Проектирование и расчет колонны сквозного сечения
Изучение исходных данных на проектирование стальной балочной клетки и балок настила. Проверка и обеспечение местной устойчивости в отсеках элементов сечения главной балки. Конструирование и расчет колонны сквозного сечения, ее стержня, планок и оголовка.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.12.2010 |
| Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Содержание
1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки
1.1 Конструктивная схема балочной клетки
1.2 Составление вариантов балочной клетки
1.3 Основные положения по расчету конструкций
2. Вариант 1
2.1 Расчет настила
2.2 Проектирование и расчет балок настила
2.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
3. Вариант 2
3.1 Расчет настила
3.2 Проектирование и расчет балок настила
3.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
4. Вариант 3
4.1 Расчет настила
4.2 Проектирование и расчет балок настила
4.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
5. Сравнение вариантов балочной клетки
6. Проектирование и расчет главной балки
6.1 Компоновка и подбор сечения балки
6.2 Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов сечения главной балки. Проверка устойчивости стенки в первом отсеке. Проверка устойчивости стенки во втором отсеке
6.3 Расчет соединения поясов балки со стенкой
6.4 Расчет опорной части главной балки
6.5 Конструирование и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной
7. Проектирование и расчет колонны сквозного сечения
7.1 Конструирование и расчет стержня сквозной колонны
7.2 Расчет планок
7.3 Конструирование и расчет базы колонны
7.4 Проектирование оголовка колонны
Список используемой литературы
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Рабочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил и связи. Система несущих балок стального покрытия называется балочной клеткой.
Исходные данные:
нормативная полезная нагрузка - =24кН/м2;
пролет главной балки - L=17 м;
пролет второстепенной балки - I = 4,5 м;
высота этажа - H = 4 м;
тип сечения колонны - сплошного сечения
тип пола - II;
класс бетона фундамента В15.
- Укрупнительные стыки балок - сварные.
1.1 Конструктивная схема балочной клетки
Балочная клетка состоит из следующих элементов: стального настила (Н), укладываемого по балкам настила (БН), вспомогательных балок (ВБ), и главных балок (ГБ), располагаемых обычно параллельно большей стороне перекрытия. Таким образом, балки настила воспринимают полезную нагрузку от массы настила и пола. Вспомогательные балки передают всю нагрузку от балок настила на главные балки, а главные балки - на колонны или стены.
1.2 Составление вариантов балочной клетки
При проектировании балочной клетки задача сводится к тому, чтобы путём технико-экономического сравнения различных вариантов найти наиболее экономичную конструкцию балочной клетки по расходу материала на 1 м? площади перекрытия.
С этой целью составим 3 варианта расположения вспомогательных балок и балок настила. После статического и конструктивного расчётов настила и балок для всех вариантов произведем их сравнение по расходу стали на 1м? площади перекрытия балочной клетки и количеству монтажных единиц.
После этого выберем наиболее выгодный вариант балочной клетки по расходу стали и количеству монтажных единиц. В случае одинакового расхода стали, предпочтение следует отдавать варианту с наименьшим количеством монтажных единиц.
1.3 Основные положения по расчету конструкций
Цель расчёта - обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность и устойчивость при минимальном расходе материала и минимальных затратах труда на изготовление и монтаж. Расчёт проводится с использованием методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной задачей этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под воздействием приложенных нагрузок.
Расчёт начинают с составления расчётных схем сооружения в целом и его отдельных элементов. Составлению расчётных схем должна предшествовать работа по компоновке отдельных конструкций с предварительной эскизной проработкой чертежей элементов и их сопряжений.
Определив по принятой расчётной схеме усилия в конструкции или её элементах (статический расчет), производят подбор их сечений (конструктивный расчёт), проверяют несущую способность и жесткость конструкций. Если хотя бы одна из проверок не удовлетворяется, уточняют размеры сечений.
2. ВАРИАНТ 1
2.1 Расчет настила
Сбор нагрузок: Таблица 1.1
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
Итого |
25,33 |
26,926 |
Листы настила крепятся к верхним полкам балок настила при помощи сварки угловыми швами катетом не менее 4 мм. Для удобства сварки ширина листа должна быть на 15-20 мм меньше шага балок настила (см. раб. чертёж). При нагрузках, не превышающих 50 кН/м?, и относительном прогибе меньше предельного, принимаемого для всех настилов равным [f/l]=1/150, прочность шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб).
Определим наименьшую толщину настила при заданном пролёте балок настила lн при lн=50 см.
где n0=[l/f]=150
qн=26,926 кН/м?=26,926•10П? кН/см? - нормативная нагрузка на настил
Е- модуль упругости стали (Е=2.06•10? кН/см?)
н- коэффициент Пуассона (для стали н=0.3).
Е1=
;
;
tн=5,9 мм. Принимаем tн=7 мм.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами.
Определим растягивающее усилие Н, приходящееся на 1 погонный см длины шва:
где гf- коэффициент надежности по нагрузке (гf=1,05).
;
Катеты швов рассчитываются в соответствии со СНиП. В условиях возможного корродирования не рекомендуется использовать для настилов листы tн?6 мм.
- lw- длина шва, равная 1 см
коэффициент глубины провара шва f = 0,9 (табл. 34* СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Так как сварка полуавтоматическая, то в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С для стали С245.
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 215 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).
2.Расчет по металлу границы сплавления.
