Строительная механика и металлические конструкции: Рабочая программа, задания на контрольные работы, задание на курсовую работу

+Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ____________________________________________________________________

Кафедра подъемно-транспортных машин и оборудования

Строительная механика и металлические конструкции Рабочая программа Задания на контрольные работы Задание на курсовую работу

Факультет машиностроительный Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов: 653200 – транспортные машины и транспортнотехнологические комплексы 170900 - подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование Специализация 170903 – комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ Направление подготовки бакалавров 551800 – технологические машины и оборудование

Санкт-Петербург 2004

2

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.867(07) Строительная механика и металлические конструкции: Рабочая программа, задания на контрольные работы, задание на курсовую работу. –СПб.: СЗТУ, 2004. -18 с. Рабочая программа разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 653200 – «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» (специальность 170900 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование») и направлению подготовки бакалавра 551800 «Технологические машины и оборудование». Дисциплина охватывает два взаимосвязанных раздела: собственно строительную механику и основы расчета и проектирования металлических конструкций ПТМ. Представлены варианты заданий на две контрольные работы и одну курсовую работу, а также методические указания к их выполнению. Рассмотрено на заседании кафедры подъемно-транспортных машин и оборудования 11 февраля 2004 г., одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 18 февраля 2004 г. Рецензенты: кафедра подъемно-транспортных машин и оборудования СЗТУ (заведующий кафедрой Ю.П. Лапкин, канд. техн. наук; проф.); И.П. Тимофеев, д-р техн. наук, проф. кафедры конструирования горных машин и технологии машиностроения СПГГИ им. Г.В. Плеханова (ТУ). Составитель И.М. Пресс, канд. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

3

Предисловие Целью изучения курса «Строительная механика и металлические конструкции» является инженерная подготовка студентов для решения современных научно-технических проблем и задач подъемно-транспортного машиностроения с целью совершенствования и создания высокоэффективных машин и оборудования. Основные задачи изучения курса – развивать творческое и аналитическое мышление, способности к анализу физических процессов и явлений, разбираться в методах расчета упругих систем, теоретических основах строительной механики и металлических конструкций, а также знать основы проектирования несущих систем подъемно-транспортных машин. Изложение курса базируется на знаниях общеинженерных дисциплин, изучаемых на предыдущих курсах. Содержание курса учитывает современные тенденции развития и проблемы подъемно-транспортного машиностроения, задачи дальнейшего совершенствования подготовки специалистов в этой области, а также современные достижения науки и промышленности. 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Содержание дисциплины по государственному образовательному стандарту Кинематический анализ расчетных схем стержневых конструкций. Расчет статически определимых простых и составных балок и рам; расчет статически определимых плоских и пространственных ферм; расчет статически неопределимых плоских стержневых систем: балок, рам, ферм. Расчетные нагрузки на крановые конструкции и их комбинации при расчетах на прочность; динамические расчетные схемы при расчетах крановых металлоконструкций; принципы расчета конструкций по методам допускаемых напряжений и предельных состояний. Материалы крановых несущих конструкций, их сортамент, характеристики, особенности работы при низкой и высокой температурах, принципы их рационального выбора. Расчет элементов металлоконструкций на сопротивление усталости; выбор рациональных параметров сечений балок; расчет и проектирование соединений элементов металлоконструкций; проверка элементов на местную устойчивость. Расчет и проектирование стержней ферм; металлоконструкции кранов мостового типа, основы проектирования и расчета; металлоконструкции кранов стрелового типа, стрелы и консоли, расчет и проектирование металлоконструкций портальных и башенных кранов.

