Беленя спецкурс металлические конструкции

Обновлено: 20.09.2024

Понятие «металлические конструкции» объединяет в себе их конструктивную форму, технологию изготовления и способы монтажа. Уровень развития металлических конструкций определяется, с одной стороны, потребностями в них народного 1озяйства, а с другой — возможностями технической базы: развитием металлургии, металлообработки, строительной науки и техники. Исходя из этих положений история развития металлических конструкций может быть разделена на пять периодов.

Первый период (от XII до начала XVII в.) характеризуется применением металла в уникальных по тому-времени сооружениях (дворцах, церквах и т. п.) в виде затяжек и скреп для каменной кладки. Затяжки выковывали из кричного железа и скрепляли через проушины на штырях. Одной из первых таких конструкций являются затяжки Успенского собора во Владимире A158 г.).

Второй период (от начала XVII до конца XVIII в.) связан с применением наслонных металлических стропил и пространственных купольных конструкций («корзинок») глав церквей (рис. 1.1). Стержни конструкции выполнены из кованых брусков и соединены на замках и скрепах горновой сваркой. Конструкции такого типа сохранились до наших дней. Примерами служат перекрытие пролетом 18 м над трапезной Троице-Сергиевого монастыря в Загорске A696—1698 гг.), перекрытие старого Кремлевского дворца в Москве A640 г.), каркас купола колокольни Ивана Великого A603 г.), каркас купола Казанского собора в Ленинграде пролетом 15 м A805 г.) и др. По зрелости конструктивного решения выделяется металлическая конструкция, поддерживающая каменный потолок над коридором между притворами храма Василия Блаженного A560 г.)* (рис. 1.2). Это первая известная нам конструкция, состоящая из стержней, работающих на растяжение, изгиб и сжатие. Затяжки, поддерживающие потолок в этой конструкции, укреплены для облегчения работы на изгиб подкосами. Поражает, что уже в те времена конструктор знал, что для затяжек, работающих на изгиб, надо применять полосу, поставленную на ребро, а подкосы, работающие на сжатие, лучше делать квадратного сечения.

Третий период (от начала XVIII до середины XIX в.) 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. Первой чугунной конструкцией в России считается перекрытие крыльца Невьянской башни на Урале A725 г.). В 1784 г . в Петер-бурге был построен первый чугунный мост. Совершенства чугунные конструкции достигли в России к середине XIX столетия. Уникальной чугунной конструкцией 1840-х гг. является купол Исаакиевского собора (рис. 1.3), собранный из отдельных косяков 8 виде сплошной оболочки. Конструкция купола состоит из верхней конической части, поддерживающей каменный барабан, венчающий собор, и нижней более пологой части. Наружная оболочка купола при помощи легкого железного каркаса опирается на чугунную конструкцию.

Чугунная арка пролетом 30 м применена в перекрытии Александрийского театра в Петербурге A827—1832 гг.). в 1850-х гг. в Петербурге был построен Николаевский мосте восемью арочными пролетами от 33 до 47 м , являющийся самым крупным чугунным мостом мира. В этот же период наслонные стропила постепенно трансформируются в смешанные железочугунные треугольные фермы (рис. 1.4). залом В фермах сначала не было раскосов (рис 1.4, а), они появились в конце рассматриваемого периода (рис. 1.4, б). Сжатые стержни ферм часто выполняли из чугуна, а растянутые — из железа. В узлах элементы соединялись через проушины на болтах. Отсутствие в этот период прокатного и профильного металла ограничивало конструктивную форму железных стержней прямоугольным или круглым сечением. Однако преимущества фасонного профиля уже были поняты и стержни уголкового или швеллерного сечения изготовляли гнутьем или ковкой нагретых полос.

Четвертый период (с 30-х гг. XIX в. до 20-х гг. XX в.) связан с быстрым техническим прогрессом во всех* областях техники того времени и, в частности, в металлургии и металлообработке. В начале XIX в. кричный процесс получения железа был заменен более совершенным — пудлингованием, а в конце 80-х гг. — выплавкой железа из чугуна в мартеновских и конверторных печах. Наряду с уральской базой была создана в России южная база металлургической промышленности. В 1840-х гг. был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа, в 1830-х гг. появились заклепочные соединения, чему способствовало изобретение дыропробивного пресса. В течение ста последних лет все стальные конструкции изготовлялись клепаными. Сталь почти полиостью вытеснила из строительных конструкций чугун, будучи материалом более совершенным по своим свойствам (в особенности при работе на растяжение) и лучше поддающимся контролю и механической обработке. Чугунные конструкции после середины XIX г. применялись лишь в колоннах многоэтажных зданий, перекрытиях вокзальных дебаркадеров и т. п., где могла быть полностью использована хорошая сопротивляемость чугуна сжатию.