-коэффициент глубины провара шва z = 1,05 (табл.34 СНиП II-23-81*)
-коэффициент условия работы шва wz = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1,1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Для стали С245. Rwz=0.45·360, Rwz=166.5 МПа
По расчету получаем катет шва 1 мм. , а по табл.38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва =4 мм.. Поэтому принимаем катет шва = 4 мм.
2.2 Проектирование и расчет балок настила
Таблица 2.1
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
5. Стальной настил tн=7 мм, с=7850кг/м3 |
0,55 |
1,05 |
0,578 |
|
|
Итого |
25,88 |
27,504 |
Определение линейной плотности настила.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Погонная нагрузка на балку настила:
балка настил сечение оголовок
;
27,504·0,5=13,75;
;
25,88·3,4=12,94;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки:
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1:
По сортаменту принимаем двутавр №14 ГОСТ 8239-89 ((Iх=572см4, Wх=81,7см4, Sх=46,8 см3, b=73 мм, t=7,5 мм, d =4,9 мм, h = 140 мм, mбн =13,7 кг/м).
1.Проверка нормальных напряжений
Аf=bt=7,3·0,75=5,475 см2;
Аw = (h-2t)d = (14-2·0.75)0.49 = 6,125 см2
? с = 1,081=>
21,95? 26,4 - условие прочности выполняется
Перерезывающая сила на опоре:
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с =15,31 кН/см2;
0,31<15,31 кН/ см2 => условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
lбн=340 см;
Е=2,06·104 кН/см2;
27,504кН/см;
;
0,0026<0,004=>жесткость балки обеспечена.
2.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
Таблица 3.1
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
5. Стальной настил tн=7 мм, с=7850кг/м3 |
0,55 |
1,05 |
0,578 |
|
|
6. Балки настила I №14 |
0,274 |
1,05 |
0,287 |
|
|
Итого |
26,15 |
27,79 |
Определим линейную плотность балок настила.
Нагрузка с балок настила передаётся на вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При частом расположении балок настила (4 и более) можно заменить сосредоточенные силы эквивалентной равномерно распределённой нагрузкой. Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Погонная нагрузка на балку настила:
3,4·27,79=94,49;
3,4·26,15=88,92;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:
Qmax = qбн lбн 0,5= 94,49·2,25 =212,60кН
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1
По сортаменту принимаем двутавр №40 ГОСТ 8239-89 (Iх=19062 см4, Wх=953см3, Sх=16,2 см3, b=155 мм, t=13 мм, d =8,3 мм, h = 400 мм).
1.Проверка нормальных напряжений.
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt, 15,5*1,3=20,15 см2;
Аw = (h-2t)d =(40-2·1,3)0,83 = 31,04см2;
с = 1,10=>
22,82 26,4 кН/ см2 - условие прочности выполняется.
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с = кН/см2;
4,67<13,92 кН/см2=> условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
lвб=450 см;
Е=2,06·104 кН/см2;
qн=0,002615·340=0,89 кН/см;
Jx=19062 см4
0,002<0,004=>жесткость балки обеспечена.
4.При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной балки в месте, не укрепленном поперечным ребром, стенка балки должна быть проверена на прочность от местного давления по формуле
,
где Fбн - расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =7,3+2·2,92= 13,14(см)- условная длина распределения нагрузки, где b=ширина полки балки настила;
tef =t+r =1,52+ 1,7 = 2,92 (см)- расстояние от нагруженной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, где t=1,42 см; r=1,5см.
кН/см2;
Ryгc=24·1,1=26,4 кН/см2;
4,33- условие выполнено => стенка балки обладает прочностью от местного давления.
5.Проверка общей устойчивости балки
- расчет на общую устойчивость не требуется.
Расход стали:
1. Стальной настил:
2. Балка настила: m=13,7/0.5=27,4 кг/м2
3. Вспомогательная балка: m=57/3,4=16,76кг/м2
Всего: 54,95+27,4+16,76=99,11кг/м2
3. ВАРИАНТ 2
3.1 Расчет настила
Сбор нагрузок: Таблица 1.2
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
Итого |
25,33 |
26,926 |
Листы настила крепятся к верхним полкам балок настила при помощи сварки угловыми швами катетом не менее 4 мм. Для удобства сварки ширина листа должна быть на 15-20 мм меньше шага балок настила (см. раб. чертёж). При нагрузках, не превышающих 50 кН/м?, и относительном прогибе меньше предельного, принимаемого для всех настилов равным [f/l]=1/150, прочность шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб).
Определим наименьшую толщину настила при заданном пролёте балок настила lн при lн=150 см.
где n0=[l/f]=150
qн=25,33 кН/м?=25,33•10П? кН/см? - нормативная нагрузка на настил
Е- модуль упругости стали (Е=2.06•10? кН/см?)
н- коэффициент Пуассона (для стали н=0.3).
;
;
tн=1,65 см. Принимаем tн=1,8 см.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами.
Определим растягивающее усилие Н, приходящееся на 1 погонный см длины шва:
где гf- коэффициент надежности по нагрузке (гf=1,05).
;
Катеты швов рассчитываются в соответствии со СНиП. В условиях возможного корродирования не рекомендуется использовать для настилов листы tн?6 мм.
- lw- длина шва, равная 1 см
коэффициент глубины провара шва f = 0,9 (табл. 34* СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1,1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Так как сварка полуавтоматическая, то в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С для стали С245.
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 215 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).
2.Расчет по металлу границы сплавления.
коэффициент глубины провара шва z = 1,05 (табл.34 СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва wz = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1,1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Для стали С245. Rwz=0.45·360 Rwz=162 МПа
По расчету получаем катет шва 3 мм. , а по табл.38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва = 7 мм.. Поэтому принимаем катет шва = 7 мм.