4

1.2. Рабочая программа (объем курса 136 часов) Введение /3/, с. 5…9 Назначение и общее содержание курса. Понятие об общих методах, аппаратах и задачах строительной механики. Связь курса с другими дисциплинами. Краткая история развития строительной механики и металлических конструкций подъемно-транспортных машин. Значение строительной механики для расчета и проектирования конструкций. Основные современные достижения строительной механики. Примеры применяемых конструкций в подъемнотранспортном машиностроении. 1.2.1. Строительная механика 1.2.1.1.Основные понятия /2/, с. 10…26 Понятие о расчетной схеме сооружений. Многообразие расчетных схем, его зависимость от требуемой точности расчета, используемой вычислительной техники и т.п. Классификация сооружений и их расчетных схем. Основные элементы сооружений. Нагрузки и их классификация. Опорные устройства и их реакции. Основные рабочие гипотезы строительной механики. Кинематический анализ стержневых систем. Неизменяемые, изменяемые и мгновенно изменяемые системы. Число степеней свободы и число лишних связей систем. Принципы образования геометрически неизменяемых систем. Численные математические методы, применяемые в строительной механике. Понятие о стандартных и типовых программах расчета упругих систем на ЭВМ. Общая информация о руководящих технических материалах, нормах, стандартах и единицах физических величин, применяемых при расчете и проектировании несущих металлоконструкций. 1.2.1.2. Статически определимые системы /1/, с. 18…30; /2/, с. 54…78 Балки и их конструкции. Определение опорных реакций, внутренних сил, построение и контроль эпюр. Проектный и проверочный прочностные расчеты балок. Общие понятия о рамах. Построение эпюр внутренних сил и прочностной расчет для рам. Понятие о шарнирно-сочлененных системах. Шарнирные балки и рамы. Расчет шарнирно-сочлененных балок и рам. Равномоментные балки. Понятие о расчете балок и рам на ЭВМ.

5

Общие понятия о фермах. Классификация ферм. Способы образования ферм и определение числа необходимых стержней. Условия статической определимости ферм. Расчет ферм при действии неподвижных нагрузок. Усилия в стержнях. Аналитические и графические способы определения усилий. Нулевые стержни и методы их определения. Расчет ферм на внеузловую нагрузку. Расчет составных и шпренгельных ферм. Способы образования и расчет пространственных ферм. Понятие о расчете ферм на ЭВМ. 1.2.1.3. Линии влияния /1/, с. 6…18; /2/, с. 31…35, 47, 48 Понятие о линиях влияния. Линии влияния (ЛВ) в простых балках (ЛВ опорных реакций, поперечных сил, изгибающих моментов). Статический и кинематический способы построения линий влияния. Определение усилий по линиям влияния. Линии влияния при узловом действии нагрузок. Линии влияния для многоопорных шарнирных балок. Расчет балок на подвижную нагрузку. Определение наиболее опасного положения системы подвижных грузов. Линии влияния в фермах. Построение линий влияния усилий в стержнях ферм с дополнительной шпренгельной решеткой. Определение экстремальных значений исследуемых величин с помощью линий влияния. Расчет ферм на подвижную нагрузку. Понятие о матрицах влияния. Применение ЭВМ в расчетах несущих конструкций на подвижную нагрузку. 1.2.1.4. Определение перемещений и основные теоремы об упругих системах /1/, с.36…47; /2/, с. 117…133 Основные понятия. Принцип возможных перемещений. Работа внешних и внутренних сил (возможная и действительная). Потенциальная энергия. Теорема Клапейрона. Теорема взаимности работ (теорема Бэтти – Рэлея). Теорема взаимности перемещений (теорема Максвелла). Первая теорема Кастилиано. Вторая теорема Кастилиано. Понятие о теореме Кротти – Энгессера. Потенциальная энергия упругой системы. Энергетические способы определения перемещений. Определение перемещений по 2-й теореме Кастилиано. Определение перемещений через интеграл Мора и способом Верещагина. 1.2.1.5. Статически неопределимые стержневые системы /1/, с. 47…74; /2/, с. 168…184, 261…269 Понятие о статически неопределимых системах. Степень статической неопределимости. Основные свойства статически неопределимых систем (СНС). Методы расчета.