В России до конца XIX в. промышленные и гражданские здания строились в основном с кирпичными стенами и небольшими пролетами, для перекрытия которых использовались треугольные металлические фермы (рис. J.5). Конструктивная форма этих ферм постепенно совершенствовалась; решетка получила завершение с появлением раскосов; узловые соединения вместо болтовых на проушинах стали выполнять заклепочными при помощи фасонок. В конце прошлого столетия применялись решетчатые каркасы рамно-арочной конструкции для перекрытия зданий значительных пролетов. Примерами являются покрытия Сенного рынка в Петербурге A884 г.) пролетом 25 м , Варшавского рынка пролетом 16 м A891 г.), покрытие Гатчинского вокзала A890 г.) и др. Наибольшего совершенства рамно-арочная конструкция достигла в покрытии дебаркадера Киевского вокзала (рис. 1.6), построенного по проекту В. Г. Шухова A913—1914 гг.).

В конструкциях этих сооружений хорошо проработаны компоновочная схема, опорные закрепления и узловые заклепочные соединения. Во второй половине XIX в. значительное развитие в нашей стране получило металлическое мостостроение в связи с ростом сети железных дорог. На строительстве мостов развивалась конструктивная форма металлических конструкций совершенствовалась теория компоновки и расчета, технология изготовления и монтажа. Принципы проектирования, разработанные в мостостроении, были перенесены затем на промышленные и гражданские объекты. Основателями русской школы мостостроения являются известные инженеры и профессора: С. В. Кербедз, Н. А. Белелюбский, Л. Д. Проскуряков. С. В. Кербедз A810—1899 гг.), инженер-строитель, построил первый в России железный мост с решетчатыми фермами через р. Лугу A853 г.). Он же является автором самого крупного чугунного моста в Петербурге. Проф. Н. А. Белелюбский A845—1922 гг.), мостостроитель и ученый, впервые применил раскосную решетку для мостовых ферм (рис. 1.7), разработал первый в России метрический сортамент прокатных профилей, усовершенствовал методику испытаний строительных материалов написал первый систематизированный курс по строительной механике. проф. Л. Д. Проскуряков A858—1926 гг.) ввел в мостовые фермы треугольную и шпренгельную решетки и разработал теорию о наивыгоднейшем очертании фермы. За проект Енисейского моста на Парижской Выставке A900 г.) Л. Д. Проскуряков был удостоен золотой медали.

Большой вклад с дальнейшее развитие металлического строительства в конце XIX и в начале XX в. и распространение опыта, накопленного в мостостроении, на металлические конструкции гражданских и промышленных зданий внесли Ф. С. Ясинский, В. Г. Шухов и И. П. Прокофьев. В этот период развитие металлургии, машиностроения и других отраслей тяжелой промышленности внесло качественное изменение в технологию производства и потребовало оборудования зданий мостовыми кранами. Первое время их устанавливали на эстакадах (рис. 1.8), однако это загромождало помещение. С увеличением грузоподъемности мостовых кранов и насыщенности ими производства, а также с увеличением высоты и ширины пролётов помещений стало целесообразным строить здания с металлическим каркасом, поддерживающим как ограждающие конструкции, так и пути для мостовых кранов. Основным несущим элементом каркаса стала поперечная рама (рис. 1.9), включающая в себя колонны и ригели (стропильные фермы)- Проф. Ф. С. Ясинский A858—1899 гг.) первым запроектировал многопролетное промышленное здание с металлическими колоннами между пролетами и разработал большепролетные складчатые и консольные конструкции покрытий. Он же внес значительный вклад в расчет сжатых стержней на продольный изгиб, работающих в упругопластической зоне деформирования стали.