3.2 Проектирование и расчет балок настила
Таблица 2.2
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
5. Стальной настил tн=1,8 мм, |
1,41 |
1,05 |
1,48 |
|
|
Итого |
26,74 |
28,41 |
Определение линейной плотности настила.
Погонная нагрузка на балку настила:
28,41·1,5=42,62;
26,74·1,5=40,11;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки:
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1:
По сортаменту принимаем двутавр №27 ГОСТ 8239-89 (Iх=5010см4, Wх=371см3, Sх=210 см3, b=125 мм, t=9,8 мм, d =6,0 мм, h = 270 мм).
1.Проверка нормальных напряжений
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt=12,5·0,98=12,25 см2;
Аw = (h-2t)d = (27-2·0,98)0,6 =15,02см2
с =1,088=>
23,84 26,4 кН/ см2 - условие прочности выполняется.
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с = кН/см2;
3,08<13,92 кН/ см2 => условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
lбн=425см;
Е=2,06·104 кН/см2;
26,74·1,5=40,11=0,4;
0,0038>0,004=>жесткость балки обеспечена.
3.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
Таблица 3.2
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
5. Стальной настил tн=1,8 мм, |
1,41 |
1,05 |
1,48 |
|
|
6. Балки настила I №27 |
0,315 |
1,05 |
0.33 |
|
|
Итого |
27,06 |
28,47 |
Определим линейную плотность балок настила.
Нагрузка с балок настила передаётся на вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При частом расположении балок настила (4 и более) можно заменить сосредоточенные силы эквивалентной равномерно распределённой нагрузкой.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Погонная нагрузка на вспомогательную балку:
28,47·4,25=120,99;
F =120,99·1,5=181,49
27,06·4,25=115,005;
F =115,005·1,5=172,5 кН;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:
Qmax =181,49 кН
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1
По сортаменту принимаем двутавр №40 ГОСТ 8239-89 (Iх=19062 см4, Wх=953см3, Sх=16,2 см3, b=155 мм, t=13 мм, d =8,3 мм, h = 400 мм).
1.Проверка нормальных напряжений.
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt, 15,5*1,3=20,15 см2;
Аw = (h-2t)d =(40-2·1,3)0,83 = 31,04см2;
с = 1,10=>
25,96 26,4 кН/ см2 - условие прочности выполняется
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с = кН/см2;
3,99<13,92 кН/см2=> условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
lвб=450 см;
Е=2,06·104 кН/см2;
Jx=19062 см4
0,003<0,004=>жесткость балки обеспечена
4.При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной балки в месте, не укрепленном поперечным ребром, стенка балки должна быть проверена на прочность от местного давления по формуле:
,
где Fбн - расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =12,5+2·3,45 = 19,4 (см)- условная длина распределения нагрузки, где b=12,5-ширина полки балки настила;
tef =t+r =1,8+ 1,65 = 3,45 (см)- расстояние от нагруженной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, где t=1,8 см; r=1,65см.
кН/см2;
Ryгc=24·1,1=26,4 кН/см2;
8,0826,4- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного давления.
5.Проверка общей устойчивости балки
- расчет на общую устойчивость не требуется.
Расход стали:
4. Стальной настил:
5. Балка настила: m=31,5/1.5=21 кг/м2
6. Вспомогательная балка: m=57/4,25=13,41 кг/м2
Всего: 141,3+21+13,41=175,71кг/м2
4. ВАРИАНТ 3
4.1 Расчет настила
Сбор нагрузок: Таблица 1.3
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
Итого |
25,33 |
26,926 |
Листы настила крепятся к полкам балок настила швами катетом не менее 4 мм. Для удобства сварки ширина листа должна быть на 15-20 мм меньше шага балок настила (см. раб. чертёж). При нагрузках, не превышающих 50 кН/м?, и прогибе меньше предельного, принимаемого для всех настилов равным [f/l]=1/150, прочность шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб). Определим наименьшую толщину настила при заданном пролёте балок настила lн при lн=75 см.
где n0=[l/f]=150
qн=25,33 кН/м?=29,33•10П? кН/см? - нормативная нагрузка на настил
Е- модуль упругости стали (Е=2.06•10? кН/см?)
н- коэффициент Пуассона (для стали н=0.3).
;
;
tн=7,1мм. Принимаем tн=8 мм.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами.
Определим растягивающее усилие Н, приходящееся на 1 погонный см длины шва:
где гf- коэффициент надежности по нагрузке (гf=1,05).
;
Катеты швов рассчитываются в соответствии со СНиП. В условиях возможного корродирования не рекомендуется использовать для настилов листы tн?6 мм.
- lw- длина шва, равная 1 см
коэффициент глубины провара шва f = 0,9 (табл. 34* СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1,1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Так как сварка полуавтоматическая, то в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С для стали С245.
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 215 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).
2.Расчет по металлу границы сплавления.
коэффициент глубины провара шва z = 1,05 (табл.34 СНиП II-23-81*)
коэффициент условия работы шва wz = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81*)
-=1,1 - коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Для стали С245. Run =360 МПа. Rwz=0.45·360=162 МПа=16,2кН/см2.
По расчету получаем катет шва 2 мм. , а по табл.38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва = 5 мм.. Поэтому принимаем катет шва = 5 мм.
4.2 Проектирование и расчет балок настила
Таблица 2.3
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
5. Стальной настил tн=8 мм, |
0,63 |
1,05 |
0,66 |
|
|
Итого |
25,96 |
27,59 |
Определение линейной плотности настила.
