Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Вихідні дані на проектування

Вихідні дані

Прольоти	Крок балок настилу , м	Позначки
L, м	, м		Верх настилу	Верх фун- даменту
12,0	6,0	1,0	7.500	-0,500	20,0

Коефіцієнти надійності за навантаженням: для власної ваги металевих конструкцій - =1,05; для тимчасового навантаження - =1,2.

Оскільки в навчальному прикладі не позначаємо ступінь відповідальності споруди, коефіцієнт надійності будівлі (споруди) за призначенням умовно приймаємо =1,0.

2. Проектування та розрахунок сталевого настилу

Приймаємо незнімний настил, приварений до балок кутовими швами (рис.2.1, 2.2). Вважаємо, що настил шарнірно з'єднується з балками. Відповідно до вихідних даних в прикладі прийнято нормативне корисне навантаження . Попередньо приймаємо товщину настилу =10мм=1см . Для розрахунків умовно розглядаємо смугу шириною 1см . Тоді погонне рівномірно розподілене навантаження на 1см довжини смуги при значенні корисного навантаження (за завданням) та власної ваги настилу ==0,00007851=0,0000785кН/см2 становить:

,

=0,002+0,00007850,0021.

Тут =78.5кН/м3=0,0000785кН/см2- об'ємна вага сталі.

Прольот настилу та крок балок а умовно приймаємо однакові, тобто (нехтуючи маленькою шириною поличок балок).

При навантаженні до 50 кН/м2 та граничному відносному прогині міцність такого шарнірно опертого настилу, як правило, забезпечена і його потрібно розраховувати тільки на прогин за формулою (2.1):

Рис.2.1. Розрахункова схема гнучкого настилу

, (2.1)

де

- прольот настилу;

- товщина настилу;

- граничне відношення прольоту настилу до його прогину;

- нормативне значення рівномірно розподіленого навантаження на 1 пог.см довжини умовно вирізаної смуги шириною 1 см;

, (2.2)

Е = 2,06104 кН/см2 - модуль пружності;

- коефіцієнт Пуассона.

Підставляючи значення n0 та у формулу (2.1), отримуємо граничне значення відношення прольоту настилу до його товщини:

(2.3)

Значення розпору Н, на сприймання якого слід перевірити зварні шви, можна обчислити за наближеною формулою:

, (2.4)

де =1,2 - коефіцієнт надійності за навантаженням для тимчасового навантаження.

Крок балок настилу приймається в межах 0,6...1,6м.

У нас граничне відношення прольоту настилу до його товщини за формулою (2.3):

.

Якщо в прикладі прийнято , . Остаточно приймаємо товщину настилу .

Рис. 2.2. Схеми настилу: - конструктивна; б - розрахункова;

1 - балки настилу; 2 - настил; 3 - зварні кутові шви

Величину розпору Н для смуги шириною 1см визначаємо за формулою (2.4):

.

Висоту катету зварного кутового шва визначаємо за формулами:

- при розрахунках на міцність за металом шва

, (2.5)

- при розрахунках на міцність за межею сплавлення

. (2.6)

В формулах (2.5) та (2.6):

, - коефіцієнти для зварних кутових швів, які приймаються за 1,табл.34*];

- розрахункова довжина шва;

- розрахунковий опір шва, прийнятий за [1, табл.56] для електродів типу Е42 за ГОСТ 9467-75;

- розрахунковий опір металу межі сплавлення;

-нормативний опір сталі С235 за тимчасовим опором, прийнятий зa [1, табл.51*];

с =1 -коефіцієнт умов праці.

При виконанні умови

,

розрахунок швів виконуємо тільки за металом шва за формулою (2.5):

.

Мінімальний катет зварного кутового шва, прийнятий за табл.38 при товщині настилу , дорівнює 4мм . Тому остаточно приймаємо .

3. Підбір перерізу прокатної балки настилу

Балки настилу доцільно проектувати з двотаврового профілю за ГОСТ 8239-89.

Розрахунковою схемою балки настилу (рис.3.1) є розрізна однопрольотна балка з рівномірно розподіленим погонним навантаженням. Постійне нормативне навантаження від настилу товщиною (власна вага настилу); власна вага балки поки ще невідома. Тимчасове нормативне корисне навантаження .