Исключительно плодотворной и разносторонней была деятельность почетного академика В. Г. Шухова A853—1939 гг.). Он первым в мировой практике разработал и строил пространственные решетчатые конструкции покрытий и башен различного назначения («башня Шухова»), использовав для них линейчатые поверхности (рис. 1.10). В построенных им сооружениях реализованы идеи предварительного напряжения конструкций и возведения покрытий в виде висячих систем с эффективным использованием работы металла на растяжение (рис. 1.11). Этими проектами В. Г. Шухов намного опередил своих современников и предугадал будущие направления в развитии металлических конструкций, закрепив тем самым приоритет нашей страны.

Особенно значительна его теоретическая и практическая работа в области резервуаростроения и других листовых конструкций. В. Г. Шухов разработал новые конструктивные формы резервуаров, их расчет и методы нахождения оптимальных параметров.

Проф. И. П. Прокофьев A877—1958 гг.), используя накопленный опыт, опубликовал первую монографию по изготовлению и монтажу металлических мостов и запроектировал ряд уникальных по тому времени большепролетных покрытий (Мурманские и Перовские мастерские Московско-Казанской ж. д., Московский почтамт, дебаркадер Казанского вокзала в Москве).

Пятый период (послереволюционный) развития металлических конструкций в нашей стране начинается с первой пятилетки (конец20-х гг.), когда молодое социалистическое государство приступило к осуществлению широкой программы индустриализации страны. К концу 40-х гг. клепаные конструкции почти полностью были заменены сварными, более легкими, технологичными и экономичными.

Развитие металлургии уже в 30-х гг. позволило применять в металлических конструкциях вместо обычной малоуглеродистой стали более прочную низколегированную сталь [сталь кремнистую для ж.-д. моста через р. Ципу (Закавказье) и сталь ДС для Дворца Советов и москворецких мостов], а в середине столетия номенклатура применяемых в строительстве низколегированных и высокопрочных сталей значительно расширилась, что позволило существенно облегчить массу конструкций и создать сооружения больших размеров. Кроме стали й металлических конструкциях начали использовать алюминиевые сплавы, объемная масса которых почти втрое меньше.

В мощную отрасль индустрии выросла производственная база металлических конструкций. Заводы и специализированные монтажные организации, оснащенные современным высокопроизводительным оборудованием, объединены в одну систему (Главстальконструкция), выполняющую основной объем строительства металлических конструкций. Объем металлических конструкций за этот период A930—1970 гг.) увеличился более чем в 20 раз (рис. 1.12). Чрезвычайно расширились номенклатура металлических конструкций и разнообразие их конструктивных форм. Этот резкий количественный и качественный подъем металлических конструкций был вызван развитием всех ведущих отраслей народного хозяйства, грандиозным размахом промышленного и гражданского строительства.

В условиях социалистического государства большие и многообразные задачи по развитию металлических конструкций решались усилиями проектных, научных и производственных коллективов. Особенно велика роль проектных трестов — Проектстальконструкция (ЦНИИпроектстальконструкция) и Промстройпроект, научных институтов — Всесоюзного института сооружений, реорганизованного в Центральный институт строительных конструкций (ЦНИИСК), а также вузовских коллективов.

Принцип совместной работы проектных и научных коллективов был закреплен преобразованием Проектстальконструкции в ЦНИИпроектстальконструкцию — ведущую организацию по проектированию и научным исследованиям в области металлических конструкций. В начале 30-х гг. стала оформляться .советская школа проектирования металлических конструкций. В связи с развитием металлургии и машиностроения строилось много промышленных зданий с металлическим каркасом. Стальные каркасы промышленных зданий оказались ведущей конструктивной формой металлических конструкций, определяющей общее направление их развития. Советская школа постепенно отходила от европейских схем' компоновки поперечных рам каркаса, характерных стремлением приблизить конструктивную схему к расчетным предпосылкам, введением большого числа шарниров, что усложняло монтаж и изготовление конструкций (рис. 1.13). Такие схемы не отвечали требованиям эксплуатации в отношении поперечной жесткости зданий в связи с увеличением размеров пролетов, высоты, и главное грузоподъемности и интенсивности движения мостовых кранов. Требованиям эксплуатации и высоких темпов строительства в лучшей степени отвечали сложившиеся к тому времени схемы конструирования поперечных рам с жестким сопряжением колонн с фундаментами и ригелями. Советские проектировщики взяли за основу эти схемы и улучшили их аналитическим определением оптимальных геометрических соотношений элементов рамы, схемы решеток и т. п. (рис. 1.14).