6

Сущность метода сил, понятие основной системы. Канонические уравнения метода сил. Порядок расчета СНС методом сил. Расчет статически неопределимых балок методом сил. Расчет статически неопределимых рам (СНР). Расчет статически неопределимых ферм (СНФ). Формы и степени статической неопределимости ферм. Процедура расчета СНФ. Проверка расчета СНС. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости. Расчет статически неопределимых систем на температурное воздействие, действие осадки опор и неточности изготовления и монтажа. Матричная форма расчета по методу сил и автоматизация расчетов средствами вычислительной техники (ВТ). Сущность метода перемещений. Неизвестные и степень кинематической неопределимости системы. Основная система метода перемещений. Канонические уравнения метода перемещений. Определение коэффициентов и свободных членов канонических уравнений. Примеры применения. Автоматизация расчетов методом перемещений средствами ВТ. Понятие о методе конечных элементов. 1.2.2. Металлические конструкции 1.2.2.1. Общие сведения /1/, с. 114…120 Материалы металлических конструкций: строительные, углеродистые и низколегированные стали, алюминиевые сплавы; их характеристики и области применения. Сортамент. Гнутые профили. Особенности работы металлов в условиях низких температур. Нагрузки металлических конструкций. Расчетные сочетания нагрузок. Понятия о стандартах, нормах и правилах Госгортехнадзора, строительных нормах и правилах. 1.2.2.2. Методы расчета металлических конструкций /1/, с. 120…147; /3/, с. 145…180 Метод допускаемых напряжений и метод предельных состояний. Особенности работы металлических конструкций при переменных напряжениях. Влияние концентраторов напряжений, асимметрии цикла нагружения и остаточных напряжений на сопротивление усталости. Основные положения расчета металлоконструкции при переменных напряжениях. Расчеты на прочность, жесткость и выносливость методами допускаемых напряжений и предельных состояний. Расчеты на устойчивость. 1.2.2.3. Соединения металлических конструкций /1/, с. 148…154; /3/, с. 20…37 Сварные, болтовые, заклепочные и шарнирные соединения.

7

Расчет и конструирование соединений. Технические условия и нормы на конструирование и расчет соединений. Особенности расчета и конструирования соединений, работающих при переменных напряжениях. 1.2.2.4. Основы расчета и конструирования балок и ферм /1/, с. 155…190; /3/, с. 189…244, 280…322 Выбор основных размеров балок; принципы оптимизации их параметров. Подбор сечений и расчет прокатных и составных балок. Расчет балок коробчатого сечения. Конструкции и расчет стыков балок. Общая устойчивость балок. Местная устойчивость элементов балок. Основные геометрические параметры ферм. Системы решеток и их выбор. Типы и подбор сечений стержней ферм. Устойчивость стержней переменного сечения и составных стержней. Особенности конструирования и расчета узлов и поясов ферм. 1.2.2.5. Металлоконструкции мостовых кранов /1/, с. 191…195; /3/, с. 162…168, 210…212, 322…324 Типы конструкции и их основные параметры. Расчетные схемы и нагрузки. Основы конструирования двухбалочных мостов коробчатого сечения. Определение оптимальной высоты и ширины коробчатых балок. Расчет толщины поясных и вертикальных листов балок. Понятие об общей и местной устойчивости балок. Соединения и стыки балок. Конструкции концевых балок. Способы соединения концевых и главных балок. Монтажные стыки. Понятие о расчете и конструировании решетчатых мостов. 1.2.2.6. Металлоконструкции козловых кранов и мостовых перегружателей /1/, с. 196…202; /3/, с. 356…376 Типы конструкций и основные параметры. Расчетные сочетания нагрузок и расчетные схемы. Особенности расчета конструкций козловых кранов и мостовых перегружателей. Конструкции верхнего строения и опорных ног. Обоснование рабочих длин консолей моста. 1.2.2.7. Металлоконструкции портальных кранов /1/, с. 210…215; /3/, с. 405…429 Типы конструкций и их основные параметры. Схемы порталов. Решетчатые и коробчатые порталы. Классификация стрел. Характеристика прямых стрел решетчатой, безраскосной и коробчатой конструкции. Шарнирносочлененные стрелы. Расчетные схемы. Нагрузки и их расчетные сочетания. Расчет порталов, колонн и стрелового оборудования. Особенности расчета.

8

1.2.2.8. Металлоконструкции башенных кранов /1/, с. 219…225; /3/, с. 430…445 Типы конструкций и их основные параметры. Нагрузки и их расчетные сочетания. Расчет колонн и стрел. Особенности расчета. Стандарты на расчет башенных кранов. 1.2.2.9. Металлоконструкции крановых стрел /1/, с. 203…209; /3/, с. 447…454 Типы конструкций. Нагрузки и их расчетные сочетания. Расчетные схемы. Расчет стрел на сжатие с поперечным изгибом. Понятие о деформационном способе расчета.

