Расчётчёт одноэтажного промышленного здания

Принимаем h_тр=70см

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N,M и Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 520х12 мм, верхние горизонтальные ребра - из двух листов 180х12 мм.

Геометрические характеристики траверсы

Положение центра тяжести сечения траверсы:

у_н=S_0-0/УА

S_0-0-статический момент сечения относительно наружней грани полки

у_н=( 1,2*18*70+1,2*52*25+1,2*52)/(1,2*18+52*1,2+1,75*67,6)=

=12,74см

Jx=1,7*67,6³/12+67,6*1,15*(25-18,875)²+2*18*1,2*19,46²+1,2*52*24,94²=64326,16см⁴

W_min=Jx/y_в=64326,16/12,74=5049,15см³.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

М_тр=F_тр1(h_н-h_в)=(-М/h_н+Nh_в/2h_н)(h_н-h_в)=(20840/150+1002,4*100/2*150)(150-100) =15918 (кН*см)

у_тр = М_тр /Wmin=15918/5049,15=3,15кН/см²

Q_max=Nh_в/2h_н - М/h_н+kDmax*0,9/2

Q_max =1002,4*100/2*150-20840/150+1,2*2228,44*0,9/2=1967,8(кН)

ф_тр = Q_max/t_тр*h_тр = 1964,8/1,5*70= 11,64 кН/см² < Rср=12,5 кН/см²

7. Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны (h_н =1,75м) превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны(сечение 4 - 4)

М=-347,5 (кН*м), М=708,4 (кН) - для расчета подкрановой ветви

N=-3214,7 (кН), N=1357,8 (кН) - для расчета наружной ветви.

В комбинаций усилий не учтена нагрузка от снега, так как она разгружает подкрановую ветвь.

Определим усилия в ветвях колонны:

В подкрановой ветви: N_в1=(3214,7/145)*100+34750/100=2564,5 (кН)

В наружной ветви: N_в2=(1357,81 /145)*50+70840/145=956,82 (кН)

База наружной ветви

Требуемая площадь плиты

А_пл.тр.= N_в2 /R_ф=956,82/0,84=1139,1 (см² );

R_ф=гR_б=1,2*0,7=0,84кН/см²

R_б=0,7кН/см² (бетон М150).

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее

4см. Тогда В?b_к+2с₂=34,6+2*4=42,6 (см), принимаем В=50 см;

L_тр= А_пл.тр./В=1139,1/50=22,78 (см), принимаем L=32 (см).

А_{пл.факт.}=50*32=1600 см²)

Среднее напряжение в бетоне под плитой

у_ф=N_в2/ А_{пл.факт.}=1139,1/1600=0,7(кН/см²).

При толщине траверсы 12мм с₁=(32-19-2*1,2-1,4)/2=4,6 (см)

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты

участок1 (консольный свес с= с₁=4,6 (см)

М₁=у_ф с₁²/2=0,83 *4,6²/2=8,78 (кН*см);

участок 2 (консольный свес с=с₂=7,7см)

М₂=0,83*7,4²/2= 24,6(кН*см)

участок 3; в/а=33,2/19=1,75 ( б=0,125)

М₃= бу_фа²=0,125*0,83*19²=36,1 (кН*см)

участок 4 в/а=33,2/9,8=3,39( б=0,125)

М₄= б у_фа²=0,125*0,83*9,8²=9,6 ( кН*см)

Принимаем для расчета Мmax=М₃=36,1 (кН*см)

Требуемая толщина плиты:t_пл= 6Мmax/R=6*36,1 /20,5=3,25

R=205МПа для стали Вст3кп2 толщиной 21-40мм

Принимаем t_пл=35мм

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-0,8А, d=1.4…2мм; k_ш=8мм.

Требуемая длина шва определяется по формуле

l_штр = N_в2/4k_ш(вR_y^свг_y^св)_minг=1139,1/4*0,8*16,2=20,97см .

l_ш< 85k_шв_ш=85*0,9*0,8=61

Принимаем h_тр=50см.

Прикрепление траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов k_ш=8мм.

у_ш=N_в2/4k_ш l_ш. < (вR_y^свг_y^св)_minг =1139,1/4*0,8*50 = 6,79 < 16,62 (кН/см²).

