История развития металлических конструкций может быть разделена на 5 периодов.
Первый период (от 12в. до начала 17в.) характеризуется применением металла в сооружениях (дворцах, церквях и т.п.) в виде затяжек и строп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и скрепляли через проушины на штырях.
Второй период (от начала 17в. до конца 18в.) связан с применением наклонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций, глав церквей. Стержни конструкций выполнены из кованных брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой.
Третий период (от начала 18в. до середины 19в) связан с освоением процесса литья чугунных стержней и деталей. Строятся чугунные мосты и конструкции перекрытий гражданских и промышленных зданий. Соединения чугунных элементов осуществляются на замках или болтах. В этот период наклонные стропила трансформируются в смешанные железочугунные треугольные фермы. В фермах сначала не было раскосов, они появились в конце рассматриваемого периода. Сжатые стержни ферм часто выполняли из чугуна, а растянутые из железа. В узлах элементы соединялись через проушины на болтах. Четвертый период (с 30-х годов 19в. до 20-х годов 20в). В начале 19в. кричный процесс получения железа был заменен более совершенным- пудлингованием, а в конце 80-х-выплавкой железа из чугуна в мартеновских и конверторных цехах. В 30-х годах 19в. появились заклепочные соединения. Для перекрытия использовались треугольные металлические фермы. Конструктивная форма этих ферм постепенно совершенствовалась: решетка получила завершение с появлением раскосов; узловые соединения вместо болтовых на проушинах стали выполнять заклепочными с помощью фасонок. Применялись решетчатые каркасы рамно-арочной конструкции для перекрытия зданий значительных пролетов.
Пятый период (послереволюционный) начинается с конца 20-х годов, с первой пятилетки. К концу 40-х годов клепанные конструкции были почти полностью заменены сварными, более легкими, технологичными и экономичными. Развитие металлургии уже в 30-х годах позволило применять в металлических конструкциях более прочную низколегированную сталь. Кроме стали начали использовать алюминиевые сплавы, плотность которых почти втрое меньше. В начале 30-х годов стала оформляться советская школа проектирования металлических конструкций. Строилось много промышленных зданий с металлическим каркасом.
Наряду с совершенствованием конструктивной формы совершенствовались и методы расчета конструкций. До 1950 года строительные конструкции рассчитывали по методу допускаемых напряжений. С 1950 года в Советском Союзе все виды строительных конструкций рассчитывают по методу предельных состояний в соответствии с главой СНИП по строительным конструкциям.
Успехи в развитии металлических конструкций за советский период достигнуты благодаря творческим усилиям коллективов проектных и научных организаций, возглавляемых ведущими профессорами и инженерами.
Список литературы
1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под редакцией Е.И. Беленя. - М.: Стройиздат.-1986 - 56с.
2. Металлические конструкции /Под ред. Н. П. Мельникова. -М.: Стройиздат, 1980. - 776 с.- (Справочник проектировщика).
