Рабочая площадка промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлических, деревянных и пластмассовых конструкций

Курсовой проект по дисциплине: «Металлические конструкции»

На тему: «Рабочая площадка промышленного здания»

Ростов-на-Дону 2012



Содержание

Задание на проектирование

1. Расчет настила

2. Подбор сечения балки настила

3. Подбор сечения вспомогательной балки

4. Подбор сечения главной балки

5. Расчет колонны

6. Расчет опирания главной балки на колонну

7. Расчет базы колонны

Литература



Задание на проектирование

Необходимо запроектировать балочную клетку рабочей площадки производственного здания по схеме, приведенной на рис.1, со следующими исходными данными: пролет главной балки = 12 м; пролет вспомогательной балки = 4,5 м; пролет балки настила = 3 м; шаг балок настила = 1,5 м.

Нормативная временная длительная равномерно распределенная нагрузка на площадке = 40 кПа. Высота колонны Н = 9 м. Колонны сквозные, с соединением на планках. Опирание главной балки на колонну сверху. Сопряжение балок в уровень. Класс бетона для фундаментов В15. Объект нормального уровня ответственности. Коэффициент надежности по ответственности следует принимать по федеральному закону №384 от 30.12.2009 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», коэффициенты надежности по нагрузке и сочетаний нагрузок - по СП 20.13330.2011. «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*», сталь для конструкций, тип электрода и сварочной проволоки - по СП 16.13330.2011. «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*».

Рис. 1.

1. Расчет настила

По балкам укладываем стальной настил с рифленой верхней поверхностью. Расчетная схема настила приведена на рис. 2. Материал настила - сталь С235 (табл. В.5 [1]).

Рис. 2.

Для выполнения расчета задаемся толщиной настила, которая зависит от величины нормативной временной длительной нагрузки на площадке (табл. 1.).

Назначаем толщину настила = 12 мм. Постоянная нагрузка от собственного веса 1 настила толщиной

(Кн/),

где с = 7850 кг/ - плотность прокатной стали (табл. Г.10 [1]).

Нормативная нагрузка, действующая на настил

= 40 + 0,942 = 40,942 (Кн/).

При приварке настила к балкам требуемую толщину листа вычисляем по формуле ([4]):

,

где = 150 см - пролет настила (шаг балок настила);

,

,

E = 20600 кН/ - модуль упругости прокатной стали (табл. Г. 10 [1]);

0,3 - коэффициент поперечной деформации (Пуассона) (табл.Г. 10 [1]).

,

Согласно [1] сокращенному сортаменту металлопроката для применения в строительных конструкциях, принимаем толщину настила .

Крепление настила к балки выполняем ручной сваркой электродами типа Э42. При приварке в настиле возникает распор , который определяем по формуле (4.8 [1]):

,

где - коэффициент надежности по ответственности (п.7, статьи 16 [8]),

где - коэффициент надежности по нагрузке (п.8.2.2 [2]).

Катет углового шва, прикрепляющего настил к балкам, определяем согласно п. 14.1.16 [1]:

- по металлу шва:

,

- по металлу границы сплавления:

,

где - коэффициенты для расчета углового шва (табл. 39 [1]);

- расчетная длина шва;

кН/ - расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва (табл. Г.2 [1]);

(кН/) - расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления;

(кН/) - временное сопротивление стали С235 разрыву;

- коэффициент условий работы.

Согласно п. 14.1.9 [1], катет углового шва должен быть не менее указанного в табл. 38 [1]. Принимаем

2. Подбор сечения балки настила

Расчетная схема балки настила приведена на рис. 3. Материал балки настила - сталь С245.

Рис. 3.

Погонные нагрузки, действующие на балку настила:

- нормативная

(кН/м);

- расчетная

,

где ;

коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса металлоконструкций (табл. 8.2 [1]);

(п. 7, статьи 16 [8]).

Максимальный изгибающий момент в балке

,

Требуемый момент сопротивления сечения балки вычисляем с учетом развития пластических деформаций:

,

где - коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе, - коэффициент, зависящий от уровня касательных напряжений в балке (значения коэффициентов принимаем предварительно);

кН/ - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести (табл. В.5 [1]);

(табл. 1 [1]).