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами k_ш=10мм.

у_ш=N_в2/k_ш Уl_ш. < (вR_y^свг_y^св)_minг =1139,1/1*175,2 =6,2< 16,62 (кН/см²).

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами k_ш=6 мм, так как эти швы в расчете не учитывались.

База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты

А_пл.тр.= N_в1R_ф=2564,5/0,84=3052,98 (см² );

R_ф=гR_б=1,2*0,7=0,84кН/см²

R_б=0,7кН/см² (бетон М150).

С2=4,В=34,6+2*4=42,6, принимаем 60см.

а_тр=3052,98/60=50,94,принимаем 51 см

А_пл.ф =60*51=3060см²

Рассчитываем напряжение под плитой базы:

у_ф=N_в/А_пл.=2564,5/3060=0,839 (кН/см²) ?R_прг=0,7*1,16 =0,812.

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 12мм, приваривая их к полкам колонны и к плите угловыми швами.

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок1 ( б=0,096)

М₁= б у_ф/2=0,096*0,812/2=0,039 (кН*см);

участок 2

М₂= у_фа²/2 = 0,812*4²/2= 6,5 (кН*см)

М₃= бу_фа²=0,125*0,812*10,95²=12,17 (кН*см)

М₄= М₃

Принимаем для расчета Мmax=М₃= 12,17 (кН*см)

Требуемая толщина плиты: 6Мmax/R=6*12,17/20,5=1,9

R=205МПа для стали Вст3кп2 толщиной 21-40мм

Принимаем t_пл=22мм (3мм - припуск на фрезеровку).

Прикрепление траверс к колонне выполняем полуавтоматической сваркой проволокой марки Св-0,8А, d=1.4…2мм.

Толщину траверс принимаем t_тр=1,2 см, высоту h_тр=50 см.

Расчетные характеристики:

R_yш^св=21,5кН/см²;R_yс^св=0,45*36,5 = 16,4 кН/см²; в_ш =0,7; в_с=1; г_yш^св =г_yс^св =1.

в_шR_yш^свг_yш^св=0,7*21,5=15,05 < в_сR_yс^свг_yс^св=1*16,4=16,4 кН/см²;

Прикрепление траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов k_ш=10мм.

у_ш=N_в1/4k_ш l_ш. < (вR_y^свг_y^св)_minг =2564,5/4*1*50 =12,84 < 15,05 (кН/см²).

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами k_ш=10мм.

у_ш=N_в1/k_ш Уl_ш. < (вR_y^свг_y^св)_minг =2564,5/1*197,2=13,02<15,05 (кН/см²).

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами k_ш=6 мм, так как эти швы в расчете не учитывались.

Расчет анкерных болтов

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4 - 4):

М=708,4 (кН•м), N=1357,8 (кН).

Требуемая площадь нетто сечения анкерных болтов определяют по формуле:

А_б= (М-Nа)/уR_ба, где

а - расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви, а=100,85 см;

у - расстояние от оси анкерных болтов до середины опорной плиты подкрановой ветви, у=145см;

R_ба - расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов из стали марки 09Г2С, R_ба=17,5 кН/см².

А_б=(70840-1357,8*100,85)/145*17,5=26,05(см²).

Площадь поверхности сечения одного болта:

А_б1= А_б/4 =26,05/4=6,51(см²).

По ГОСТ 24379.0-80 находим ближайший диаметр 52 мм, расчетная площадь сечения нетто А_б1нт= 32,83 см². Длина заделки болта в бетон должна быть 2,6м при отсутствии опорной шайбы или 1,3м при ее наличии.

Список литературы

1. Беленя Е.И., Балдин В.А., Ведеников Г.С. и др. Металлические конструкции. - 6-е изд. М.: Стройиздат, 1985.

2. Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В. и др. Металлические конструкции. - 3-е изд., стер. - М.: Высш.шк., 2004.

3. Мандриков А.П., Лялин И.М. Примеры расчета металлических конструкций. - М.: Стройиздат, 1982.

4. ГОСТ 24379.0-80 Болты фундаментные.

5. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.