Погонная нагрузка на балку настила:
27,59·0,75=20,69
25,96·0,75=19,47;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки:
Qmax = qбн lбн 0,5= 20,69·1,06 =21,98кН
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1:
По сортаменту принимаем двутавр №12ГОСТ 8239-89 (Iх=350 см4,
Wх=58, 4см3, Sх=33,7см3, b=64 мм, t=7,3 мм, d =4,8 мм, h = 120 мм).
1.Проверка нормальных напряжений
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt=6,4·0,73=4,67 см2;
Аw = (h-2t)d = (12-2·0,73)0,48 = 5,05 см2
с = 1,07=>
18,69 26,4 кН/ см2 - условие прочности выполняется.
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с = кН/см2;
2,9<13,92 кН/ см2 => условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
lбн=212,5
Е=2,06·104 кН/см2;
25,96кН/см;
0,0039<0,004=>жесткость балки обеспечена.
4.3 Проектирование и расчет вспомогательной балки
Таблица 3.3
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
5. Стальной настил tн=8 мм, |
0,63 |
1,05 |
0,66 |
|
|
6. Балки настила I №12 |
0,15 |
1,05 |
0,157 |
|
|
Итого |
26,11 |
27,75 |
Определим линейную плотность балок настила.
Нагрузка с балок настила передаётся на вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При частом расположении балок настила (4 и более) можно заменить сосредоточенные силы эквивалентной равномерно распределённой нагрузкой.
Согласно табл. 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С245 толщиной от 2 до 20 мм, расчетное сопротивление R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Погонная нагрузка на балку настила:
27,75·2,125=58,97;
26,11·2,125=55,48;
Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки вычисляем по формуле:
Qmax = qбн lбн 0,5= 58,97·2,25=132,68 кН
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1
По сортаменту принимаем двутавр №33 ГОСТ 8239-89 (Iх=9840 см4, Wх=597см3, Sх=419 см3, b=140 мм, t=11,2 мм, d =7 мм, h = 330 мм).
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt=14·1,12=15,68 см2;
Аw = (h-2t)d =(33-2·1,12)·0,7=21,53см2;
с = 1,09=>
22,93 26,4 кН/ см2 - условие прочности выполняется
2.Проверка касательных напряжений.
;
;
RS с = кН/см2;
5,04<13,92 кН/см2=> условие выполняется.
3.Проверка жесткости.
;
;
26,11·2,125=55,48;
lвб=450 см;
Е=2,06·104 кН/см2;
Jx=9840 см4
;
0,0032<0,004=>жесткость балки обеспечена
4.При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной балки в месте, не укрепленном поперечным ребром, стенка балки должна быть проверена на прочность от местного давления по формуле:
,
где Fбн - расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =6,4+2·2,52 = 11,44 (см)- условная длина распределения нагрузки, где b=6,4-ширина полки балки настила;
tef =t+r =1,12+ 1,4 = 2,52 (см)- расстояние от нагруженной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, где t=1,12см; r=1,4см.
кН/см2;
Ryгc=24·1,1=26,4 кН/см2;
5,5226,4- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного давления.
5.Проверка общей устойчивости балки
- расчет на общую устойчивость не требуется.
Расход стали:
7. Стальной настил:
8. Балка настила: m=11,5/0,75=15.33 кг/м2
9. Вспомогательная балка: m=42,2/2,15=19,63 кг/м2
Всего: 62,8+15,33+19,63=97,76кг/м2
5. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Таблица 5
|
Наименование элементов |
1- вариант |
2- вариант |
3- вариант |
||||
|
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт |
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт |
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт |
||
|
Стальной настил |
54,95 |
141,3 |
62,8 |
||||
|
Балки настила |
27,4 |
45 |
21 |
8 |
15,33 |
40 |
|
|
Вспомогательные балки |
16,76 |
6 |
13,41 |
5 |
19,63 |
9 |
|
|
ИТОГО: |
99,11 |
51 |
175,71 |
13 |
97,76 |
49 |
Вывод: по расходу стали и количеству монтажных элементов наиболее экономичен вариант №1.
6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
Сбор нагрузки на главную балку Таблица 11
|
Вид нагрузки |
||||
|
1Металлоцементный раствор (=30мм.) |
0,75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0,1 |
1.3 |
0,13 |
|
|
3. Теплоизоляция шлакобетоном (=40мм.) |
0,48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
24 |
1.05 |
25,2 |
|
|
5. Стальной настил tн=8 мм, |
0,63 |
1,05 |
0,66 |
|
|
6. Балки настила I №12 |
0,15 |
1,05 |
0,157 |
|
|
7. Вспомогательная балка I №33 |
0,196 |
1,05 |
0,206 |
|
|
Итого |
26,306 |
27,956 |
Определим нагрузку от вспомогательной балки:
6.1 Компоновка и подбор сечения балки
Главная балка рассчитывается как однопролетная разрезная балка, нагруженная сосредоточенными силами. Величина сосредоточенной силы определяется как произведение полной нагрузки на 1м2 перекрытия на площадь, равную произведению шага второстепенных балок b на расстояние между главными балками l.
Максимальный расчётный изгибающий момент M и максимальная поперечная сила Q определяются с учётом собственного веса главной балки, который учитывается умножением расчетных значений момента и поперечной силы на коэффициент Ь. В зависимости от пролёта и величины нагрузки Ь принимается в пределах от 1,02 до 1,06. Таким образом, окончательные расчётные значения момента и поперечной силы будут равны
Принимаем сталь С245 ГОСТ 27772-88
Главная балка проектируется составного сварного сечения. Наилучшим типом балки является балка двутаврового сечения, состоящая из трёх листов, стенки и двух поясов.