По сортаменту [7] принимаем I25Б2, имеющий следующие характеристики: кН/cм,

h = 250 мм,

Нагрузка на балку настила с учетом ее собственного веса:

- нормативная

(кН/м)

- расчетная

(кН/м)

Уточненный максимальный изгибающий момент в балке

,

и максимальная поперечная сила

.

В расчетном сечении с поперечная сила (касательное напряжение в расчетном сечении ). Согласно п. 8.2.3 [1], при , коэффициент , а значение коэффициента следует определять по таблице Е.1 [1] в зависимости от отношения площадей полки и стенки двутавра.

Здесь (кН/расчетное сопротивление стали сдвигу (табл. 2 [1]).

,

полки к площади стенки балки настила, откуда . Согласно примечанию 2 таблицы Е.1 значение не должно быть больше , где коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения эквивалентной (по значению изгибающего момента) нагрузки к нормативному. В нашем случае имеем , поэтому оставляем без изменения.

Проверки подобранного сечения

Проверяем подобранное сечение на прочность по формуле[1]:

,

.

Прочность в опорном сечении балки проверяем по формуле

,

.

Проверяем подобранное сечение на жесткость:

- относительны прогиб

,

балки настила, определяемый по табл. Е.1 [2] с учетом примечания 2 данной таблицы;

.

Так как нагрузка на балку настила предается через стальной настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, то, устойчивость балки настила проверять не требуется.

3. Подбор сечения вспомогательной балки

Расчетная схема вспомогательной балки приведена на рис. 4. Материал вспомогательной балки - стали С245.

Рис. 4.

Эквивалентные погонные нагрузки на вспомогательную балку:

- нормативная

,

- расчетная

,

где ,

,

Максимальный изгибающий момент в балке

.

Требуемый момент сопротивления сечения балки вычисляем с учетом развития пластических деформаций:

,

где - коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе, в=1 - коэффициент, зависящий от уровня касательных напряжений в балке (значения коэффициентов принимаем предварительно);

кН/ - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по рпеделу текучести (табл. В.5 [1]);

.

По сортаменту [7] принимаем I45Б2, имеющий следующие характеристики: кН/cм,

Эквивалентные погонные нагрузки на вспомогательную балку с учетом ее собственного веса:

- нормативная

,

- расчетная

,

Уточненный максимальный изгибающий момент в балке

,

и максимальная поперечная сила

,

Так как в расчетном сечении с поперечная сила , то, согласно п.8.2.3 [1], при , коэффициент в=1. Значение коэффициета следует определять по таблице Е.1 [1] в зависимости от отношения площадей полки и стенки двутавра.

,

.

балки настила, откуда . Согласно примечанию 2 таблицы Е.1 значение не должно быть больше 1,15, где - коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения эквивалентной (по значению изгибающего момента) нагрузки к нормативному. В нашем случае имеем , поэтому оставляем без изменения.

Проверки подобранного сечения

Проверяем подобранное сечение на прочность по формуле

,

,

Прочность в опорном сечении балки проверяем по формуле [1]:

,

.

где (кН/) (табл. 1* [1]).

Проверяем подобранное сечение на жесткость:

- относительны прогиб вспомогательной балки

,

предельно допустимый относительный прогиб балки настила, определяемый по табл. Е.1 [2];

,

Так как на верхний пояс вспомогательных балок опираются балки настила, то, согласно п. 8.2.2 [1], необходимо выполнить проверку прочности стенки балки, для чего сначала определяем местное напряжение ( [1]):

,

где F = 223,28 кН - расчетное значение нагрузки (2балки настила);

0,9 см - толщина стенки вспомогательной балки;

- условная длина распределения нагрузки;

,

Прочность стенки вспомогательной балки проверяем по формуле:

,

Такую же проверку необходимо выполнить в опорном сечении вспомогательной балки, где на нее действует опорная реакция балки :

,

.