Аналитические изыскания оптимальных компоновочных схем и геометрических размеров элементов сечений стали характерной чертой развития всех видов металлических конструкций в Советском Союзе. Такой подход позволил совместно решать задачи снижения трудоемкости изготовления конструкций с экономичной затратой стали и скоростным монтажом. Принцип комплексного решения задач при изыскании оптимальной конструктивной формы металлических конструкций стал основным для советской школы проектирования. Другой характерной чертой развития металлических конструкций, способствующей решению поставленных задач, стала типизация конструктивных схем и элементов. Большой объем строительства и связанная с ним повторяемость конструкций создали предпосылки для разработки типовых схем и конструктивных решений каркасов промышленных зданий.

В 1939 г . Промстройпроектом были разработаны типовые секции одноэтажных промышленных зданий со стальным каркасом (рис. 1.15). Типовые секции включали объемно-планировочные решения для различных пролетов, типовые конструктивные схемы компоновки каркаса и типовые решения конструктивных элементов (ферм, колонн, подкрановых балок и т. п.). Впервые был введен трехметровый модуль пролетов, который затем (в 50-х гг.) был заменен шестиметровым. Эти типовые секции стимулировали дальнейшее развитие типизации. Были типизированы здания отдельных видов производств (мартеновские цехи, прокатные и т. п.); типизация распространилась на пролетные строения мостов, резервуары, газгольдеры, радиобашни, радиомачты.

Типизация, а затем унификация и стандартизация стали одним из главных направлении развития металлических конструкций; это снижало трудоемкость конструкции и благодаря упорядочению проектирования уменьшало расход стали.

В годы Великой Отечественной войны 1941—1945 rt., несмотря на временную потерю южной металлургической базы и большой расход металла на нужды войны, в промышленном строительстве и мостостроении па Урале и в Сибири широко использовались металлические конструкции. Они лучше других конструкций отвечали основной задаче военного времени — скоростному строительству. В соответствии с этим требованием упрощалась конструктивная форма благодаря более широкому применению сплошных конструкций из крупных прокатных профилей.

Этот же подход к проектированию сохранился и в период восстановления разрушенных во время войны объектов промышленности, транспорта и других первоочередных сооружений. В 50-х и 60-х гг. строительство металлических конструкций развивалось с соблюдением основных принципов советской школы проектирования, установленных еще в довоенный период: экономия стали, упрощение изготовления, ускорение монтажа. Для этих лет характерным является применение стали в сооружениях больших размеров с тяжелыми технологическими нагрузками.

Большое развитие получили листовые конструкции (в связи с развитием нефтяной, газовой, химической и металлургической промышленности), высотные сооружения связи (рис. 1.16), электропередачи, а также конструкции общественных зданий (рис. 1.17). Наряду с основной задачей экономии материала успешно решались проблемы индустриализации строительства.

Практически все конструкции стали сварными. Изготовление листовых конструкций стало преимущественно заводским. Габаритные листовые конструкции изготовляют полностью в специализированных заводских цехах, а негабаритные сваривают на заводах в крупные полотнища и в рулонах перевозят; на строительстве рулоны разворачивают и компонуют в сооружения с минимальным числом монтажных швов. Из общественных сооружений выделяются павильоны Советского Союза на международных выставках в Брюсселе (рис. 1.20) A958 г.) и Монреале A967 г.) (рис. 1.18), павильон «Космос» на ВДНХ в Москве (рис. 1.17), перекрытие Дворца спорта в Лужниках (рис. XVII.3, а) и др.

Металлические конструкции. Специальный курс. Беленя Е.И. (ред.). 1991

Пособие является дополнением к основному учебнику «Металлические конструкции» (Стройиздат, 1986). Специальный курс содержит углубленное изложение основных направлений развития металлических конструкций и необходимый студентам материал для дипломного проектирования. Изд. 2-е вышло в 1982 г. Изд. 3-е дополнено новыми примерами расчета и нормативными документами. Для студентов строительных вузов.