Рис. 3.1. Розрахункова схема балки настилу

За класифікацією [1,табл.50*] балки настилу віднесено до третьої групи сталевих конструкцій споруд. Тому приймаємо сталь класу міцності С 235 з розрахунковим опором . Коефіцієнт умов роботи приймаємо за [1,табл.6*] .

Коефіцієнти надійності за навантаженням:

- для постійного навантаження (власна вага стальних конструкцій);

- для тимчасового навантаження .

Нормативне рівномірно розподілене навантаження на балку визначимо за формулою:

.

Розрахункове рівномірно розподілене навантаження за формулою:

.

Максимальні згинаючий момент і перерізуюча сила:

;

Підбір перерізу виконуємо з урахуванням розвитку пластичних деформацій за формулою:

,

звідки визначаємо необхідний розрахунковий момент опору:

,

де

- значення максимального згинаючого моменту в кНсм (раніше він був обчислений в кНм );

(попередньо приймаємо в межах ).

Маючи необхідне значення моменту опору, за сортаментом на гарячекатані двотаври приймаємо близький, дещо більший за величиною Wx (), профіль І30 (рис. 3.2) з геометричними характеристиками:

; ; ; ; ; ; ; А=46.5 см2. Погонна маса профілю - 36.5 кг/м.

Тоді нормативна погонна власна вага балки буде

.

Розрахункова погонна власна вага дорівнює

.

Відповідно до 1, п.7.1 висота стінки для прокатного профілю визначається за формулою:

;

Рис. 3.2. Переріз балки настилу

За рис. 3.1 в перерізі, де , , і отже дотичні напруження . Приймаємо . Значення коефіцієнта наведені в 1 в залежності від відношення площі однієї полиці Аf до площі стінки Аw.

Площа стінки

.

Знаючи площу стінки, обчислюємо площу однієї полиці за формулою

.

Тоді

.

При , за табл.4.3 знаходимо коефіцієнт .

Уточнюємо погонне навантаження q, додаючи власну вагу 1пог.м. двотавра І30 (-за сортаментом; ):

;

.

Розрахункові згинаючий момент і перерізуюча сила:



Опорна реакція балки настилу:

.

Перевіряємо підібраний двотавр на міцність за формулою:

.

Дотичні напруження в опорному перерізі балки перевіряємо за формулою:

,

де

.

Перевіряємо жорсткість балки за формулою:

,

Де

Е = 2,06104 кН/см2 - модуль пружності.

Для балок настилу маємо граничне значення відносного прогину

,

звідки абсолютне значення граничного прогину буде

.

Умова жорсткості для прийнятої балки настилу виконана:

.

Таким чином, міцність і жорсткість балки настилу забезпечена.

Місцева стійкість поясів і стінки прокатних балок не перевіряється, тому що вона забезпечена їх товщинами, прийнятими за умовами прокату.

4. Проектування та розрахунок головної балки

4.1 Статичний розрахунок

Розрахункові навантаження. На головну балку передаються зосереджені навантаження від балок настилу (рис.4.1), які дорівнюють кількості опорних реакцій балок настилу. В нашому випадку .

Якщо до балки прикладено більше чотирьох рівномірно розташованих на балці зосереджених сил, то з практичною точністю спрощено можна прийняти, що до балки прикладено рівномірно розподілене навантаження.

Еквівалентне умовне рівномірне розподілене навантаження:

.

Максимальні внутрішні зусилля:

Тут

1,03 - коефіцієнт, що попередньо враховує навантаження від власної ваги головної балки.

Згинаючі моменти визначені в кНм. При подальших розрахунках їх розмірність приймаємо в кНсм, тобто тому що розрахунковий опір прийнятий в .

Розрахункова схема.

Рис. 4.1. Розрахункова схема головної балки та епюри внутрішніх зусиль

Головні балки за вимогою [1,табл. 50* додатку 1] віднесено до другої групи стальних конструкцій, тому приймаємо сталь класу міцності С245 з розрахунковим опором

4.2 Підбір перерізу балки

Висота балки з умови жорсткості. Граничне значення прогину головної балки:

,

де - прольот балки.

Мінімальна висота балки за формулою:

.

Товщина стінки. Мінімальну товщину стінки із умови її міцності при роботі на зріз визначаємо за формулою:

.

Тут

;

- розрахунковий опір сталі

С245 зрізу;

- коефіцієнт умов роботи, [1, табл. 6*].

Оптимальна товщина стінки за формулою:

.

