Введение 5
1. Аналитический раздел 7
1.1. Применение легких металлических конструкций в покрытиях
зданий 7
1.2. Обзор иностранной литературы 14
2. Цель и задачи исследования 17
3. Теоретический раздел 18
3.1. Проектирование стропильных ферм из гнутосварных профилей 20
3.2. Проектирование стропильных ферм из одиночных уголков 35
3.3. Проектирование стропильных ферм в ПК LIRA 39
3.4. Проектирование стропильных ферм в SCAD OFFICE 41
4. Экспериментально-исследовательский раздел 45
4.1. Расчет и конструирование стропильной фермы из гнутосварных
профилей 45
4.2. Расчет и конструирование стропильной фермы из одиночных
уголков 71
4.3. Расчет и конструирование стропильной фермы из гнутосварных
профилей и одиночных уголков в ПК LIRA 82
4.4. Расчет и конструирование стропильной фермы из гнутосварных
профилей и одиночных уголков в SCAD OFFICE 105
5. Заключение 121
Библиографический список использованных источников
Научно-технический прогресс в области строительства тесно связан с проблемами развития и совершенствования стальных металлических конструкций. При правильном использовании достижений возможно снизить материалоемкость строительных металлических конструкций примерно на 10-20% и одновременно повысить производительность труда более чем в два раза при изготовлении и на 70% при монтаже.
В повышении индустриализации строительства важнейшее место отводится внедрению легких металлических конструкций. Уменьшение массы конструкций приводит к снижению материалоемкости и уменьшению затрат на транспорт. Становится возможным и предварительная сборка и блочный монтаж покрытий. Производительность труда на сборке покрытий повышается на 25-30%, а на монтаже в 1,5 раза. Продолжительность монтажа сокращается на 15-20%.
Дальнейшее совершенствование процесса проектирования, изготовления, комплексной поставки и монтажа легких металлических конструкций промышленных и общественных зданий требует сочетания оптимальных показателей массы с минимальной трудоемкостью механизированного поточного изготовления. Стремление сочетать эти факторы делает рациональным применение конструкций из трубчатых, тонкостенных, гнутых и тавровых профилей.
Наряду с совершенствованием конструктивной формы совершенствовались и методы расчета конструкций. Существенно повышает качество проектирования и ускоряет его процесс современная вычислительная техника (ЭВМ) с системами автоматического проектирования (САПР).
С распространением персональных ЭВМ (ПЭВМ) появилась возможность реального использования в повседневной инженерной практике современных достижений строительной механики, теории упругости, теории пластичности и прочее. При грамотном использовании этого инструмента отпадает необходимость многих упрощений.
В данной работе приводится расчет конструкции покрытия здания театра - фермы из стальных профилей аналитическим методом и с применением САПР. Расчет выполнен в программном комплексе SKAD Office и LIRA9.6.
Задачей данного исследования является сравнение двух видов сечений конструкций покрытий (ферм) проектируемого здания с целью определения того или иного варианта в конструктивных особенностях и экономической выгоде.
При выборе типа сечений стержней фермы необходимо учитывать: назначение и условия работы конструкции, технологию изготовления и монтажа, наличие профилей сортамента и, в конечном счете, экономическую эффективность как по расходу металла, так и общей стоимости. Тенденция в строительстве к ускоренному крупноблочному монтажу конструкций во многих случаях является определяющей для назначения типов ферм и их элементов.
После всех выполненных расчетов составим таблицу для сравнения программного и аналитического методов расчета, подбора сечений и массы конструкции в зависимости от вида стали и сечения (табл.21, 22).
1. Использование нескольких расчетных схем, которые, в какой-то мере взаимно дополняют друг друга и ориентированы на различные свойства системы, позволяет провести более тщательный анализ. При этом одновременно достигается и другой результат, парируются возможные ошибки, поскольку необходимость в объяснениях расхождения результатов расчета по разным схемам, довольно быстро локализует причины таких расхождений.
В данной работе методы, используемые для вычислений в программе в некоторых случаях не идеально совпали с аналитическими вычислениями в виду того, что численные решения приближены. Данная погрешность допустима для инженерной точности и не отразится на работе конструкции.
2. Важнейшими факторами экономичности являются расход и марка используемой стали, виды профилей, трудоемкость изготовления.
При изготовлении высоконагруженных элементов конструкции из марки стали С345 и слабонагруженных элементов из стали С275 стоимость будет ниже чем при выборе стали для всех элементов С345. Это видно из данных прайс листа компании ООО «Металлинвест-Казань». Например, цена за 1 м.п. профильной трубы 80х80х4 мм из стали С275 - 470 руб., а из стали С345 - 490 руб.
Также из данных, представленных в таблицах 21, 22 видно, что ферма из одиночных уголков по массе на 5-7% тяжелее, чем «Молодечно». Следовательно, по технико¬экономическим показателям ферма из гнутосварных профилей более выгодная.
Выбор данного вида фермы объясняется также тем, что в ГСП по данным исследования относительно большие радиусы инерции, они хорошо работают на кручение и устойчивость; ГСП более стойки к коррозии; бесфасоночное соединение узлов фермы дает экономию металла.