Раздел I. Предварительно напряженные металлические конструкции

Глава 1. Цели и основные идеи предварительного напряжения металлических конструкций

Глава 2. Стержни, предварительно напряженные затяжками, работающие на растяжение, центральное и внецентренное сжатие
Конструктивные решения стержней, работающих на растяжение
Материалы и конструкции затяжек
Работа и расчет стержней, работающих на растяжение
Учет падения усилия в ветвях затяжек от релаксации и последовательного их напряжения
Конструкция и расчет центрально сжатых стержней
Внецентренно сжатые стержни

Глава 3. Балки и балочные системы
Балки, предварительно напряженные затяжками
Составные балки, предварительно напрягаемые упругими деформациями отдельных элементов

Глава 4. Фермы, предварительно напряженные затяжками
Конструктивные решения
Статический расчет и подбор сечения ферм
Фермы с многоступенчатым предварительным напряжением
Примеры ферменных конструкций

Глава 5. Панельные и блочно-балочные конструкции с тонколистовыми предварительно напряженными обшивками
Особенности работы
Панели покрытия зданий
Блочно-балочные конструкции покрытий с предварительно напряженными обшивками

Глава 6. Предварительно напряженные статически неопределимые конструкции
Общие положения
Неразрезные балки, предварительно напряженные затяжками
Неразрезные балки и фермы, предварительно напряженные смещением опор
Предварительное напряжение перекрестных балок и структурных систем
Рамные конструкции
Арочные конструкции

Глава 7. Предварительно напряженные листовые конструкции
Конструктивные решения и область применения
Работа и расчет предварительно напряженных цилиндрических оболочек
Проверка устойчивости оболочки
Оптимальные параметры предварительно напряженного вертикального цилиндрического резервуара
Опытное проектирование
Список литературы

Раздел II. Строительные конструкции из алюминиевых сплавов

Глава 8. Общая характеристика алюминиевых конструкций
Особенности конструкций из алюминиевых сплавов
Области применения

Глава 9. Материалы алюминиевых конструкций
Общие сведения об алюминии и сплавах на его основе
Классификация, состав и маркировка алюминиевых сплавов
Влияние обработки на показатели механических свойств
Влияние температуры на физико-механические свойства
Основные сведения о полуфабрикатах. Сортамент

Глава 10. Особенности конструирования и расчета элементов алюминиевых конструкций
Нормы проектирования
Расчет элементов конструкций
Обеспечение местной устойчивости стенок и полок стержней

Глава 11. Соединения алюминиевых конструкций
Сварные соединения
Заклепочные и болтовые соединения
Прочие виды соединений

Глава 12. Особенности проектирования алюминиевых конструкций
Общие указания
Несущие конструкции
Конструкции, совмещающие несущие и ограждающие функции
Ограждающие конструкции
Защита конструкций от коррозии
Список литературы

Раздел III. Висячие покрытия

Глава 13. Основные положения проектирования висячих покрытий
Характеристика висячих покрытий
Особенности нагрузок на висячие покрытия
Особенности материалов, применяемых для несущих конструкций висячих покрытий
Особенности работы пролетных несущих систем висячих покрытий
Особенности расчетов элементов несущих систем висячих покрытий
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

Глава 14. Однопоясные висячие покрытия и мембраны
Однопоясные покрытия с железобетонными плитами
Металлические висячие оболочки-мембраны

Глава 15. Покрытия растянутыми изгибно-жесткими элементами
Примеры покрытий
Компоновка покрытий
Работа растянутых изгибно-жестких элементов
Расчет изгибно-жестких нитей
Конструктивные решения

Глава 16. Покрытия двухпоясными системами, тросовыми фер¬мами и комбинированными системами
Двухпоясные предварительно напряженные системы
Тросовые предварительно напряженные фермы
Комбинированные системы

Глава 17. Покрытия седловидными напряженными сетками
Примеры покрытий
Компоновка и работа несущих систем
Основы расчета
Конструктивные решения
Список литературы

Раздел IV. Металлические конструкции многоэтажных зданий

Глава 18. Общие вопросы проектирования многоэтажных зданий
Предпосылки строительства и область применения многоэтажных зданий
Краткий обзор строительства многоэтажных зданий
Требования к многоэтажным зданиям и их учет при проектировании

Глава 19. Основные положения проектирования стальных конструкций многоэтажных зданий
Последовательность проектирования, учет требований экономичности, технологичности изготовления и монтажа
Выбор материала несущих конструкций
Нагрузки и воздействия
Особенности расчета конструкций многоэтажных зданий по предельным состояниям
Учет требований к огнестойкости и коррозионной стойкости стальных конструкций