1.3. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения (28 часов) 1. Введение. Основные понятия строительной механики. Кинематический анализ стержневых систем ............................................ 2. Расчет балок, балочных систем и рам …....................................... 3. Расчет статически определимых ферм и шарнирносочлененных систем ……………........................................................ 4. Основные теоремы об упругих системах. Энергетические методы определения перемещений……….. …………………………. 5. Статически неопределимые системы. Особенности конструкции и расчета…………………………................................................ 6. Понятие об основных методах расчета …………………………. 7. Метод сил. Расчет статически неопределимых балок и рам методом сил ……………………………………………………………. 8. Расчет статически неопределимых ферм……………………….. 9. Понятие о расчете стержневых систем на ЭВМ ………………. 10. Материалы металлоконструкций. Нагрузки и их расчетные комбинации. Методы расчета …………............................................ 11. Основы проектирования и расчета решетчатых конструкций.. 12. Основы расчета и проектирования листовых коробчатых конструкций…………………………………………………………….... 13. Основы расчета металлоконструкций козловых кранов и мостовых перегружателей …..………………………..................... 14. Основы расчета металлоконструкций портальных и башенных кранов ……………………………………………………

2 часа 2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«2 –«-

9

1.4. Темы практических занятий (12 часов) 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Расчет основных параметров двухбалочного моста (2 часа). Аналитическое определение усилий в стержнях ферм (2 часа). Расчет основных параметров ферм (2 часа). Построение линий влияния для балок (2 часа). Построение линий влияния для ферм (2 часа). Расчет статически неопределимой рамы (2 часа).

1.5. Темы лабораторных работ (12 часов) 1. Экспериментальное определение напряжений и деформаций в элементах конструкций (2 часа). 2. Исследование напряженного и деформированного состояния фермы мостового крана (4 часа). 3. Исследование и оценка жесткости фермы мостового крана (2 часа). 4. Исследование и оценка несущей способности металлоконст- рукции кранбалки (4 часа).

2.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной: 1. Вершинский А.В., Гохберг М.М., Семенов В.П. Строительная механика и металлические конструкции. –Л.: Машиностроение, 1984. 2. Снитко Н.К. Строительная механика. –М.: Высш. школа, 1980. 3. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. –Л.: Машиностроение, 1976. Дополнительный: 4. Руководство к практическим занятиям по курсу строительной механики / Под ред. Т.К. Клейн. –М.: Высш. школа, 1980. 5. Кубланов Н.П., Спенглер И.Е. Строительная механика и металлические конструкции кранов. –М.: Госстройиздат, 1968. 6. Спицина Д.Н. Строительная механика стержневых машиностроительных конструкций. –М.: Высш. школа, 1977.

10

3. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ В соответствии с учебным графиком студенты выполняют две контрольные работы. Первая контрольная работа представляет собой расчет статически определимой плоской фермы с подвижной нагрузкой, вторая – расчет внешне статически неопределимой рамы. Вариант контрольного задания выбирается по двум последним цифрам шифра студента. По предпоследней цифре выбираются геометрические размеры металлоконструкций, а по последней цифре шифра – величины нагрузок. Каждая контрольная работа выполняется в отдельной тетради с обязательными полями шириной не менее 50 мм (для замечаний и указаний рецензента). Она должна содержать перечень исходных данных в соответствии с номером варианта, общие и частные схемы, необходимые для проведения расчетов, подробное обоснование расчетов с объяснением всех формул и принятых коэффициентов. Все формулы пишутся в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений в той последовательности, в которой они приведены. Затем в формулу подставляются числовые значения величин. Все формулы должны иметь последовательную нумерацию. Номер ставится с правой стороны в круглых скобках. При необходимости ссылки на формулу в тексте указывается ее номер, например: «В формуле (1)…». Текст задачи должен сопровождаться всеми необходимыми рисунками и схемами, которые снабжаются сквозной нумерацией. Номер рисунка ставится под иллюстрацией рядом с подписью. Например: «Рис. 1. Расчетная схема фермы». При ссылке на литературные источники следует указать в тексте цифру в квадратных скобках, которая соответствует порядковому номеру данного источника в списке литературы. Например: «Согласно данным [3], ширину пояса 1 1 следует принимать в пределах ( ... ) ». 2,5 5 Список литературы помещается в конце контрольной работы. Все эпюры и графики должны вычерчиваться на миллиметровке с соблюдением линейных и силовых масштабов. В конце каждой выполненной контрольной работы должны быть указаны дата и подпись автора.