Остаточно приймаємо з урахуванням сортаменту стінку товщиною .

Оптимальна висота балки. З умови найменшої витрати сталі оптимальну висоту балки визначаємо за формулою:

де необхідний розрахунковий момент опору головної балки в межах пружньої роботи сталі:



Вибираючи стандартну ширину прокатної сталі за ГОСТ 19903-74* , остаточно приймаємо висоту стінки ; висоту балки, ототожнюючи її з висотою стінки, приймаємо, поки що,

Площа одного поясу. Необхідну площу поясу визначаємо за формулою:

.

Приймаємо ширину поясу

тоді товщина поясу

Використовуючи стандартні товщини прокатної листової сталі, остаточно приймаємо

Для забезпечення місцевої стійкості стиснутого поясу обмежується величина його звісу (рис. 4.2) відповідно до умови:

.

В нашому випадку

-

- місцева стійкість стиснутого поясу забезпечена.

Рис.4.2. Остаточний переріз головної балки

Остаточно приймаємо переріз головної балки, показаний на рис.4.2.

Геометричні характеристики перерізу:

момент інерції:

момент опору:

.

Тут

.

Урахування власної ваги балки. Площа перерізу

.

Об'єм одного метру довжини балки (погонного метру) :

;

об'ємна вага сталі:

.

Тоді нормативна власна вага одного метру довжини балки:

.

Розрахункова власна вага одного метру довжини балки:

.

Скорегований згинаючий момент:

.

Нормальні напруження:

-

- міцність за нормальними напруженнями забезпечена.

Прогин балки не перевіряємо, тому що

Таким чином, міцність перерізу балки в середині прольоту забезпечена.

4.3 Зміна перерізу

Основний переріз балки підбирають за найбільшим значенням згинаючого моменту. На ділянках, де зусилля менші, міцність металу використовуються лише частково, з недонапруженням. Тобто існує передумова для зменшення перерізу і, відповідно, витрати металу.

Найменші значення згинаючого моменту спостерігаються поблизу опор. Практика свідчить, що найдоцільніше змінювати переріз на відстані близько від опори. У цьому перерізі або зменшують висоту стінки, залишивши незмінним переріз поличок, або зменшують полички при сталій висоті перерізу.

Зміну висоти перерізу застосовують вкрай рідко, оскільки при цьому різко зростає трудомісткість виготовлення балки. Широко застосовують лише зміну перерізу поличок, що пояснюється простотою конструктивного рішення і його технологічністю. При цьому зміну перерізу виконують шляхом зменшення ширини поличок (рис. 4.3).

Умовне рівномірне розподілене навантаження з урахуванням власної ваги балки:

.



Рис. 4.3. Зміна перерізу по довжині балки

Значення і на відстані від опори, тобто при , обчислюємо за формулами:

З'єднання між собою окремих частин полички у місці зміни перерізу виконують стиковим зварним швом, найчастіше якість стикового шва контролюють лише візуально.

Розрахунковий опір стикових швів розтягу при візуальному контролю якості швів:

.

При фізичних методах контролю якості шва

,

тобто при фізичному контролю маємо шов, рівний за міцністю з основним металом - металом поличок.

Потрібний момент опору у місці зміни перерізу:

Площа полиці:

потрібна ширина зменшеної полиці (при ):

Ширина полиці повинна бути не менше:

, або ;

у нас

; або .

Остаточно приймаємо та обчислюємо геометричні характеристики зміненого перерізу:

момент інерції

момент опору

При маємо , тобто прийнявши за конструктивними вимогами , ми ще маємо значний запас міцності за новим зміненим перерізом балки. Таким чином, якщо при розрахунках отримаємо потрібну ширину полиці , залишаємо раніше призначене місце зміни перерізу. Якщо , а конструктивно приймаємо (як у нашому випадку), треба знайти нове місце зміни перерізу, таке, яке б виключило недонапруження балки за нормальними напруженнями від її згину.

З цією метою знайдемо граничний згинаючий момент, який може сприйняти зменшений переріз із заданим розрахунковим моментом опору :

.

Значення цього згинаючого моменту має місце в поперечному перерізі на відстані х від опори і визначається за формулою:

або прирівнявши , отримаємо:

,

звідки будемо мати квадратне рівняння:

розв'язуючи яке, отримаємо:

.

Обчислюємо відстань зміни перерізу від лівої опори за вище отриманою формулою:

.

Попередньо ми приймали .

У місцях зміни перерізу в поличках рівень нормальних напружень близький до розрахункового опору металу. Значними також є і дотичні напруження. Тому тут обов'язкова перевірка міцності за приведеними напруженнями (рис. 4.4) в стінці на межі її з'єднання з поличками:

,

де

- нормальні напруження на межі з'єднання стінки з поясом;

- дотичні напруження в тому ж місці.

Рис. 4.4. До перевірки приведених напружень у місці зміни перерізу

Обчислюємо нормальні напруження:

.

Дотичні напруження визначаємо за формулою Д.І.Журавського:

де

перерізуюча сила в перерізі при :

;

статичний момент площі зміненого поперечного перерізу поясу відносно нейтральної осі ”Х-Х”:

Перевіряємо приведені напруження за формулою:

-

- міцність забезпечена.

4.4 Перевірка загальної стійкості балки

Визначаємо найбільші значення відношення довжини ділянки балки між зв'язками до ширини стиснутого поясу:

,

тут

-відстань між осями поясних листів.

1. На ділянці зменшеного перерізу, де це відношення дорівнює:

.

Якщо відстань між зв'язками (між балками настилу) становить , то фактично маємо

.

2. На ділянці, де знаходимо граничне відношення:

Фактичне відношення буде

Висновок: загальна стійкість балки забезпечена на всіх її ділянках між балками настилу.

4.5 Розрахунок місцевої стійкості стінки

Оскільки умовна гнучкість стінки у нашому прикладі становить:

,

то стінку балки необхідно підкріпити основними поперечними ребрами жорсткості з максимальним кроком . При цьому, поздовжні ребра жорсткості не потрібні, бо .

З конструктивних міркувань крок поперечних ребер жорсткості вздовж стінки приймаємо , тобто розміщуємо їх не під кожною балкою настилу, а через одну (рис. 4.5).

Місцеві напруження в стінці від опорної реакції балки настилу, що не має під собою поперечних ребер, обчислюємо за формулою:

,

тут

- опорна реакція балки настилу;

- товщина стінки головної балки;

,

b - ширина полиці балки настилу (рис. 4.4);

- товщина полиці головної балки.



Рис. 4.5. До перевірки місцевої стійкості стійки: - схема розміщення ребер жорсткості; б - епюра згинаючих моментів і перерізуючих сил.

Якщо та , необхідна перевірка місцевої стійкості в усіх відсіках стінки. Обмежимось перевіркою стійкості лише у відсіку, де змінюється переріз та одночасно діють і . Це другий відсік від опори (рис. 5.1).

Оскільки відсік має розміри , то середні значення і слід обчислити для більш напруженої ділянки довжиною . У нашому випадку перевірку місцевої стійкості належить виконати у двох перерізах:

1-1, на відстані від опори, де прикладена зосереджена сила і ;

2-2, на відстані від другого поперечного ребра, де (середина більш напруженої розрахункової ділянки відсіку стінки між поперечними ребрами). Відстань перерізу 2-2 від опори становить (рис. 4.5).

В перерізі 1-1 розрахункові зусилля будуть:

Нормальні стискаючі напруження в стінці на рівні її з'єднання із стиснутим поясом обчислюємо за формулою:

.

Середні дотичні напруження - за формулою:

.

Знаходимо і коефіцієнт за формулою:

.

За [1, табл.24], якщо і , граничне значення становить 0,618. В нашому випадку .

Згідно з вказівками [1, п.7.6*, в], якщо і , критичні нормальні напруження обчислюємо за [1, формула (75)]:

,

тут =31,5 - визначаємо за табл.5.1 в залежності від .

Місцеві нормальні критичні напруження за [1, формула (80), та п.7.6*,в]:

,

де

;

- коефіцієнт, який приймається за [1, табл.23] в залежності від

і значення .

Якщо і , маємо

.

Критичні дотичні напруження знаходимо за формулою (5.29):

.

Тут, якщо більший бік відcіку і менший :

;

.

Якщо розмір меншого боку відсіку , то

.

Тепер перевіряємо місцеву стійкість стінки другого від опори відсіку в перерізі 1-1 за формулою:

.

Місцева стійкість стінки в перерізі 1-1 забезпечена.

В перерізі 2-2 цього відсіку розрахункові зусилля будуть:

Нормальні стискаючі і середні дотичні напруження:

Локальні напруження .

Критичні нормальні та дотичні напруження такі ж, як і в перерізі 1-1 цього відсіку:

; .

Перевіряємо місцеву стійкість стінки в перерізі 2-2 за формулою:

.

Місцева стійкість стінки другого від опори відсіку забезпечена.

Стійкість стінки в інших відсіках перевіряють аналогічно.

На підставі аналізу результатів обчислень за формулами, коли та , можна зробити висновок, що наявність локальних напружень збільшує результат розрахунку більш ніж на 30%. І цей вплив зростає із збільшенням зосередженого навантаження.

Тому, якщо за результатами обчислень буде встановлено, що стійкість стінки у відсіку не забезпечена, треба зменшити крок поперечних ребер, або встановити їх в місцях дії зосереджених навантажень, щоб .

Найбільш технологічним типом шарнірного сполучення балок є поверхове, коли балка настилу опирається на верхній пояс головної балки. Якщо опорна реакція балки настилу перевищує 10кН, то для недопущення можливого відгину поясу головної балки передбачають в цьому місті поперечне ребро жорсткості або виконують додаткову перевірку міцності поясу балки на можливий його місцевий відгин. Також виконують місцеве підсилення верхнього поясу в місці опирання балки настилу.

В зварних двотаврових балках, які відносяться до конструкцій груп 2...4 за [1, табл.50*], ребра жорсткості проектуються однобічними з листів з розташуванням їх з одного боку балки [1, п.13.28]. Для однобічних ребер ширина такого ребра має бути не менша ніж

.

Якщо застосовують парні симетрично розташовані ребра, ширина кожного ребра повинна бути

.

Товщина ребра в обох випадках становить

.

Балки перекриття віднесено до конструкцій 2-ї групи, для яких ширина однобічного ребра має бути не менша

.

Це трохи перебільшує ширину звісу поясу в зміненому перерізі балки

.

Тому приймаємо двобічні ребра шириною не менше

.

Остаточно проектуємо .

Товщина поперечного ребра

.

Остаточно приймаємо поперечне ребро з листа - 80х6.

Ребра прикріплюють до стінки двобічними зварними швами .

У нас опорна реакція балки настилу, тобто зосереджене навантаження на головну балку, становить . Виконуючи рекомендації [1, п.7.10], остаточно проектуємо двобічні поперечні ребра жорсткості в місцях зосереджених навантажень, тобто розташовуємо їх по довжині балки з кроком . Місцеву стійкість стінки, при цьому, не перевіряємо, тому що при вона була забезпечена.

4.6 Розрахунок з'єднання поясів із стінкою

Розглянемо два варіанти з'єднання поясів із стінкою.

Варіант1, коли крок ребер жорсткості становить . Оскільки не виконується умова в) перелічених вище вимог, з'єднуємо пояс із стінкою двобічними кутовими швами.

Значення на опорі, відкореговане з урахуванням власної ваги балки

.

Статичний момент поясу:

Момент інерції зменшеного перерізу дорівнює

.

В перерізі 1-1 діє тільки , в перерізі 2-2 діють спільно і F. Очевидно, що в перерізі 2-2 зусилля будуть найбільшими і він буде розрахунковим.

Зсуваючі зусилля:

;

вертикальне зусилля від дії локальних напружень:

.

Рівнодіюче значення зсуваючого зусилля за формулою:

.

Відповідно до норм проектування [1] зварювання виконуємо дротом Св-80А з

, для сталі С245 за [1, табл.51*] маємо ; тоді ; і - для ручного напівавтоматичного зварювання відповідно до [1, табл.34*]. Оскільки виконується умова

,

розрахунки проводимо лише за металом шва. Приймаючи , отримуємо необхідну висоту катета шва:

.

Приймаємо мінімальний катет шва .

Варіант 2, коли крок ребер жорсткості становить .

В цьому випадку можливо прийняти однобічні шви. Зсуваюче зусилля при : -див. вище. Тут , бо дійсна епюра Q є ступінчатою.

Катет шва:

.

Конструктивно приймаємо мінімальний катет шва .

4.7 Розрахунок опорного ребра

Опорна реакція балки:

Матеріал - сталь С245 з розрахунковим опором ; розрахунковий опір сталі зім'яттю

Приймаємо ширину ребра , тоді, знаходимо потрібну товщину ребра із умови зім'яття торцьової поверхні:

.

Конструктивно з урахуванням сортаменту приймаємо товщину ребра . Розмір виступаючої частини ребра приймаємо .

Перевіряємо опорну частину на стійкість із площини балки (із площини стінки) як умовний центрально-стиснутий стержень таврового перерізу з площею, яку обчислюємо за формулою:

.

Гнучкість стержня:

.

Тут:

- товщина стінки балки;

- висота стінки балки.

При знайдемо .

Перевіряємо стійкість умовної стійки за формулою:

.

Стійкість опорної частини балки як умовного центрального стисненого стержня забезпечена.

Умовна гнучкість цього стержня відносно осі “Y-Y”:

.

Граничне значення звісу ребра до його товщини за формулою:

.

У нашому випадку:

-

- місцева стійкість ребра забезпечена.

Опорне ребро прикріплюється до стінки двобічними кутовими швами. Матеріал для зварювання беремо, як і для поясних швів.

Мінімальний катет шва за формулою:

.

Приймаємо .

Перевіряємо вимогу . Умова виконується і остаточно приймаємо . Конструктивно цими швами варимо по всій висоті з'єднання опорного ребра із стінкою.

5. Проектування та розрахунок колони суцільного перерізу

5.1 Підбір перерізу колони

Стискаюча сила

.

Тут

n=2- кількість головних балок, які cпираються на середню колону;

- опорна реакція головної балки.

Геометричну довжину колони обчислюємо за формулою:

Розрахункові довжини колони відносно головних осей її перерізу визначаємо за формулою:

.

За [1, табл.50*] для колони приймаємо сталь С235 з ; .

Задаємось орієнтовно гнучкістю колони в межах 60..100; приймемо, наприклад, та знайдемо коефіцієнт поздовжнього згину .

Маємо необхідну площу перерізу колони:

.

Необхідний радіус інерції:

сталевий настил балка ребро

Радіус інерції двотаврового перерізу:

,

звідки знаходимо потрібну ширину полиці:

.

Із умови загальної стійкості колони необхідно, щоб:

тобто

Використовуючи стандартні розміри широкополосної сталі, остаточно приймаємо

Граничне значення відношення звісу полиці до її товщини обчислюємо за формулою:

,

де умовна гнучкість

Якщо величина звісу полиці

,

то необхідна товщина полиці із умови її місцевої стійкості буде становити:

.

Звичайно товщину полиці приймають не менш 10мм.

На практиці зварні двотаври мають перерізи з розмірами , що є оптимальним для центрально-стиснутих колон. Ураховуючи це, приймаємо (рис.5.1).



Рис. 5.1.Складений суцільний переріз колони

Необхідна площа стінки:

.

Оскільки для забезпечення стійкості колони достатньо лише площі поясів, розміри стінки призначаємо конструктивно.

Висоту стінки маємо автоматично, вона безпосередньо випливає з рис.5.1:

.

Товщину необхідно визначити з умови місцевої стійкості стінки. При знаходимо граничне значення :

,

звідки маємо потрібну товщину стінки:

.

При цьому маємо

.

Звичайно товщину стінки менше 6мм не приймають, тому беремо .

Скомпонований переріз має остаточні розміри, які позначені на рис.5.1.

Обчислюємо геометричні характеристики прийнятого перерізу:

площа перерізу

;

моменти інерції

,

;

радіуси інерції

Гнучкості:

;

За розрахункову беремо .

Відповідна умовна гнучкість

Перевіряємо місцеву стійкість полиць:

У нас фактичний звіс полиць

,

і

- місцева стійкість полиць забезпечена.

Перервіряємо місцеву стійкість стінки . Граничне співвідношення:

Оскільки фактично маємо , місцева стійкість стінки забезпечена.

Перевіряємо загальну стійкість колони, для чого при визначаємо :

.

5.2 Розрахунок бази колони

Матеріал бази - сталь С235, бетон фундаменту класу В12,5 (). Розрахункове зусилля в колоні .

Для колон суцільного перерізу раціональною є база з консольними ребрами.

Розрахунковий опір бетона місцевому зім'яттю при b=1.2:

.

Необхідна площа плити бази за формулою:

.

Висота стінки двотаврового перерізу стержня колони в нашому прикладі становить , товщина полиці . Приймаємо товщину консольного ребра , ширину звісу плити . Визначаємо ширину плити з конструктивних міркувань (рис.5.2, ):

.

Рис. 5.2. База колони суцільного перерізу: - конструкція бази;

б - схема плити; - розрахункова схема консольного ребра

Необхідна довжина плити:

.

Як видно із рис. 5.2,а , необхідно, щоб виконувалась конструктивна умова . Тобто в нашому прикладі довжину плити призначаємо конструктивно. При цьому, ширину консольного ребра приймаємо конструктивно мінімальною , тоді довжина плити буде (рис.5.2,а):

.

Остаточно приймаємо плиту бази розміром .

Напруження під плитою:

.

Для визначення товщини плити обчислюємо згинаючі моменти на різних її ділянках (рис.5.2, б ).

Для консольної ділянки 1 :

.

Ділянка 2 оперта на три сторони, має довжину закріпленої сторони

,

вільної сторони . При , за табл.6.6 - . Згинаючий момент за формулою:

.

За максимальним значенням згинаючого моменту визначаємо товщину плити за формулою:

.

Тут для сталі С235 при товщині листового прокату [1, табл.51*]. З урахуванням сортаменту на листову сталь приймаємо товщину плити .

Ребро бази за статичною роботою являє собою косоль вильотом з погонним розподіленим навантаженням

.

Тут

- площа, яка передає навантаження від відпору фундаменту

на 1см довжини вильоту консолі ребра

(навантажувальна площа заштрихована на рис.5.2 ).

Згинаючий момент в защімленні консолі:

.

Перерізуюча сила в защімленні консолі:

.

З міркувань забезпечення необхідної жорсткості бази висоту консольного ребра приймаємо не менше половини найменшого габаритного розміру колони : . Приймаємо .

Ребра до полиць двотавру колони прикріплюємо зварними стиковими швами ш1 (рис.5.2). Прикріплення здійснюємо напівавтоматичним зварюванням зварювальним дротом Св-07А. Розрахунковий опір зварного стикового шва без застосування фізичного контролю якості за [1,табл.3]:

,

де

- розрахунковий опір сталі С235 при товщині прокату

від 2 до 20 мм).

Товщину стикового шва приймаємо за товщиною ребра t=1см, розрахункова довжина шва

.

Нормальні напруження від дії згинаючого моменту:

,

де

-

- момент опору стикового шва.

Дотичні напруження від дії перерізуючої сили:

.

Перевіряємо приведені напруження в шві ш1 (рис.5.2):

.

Прикріплення стержня колони і ребер до плити здійснюємо кутовими швами ш2 (рис.6.14) з мінімальним катетом (при товщині більш товщого з елементів, що зварюються, ). Загальна довжина швів становить

.

В запас міцності вважають, що зусилля від колони повністю передається на опорну плиту через шви ш2, причому рівномірно.

Сумарна несуча здатність зварних кутових швів за металом шва:

,

що значно перебільшує розрахункове стискаюче зусилля .

5.3 Розрахунок оголовка колони

Переріз колони має висоту стінки , товщину стінки . Ширина опорного ребра головної балки .

Приймаємо товщину плити оголовка (виконуємо із листа товщиною 24мм мінус по 2мм на стругання верхньої і нижньої поверхонь). Матеріал оголовка і колони - сталь С235. Розрахункове стискаюче зусилля .

Товщина стінки колони безпосередньо під плитою оголовка за умовою роботи на зім'яття за формулою:

.

Тут

; - за [1,табл.52*].

Необхідно підсилити стінку, для чого проектуємо ділянку стінки колони (вставку) товщиною . Цю ділянку оголовка з'єднуємо з поясами колони кутовими швами напівавтоматичним зварюванням за допомогою зварювального дроту Св-07А. Розрахунки виконуємо лише за металом шва (; ; ;).

Рис. 5.3. До розрахунку оголовка

Ці шви на ділянці довжиною мають бути двохсторонніми. Мінімальний катет двохсторонніх кутових швів при товщині більш товстішого з елементів має бути не менше .

Приймаючи , обчислюємо розрахункову довжину шва:

.

Нехай . Тоді фактична довжина шва (висота вставки) буде

Дотичні напруження в цих кутових швах від розрахункового зусилля в колоні :

.

Тут

- кількість швів, що з'єднують товстішу ділянку стінки (вставку) з поясом.

Остаточно ділянку стінки оголовка (вставку) приймаємо: висотою , товщиною .

Размещено на Allbest.ru