Согласно п.п. 8.4.4 и 8.4.6 [1], общую устойчивость балки проверять не требуется, если условная гибкость сжатого пояса балки не превышает предельных значений, определяемых по формулам табл. 11 [1] (если условие не выполняется, то устойчивость балки проверяют по формуле (69) [1]).

Расчетную длину балки определяем по п. 8.4.2 [1], как расстояние между точками раскрепления сжатого пояса из плоскости изгиба балками настила:

Предварительно проверяем применимость формул [1].

,

,

.

Поскольку вспомогательная балка рассчитывается с учетом развития ограниченных пластических деформаций, она относится к балкам 2-го класса по п. 4.2.7 [1], и значение предельной условной гибкости сжатого пояса балки необходимо умножить на поправочный коэффициент , вычисляемы по формуле (76) [1]. Для его определения предварительно находим коэффициент по формулам (77) [1]:

,

,

.

На участке длины балки, где учитываются пластические деформации, предельная гибкость пояса балки определяется как , а на остальных участках как . В рассматриваемом случае , ограниченные пластические деформации, поэтому предельная гибкость пояса балки оказывается равной

Фактическая условная гибкость сжатого пояса второстепенной балки

,

поэтому общую устойчивость балки проверять не требуется.

4. Подбор сечения главной балки

Расчетная схема главной балки приведена на рис. 1.5. Материал главной балки - сталь С255 (табл. B.1 [1]).

Эквивалентные погонные нагрузки на главную балку:

- нормативная

,

- расчетная

.

где г_f1 = 1,2 (п. 8.2.2 [2]); г_f1 = 1,05 (табл. 8.2 [2]); г_n = 1,0 ( п. 7, статьи 16 [8]).

Собственный вес главной балки учитываем увеличением нагрузки на 5%.

Рис. 5.

Максимальный изгибающий момент в балке

,

и максимальная поперечная сила

.

Требуемый момент сопротивления сечения балки вычисляем, согласно формуле [1]:

,

где R_y = 24 кН/см² при толщине проката от 2 до 20 мм (табл. В.5 [1]);

R_y = 23 кН/см² при толщине проката свыше 20 мм (табл. В.5 [1]);

г_с= 1 (табл.1 [1]).

Проектируем главную балку сварной составной. Компоновку составного сечения начинаем с назначения высоты балки.

Высота балки из условия жесткости

,

Высота балки из условия минимального расхода стали

,

В последней формуле толщина стенки предварительно принята из условия прочности стенки при её работе на срез

,

где R_s = 0,58R_y = 0,58•24 = 13,92 (кН/см²) (табл. 2 [1]); г_с = 1,0 (табл. 1 [1]), а высота балки назначается предварительно как L_Б-1/10 и по эмпирической формуле ,

Принимаем t_w = 14 мм - ближайшую толщину стального листа по сортаменту. Условие коррозионной стойкости t_w ? 6 мм выполняется.

Поскольку размеры полок пока неизвестны, полученные выше высоты используем для назначения высоты стенки балки из условий: , (кратно 50мм).

Для определения ширины полки вычисляем требуемый момент инерции сечения относительно оси x

,

,

,

,

,

,

Из последнего равенства имеем

,

Принимаем толщину полки t_f =2см. Требуемая ширина полки

,

Полная высота балки составит h = h_w + 2t_f =130 + 2•2,0 = 134,0 (см).

Геометрические размеры сечения главной балки показаны на рис. 6.

Рис. 6.

Проверки подобранного сечения

Вычисляем фактические геометрические характеристики сечения балки:

,

,

.

Согласно п. 8.5.18 [1], проверяем ширину поясных листов из условия их местной устойчивости. Находим предельное значение условной гибкости свеса пояса по формуле (97) [1], для чего вычисляем напряжение в сжатом поясе:

,

,

Прочность балки по нормальным напряжениям проверяем по формуле (41) [1]:

Прочность балки по касательным напряжениям вычисляем по формуле (42) [1]:

В последнем выражении R_s =0,58R_y = 0,58•23 = 13,34 (кН/см2) (табл.2 [1]).

Условная гибкость стенки главной балки

,

где h_ef = h_w = 130 см (п. 8.5.1[1]).

Рис. 7.

Стенку балки укрепляем поперечными ребрами жесткости. Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать 2h_ef =2•130=260 (см). Принимаем шаг ребер a = 150 см (увязываем расположение ребер с шагом вспомогательных балок).

Ширину ребра принимаем b_r =80 мм, так как, согласно требованиям п.8.5.9 [1]

,

Толщину ребра принимаем t_r = 6 мм, т.к.

,

В связи с тем, что в местах установки ребер жесткости на верхний пояс балки действует удвоенная опорная реакция вспомогательной балки (сосредоточенная сила) Q=2•322,34=644,68 (кН), поперечное ребро следует проверять расчетом на устойчивость согласно п.8.5.10 [1]. При этом в расчетное сечение включаются ребра жесткости и участки стенки

Последовательно находим:

- площадь сечения условной стойки

,

- момент инерции условной стойки относительно центральной оси, параллельной стенке балки

,

- радиус инерции условной стойки

,

- условная гибкость условной стойки при ее высоте, равной h_w (п.8.5.10 [1]),

,

- коэффициенты б=0,04 и в=0,09 по таблице 7 [1] для типа сечения b;

- коэффициент д по формуле (9) [1]:

,

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии ц по формуле [1]:

,

Расчет условной стойки на устойчивость выполняем по формуле [1]:

.

условие выполняется

Согласно п. 8.2.1 [1], при одновременном действии в стенке балки, рассчитываемой по формуле [1], момента и поперечной силы должны выполняться условия [1]:

,

у_y = 0 - нормальное напряжение в средней плоскости стенки, перпендикулярное оси балки, в том числе у_loc (так как в местах опирания вспомогательных балок установлены поперечные ребра жесткости, то у_loc не учитываем), определяемое по формуле [1]; ,

Изгибающий момент и поперечная сила в расчетном сечении:

,

.

Нормальное напряжение в стенке в расчетном сечении

.

Касательное напряжение в стенке в расчетном сечении

,

Выполняем проверки прочности стенки балки по [1]:

,

,

Согласно п. 8.5.1 [1], требуется проверять устойчивость стенки балки (п. 8.5.3, формула [1]):

,

С учетом того, что ребра в главной балке установлены под второстепенными балками, =0. Устойчивость стенки балки необходимо проверять в каждом отсеке, но в рамках курсового проекта достаточно рассмотреть только один отсек, участок которого на рис. 1.7 заштрихован.

В связи с тем, что длина отсека а = 150см больше его высоты , то при вычислении средних напряжений в отсеке принимаем расчетный участок длиной, равной высоте отсека (п. 8.5.2 [1], т.е.

Изгибающие моменты и поперечные силы на расчетном участке отсека:

,

,

,

,

где x₁ =2,2 м - расстояние от опоры до начала расчетного участка, а

x₂ =4,5 м - расстояние до конца расчетного участка.

Средние значения момента и поперечной силы на расчетном участке отсека

,

,

Нормальное напряжение в стенке посередине расчетного участка по формуле [1]:

,

Касательное напряжение в стенке посередине расчетного участка по формуле [1]:

,

Условная гибкость стенки по п.8.5.3 [1]

,

,

.

Критическое значение касательного напряжения определяем по формуле [1]

,

,

При равномерно распределенной нагрузке сечение разрезной составной балки можно уменьшить в местах снижения изгибающих моментов (на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры). Изменяем ширину пояса главой балки, назначив стык на расстоянии x' =200 см от опоры.

Уменьшенная ширина поясов должна составлять:

,

,

Изгибающий момент и поперечная сила в месте изменения сечения:

,

,

Требуемый момент сопротивления сечения:

,

Требуемый момент инерции балки в измененном сечении

,

Момент инерции стенки

,

Момент инерции, приходящийся на поясные листы

,

Требуемая площадь поясных листов

,

.

*.

Проверяем прочность по приведенным напряжениям в месте соединения полки и стенки балки по формуле [1]:

.

,

,

,

,

.

Предварительно проверяем применимость формул [1].

,

,

Фактическая условная гибкость сжатого пояса второстепенной балки

,

поэтому общую устойчивость балки проверять не требуется.

Устойчивость главной балки в измененном сечении обеспечивается.

Прогиб балки с измененным сечением вычисляем по формуле (5.104) [6]:

,

.

условие выполняется

Сварные швы, соединяющие стенку и пояса составной двутавровой балки, рассчитываем согласно п.14.4.1 [1].

Сдвигающее усилие Т, приходящееся на 1 см длины балки:

,

Сварные швы выполняем автоматической сваркой в лодочку сварочной проволокой Св-08Г2С диаметром d = 4 мм. Катет шва, прикрепляющего пояса главной балки со стенкой, определяем согласно требованиям табл.43 [1]:

- по металлу шва

,

- по металлу границы сплавления

,

,

,

,

,

.

Согласно п. 14.1.7 [1], принимаем k_f = 5 мм (табл.38 [1] как для таврового сечения с двухсторонними угловыми швами автоматической сваркой для стали с пределом текучести до 285 Н/мм² и толщины поясного листа 20 мм).

5. Расчёт колонны

Расчётная схема центрально-сжатой колонны приведена на рис. 1.8.

Материал колонны - сталь С245 (табл. В.1 [1]).

Рис. 8.

Расчётная нагрузка на колонну:

,

где Q_max=1411,8 кН - опорная реакция главной балки.

В соответствии с условиями закрепления концов колонны находим расчётную длину стержня

;;

где =1,0; =1,0- коэффициенты расчётной длинны колонны постоянного сечения (табл. И.1 [1]).

Расчёт сечения колонны ведём относительно материальной оси х - х. задаёмся условной гибкостью колонны = 2 и по табл. Д.1 [1] для типа сечения «b» определяем коэффициент продольного изгиба =0,826.

Требуемая площадь сечения вычисляем, согласно п.7.2.2 [1]

,

где =24кН/см² (табл. В.5. [1]);

По сортаменту [7] принимаем два двутавра 40Б1, имеющие следующие характеристики:

A=72,16 см²; h=39,6 см ;b_f =19,9 см ; t_f =11,0 см ; t_w =0,7 см; I_y0=20020см⁴; i_x=16,66 см; i_y0=4,48 см;

Гибкость колонны относительно материальной оси х - х:

,

где =180 - 60=180-60•0,9=122,8 - предельная гибкость для сжатого элемента (табл. 32 [1]);

,

,

Проверки подобранного сечения

Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х - х по формуле [1]:

,

условие выполняется

Рис. 9.

Соединение ветвей колонны выполняем планками (рис. 9). Ветви раздвигаем на такое расстояние, от свободной оси y - y, чтобы соблюдалось условие: ,

- - гибкость сквозного стержня в целом в плоскости, перпендикулярной оси y (здесь и далее обозначения осей и размеров см. рис. 9);

- - гибкость отдельной ветви в плоскости,перпендикулярной оси y₀;

- - момент инерции сечения ветви относительно оси y₀;

- - момент инерции одной планки относительно собственной оси х - х по рис. 4 [1];

- a и l_b - половина раздвижки осей колонны и длина ветви (обозначения по рисунку 9).

Согласно п.7.2.3 [1], условная гибкость отдельной ветви на участке между планками

,

.

Задаёмся расстоянием между планками см. Тогда

,

Величина раздвижки ветвей определяется из условия равноустойчивости колонны в двух плоскостях, т.е. . При этом необходимо предварительно задаться размерами планок. Высота планки определяется из условия её жесткости , где h - высота двутавра (рис. 9). Принимаем (см). Толщина планки определяется из условия местной устойчивости .

,

С учётом принятых размеров планок вычисляем:

,

планки относительно собственной оси х - х; (см) - расстояние между осями планок.

Формулы применимы для колонн с числом панелей (просветом между планками) не менее 6,согласно п.7.2.2 [1]. При высоте колонны 900 см и расстоянии между осями планок в 104 см число панелей в колонне будет более 6,поэтому мы имеем право пользоваться формулами таблицы.

Сечения колонны из двух двутавров: , откуда

,

где b0- раздвижка ветвей. настил сварка электрод

Перепишем выражение для приведённой гибкости стержня с учётом условия равноустойчивости, полученных выше результатов и обозначений рисунка 9:

,

Подставим в последнее выражение все известные величины и возведём все части равенства в квадрат:

,

Выполнив несложные арифметические действия, получим кубическое уравнение для определения требуемой величины раздвижки ветвей:

.

Интересующий нас корень уравнения (см). По технологическим условиям (см).

Принимаем см и вычисляем фактическое значение приведённой гибкости стержня:

,

,

,

,

.

Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси y - y по формуле [1]:

,

условие выполняется

Принимаем сечение колонны b x h= 560 x 396 мм.

Так как колонна центрально сжата (Q = 0), то вычисляем условную поперечную силу, приходящуюся на планку одной грани:

,

,

- условная поперечная сила, постоянная по всей длине стержня (формула [1]).

Планки рассчитываем на перевязывающую силу и момент , возникающие в плоскости планки от действия силы (формулы (19) и (20) [1]):

,

где (см);

,

Крепление планок выполняем полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой Св - 08Г2С (табл. Г.1 [1]) диаметром d= 2мм.

Согласно п. 14.1.7 [1], принимаем мм, так как мм, где 11,0мм - толщина полки швеллера ветви колонны.

Проверки прочности сварного соединения производим по формулам:

условие выполняется;

условие выполняется.

6. Расчет опирания главной балки на колонну

Главная балка опирается на колонну сверху. (рис. 10).

Требуемая площадь опорного ребра главной балки из условия смятия торцевой поверхности:

,

где Q= кН - опорная реакция главной балки;

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при наличии пригонки (табл.2 [1]), а - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

=1,0.

Назначаем опорные ребра шириной =9см . Толщина ребра (с учетом среза угла на 1,5 см):

.

Принимаем толщину ребра t_r = 30 мм, что больше, чем

см (- выступающая часть ребра).

Крепление опорных ребер к поясам и стенке балки выполняем полуавтоматической сваркой в среде С0₂ сварочной проволокой Св-08Г2С (табл. Г.1 [1]) диаметром d = 2мм. Согласно п. 14.1.7, принимаем k_f = 7 мм.

Прочность сварных швов, прикрепляющих опорные ребра к стенке балки, проверяем по металлу шва:

- по металлу границы сплавления

где n=4 - количество сварных швов;

расчетная длина шва ( п.14.1.7 [1]);

(табл.39 [1]);

(табл. 4 [1]);

(кН/см²) ( табл. 4 [1]);

(табл. В. 5 [1]);

.

- условие выполняется;

- условие выполняется.

Согласно п.8.5.17 , проверяем опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки как стойку (условный опорный стержень), нагруженную опорной реакцией по формуле (7)[1]:

,

где - площадь условного опорного сжатия, причем с = 16,5 см - расстояние от торца балки до опорного ребра;

;

(см);

,

Коэффициент устойчивости условного опорного стержня находим по формуле СП [1].

- параметр :

,

,

,

7. Расчет базы колонны

Размеры опорной плиты определяем из условия смятия бетона под плитой ([3]):

(см²),

где N=2Q_max+G= 2 1411,8+12 =2835,6 (кН) - нагрузка от колонны, включая ее собственный вес;

- при равномерно распределенной местной нагрузке по площади смятия (п 3.81[3]);

- ( кН/см²) расчетное сопротивление бетона смятию (п 3.81[3]);

=1,05 (п 3.81[3]) (принимаем предварительно);

=0,85кН/см² - расчетное сопротивление бетона класса B15 сжатию для предельного состояния первой группы (табл. 2.2 [3]).

Минимальная ширина плиты из условия размещения фундаментных болтов (рис. 11):

рис. 11

39,6+21,4+29,0=60,4 (см),

где с = 3d₀ =330=90 (мм) (табл.40 [1]);

d_o=1,5d=30 (мм) - диаметр отверстия для фундаментного болта;

d=20мм - диаметр фундаментного болта ( табл.5.6 [4]).

Согласно ГОСТ 82-70*, принимаем =62 см, тогда размер с =9,8 см.

Длина плиты: (см). Принимаем =74 см.

Размеры фундамента в плане принимаем на 20 см больше в каждую сторону от опорной плиты см.

Согласно п.3.81 [3],

Перерасчет плиты не требуется.

Определяем толщину плиты. Плита работает на изгиб от равномерно-распределенной нагрузки,

(кН/см).

Рассмотрим отдельные участки плиты (п.8.6.2 [1]):

I участок: (кН•см).

где =0,075 - коэффициент, определяемый по табл. Е.2 [1] при

II участок: , где - коэффициент, определяемый по табл.Е.2 [1];

, поэтому в запас прочности значение принимаем как для консоли длиной

(кН•см),

где (см) - ширина II участка;

III участок: (кН•см).

Материал плиты сталь С255 ( табл.В.1[1]). Толщина плиты по формуле (101) [1]:

(см),

где R_y=23кН/см² (табл.В.5 [1]); (табл.1 [1]).

Принимаем =38 мм по ГОСТ 82-70*.

Крепление траверсы к ветвям колонны и опорной плите выполняем полуавтоматической сваркой в среде CO² сварочной проволокой Св-08Г2С (табл. Г.1[1]) диаметром d=2мм. Согласно п.14.1.7 [1], принимаем k_f=12мм.

Высоту траверсы h₁ определяем из условия передачи усилия от ветвей колонны на опорную плиту через сварные швы. Согласно п.14.1.16 [1], длина сварных швов:

- по металлу шва

=(см);

- по металлу границы сплавления

=(см),

где n=4 - количество сварных швов;

;

;

(кН/см²);

;

.

Принимаем =45 см по ГОСТ 82-70*.

Проверяем прочность траверсы на изгиб и на срез как балку с двумя консолями. Расчетная схема траверсы приведена на рис. 12. Материал траверсы сталь С255 (табл.В.1. [1]).

Рис. 12.

Погонная расчетная нагрузка на одну траверсу (обозначение размеров по рис. 11):

( кН/см) - в середине пролета;

( кН/см) - на консоли.

Максимальный изгибающий момент в траверсе

(кН•см).

Максимальная поперечная сила в траверсе

(кН).

Прочность траверсы по нормальным напряжениям вычисляем по формуле (41) [1]:

- условие прочности выполняется.

где R_y=24кН/см² ( табл.В.5[1]);

(табл.1[1]);

(см³)

- момент сопротивления сечения траверсы;

Прочность траверсы по касательным напряжениям вычисляем по формуле [1]:

- условие выполняется;

(кН/см²); .

При одновременном действии в сечении момента и поперечной силы, что имеет место в опорных сечениях траверсы, прочность необходимо проверять по формуле (44) [1]. Для этого определим величину изгибающего момента на опоре:

(кН•см),

а также нормальных и касательных напряжений в этом сечении

(кН/см²); (кН/см²).

Прочность траверсы

- условие выполняется.



Литература

1. СП 16.13330.2011. «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*»./Минрегион России. - М.: ОАО «ЦПП», 2010. - 172 с.

2. СП 20.13330.2011. «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*». / Минрегион России. - М.: ОАО «ЦПП», 2011. - 80 с.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. - М.: ОАО «ЦНИИПромзданий, 2005. - 214 с.

4. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учебное пособие для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 431 с.

5. Металлические конструкции: Учебник для студентов высш. учеб. заведений/[Ю.И. Кудишин, Е.И. Беляня, В.С. Игнатьева и др.]; Под общей редакцией Ю.И. Кудишина. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 688 с.

6. Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. - М.: Высш. шк., 1997. - 527 с.

7. Сокращенный сортамент металлопроката для применения в строительных стальных конструкциях: Методические указания/Д.Б. Демченко. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2007. - 24 с.

8. Федеральный закон №384 от 30.12.2009 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». - 20 с.

Размещено на Allbest.ru