11

ЗАДАНИЕ 1 Рассчитать статически определимую крановую ферму при движении по ней крановой тележки. Геометрические размеры фермы выбираются из табл. 1. Таблица 1 Исходные данные

d, м h, м

1 1,8 2,0

2 2,0 2,2

3 1,6 1,8

4 2,0 2,3

Варианты 5 6 1,8 2,0 2,2 2,3

7 2,2 2,4

8 1,5 1,8

9 2,2 2,5

0 2,3 2,6

Параметры подвижной нагрузки принимаются из табл. 2. Таблица 2 Исходные данные

P1, кН P2, кН в, м

1 120 100 1,4

2 120 80 1,4

3 100 60 1,2

Варианты 4 5 6 7 120 110 130 150 80 90 100 120 1,8 1,4 1,6 2,0

8 140 100 1,2

9 120 80 1,8

0 150 90 1,8

Для выполнения данной контрольной работы необходимо: 1) определить максимальные усилия, возникающие под действием заданной подвижной нагрузки в стержнях (3-4), (3-11), (3-12) и (11-12); 2) рассчитать необходимую площадь сечения указанных стержней и подобрать по ГОСТу соответствующий угловой прокат; 3) разработать конструкцию узлов фермы. Поскольку ферма имеет подвижную нагрузку, то для определения усилий в стержнях необходимо построить в соответствующем масштабе линии влияния для указанных стержней. Линии влияния следует вычерчивать на миллиметровке, соблюдая линейный и силовой масштабы. Длину фермы целесообразно вычертить в масштабе 1:100 (в 1 см – 1 м). Ординаты усилий для стержней (3-4) и (11-12) следует отложить в масштабе: 1 мм – 0,05 кН, для стержней (3-11) и (3-12): 1 мм – 0,025 кН. Методику построения линий влияния см. в [1], с. 25…28. При расчете площади сечений стержней целесообразно верхний и нижний пояса принять состоящими из сдвоенных неравнополочных уголков, а стержни решетки – из равнополочных (см.[1], с. 179). Сечения растянутых стержней рассчитываются по условию прочности и жесткости, а сжатых – по условию устойчивости (см. [1], с. 179…182). В завершении работы следует разработать конструкции узлов 4 и 11 и вычертить эскиз этих узлов (см. [1], с. 189…190).

12

ЗАДАНИЕ 2 Рассчитать плоскую внешне статически неопределимую раму. Исходные данные для расчета приведены в табл. 3 и 4. Для выполнения данной контрольной работы необходимо: 1) пользуясь методом сил, составить уравнение перемещений точки D рамы (см. [1], с. 47…55); 2) найти значения отдельных перемещений, входящих в данную формулу (см. [1], с. 36…47) и определить значение горизонтальной реакции опоры D; 3) пользуясь уравнениями статики, определить остальные опорные реакции и построить эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил; Таблица 3 Геометрические размеры рамы

Пролет l, м Высота h, м

1 10 15

2 8 12

3 8 14

4 6 10

Варианты 5 6 7 10 9 7 13 16 11

8 15 20

9 13 20

0 12 18

Таблица 4 Нагрузки

Распределенная нагрузка q, кН/м Сосредоточенная нагрузка P, кН

Варианты 5 6

1

2

3

4

12

13

13

15

12

100

90

100

80

120

7

8

9

0

11

15

9

10

9

100

80

100

80

80

4) приняв сечение рамы в виде сварного двутавра, подобрать основные параметры сечения и проверить его на прочность (см. [1], с. 155…158, 168…173). 4. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Тема курсовой работы – расчет металлоконструкции двухбалочного мостового крана с балками коробчатого сечения. Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и общего вида двухбалочного моста, вычерченного на листе формата А1. Исходные данные для расчета представлены в табл. 5. Курсовая работа состоит из графической части и расчетнопояснительной записки. Требования к содержанию графической части. Графическая часть курсовой работы выполняется на одном листе формата А1 и должна содержать; 1) общий вид моста (вид сбоку и сверху) в масштабе 1:50 или 1:40; 2) узел стыковки главной балки и концевой (вид сверху и в разрезе по концевой балке) в масштабе 1:10;

13

3) разрез по главной балке с балконом (с указанием ребер жесткости) в масштабе 1:20 или 1:10. Оформление чертежей производится в соответствии с требованиями действующей Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Требования к содержанию расчетной части. Расчетно-пояснительная записка пишется от руки на листах формата А4 и должна содержать: 1) исходные данные для расчета; 2) общую схему и описание металлоконструкций крана с условными обозначениями основных параметров; 3) выбор метода расчета; 4) выбор материала для элементов металлоконструкции моста; 5) выбор и обоснование расчетных схем; 6) определение расчетных нагрузок для принятых расчетных схем; 7) проектировочный расчет металлоконструкции; 8) уточненный расчет металлоконструкции. Проектировочный расчет металлоконструкции строится на основе упрощенного анализа прочности, жесткости и устойчивости основных ее несущих элементов и должен включать расчеты главной балки, концевой балки и несущих элементов площадки. Расчеты главной и концевой балок рекомендуется выполнять в следующей последовательности: 1. Расчет главной балки: - определение опасного положения грузовой тележки; - определение расчетных величин внутренних силовых факторов (ВСФ) в опасных сечениях; - определение основных конструктивных параметров главной балки; - проверка прочности и жесткости балки. 2. Расчет концевой балки: - составление расчетной схемы нагрузки; - определение ВСФ в опасном сечении; - определение основных конструктивных параметров балки; - проверка прочности и жесткости. Уточненный расчет металлоконструкции является учебноисследовательской частью курсовой работы, в которой по указанию преподавателя студентом выполняется один из следующих разделов: расчет оптимального сечения балок; стесненный изгиб коробчатых балок; расчет моста как пространственной рамы, причем последний из них производится с применением ЭВМ. Оформление пояснительной записки должно отвечать стандартам на научно-техническую документацию. Записка снабжается титульным листом с указанием дисциплины, темы курсовой работы, факультета, номера специальности, фамилии, инициалов и шифра студента, фамилии преподавателя. Текст записки иллюстрируется необходимыми схемами и эскизами.

14

Таблица 5 Основные параметры Грузоподъемная сила крана (вес груза ) Q, кН Колея тележки lт, м База тележки α, м Пролет L, м База крана BК, м Скорость движения крана Vк, м/мин Группа режима работы B

Варианты 1 2 3 4 5 6 7 Последняя цифра шифра студента

8

9

0

50

80

100

125

160

200

250

320

400

500

1,4

1,4

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,5

2,5

2,5

1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 1,6 1,8 Предпоследняя цифра шифра студента

1,8

3,4

3,4

17

23

14

23

14

17

14

17

20

14

3,5

5,0

4,4

5,0

4,4

4,4

4,4

5,1

5,2

5,2

80

50

90

50

60

80

60

50

50

50

К1

К4

К2

К4

К3

К2

К4

К5

К4

К5

Курсовая работа может быть выполнена также как учебноисследовательская работа студентов (УИРС). Она заключается в освоении вопросов оптимального проектирования и методов расчета, позволяющих более полно изучать напряженное и деформированное состояния коробчатых конструкций. С этой целью в курсовой работе необходимо решить одну из следующих задач исследовательского характера: оптимальное проектирование балки коробчатого сечения; стесненный изгиб балки коробчатого сечения; расчет пространственной статически неопределимой рамы; расчет геометрических характеристик и анализ напряженного состояния опасных сечений главных и концевых балок на ЭВМ; расчет сопротивления усталости моста крана; расчет общей и местной устойчивости главных балок моста. Их решение является непосредственным продолжением и уточнением произведенного проектного расчета металлоконструкции и направлено на совершенствование ее техникоэкономических показателей. По двум последним темам вся необходимая информация по теории и ее практическому приложению приведена в /2/, /3/. Расчет геометрических характеристик с применением ЭВМ рекомендуется проводить на основе программного и методического обеспечения кафедры. По остальным темам из-за отсутствия или недостаточной систематизации материала в литературе информация,