Глава 20. Классификация и компоновка конструктивных систем многоэтажных зданий
Классификация конструктивных систем и особенности их работы
Содержание и принципы компоновки конструктивных систем
Компоновка конструктивной системы в плане
Компоновка конструкций по высоте здания

Глава 21. Особенности конструирования элементов и узлов стальных каркасов многоэтажных зданий
Конструктивные элементы каркаса
Основные узлы каркаса

Глава 22. Особенности расчета несущих конструкций многоэтажных зданий
Особенности расчета рамных систем
Особенности расчета связевых и рамно-связевых систем
Учет условий возведения зданий при расчете конструкций
Список литературы

Раздел V. Пролетные строения мостов

Глава 23. Особенности металлических мостов и их место в металлостроительстве и мостостроении
Основные этапы развития металлических мостов
Виды современных металлических мостов
Части пролетных строений и виды мостового полотна
Место металлических мостов в мостостроении и металлостроительстве
Основные понятия о мостовом переходе и опорах металлических мостов

Глава 24. Особенности норм проектирования и общих методов расчета металлических пролетных строений
Нагрузки и габариты
Стали, применяемые в металлических мостах
Расчетные модели и особенности определения усилий и напряжений
Особенности норм проверок конструкций по предельным состояниям
Конструктивные особенности и соединения

Глава 25. Сплошностенчатые сталежелезобетонные пролетные строения
Принципы работы и общая компоновка сталежелезобетонных пролетных строений
Расчеты сталежелезобетонных мостовых конструкций
Объединение железобетонных и стальных частей для совместной работы
Конструкции автодорожных и городских пролетных строений
Конструкции железнодорожных пролетных строений

Глава 26. Сплошностенчатые цельностальные пролетные строения
Принципы работы, общая компоновка и условия применения пролетных строений с ортотропными плитами
Конструкции стальных ортотропных плит
Расчеты ортотропных плит и пролетных строений с ортотропными плитами
Конструкции автодорожных и городских пролетных строений
Железнодорожные пролетные строения

Глава 27. Сквозные и комбинированные балочные пролетные строения
Принципы работы, компоновка и конструкции элементов
Расчеты пролетных строений и их элементов
Конструкции железнодорожных пролетных строений
Конструкции автодорожных и городских пролетных строений

Глава 28. Распорные арочные мосты
Принципы работы, условия применения, компоновка, особенности расчетов
Конструкции мостов с гибкими арками
Конструкции мостов с жесткими арками

Глава 29. Висячие и вантовые мосты
Принципиальные положения и условия применения
Схемы и компоновка висячих мостов
Схемы и компоновка вантовых мостов
Особенности расчетов висячих и вантовых мостов
Конструкции висячих и вантовых мостов
Список литературы

Беленя Е.И., Стрелецкий Н.Н. - Металлические конструкции. Специальный курс. 3-е издание 1991

Е.И.Беленя, Н.Н. Стрелецкий, заслуженные деятели науки и техники РСФСР, доктора техн. наук, профессора, Г.С. Ведеников, кандидат техн. наук, профессор, Л.В.Клепиков, Т.Н. Морачевский, кандидаты техн. наук, доценты

Под общей редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. Е.И.Беленя

3-е издание, переработанное и дополненное

Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство"

Москва Стройиздат 1991

Металлические конструкции: Спец. курс: Учеб. пособие для вузов/Е. И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий, Г. С. Ведеников и др.; Под ред. Е. И. Беленя — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1991.— 687 с.

Пособие является дополнением к основному учебнику «Металлические конструкции» (Стройиздат. 1985). Специальный курс содержит углубленное изложение основных направлений развития металлических конструкций и необходимый студентам материал для дипломного проектирования.

Изд. 2-е вышло в 1982 г . Изд. 3-е дополнено новыми примерами расчета и нормативными документами.

Для студентов строительных вузов.

В настоящем третьем издании специального курса сохранены основные методические установки и структурное построение книги, принятые в предыдущих изданиях, первое из которых было разработано под общим руководством и при авторском участии Героя Социалистического Труда, чл.-корр. Академии наук СССР, проф. Н. С. Стрелецкого.

Специальный курс является продолжением и развитием основного курса, читаемого студентам, обучающимся по специальности «Промышленное и гражданское строительство», и служит для углубленного изучения дисциплины «Металлические конструкции» в процессе выполнения дипломных проектов, а также аспирантской подготовки научных и педагогических кадров.

