В книге изложены основы проектирования металлических и деревянных конструкций. Кроме вопросов, относящихся к обычному промышленному и гражданскому строительству, освещено проектирование металлических конструкций гидротехнических сооружений (на примерах плоских затворов), грузоподъемных и землеройных машин (на примерах мачт и стрел). Большое внимание уделено вопросам выбора рациональных форм конструкций и их элементов в разнообразных случаях инженерной практики, а также дальнейшему развитию прогрессивных форм конструкций. Методы расчётов и конструирования изложены применительно к действующим в настоящее время Строительным нормам и правилам. Уделено внимание методу расчётов по допускаемым напряжениям, поскольку металлические конструкции машин, агрегатов и значительную часть механического оборудования гидротехнических сооружений рассчитывают, используя этот метод. Книга написана по программе курса "Инженерные конструкции" гидромелиоративных вузов и факультетов, ею смогут пользоваться студенты и других вузов, а также инженеры-проектировщики.

Введение

Часть I. Металлические конструкции

Раздел I. Металлы, применяемые для изготовления конструкций

Глава 1. Стали
Физико-механические свойства сталей
Химический состав сталей
Влияние способов плавки на свойства сталей
Выбор марок сталей для несущих конструкций

Глава 2. Коррозия стали и меры защиты от нее. Противопожарная защита
Коррозия стали
Меры защиты конструкций от коррозии
Меры защиты стальных конструкций от пожара

Глава 3. Сортамент сталей
Прокатные профили
Трубы
Гнутые профили и настилы
Общие указания

Раздел II. Работа и расчет простейших элементов конструкций

Глава 1. Методы расчета
Основы метода расчета по допускаемым напряжениям
Основы метода расчета по расчетным предельным состояниям
Запись расчетных формул

Глава 2. Растяжение, сжатие и изгиб
Центрально растянутые элементы
Центрально сжатые элементы
Изгибаемые элементы

Глава 3. Совместное действие изгиба с растяжением или сжатием
Элементы, работающие на растяжение и изгиб
Элементы, работающие на сжатие и изгиб

Глава 4. Влияния особых условий на работу стальных элементов. Учет этих влияний при конструировании и расчете

Глава 5. Устойчивость пластинок
Постановка задачи
Центрально сжатые пластинки, закрепленные по четырем сторонам
Центрально сжатые пластинки с одной свободной стороной
Внецентренно сжатые пластинки, закрепленные по четырем сторонам
Пластинки, нагруженные по контуру сдвигающими усилиями
Пластинки, находящиеся под совместным воздействием нормальных и скалывающих напряжений изгиба

Глава 6. Ребра жесткости
Разновидность ребер жесткости
Назначение размеров ребер жесткости в балках и стойках

Глава 7. Проверка устойчивости стенок подкрановых и крановых одностенчатых балок
Стенка укреплена только поперечными (основными) ребрами
Стенка укреплена поперечными ребрами — основными и короткими
Стенка укреплена поперечными и продольными ребрами
Стенки балок несимметричного сечения

Раздел III. Средства соединения элементов металлических конструкций

Глава 1. Характеристика средств соединения и области их применения

Глава 2. Сварка
Ручная сварка
Автоматическая и полуавтоматическая сварка
Другие способы сварки и области их применения
Выбор способа сварки

Глава 3. Сварные соединения
Прочность сварных соединений, расчетные сопротивления их и допускаемые напряжения
Сварные соединения в стык
Соединения внахлестку угловыми швами
Прочие виды сварных соединений
Соединения, работающие на изгибающий момент, нормальную и перерезывающую силы

Глава 4. Клепаные соединения
Способы клепки, типы заклепок и виды клепаных соединений
Работа клепаных соединений и определение их несущей способности
Расчет и конструирование прочных клепаных соединений
Расчет и конструирование клепаных соединений, работающих на передачу изгибающего момента

Глава 5. Болтовые соединения
Типы болтов и области применения их
Работа болтовых соединений. Расчет и конструирование их

Глава 6. Клееные соединения

Глава 7. Влияние особых условий на работу средств соединения. Учет этих условий при конструировании и расчете

Раздел IV. Балки

Глава 1. Типы балок
Назначение основных размеров
Типы поперечных сечений балок
Основные элементы составных балок

Глава 2. Расчет и конструирование составных балок
Подбор сечений балок
Изменение сечения балки по ее длине
Дополнительные    проверки
Соединение поясов со стенкой
Проверка напряжений в двустенчатых балках
Обеспечение устойчивости стенок балок
Оформление опорных частей балок

Глава 3. Стыки элементов балок и соединения балок между собой
Стыки элементов балок
Соединения балок

Раздел V. Фермы

Глава 1. Типы ферм. Очертание контура их и схемы решеток
Типы ферм
Очертание контура
Высота ферм
Схемы решеток
Связи между фермами
Совершенствование форм несущих конструкций

Глава 2. Краткие сведения о покрытиях зданий по металлическим стропильным фермам
Настилы
Прогоны
Расчетные нагрузки в стропильных покрытиях
Особенности стропильных ферм и связей между ними

Глава 3. Конструирование и расчет стержней ферм
Типы сечений стержней ферм
Подбор сечений
Связи в составных элементах ферм

Глава 4. Конструирование и расчет узлов и стыков поясов ферм
Общие указания
Стыки поясных элементов
Расчет средств соединения в узлах и стыках
Узлы ферм с поясами из уголков
Узлы ферм с поясами таврового и других сечений

Раздел VI. Стойки, мачты, стрелы и другие сжатые элементы

Глава 1. Сплошные составные сжатые стержни
Типы сечений
Компоновка сечений
Подбор сечений и конструктивное оформление стержней

Глава 2. Сквозные составные сжатые стержни
Типы сквозных стержней
Устойчивость сквозных центрально сжатых стержней
Устойчивость сквозных внецентренно сжатых стержней
Расчет и конструирование соединительных решеток

Глава 3. Стержни с решетками в пересекающихся плоскостях
Типы стержней и их решеток
Расчет стержней из четырех ветвей
Расчет стержней из трех ветвей
Последовательность конструирования и расчета стержней с решетками в пересекающихся плоскостях

Глава 4. Грузоподъемные мачты с оттяжками

Глава 5. Стрелы грузоподъемных кранов

Раздел VII. Затворы гидротехнических сооружений

Глава 1. Общие сведения
Элементы плоских затворов
Типы плоских затворов и области применения их
Конструктивные указания

Глава 2. Силовые воздействия и их сочетания. Расчетные сопротивления. Допускаемые прогибы и гибкость
Силовые воздействия
Расчетные сопротивления. Допускаемые прогибы и гибкости в элементах затворов

Глава 3. Обшивка, вспомогательные балки и диафрагмы
Обшивка
Вспомогательные балки
Стойки и поперечные связи

Глава 4. Ригели
Типы ригелей, размещение их и назначение основных размеров
Особенности работы и проектирования ригелей

Глава 5. Продольные связи

Глава 6. Опорно-концевые стойки

Глава 7. Опорно-ходовые и направляющие устройства
Типы опорно-ходовых устройств
Скользящие опоры
Колесные опоры
Направляющие устройства

Глава 8. Уплотнения

Глава 9. Закладные части
Ходовые закладные части
Закладные части под уплотнения
Обогрев затворов

Глава 10. Подъемные устройства и подъемные усилия
Подъемные устройства
Подхваты
Определение подъемного и опускного усилий

Часть II. Деревянные конструкции

Раздел I. Строительная древесина

Глава 1. Свойства строительной древесины
Положительные свойства строительной древесины
Отрицательные свойства строительной древесины
Усушка и разбухание древесины и меры борьбы с ними
Гниение древесины и меры борьбы с ним
Воздействие на древесину высоких температур
Химические воздействия на строительную древесину и меры борьбы с ними
Вредители древесины и меры борьбы с ними

Глава 2. Материалы для изготовления деревянных конструкций и предъявляемые к ним требования. Расчетные сопротивления
Сортамент и сортировка по внешним признакам
Механическая прочность строительной древесины. Объемный вес
Расчетные сопротивления

Раздел II. Элементы конструкций

Глава 1. Работа деревянных элементов и расчет их
Центрально растянутые элементы
Центрально сжатые элементы
Смятие и сжатие под углом к волокнам
Изгибаемые элементы
Элементы, работающие на косой изгиб
Элементы, работающие на растяжение и изгиб
Элементы, работающие на сжатие и изгиб

Глава 2. Средства соединения элементов деревянных конструкций
Общие сведения 
Соединения на врубках
Соединения на шпонках
Соединения на нагелях
Связи, работающие на выдергивание
Растянутые стальные элементы конструкций и элементы связей
Соединения на клею

Глава 3. Области и формы применения деревянных несущих конструкций

Введение

Сооружения и их части (подвижные или неподвижные), предназначенные для восприятия разнообразных нагрузок и воздействий, называют инженерными конструкциями, если размеры их оправданы расчетами на прочность, устойчивость, выносливость и по деформациям. К инженерным конструкциям относятся: здания и их несущие части; плотины и механическое оборудование их; трубопроводы, акведуки, дюкеры и сифоны; мосты и трубы; башни и мачты; несущие конструкции радиотелескопов и радаров; несущие конструкции грузоподъемных кранов, землеройных машин, дождевальных машин и многое другое.

Инженерные конструкции изготовляют из стали, алюминия, чугуна, титана, бетона и железобетона, камня, дерева, пластмасс и тканей. Интересные решения получаются от сочетания в одной конструкции разных материалов: железобетона и стали, дерева и стали и т. п. Различают конструкции металлические, железобетонные, деревянные и др.

Выбор материала для конструкции — одна из основных ответственных задач проектировщика. От правильного выбора материалов и их сочетания зависят технико-экономические показатели конструкции: наилучшее удовлетворение требований поставленной технологической задачи, а в надлежащих случаях и эстетических требований, надежность, долговечность, стоимость, быстрота осуществления и др. При этом необходимо учитывать не только положительные, но и отрицательные свойства каждого материала. Например, сталь хорошо работает при всех видах напряженного состояния, но тяжела и подвержена коррозии; железобетон хорошо работает при сжатии и изгибе и хуже — при растяжении; он тяжел и подвержен вредным воздействиям ряда химических веществ; древесина легка, но пожароопасна и при неблагоприятных условиях загнивает.

Проектировщик должен учитывать стоимость материалов, их обработки и перевозки, дефицитность в месте изготовления и ряд конъюнктурных обстоятельств, например указания о предпочтительном использовании тех или иных материалов и их форм или, наоборот, о сокращении расхода каких-либо материалов. Кроме того, при выборе строительных материалов нужно соблюдать «Технические правила по экономному расходованию металла, леса и цемента в строительстве» Госстроя СССР.

При проектировании конструкций необходимо стремиться к:

1) наилучшему удовлетворению технологических требований, то есть основной задачи проектируемой конструкции; обеспечению удобства и надежности эксплуатации;
2) сведению к минимуму расхода материалов, особенно дефицитных и привозимых издалека;
3) обеспечению минимальной трудоемкости изготовления и монтажа конструкций, что достигается выполнением максимума работ на заводе с помощью машин и минимума на монтаже, типизацией элементов и целых конструкций, переходом к серийному, а еще лучше (эффективнее) к поточному изготовлению их;
4) обеспечению получения максимума продукции с имеющегося заводского оборудования и с имеющихся заводских производственных площадей;
5) обеспечению минимальных сроков изготовления и монтажа конструкций при максимальных удобствах производства работ; в этом отношении весьма полезным является организация работ параллельными потоками там, где это представляется возможным.

Соблюдение указанных рекомендаций приведет к созданию технически целесообразных и экономически выгодных конструкций, необходимых для выполнения ответственных задач, поставленных перед строителями эпохой построения коммунистического общества.