15

необходимая для выполнения УИРС, приводится в методических указаниях кафедры. Тема УИРС из числа перечисленных выше выдается преподавателем. Учебно-исследовательская часть работы должна выполняться на основе современных достижений строительной механики, применения ЭВМ и завершаться анализом полученных результатов. Расчет моста крана на ЭВМ с использованием загрузочного модуля «ПАРУС» заключается в подготовке расчетной схемы конструкции и исходных данных для ЭВМ, машинном счете и последующем анализе протокола расчета. По работе с загрузочным модулем «ПАРУС» на кафедре ПТМиО имеются соответствующие методические указания и инструкции. 5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Дайте определение расчетной схемы и приведите примеры. 2. Приведите классификацию сооружений и их расчетных схем. 3. Сформулируйте принципы образования геометрически неизменяемых систем. 4. Назовите признаки мгновенно изменяемых систем. 5. Опишите процедуру кинематического анализа стержневых систем. 6. Назовите правила численного и знакового определения внутренних усилий. 7. Перечислите правила контроля и построения эпюр внутренних усилий. 8. Запишите процедуру построения эпюр для балок на простейшем примере. 9. Дайте характеристику проектного и проверочного расчетов балок и рам. 10. Что называется рамой и чем она отличается от балок и ферм? 11. Дайте определение равномоментной балки. 12. Дайте определение фермы. 13. Чем отличается действительная ферма от ее расчетной схемы? 14. Дайте классификацию ферм по очертанию поясов и структуре решетки. 15. Перечислите способы расчета усилий в стержнях ферм. 16. Приведите пример расчета усилий в стержнях фермы методом Риттера. 17. Для каких металлоконструкций характерны подвижные нагрузки? 18. Дайте определение линии влияния. 19. Постройте линию влияния поперечной силы в любом сечении балки. 20. Постройте линию влияния изгибающего момента для произвольного сечения балки. 21. Как выражается соотношение между работой внешних и внутренних сил?

16

22. Напишите формулу обобщенного закона Гука. 23. Дайте вывод и формулировку теоремы о взаимности работ (теоремы Бетти). 24. Дайте вывод и формулировку теоремы о взаимности перемещений (теоремы Максвелла). 25. В чем заключается сущность способа Верещагина? 26. Что называется статически неопределимой системой? 27. В чем заключаются достоинства и недостатки статически неопределимых конструкций? 28. В чем заключается сущность метода сил? 29. Каков порядок расчета методом сил? 30. Как определить степень статической неопределимости фермы? 31. Дайте характеристику статически неопределимых рам и приведите порядок их расчета. 32. Какие марки стали наиболее часто применяются для металлоконструкций подъемно-транспортных машин? 33. В каких случаях целесообразно применять низколегированные стали? 34. Перечислите нагрузки, действующие на металлоконструкции кранов. 35. Перечислите виды сварных швов металлоконструкций и дайте им краткую характеристику. 36. Запишите основные расчетные уравнения для болтовых монтажных соединений металлоконструкций кранов. 37. Какие типы балок применяются в подъемно-транспортных машинах? 38. Как и из каких условий производится выбор основных параметров балок при конструировании? 39. Назовите основные пути снижения металлоемкости балок. 40. В чем заключается проектный расчет элементов ферм? 41. Как рассчитываются сжатые и растянутые стержни? 42. Начертите схемы компоновки двухбалочных мостов коробчатого сечения. 43. Какие требования являются решающими при определении высоты и ширины балок? 44. Как определяется толщина поясных листов и стенок? 45. Каково назначение диафрагм и ребер жесткости в металлоконструкциях кранов? 46. Как соединяются между собой главные и концевые балки? 47. Начертите основные схемы конструкций козловых кранов и перегружателей. 48. По каким признакам производится классификация портальных кранов? 49. Изобразите схемы различных типов башенных кранов. 50. В чем заключается особенность расчета башенных кранов?

17

Содержание Предисловие……………………………………................. 1. Содержание дисциплины ……………............................... 1.1. Содержание дисциплины по Государственному образовательному стандарту ……………………………. 1.2. Рабочая программа ………………………………………. 1.2.1. Строительная механика …………………………………. 1.2.2. Металлические конструкции…………………………….. 1.3. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения ………………………………………….. 1.4. Темы практических занятий …………………………….. 1.5. Темы лабораторных работ ………………………………. 2. Библиографический список …………………………….. 3. Задания на контрольные работы………………………… 4. Задание на курсовую работу …………………………….. 5. Вопросы для самопроверки ………………………………

Стр. 3 3 3 4 4 6 8 9 9 9 10 12 15

18

Редактор А.В. Алехина Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г.

Подписано в печать Б. кн.-журн. П.л. 1,25. Тираж

2004. Б.л. 0,625. Заказ

Формат 60х84 1/16. РТП РИО СЗТУ.

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186 Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5