При подборе сечения в первую очередь необходимо установить основной размер - высоту балки, от которой зависят все остальные размеры сечения.
Наименьшая допустимая высота балки определяется из условия ее жесткости по формуле:
,
где qн и q - нормативная и расчетная нагрузки;
L - пролет главной балки;
[L/f]=400 согласно СНиП «Воздействия и нагрузки».
Определим оптимальную высоту балки, соответствующую наименьшему расходу стали:
;
где k - коэффициент, зависящий от конструктивного оформления сечения балки. Рекомендуется принимать k=1.2
tw - толщина стенки, предварительно вычисленная по эмпирической формуле ;
h- большая из величин, полученных по формуле
или
,
Высоту балки следует назначать в пределах между hmin и hопт, но не менее hmin. При этом высоту балки необходимо согласовать с размерами прокатной листовой стали.
Принимаем высоту главной балки .
После назначения высоты определяется минимальная толщина стенки. Из условия среза определяется по формуле
Так как полученная величина отличается от полученной ранее более, чем на 2мм, то необходимо подставить ее в формулу
и уточнить .
Учитывая рекомендуемые соотношения hб/tст и исходя из условия 176<180<203, а также согласуя с размерами прокатной листовой стали, принимаем hб=170 см.
Толщина стенки балки должна приниматься не менее 8мм. Чтобы обеспечить местную устойчивость стенки без дополнительного укрепления продольными ребрами, необходимо иметь , тогда
1,1>0,6=> принимаю толщину стенки равную 11 мм.
Подбор сечения поясов
После назначения высоты и толщины стенки приступают к подбору сечения поясов балки. Размеры поясов находятся исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляют требуемый момент инерции сечения балки.
Требуемый момент инерции сечения балки
Момент инерции стенки:
Требуемый момент инерции полок:
Jf тр = Jтр - JW ;
Jf тр =1530739,8-499746,13=1030993,67 см4;
Принимаем ширину полки bf=520 мм, а tf=25 мм.
Требуемая площадь сечения полки:
tf=Af/ bf=127,6/52=2,47см?25 мм.
Уточним площадь сечения полки:
Af= bf tf=52·2,5=130см2.
Для обеспечения устойчивости сжатого пояса балки необходимо выполнение условия:
bef=(bf-tw)/2=(520-12)/2=254;
10,16<14,6 => устойчивость сжатого пояса обеспечена.
Проверка прочности
R с = 1,1 24 = 26.4 кН/см2
26 < 26,4 - условие прочности выполняется.
. Условие выполняется.
Выбираем листовой прокат для поясов 25х520х13000, для стенки 12х1650х13000.
Т.к. пролет 13 м, то экономически целесообразно уменьшить сечение балки. Уменьшение сечения будем делать на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры:
С учетом собственного веса главной балки Mmax=1,04·2872,4=2987,3 кНм. Определим требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение.
Момент инерции балки
Требуемый момент инерции сечения стенки балки
Требуемый момент инерции сечения полки балки
Требуемая площадь сечения поясов равна
С учетом выполнения условия l>b/2, принимаем пояс шириной 320 мм.
Уточним площадь сечения полки и стенки:
Геометрические характеристики сечения балки
Момент инерции
Момент сопротивления
Статический момент
1.Проверка нормальных напряжений.
26,3<26,4 кН/см2 -условие прочности выполняется.
2.Проверка касательных напряжений.
RS с = 0,5824=13,92 кН/см2
8,13<13,92- проверка выполняется.
Проверка жесткости балки не производится, так как она обеспечена принятой высотой сечения.
Все условия выполняются. Принимаем полученное сечение балки.
6.2 Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов сечения главной балки
Проверим условную гибкость стенки и определим необходимость постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки определяется по формуле
.
4,69>3,2 => необходимо укрепление стенки ребрами жесткости.
Расстояние между поперечным ребрами жесткости не должно превышать
Установим ребра жесткости с шагом не более 308,8 см. Выполняем постановку рёбер жёсткости в местах передачи нагрузки от вспомогательной балки на главную, а также между балками ввиду редкой расстановки вспомогательных балок.
Ширина ребер :
Принимаем bh = 100 мм.
Толщина ребра
Принимаем tS = 8 мм.
Балка разбита на 9 отсеков. Так как балка симметричная, то рассчитывать необходимо только 5 отсеков.
Проверка устойчивости стенки в первом отсеке
Проверка выполняется в сечении расположенном на расстоянии 1,65м от первого ребра жесткости, т.е. на расстоянии х1=3,25-1,65=1,6 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=1,2·165+2·32·2,5=198+160=358 см2;
Нагрузка от веса балки:
М'п=qx(l-x)/2=2,8·3,25(13-3,25)/2=44,36 кНм;
Мп=44,36+4445,35=4489,71 кНм;
М'=qx(l-x)/2=2,8·1,6(13-1,6)/2=25,536 кНм;
М=25,536+2188,48=2214,016 кНм
Мср=(М+ Мп)/2=(4489,71+2214,016)=3351,863 кНм;
1. Нормальные напряжения.
;
2. Касательные напряжения.
Q'= q(l/2-x);
Q'(1,6)=2,8·(6,5-1,6)=13,72;
Q'(3,25)=2,8·(6,5-3,25)=9,1кН;
Q'ср=11,41кН.
Qср=Q+ Q'ср=1422,5+11,41=1433,91кН;
3.Критические нормальные напряжения.
;
???????
????тогда по табл.21 СНиП II-23-81*
=33,3;
4.Критические касательные напряжения.
Проверка устойчивости стенки
.
Проверка устойчивости стенки во втором отсеке
х1=3,25·2-1,65=4,85 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=1,2·165+2·52·2,5=458 см2;
Нагрузка от веса балки:
М'п=qx(l-x)/2=3,6·6,5(13-6,5)/2=152,1 кНм;
Мп=152,1+6012,07=6164,17 кНм;
М'=qx(l-x)/2=3,6·4,85(13-4,85)/2=142,3 кНм;
М=142,3+6899,125=7041,425 кНм;
Мср=(М+ Мп)/2= (6316,27 +7041,425)/2=6602,8 кНм;
1. Нормальные напряжения.
;
2. Касательные напряжения.
Q'= q(l/2-x);
Q'(4,85)=3,6·(6,5-4,85)=5,94кН;
Q'(6,5)=3,6·(6,5-6,5)=0кН;
Q'ср=2,97кН.
Qср=Q+ Q'ср-F=1422,5+2,97-948,3=474,2 кН;
3.Критические нормальные напряжения.
;
???????
????тогда по табл.21 СНиП II-23-81*
=34,6;
4.Критические касательные напряжения.
Проверка устойчивости стенки
.
проверка выполняется.
6.3 Расчет соединения поясов балки со стенкой
Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляется в сварных балках поясными швами. Поясные швы предотвращают сдвиг поясов относительно стенки балки, что превращает все сечение в монолитно работающее.
Расчет соединения ведется на силу сдвига пояса относительно стенки. Сдвигающая сила Т, приходящая на 1см длины балки, определяется через касательные напряжения
(с учетом собственного веса балки)
Так как сдвигающая сила стремится срезать поясные швы, то сопротивление этих швов срезу должно быть не меньше силы Т:
где n=2 - количество швов в срезе;
Так как сварка полуавтоматическая, то в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С для стали С245.
Расчетное сопротивление металла шва R wf = 215 МПа (по т.56 СНиП II-23-81*).
Определим требуемую высоту катета Кf поясного шва "в лодочку".
1. Расчет по металлу шва.
Коэффициент глубины провара шва f =0,9 (СНиП II-23-81*, табл.34)
Коэффициент условия работы wf = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2)
- коэффициенты условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*;
Расчетное сопротивление металла R wf =215 МПа(СНиП II-23-81*, табл.56)
Высота катета поясного шва должна быть не менее
=>
2. Расчет по металлу границы сплавления.
Коэффициент глубины провара шва z =1,05 (СНиП II-23-81*, табл.34)
Коэффициент условия работы wz = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2)
- коэффициенты условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6 СНиП II-23-81*; Расчетное сопротивление металла R wz =0,45 R un = 0,45 370 = 166,5 МПа
Высота катета поясного шва должна быть не менее
=>
По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов (tf = 25мм) по табл. 38 СНиП II-23-81*, принимаем kf = 7 мм.
6.4 Расчет опорной части главной балки
Принимаем сопряжение балки с колонной примыканием сбоку. Конец балки укрепляем опорными ребрами. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для непосредственной передачи давления на колонну. При этом ось опорного ребра необходимо совмещать с осью полки колонны.
Определим площадь сечения ребра на смятие торцевой поверхности:
;
Rp - расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности;
Fр - опорная реакция.
Rр=327 МПа=32,7 кН/см2;
Ширина выступающей части ребра не должна превышать
Принимаем =260мм
Выступающая часть
Принимаем а=20мм
Из конструктивных соображений принимаем ребро 260х20мм. Уточним площадь сечения ребра:
Ар=26·2,0=52 см2.
Проверка ребра на устойчивость.
Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:
Aw=Aр+twbw=52+1,2·22,85=71,8 см2;
Радиус инерции сечения ребра ;
Гибкость ребра
?=0,949(СНиП II-23-81*,табл.72)
Проверка опорного ребра на устойчивость:
13,07<24 кН/см2.-Условие выполнено.
Рассчитаем прикрепление опорного ребра к стенке балки полуавтоматической сваркой, проволокой СВ-08Г2С (табл. 55* СНиП II-23-81*). По табл. 56* СНиП II-23-81* принимаем Rwf=215 МПа=21,5 кН/см2.
Rwz=0,45Run=0,45·370=166,5МПа=16,65 кН/см2,
вf=0,9,
вz=1,05.
вf Rwf=0,9·21,5=19,35 кН/см2;
вz Rwz=1,05·16,65=17,48 кН/см2;
17,48<19,35
Определим катет сварных швов
Т.к. толщина более толстого элемента 25 мм, то кmin=7 мм (табл. 38 СНиП II-23-81*), а 6,9<7, то принимаем катет шва 7 мм.
Проверяем длину рабочей части шва:
62,48<hст=165 см.
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.
6.5 Конструирование и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной
В курсовой работе принято пониженное сопряжение вспомогательной балки с главной. В этом случае верх вспомогательной балки опущен на величину, равную высоте балки настила. Сопряжение осуществляется через поперечное ребро жесткости главной балки. При этом опорная реакция вспомогательной балки передается на главную через болты нормальной точности, прикрепляющие стенку вспомогательной балки к поперечному ребру главной балки. Расчёт сводится к определению числа болтов, работающих на срез.
Опорная реакция вспомогательной балки равна:
Принимаем болты нормальной точности, класс по прочности - 5,6, диаметром 20 мм. Расчетное сопротивление срезу болтов для принятого класса прочности Rbs = 190 Мпа.
Расчетные усилия, которые может выдержать один болт работающий на срез:
Nb = RbsbAbns,
где Rbs = 190 МПа,
b = 1 - коэффициент условия работы,
ns = 1 - число срезов болта.
Аb = d2/4 = 3,142,02/4 = 3,14см2 - расчетная площадь сечения болта
Nb = 1913,141= 59,66 кН.
Требуемое количество болтов в соединении
Расстояние между центрами болтов должно быть
Расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия , поперек усилия
Принимаем соединение 7 болтами нормальной точности, класс по прочности - 5,6, диаметром 20 мм.
7. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ СКВОЗНОГО СЕЧЕНИЯ
7.1 Конструирование и расчет стержня сквозной колонны
Стержень сквозной центрально-сжатой колонны обычно состоит из двух ветвей (швеллеров или двутавров), связанных между собой решеткой.
В центрально-сжатых колоннах чаще всего применяется безраскосная решетка (планки), которая в наибольшей степени отвечает требованию технологичности изготовления.
Планки проектируют из листов или (при больших нагрузках) отрезков швеллеров полками наружу.
При больших расстояниях между ветвями (b>800мм), когда безраскосная решетка становится слишком тяжелой, применяют раскосную решетку.
Расчет колонны начинается с определения нагрузки. Продольная сила определяется по формуле:
N=gLB,
g - полная расчетная нагрузка на 1м? перекрытия;
L и B - шаги по сетке колонн.
Таблица 12
|
Вид нагрузки |
||||
|
1. Металлоцементный раствор |
0.75 |
1.3 |
0,975 |
|
|
2. Гидроизоляция 2 слоя рубероида |
0.1 |
1.2 |
0,12 |
|
|
3. Теплоизоляция на шлакобетон t=40 мм |
0.48 |
1.3 |
0,624 |
|
|
4. Полезная нагрузка |
28 |
1.05 |
29,4 |
|
|
5. Стальной настил tн=8 мм |
0,628 |
1,05 |
0,656 |
|
|
6. Балки настила I №18 |
0,283 |
1,05 |
0,297 |
|
|
7. Вспомогательная балка I №55 |
0,28 |
1,05 |
0,294 |
|
|
8. Главная балка Н=160см |
0,554 |
1,05 |
0,5817 |
|
|
Итого |
31,075 |
32,95 |
Принимаем собственный вес колонны 10 кН.
N=2774,275+10=2784,275 кН.
При опирании балок на колонну сверху, колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце.
Соединение с фундаментом легких колонн в расчете примем жестким. Поэтому длина колонны определяется при = 0,7:
lef = L = 0,7 7,1 м = 4,97 м.
Принимаем сталь С245 (т.к. III гр. по табл. 50 СНиП II-23-81*.).
Ry=240 МПа.
Подбор сечения сквозной колонны начинается с расчета на устойчивость относительно материальной оси х.
Задаёмся гибкостью ?, из условия устойчивости определяем требуемую площадь одной ветви. Коэффициент продольного изгиба определяется по СНиП II-23-81*, .Определим требуемую площадь сечения и радиус инерции:
Подбираем по сортаменту соответствующий профиль швеллер: №40:
h=400мм;
b=115мм;
d=8мм;
t=13,5мм;
А=61,5см2,
Определим по действительной гибкости:
Недопряжение составляет >5%, следовательно необходимо проверить меньший профиль швеллера: №36:
h=360мм;
b=110мм;
d=7,5мм;
t=12,6мм;
А=53,4см2,
Определим по действительной гибкости:
Условие не выполнено. Принимаем больший швеллер: №40.
Переходим к расчету на устойчивость сквозной колонны относительно свободной оси.
Устойчивость сквозной колонны относительно свободной оси проверяется по приведенной гибкости, учитывающей деформативность решетки:
Гибкость ветви на участке между планками должна быть не более 40, при этом должно выполняться условие , в противном случае возможна потеря несущей способности ветви ранее потери устойчивости колонны в целом.
Приведенная гибкость зависит от расстояния между ветвями b, которое определяется требованием равноустойчивости сквозной колонны относительно осей х и у, для чего приведенная гибкость должна быть равна гибкости относительно материальной оси:
;
Задаваясь гибкостью отдельной ветви и шириной планки , находим количество планок на колонне:
.
Длина ветви:
.
Назначим зазор между швеллерами 150мм.
Ширина планки принимается в пределах (0,5-0,8)b=205-333мм. Принимаем =250мм.
Длина планки назначается таким образом, чтобы нахлестка планки на каждую ветвь была не менее , где t-наименьшая толщина соединяемых элементов:
Толщина планки:, тогда
;
Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси
,
.
Требуется проверка на устойчивость по формуле:
,
Условие выполняется. Принимаем подобранное сечение.
7.2 Расчет планок
Элементы соединительной решетки (планки, раскосы, стойки) и их прикрепление к ветвям рассчитывают на усилия, возникающие в них от условной поперечной силы , принимаемой постоянной по всей длине стержня:
;
где -коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов по .
Условная поперечная сила распределяется поровну между элементами решетки, лежащими в двух плоскостях.
Соединительные планки рассчитываются на силу, срезывающую планку,
;
и на момент, изгибающий планку в ее плоскости:
;
где - условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости (при двух плоскостях планок).
;
;
=41-2·2,75=40,45см;
;
.
Сварные угловые швы, прикрепляющие планки к ветвям колонны, рассчитываются на совместное действие усилий в планке и :
;
;
где - напряжение в шве от изгибающего момента;
- напряжение в шве от поперечной силы;
;
;
Принимаем -минимальный катет шва;
- расчетная длина шва.
;
;
;
=21,5·1·1,1=23,65
<23,65.
=16,65·1·1,1=18,3
<18,3.
Условия выполняются, значит, принимаем катет шва .
7.3 Конструирование и расчет базы колонны
Конструкция базы должна обеспечивать: равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент; принятое в расчетной схеме соединение колонн с фундаментами; простоту монтажа.
Принимаем базу колонны - с траверсами.
Диаметры анкерных болтов при жестком сопряжении принимают равными 24-36мм.
После того, как выбран тип базы, определяют размеры опорной плиты в плане. Для простоты расчета принимаем, расчетное усилие в колонне N распределяется равномерно базой колонны по всей площади контакта с фундаментом.
Требуемая площадь плиты:
- расчетное сопротивление материала фундамента;
Класс бетона фундамента В10.
Rb=6 МПа; г=1,2;
.
Размеры плиты в плане определяются в зависимости от конструкции базы.
Ширина базы с траверсами принимается по конструктивным соображениям:
;
расстояние между ветвями траверс, т.е. ширина или высота сечения колонны;
=10мм- толщина траверсы, принимаемая предварительно 10-14мм;
с=60мм - ширина свеса плиты, принимаемая 20-60мм, но не более 100-120мм.
.
Длина плиты:
Принимаем размеры плиты 550х700.
Апл=55·70=3850 см2.
Расчет толщины плиты базы.
Выделим три участка плиты с характерными схемами закрепления.
Плита работает на изгиб от равномерно распределённой нагрузки:
Изгибающие моменты в плите на участках:
на участке с опиранием на четыре канта,
М= бqа2;
М1 = 0,0480,72412 = 58,1 кН·см.
на участке с опиранием на три канта
а1=400 мм, в1=145 мм.
Отношение сторон 400/145=2,76>2, значит, участок плиты рассчитывается как консоль
М = qc2/2;
с = 55 мм;
М2= 0,72·5,52 /2=10,89 кНсм.
По наибольшему моменту на участке Мmax = 58,1 кНсм
Материал для опорной части плиты принимаем согласно табл. 50* СНиП II-23-81* - сталь С245.
R у = 240 МПа (по т.51 СНиП II-23-81*).
Определим требуемую толщину плиты:
Принимаем .
Нагрузка со стержня колонны передается на траверсы через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы. Крепление траверс к колонне производим полуавтоматической сваркой.
Подобные документы
Понятие балочной клетки - системы несущих балок с уложенным по ним настилом. Основные виды балочных клеток, особенности их компоновки. Расчет балок настила и главной балки. Проверка подобранного сечения главной балки. Расчет колонны сквозного сечения.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.04.2014Методы расчёта стального настила и балки настила. Сбор нагрузок на главную балку и изменение ее сечения. Расчет соединения поясов со стенкой. Проверки местной устойчивости элементов балки. Расчет центрально сжатой колонны: сплошного и сквозного сечения.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2010Проектирование конструкций балочного перекрытия, выбор системы несущих балок. Характеристика варианта балочной клетки. Сбор нагрузок, расчет балки настила. Узлы главной балки. Расчет колонн сплошного и сквозного сечения. Расчет базы колонны и ее оголовка.
курсовая работа [569,6 K], добавлен 16.12.2014Расчет стального настила. Компоновка балочной клетки и выбор варианта для детальной разработки. Подбор сечения главной балки, изменение ее сечения по длине. Проверка общей устойчивости балки. Конструирование и расчет планок, базы и оголовка колонны.
курсовая работа [410,6 K], добавлен 28.04.2011Расчетная схема, нагрузки и усилия, подбор сечения балки настила, проверка ее прочности и жесткости. Расчет геометрических характеристик поперечного сечения. Расчет планок колонны. Проверка общей и местной устойчивости главной балки, ее крепления к стене.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.12.2013Расчет и конструирование балочной клетки: компоновка и выбор варианта, определение крепления настила. Подбор и проверка сечения главной балки, изменение сечения поясов. Расчет параметров и конструирование колонны, ее базы и оголовки, расчетной длины.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.08.2013Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки. Изменение сечения главной балки по длине. Расчет балочной клетки нормального типа. Проверка и обеспечение местной устойчивости балки. Подбор и расчет сечения колонны. Расчет ребер жесткости.
курсовая работа [700,4 K], добавлен 28.06.2015Выбор схемы балочной клетки и подбор сечения балок настила и вспомогательных балок. Расчет и конструирование главной балки. Примыкание вспомогательных балок к главной. Уточнение собственного веса главной балки. Проверка местной устойчивости стенки.
курсовая работа [6,4 M], добавлен 14.06.2011Подбор сечения балок: настила, главной, составной. Проверка их прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Расчет и конструирование узлов, соединений. Проектирование центрально-сжатой колонны и ее нижней опорной части. Выбор стали для конструкций.
курсовая работа [221,5 K], добавлен 27.11.2015Компоновка балочной клетки и выбор стали. Расчет железобетонного настила. Проектирование монтажного стыка главной балки. Расчет соединения пояса со стенкой. Подбор сечения сквозной колонны. Определение высоты траверсы. Конструирование базы колонны.
курсовая работа [663,6 K], добавлен 08.12.2013