Книга содержит обширный материал, который может служить пособием для инженеров в их практической деятельности.

Специальный курс имеет пять разделов.

В I разделе изложены основные идеи и возможности рационального использования предварительного напряжения металлических конструкций, позволяющие повысить эффективность их применения. Приведены особенности конструирования и расчета конструкций при различных способах осуществления предварительного напряжения. Освещены вопросы исследования работы предварительно напряженных металлических конструкций. Даны примеры из проектной практики и показатели эффективности применения предварительно напряженных металлических конструкций.

Во II разделе даны обширные сведения об использовании алюминия в строительных конструкциях. Приведены данные о материале, особенностях конструирования и расчета элементов алюминиевых конструкций и соединений. Показаны области рационального применения алюминия в строительстве, в несущих и совмещающих несущие и ограждающие функции конструкциях.

В III разделе рассмотрены возможные компоновочные решения висячих покрытий зданий, особенности их работы, расчета и конструирования. Приведены многочисленные примеры висячих покрытий, осуществленных в нашей стране и за рубежом, с использованием одноиоясных и двухпоясиых систем, тросовых ферм, мембран и седловидных напряженных сеток.

В IV разделе приводится классификация каркасов многоэтажных зданий с анализом их особенностей. Рассмотрены компоновка конструкций, определение действующих нагрузок, конструирование и расчет конструкций, даны примеры проектирования,

В V разделе освещены конструкции пролетных строений железнодорожных, автодорожных, городских и трубопроводных металлических мостов и дана их классификация. Особое внимание обращено на новые конструктивные формы мостовых сооружений, для каждой из которых вскрыты основные закономерности компоновки.

Приводятся сведения о нагрузках и особенностях конструирования и расчета мостовых конструкций. В предлагаемом издании специального курса учтены существенные изменения в нормативных документах, происшедшие за время с момента второго издания книги.

Устаревшие примеры решения конструкций заменены новыми. Обновлены списки основной литературы к каждому из разделов.

Разд. I написан д-ром техн. наук, проф. Е. И. Белсня. Подготовка рукописи разд. I к третьему изданию выполнена его женой, канд. техн. наук, доц. Г. Б. Тереховой.

Раздел II написан канд. техн. наук, доц. Т. Н. Морачевским; III — канд. техн. наук, проф. Г. С. Ведениковым; IV — канд. техн. наук, доц. Л. В. Клепиковым; V — д-ром техн. наук, проф. Н. Н. Стрелецким.

Авторы приносят благодарность заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, д-ру техн, наук, проф. А. Г. Соколову за рецензирование книги.

Предварительно напряженные металлические конструкции

Предварительное напряжение металлических конструкций используется как метод регулирования напряженного состояния конструкций для повышения их эффективности, т. е. снижения расхода материала в проектируемой конструкции при заданной несущей способности или жесткости. Существуют разнообразные способы создания предварительного напряжения, и все они связаны с дополнительными затратами труда, а иногда и материала на дополнительные элементы. Предварительное напряжение целесообразно, если эффект, получаемый от него, полностью окупает дополнительные затраты.

Основной идеей предварительного напряжения является создание искусственным путем в конструкции, стержне или наиболее напряженном сечении стержня напряжений обратного знака тем напряжениям, которые возникают при действии эксплуатационной нагрузки.

Е. И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий, Г. С. Ведеников и др - Металлические конструкции: Спец. курс. Учеб. пособие для вузов

Металлические конструкции: Спец. курс. Учеб. пособие для вузов/Е. И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий, Г. С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е, И. Беленя.— 2-е изд., перераб, и доп. — М.: Стройиздат, 1982. —472 с.

Пособие является дополнением к основному учебнику «Металлические конструкции». Специальный курс содержит углубленное изложение основных направлений развития металлических конструкций на современном этапе и необходимый студентам материал для дипломного проектирования, что учтено при переиздании. Состоит из 5 разделов. При переиздании раздел «Доменные строительные конструкции» заменен другим — «Каркасы высотных зданий» как более актуальным для дипломного проектирования.

Настоящее второе издание специального курса значительно переработано по сравнению с первым изданием, вышедшим в 1965 г , Основные методические установки и структурное построение специального курса, принятые в первом издании, выпущенном под общим руководством и при авторском участии Героя Социалистического Труда, члена-корреспондента Академии наук СССР, профессора Н. С. Стрелецкого, сохранены.

Специальный курс является продолжением и развитием общего курса, читаемого студентам специальности «Промышленное и гражданское строительство». Материал книги предназначен для углубленного изучения металлических конструкций по специализации «Металлические конструкции» и «Конструкции промышленных и гражданских сооружений», а также для студентов специализации ПГС, выполняющих проект по металлическим конструкциям.

Помимо углубленного изложения вопросов, связанных с основными направлениями развития металлических конструкций на современном этапе, особое внимание обращено на материалы, необходимые студентам при дипломном проектировании.

Книга содержит также исходный материал для аспирантов и может служить пособием для инженеров при реальном проектировании.

Специальный курс содержит пять разделов: I. Предварительно-напряженные конструкции; II. Алюминиевые конструкции; III. Висячие покрытия; IV. Каркасы многоэтажных зданий; V. Пролетные строения мостов.

Взамен мало используемого в учебном процессе раздела «Конструкции домен» введен раздел «Каркасы многоэтажных зданий», освещающий конструкции, широко используемые в промышленном и гражданском строительстве.

В I разделе студенты знакомятся с основными идеями и возможностями предварительного напряжения, позволяющими повысить эффективность металлических конструкций. Излагаются особенности конструирования и расчета конструкций при различных способах предварительного напряжения. Затронуты вопросы исследования работы предварительно-напряженных конструкций. Приводятся примеры проектирования предварительно-напряженных конструкций и показатели их эффективности.

Во II разделе даны обширные сведения о материале, особенностях конструирования и расчета элементов алюминиевых конструкций и соединений. Выявлены области рационального применения алюминия в современном строительстве. Показаны особенности конструктивных форм алюминиевых конструкций как несущих, так и совмещающих несущие и ограждающие функции.

В III разделе рассматриваются компоновочные решения висячих покрытий зданий, особенности их работы, расчета и конструирования. Приводятся характерные примеры висячих покрытий, осуществленных в СССР и в других странах, в том числе спортивных сооружений Олимпиады—80.

В IV разделе приводится классификация каркасов многоэтажных зданий с анализом их особенностей, рассматриваются вопросы компоновки, нагрузок, конструирования и расчет. Даны примеры проектирования.

В V разделе освещены конструкции пролетных строений железнодорожных, автодорожных, пешеходных, городских, трубопроводных металлических мостов и дана их классификация. Особое внимание обращено на новые конструктивные формы мостовых сооружений. Для каждой конструктивной формы вскрываются основные закономерности компоновки и рассматриваются характерные узлы. Приводятся данные по нагрузкам и особенностям расчетов. В книге отражены задачи в области металлостроительства, принятые в решениях XXVI съезда КПСС и «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года», учтены последние нормы проектирования, новые ГОСТы на материалы.

К каждому разделу дана библиография основной литературы по данному вопросу. Раздел I написан д-ром техн. наук, проф. Е. Я. Беленей\ II — канд. техн. наук, доц. Г. Я. Морачевским\ III — канд. техн. наук, доц. Г. С. Ведениковым; IV — канд. техн. наук, доц. JI. 5. Клепиковым; V —д-ром техн. наук, проф. Я. Я. Стрелецким.

Авторы выражают благодарность заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, д-ру техн. наук, проф. А. Г. Соколову, д-ру техн. наук, проф. Я. М. Кирсанову и сотрудникам кафедры металлических конструкций Воронежского ИСИ, принявшим участие в рецензировании книги.

РАЗДЕЛ I. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Предварительное напряжение металлических конструкций применяется для повышения их эффективности, т, е, для снижения расхода материала в проектируемой конструкции при заданной несущей способности или жесткости; существуют разнообразные способы создания предварительного напряжения и все они связаны с дополнительными затратами труда, а иногда и материала на дополнительные элементы.

Предварительное напряжение целесообразно если эффект, получаемый от него, полностью окупает дополнительные затраты. Основной идеей предварительного напряжения является создание искусственным путем в конструкции, стержне или наиболее напряженном сечении стержня напряжения обратного знака тем напряжениям, которые возникают при действии эксплуатационной нагрузки (рис. 1.1).

Читайте также: