Курсовой проект - Балочная клетка - файл n2.doc

приобрести
Курсовой проект - Балочная клетка
скачать (1453.4 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.dwg
n2.doc1306kb.02.02.2012 11:40скачать

n2.doc




ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет ПГС

Кафедра: Металлических конструкций и сварки.

Специальность «Промышленное и гражданское строительство»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ

( БАЛОЧНАЯ КЛЕТКА)

Проект выполнил:

Студент ПГС- IV-I З/о .

Руководитель проекта: Вершинин В. П.



Москва 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ
Краткая характеристика проектируемой рабочей площадки.

I. Исходные данные к проектированию……………………………….……..3

II. Выбор схемы балочной клетки…………………………………...….……..3

1. Выбор вариантов компоновочных схем блочной клетки ...…….………….3

2. Расчет балочной клетки нормального типа ...…………………………….4

3. Расчет балочной клетки усложненного типа……………………………...5

III. Расчет и конструирование главной балки………………………………...7

1. Подбор сечения главной балки…………………………………………….8

2. Определение высоты сечения главной балки.…………………………....8

3. Определение размеров горизонтальных поясных листов…………...……..8

4. Изменение сечения главной балки……………………………………….….9

5. Проверка обеспеченности общей устойчивости главной балки ..………...10

6. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки сварной балки..11

7. Проверка прочности поясных швов………………………………………...12

8. Конструирование и расчет опорной части балки...….……………………..14

9. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки...……………...15

IV. Расчет и конструирование колонны…..…………………………………...16

  1. Подбор сечения и проверка общей устойчивости колонны…………..….17

  2. Конструирование и расчет оголовка колонны …………………………....18

  3. Конструирование и расчет базы колонны………………………………....19

V. Список литературы………….………………………….……………….……20
ВВЕДЕНИЕ
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 и пересматривают размеры сечений.


2


1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание на проектирование:

Требуется выполнить компоновку балочной клетки рабочей площадки при следующих исходных данных:

  • Шаг колонн в продольном направлении – 18,0 м;

  • Шаг колонн в поперечном направлении – 6,5 м;

  • Отметка верха настила – 9 м;

  • Строительная высота перекрытия не ограничена.

  • Габариты рабочей площадки в плане – 3А х 3В ;

  • Временная равномерно распределенная нагрузка на площадке – 30 кН/м2


Расчетные характеристики материала и коэффициенты

- Настил - сталь обычной прочности С235 по ГОСТ 27772-88. Для этой стали расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу равно Ry =235 МПа или

24 кН/см2 при толщине листов от 4 до 40 мм, временное сопротивление стали разрыву Run =360 МПа

- Балки настила и вспомогательные балки - сталь С235 по ГОСТ 27772-88. Для этой стали Ry =235 МПа при толщинах листов от 4 до 20 мм, Run =360 МПа

Главных балок - сталь С255 при t > 20мм Ry=23кН/см2 Rср= 0,58∙23 =13,3 кН/см2

- Колонн - сталь С245 Ry =235 МПа или 24 кН/см2 .

- Модуль упругости стали Е = 2,06105 МПа. Коэффициент поперечной деформации (Пуассона) =0,3

- Коэффициент условий работы настила и балок с = 1,0

- Коэффициенты надежности по нагрузке для постоянной нагрузки fg = 1,05

для временной нагрузки fv = 1,20

- Предельные относительные прогибы для настила и балок принимаем – 1/150.

- Фундаменты: Армированный бетон класса Б 15


II. ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

При заданных пролете и шаге главных балок находим оптимальную схему расположения балок настила и вспомогательных балок. Решение этой задачи производим методом вариантного проектирования.

Для сравнения принимаем две варианта компоновочных схемы: балочной клетки. 1.Нормального типа (2 варианта) и 2.Усложненного типа.(1 вариант)
РАСЧЁТ №1. (нормального типа)

Принимаем нормальный тип балочной клетки. Определяем, возможное отношение пролета настила к его толщине, предварительно вычислив.



и задавшись n0 =lsh / fsh = 150, при величине временной нагрузки для расчета настила,

Д
3
ля величины временной нагрузки = 30 кН/м рекомендуемая толщина настила 12-14 мм.



Вариант №1

Шаг балки настила aI = 1000 мм.

Толщина листа настила tнI = 12 мм .

Вариант №2

Шаг балки настила aI = 1200 мм.

Толщина листа настила tнI = 14 мм .





Вес квадратного метра настила

gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,012м = 94,2 кг/м2

gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,014м = 109,9 кг/м2




Свободная длина настила







a ? lН + bI ; bI ? 100 … 120 мм

amin = lH + 0мм = 996 мм

amax = lH + 120мм = 1116 мм

amin = lH + 0мм = 1162 мм

amax = lH + 120мм = 1282 мм

aI = 1000 мм.

aII = 1200 мм.




Нормативная нагрузка на балку настила

qH = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIср = 31,56 кН/м
gIH = 94,2 кг/см2 = 0,942 кН/м2
qHорм = 31,56 кН/м

qH = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIIср = 38,06 кН/м
gIIH = 109,9 кг/см2 = 1,099 кН/м2
qHорм = 38,065 кН/м




Расчетная нагрузка на балку настила

qрасч = 1,02∙(PH∙np+gIH ng)∙aIср= 37,72 кН/м
PH =30 кН/м2; np = 1,2 ; ng = 1,05
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 199,25 кН∙м

qрасч = 1,02∙(PH∙np+gIIH∙ng)∙aIIср= 45,47кН/м
PH =30 кН/м2; np = 1,2 ; ng = 1,05
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 240,15 кН∙м

qрасч = 37,72 кН/м Mmax = 199,25 кН∙м

qрасч = 45,47кН/м Mmax = 240,15 кН∙м




Определение требуемого момента сопротивления



c1 = 1,1 ; ?c = 1,0; t = 11 … 20 мм

Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2



c1 = 1,1 ; ?c = 1,0; t = 11 … 20 мм

Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2




Подбираем двутавр чтобы

Двутавр № 40

Wx = 953,0 см3

Ix = 19062 см4

Вес погонного метра g = 57,0 кг/м

Двутавр № 40

Wx = 953,0 см3

Ix = 19062 см4

Вес погонного метра g = 57,0 кг/м


4





Проверка на прогиб








Расход материала кг/м2

Вес настила + вес двутавра = gH + g / aср 94,2 + 57,0 / 1 = 151,2 кг/м2

Вес настила + вес двутавра = gH + g / aср 109,9 + 57,0 / 1,2 = 157,4 кг/м2




Исходя из экономических условий, целесообразно принять первый вариант.
РАСЧЁТ №2. (усложненного типа)

Балочная клетка усложненного типа. Как и в первом варианте, толщину настила принимаем 12 мм, при котором максимальный шаг балок 116,6 см. При расстоянии между главными балками 6,5 м количество шагов балок настила равно n = 6500 / 1116 =5,82 округлив до 6, получим шаг балок настила

аfb = 6500/6 = 1083 мм.

Шаг вспомогательных балок при их пролете lfb = 6,5 м определяем по формуле

Принимаем конструктивно удобный пролет вспомогательных балок а’fb = lfb = 3 м.

И шаг балок настила 1083мм.

Пролёт балки настила lfb = 3000 мм. Шаг балки настила aI = 1083 мм.

Толщина листа настила tнI = 12 мм .



Вес квадратного метра настила

gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,012м = 94,2 кг/м2




Свободная длина настила

;

a ? lН + bI ; bI ? 100 … 120 мм

amin = lH + 0мм = 996 мм

amax = lH + 120мм = 1116 мм

a
5
Iср = 1083 мм.







Нормативная нагрузка на балку настила

qHорм = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIср = 34,18 кН/м
gIH = 94,2 кг/см2 = 0,942 кН/м2
qHорм = 34,18 кН/м.




Расчетная нагрузка на балку настила

qрасч = 1,02 ∙ (PH ∙ np + gIH ng) ∙ aIср = 40,86 кН/м
PH =30 кН/м2; np = 1,2; ng = 1,05; aIср = 1,083
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 45,96 кН∙м

qрасч = 40,86 кН/м; Mmax = 45,96 кН∙м.




Определение требуемого момента сопротивления



c1 = 1,1 ; ?c = 1,0; t = 11 … 20 мм Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2




Подбираем двутавр чтобы

Двутавр № 20

Wx = 184,0 см3; Ix = 1840 см4

Вес погонного метра g = 21,0 кг/м




Проверка на прогиб






ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ БАЛКА

Нормативная нагрузка на вспомогательную балку

qHорм = 1,02∙(PH + gIIIнаст + gб.п./aIIIср) ∙ l = 95,26 кН/м

gб.п = 0,21 кН/м ; асред=1,083 м; gIIIнаст = 94,2 кг/см2 = 0,942 кН/м2
qHорм = 95,26 кН/м = 0,9526кН/см.




Расчетная нагрузка на вспомогательную балку

qрасч = 1,02∙(PH ∙ np+ (gIIIнаст + gб.п./aIIIср) ∙ ng) ∙ l = 113,79 кН/м
PH =30 кН/м2; np = 1,2; ng = 1,05; aIср = 1,083
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 600,99 кН∙м


qрасч = 113,79 кН/м; Mmax = 600,99 кН∙м.




Определение требуемого момента сопротивления



c1 = 1,1 ; ?c = 1,0; t = 11 … 20 мм Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2




Подбираем двутавр чтобы

Двутавр № 60

Wx = 2560,0 см3; Ix = 76806 см4

Вес погонного метра g = 108 кг/м






6


Проверка на прогиб






Расход материала кг/м2

Вес настила + вес балки настила + вес вспомогательной балки.

gHаст + gб.н / aср + gб.вс / lfb 94,2 + 21,0 / 1,083+108/3 = 149,6 кг/м2





ВЫВОД: В рассмотренных вариантах компоновочных схем балочной клетки (нормального и усложненного типа).Более экономичным является первый вариант нормального типа при толщине стального настила 12 мм. и шаге балок настила 1000 мм. балка настила двутавр №40. Также принимая во внимание высоту главной балки, зависящую от строительной высоты перекрытия, трудоёмкость монтажа зависящий от количества элементов, сложность узлов сопряжения балок и другие факторы.

Определяем силу растягивающую настил:



Расчетная толщина углового шва, прикрепляющая настил к балкам выполнено полуавтоматической сваркой в нижнем положении

Определяем катет сварного шва:

Принимаем К = 6мм.


III. РАСЧЕТ И ПОДБОР СЕЧЕНИЯ СОСТАВНОЙ СВАРНОЙ БАЛКИ.

(ГЛАВНОЙ БАЛКИ)

Требуется подобрать сечение составной сварной балки, являющейся главной балкой рабочей площадки, (по первому варианту, компоновки.)

Исходные данные:

- Пролет главной балки lm b = 18,0 м;

- Шаг главных балок am b = 6,5 м;

- Строительная высота перекрытия не ограничена.

- Материал – сталь С255 при t > 20мм Ry=23кН/см2 Rср= 0,58∙23=13,3кН/см2

- Временная равномерно распределенная нагрузка на площадку = 30 кН/м2

- Количество балок настила, опирающихся на главную балку 18 (16 шагов по 1,0м и 2 шага по 0,50 м);

- Масса настила и балок настила gHаст + gб.н = 151,2 кг/м2 gH = 1,51 кН/м2


7

1. Подбор сечения главной балки

Определяем нормативную нагрузку на балку

qHорм = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ В = 208,91 кН/м

Определяем расчетную нагрузку на балку : np = 1,2; ng = 1,05;

qрасч = 1,02 ∙ (PH ∙ np + gIH ∙ ng) ∙ В = 249,19 кН/м

Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:



Поперечная сила на опоре:

Требуемый момент сопротивления Ry = 23 кН/см2 (для толщ. 21ч40 мм) С 255


2. Определяем высоту сечения главной балки

Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту

а толщина стенки

1). Оптимальная высота балки предварительно при tст = 14мм.



2). Минимальная высота главной балки



Строительная высота перекрытия не ограничена.

Принимаем высоту балки близкую к оптимальной hб = 200 см, и толщину поясов балки tп.б = 3,0 см. Высота стенки hст = hб - 2 tп.б = 200 - 2∙3,0=194 см
Подбор сечения главной балки

  1. Из условия прочности на срез

  2. Местной устойчивости (проверка необходимости постановки продольных ребер жесткости).



Окончательно принимаем толщину стенки = 14 мм. Постановка продольных ребер жесткости не требуется.

8


3. Определение размеров горизонтальных поясных листов.

  1. Определяем требуемый момент инерции сечения балки:



2. Момент инерции стенки балки:

3. Момент инерции, приходящийся на поясной лист:



4, Момент инерции поясного листа балки относительно ее нейтральной оси:

откуда получаем требуемую площадь сечения балки



Принимаем толщину пояса 30 мм и ширину 620 мм.



4. Проверка устойчивости полки

Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из его местной устойчивости полки:

Проверка сечения балки на прочность:

Jx = Jст + Jп = Jст + 2 bп ∙ tп ∙ ( (hст+tп) / 2 )2 = 851828.13+3609237=4461065.13 cм4



9

Наибольшее нормативное напряжение в балке

?max = Mmax / Wx = 1009220 / 44610.65= 22,62 кН/см2 < Ry?c = 23 кН/см2

?? = (Ry – ?max)/Ry ∙ 100% =(23-22,45)/23∙100 = 1,64% < 5%

ВЫВОД: Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности. Проверку прогиба балки делать не нужно, так как принятая высота сечения балки больше минимальной, найденной из условия устойчивости.
5.Изменение сечения главной балки

Изменение сечения выполняется за счёт уменьшения ширины поясных листов на расстоянии около l/6 пролёта от опоры. Принимаем место изменения сечения на расстоянии Х = 18/6 = 3 метра

Находим расчётное усилие:




Подбираем сечение исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса

Требуемый момент сопротивления и момент инерции (из условия прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение).





Требуемый момент инерции поясов:



Требуемая площадь сечения поясов:



Принимаем пояс 280х30 мм. Принятый пояс удовлетворяет условиям

Момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:

Jx = Jст + Jп = Jст + 2 bп ∙ tп ∙ ( (hст+tп) / 2 )2 =851828.13 + 1629978 =2481806,13 cм4



Наибольшее нормальное напряжение в балке:

?max = Mmax / Wx = 560677 / 24818.06= 22,59 кН/см2 < Ry?c = 23 кН/см2

?? = (Ry – ?max)/Ry ∙ 100% =(23-22,59)/23∙100 = 1,78% < 5%

Проверка по касательному напряжению на опоре балки:

Sполусеч = b1 ∙ tп ∙ hб /2 + tст ∙ hст2 / 8 = 28∙3∙200 /2 + 1,4 ∙ 1942/8 = 14986,3см3

?max = Qmax ∙ Sполусеч / ( J1x ∙ tст) ? Rср ?c = 13,3 кН/см2

?
10
max = 2242,71 ∙ 14986,3 / (2481806,13 ∙ 1,4 ) = 9,67 кН/см2 ? 13,3 кН/см2


6. Проверка обеспеченности общей устойчивости главной балки

1) Проверка местных напряжений в стенке под балками настила:

F = 37,72· 6,5 = 245,18 (опорные реакции балок настила)

(длина передачи нагрузки на стенку балки)



2) Проверка прочности по приведенным напряжениям:







Sполки = b1 ∙ tп ∙ h0 /2 = 28·3,0·197/2 = 8274 см3


3) Проверка устойчивости сжатого пояса:

а) В середине пролета



б) В местах измененного сечения



Т
11
ак как то можно считать, что местная устойчивость пояса обеспечена.
4) Проверка устойчивости стенки:

- поперечные рёбра жесткости необходимы

Напряжение на уровне поясных швов:

Расчет 2 отсека.

Расстояние между ребрами жесткости значить проверку по прочности делаем дважды

bребра = hp/24 + 50 мм = 1940 /24+50 ? 130 мм

aотс ? 2 hст = 388 см Принимаем aотс = 300 см

Критические нормативные напряжения:



по таблице находим скр =33,63



При принимаем

При находим находим



При по таблице находим скр =59,7



При находим находим





Обе проверки показали, что стенка в середине пролета устойчива. Проверим её устойчивость в области больших касательных напряжений – вблизи от опоры балки.


12


Расчетный момент М и поперечную силу Q определяем в среднем сечении квадрата со стороной, равной высоте стенки h=194см






Расчет 1 отсека.

Расстояние между ребрами жесткости значить проверку по прочности делаем дважды

2.1) Критические нормативные напряжения:



по таблице находим скр =31.73



При принимаем

При находим находим



? кркритическое касательное напряжение

? кр = 10,3(1 + 0,76 / ?2 ) Rср / = 10,3(1+0,76/1,542)13,34 /4.632=8.46 кН/см2

где ? = a / hст = 300/194 = 1,54 ; Rср = 13,34 кН/см2 ; ==4.63

При по таблице находим скр =59,7



При находим находим


13






Проверка показала, что запроектированная балка удовлетворяет требованиям прочности, прогиба общей и местной устойчивости.
7. Проверка прочности поясных швов

Так как на балку опираются балки настила, то швы выполняем двухсторонни, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св-08А. определяем толщину шва в сечении х = 100/2 = 50 см. под первой от опоры балок настила, где сдвигающая сила максимальна.

Jl = 2481806,13 см4 F = 245.18 кН

S = 12978,50 см3 Iloc = 23 см.

Определяем Q = q(l/2)- x = 249,19·(18 / 2) – 0,50 =2242,21

Rwf = 18 кН/см2 ; Rwz = 16,6 кН/см2 ; ?f = 1,1 ; ?z = 1,15 ; n=2

?f ∙ Rwf = 1,1∙18 = 19,8 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,15∙16,6 = 19,09 кН/см2



Значение kf = 7 мм. принимаем как минимальное при толщине пояса tпояс = 30мм

Что больше получившегося по расчету kf = 4,6 мм.






8. Расчет конструкции опорной части балки

Опорная реакция балки: Qmax = 2242,71кН

Определяем площадь смятия торца: Где расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности для стали С 255 Rp = Rµ= 36 кН/см2

Принимаем ребро с поперечным сечением 360 х 18 мм.

Ар= 36 х 1,8 = 64,8 > 62,29см2

Qmax / (bp ∙ tp) = 2242,71 / (36∙1,8) = 34.60 ? Rсм ∙ ?с = 36 кН/см2

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z – Z

Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки: b1 ? 0,65∙tст



А
14
оп.части = Ар + tст ∙ b1 = 36∙1,8 + 1,4∙35,35 = 114,29

Ix(оп) = tp ∙ bp3 / 12 = 1,8 ∙ 363 / 12 =6998,4 см4

Радиус инерции сечения: ix(оп) =

Гибкость: ?x = hст / ix = 194/ 7,82= 24,80 ; ? = 0,950

Условная гибкость:





Проверка швов: lш ? 85∙?kf

Рассчитываем крепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С. Рекомендуемый минимальный катет шва kf = 7мм.

Rwf = 18 кН/см2 ; Rwz = 16,6 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n=2

?f ∙ Rwf = 0,9∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,05∙16,6 = 17,43 кН/см2



Принимаем шов kf = 10мм. Что больше kf = 9,5мм.
9. Расчет укрупнительного стыка сварной балки

1. Стык на высокопрочных болтах:

а) Стык поясов: Принимаем болты D=24 мм из стали 40Х «Селект», отверстия =26 мм. Тогда Rрвр=110 кН/см 2; 3,52 см 2 . Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации; способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий (таблица 18 прил.2) коэффициент трения =0,42; регулятор натяжения н=1,12.

Расчетное усилие на один болт: ;

77 кН/см2;

Стык поясов перекрываем тремя накладками из стали сечением 1) 1 Ч 620Ч18

с наружной и 2) 2Ч290Ч18. с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок Ан=192 см2, что несколько больше площади сечения поясов. Анакл = 192 см2 > Апояса = 186 см2



Принимаем 20 болтов.

Проверка ослабленного накладок в середине стыка четырьмя отверстиями под болты d=26мм : Ап.нт = 192-4∙2∙1,6∙2,6 =158,8 см2 > 0,85∙186 = 158,1 см2

б
15
) Стык стенки: Стык стенки перекрываем парными накладками из листа толщиной 10 мм. сечением 640 х 1900 х 10 мм.


Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстояние в ряду: а =100 мм. В ряду 18 болтов.

h мах=18х10=180 см.

Момент приходящийся на стенку:



Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов мм.

амах= 194 - 2· 70 = 1800 Окончательно принимаем 18 рядов болтов по высоте с шагом 106мм. Так как 1800 / 17 =106мм.

Проверка стыка стенки:



;



2.. Сварной: На монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом в стык, а растянутый пояс косым швом под углом 600, так как на монтаже физические способности контроля затруднены. Такой стык равно прочен основному сечению балки и может не рассчитываться.


16

IV. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

  1. Подбор сечения и проверка общей устойчивости колонны

Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Концы колонны принимаем шарнирно - закрепленными.

Отметка верха колонны за вычетом толщины настила, высоты балок (настила и главной с учетом выступающей части опорного ребра) составляет:

hкол = Hнаст – hпер + 0,6 м = 9,0 – 0,012 - 0,40 - 2,0 + 0,6 = 7,18 м

Расчетная длинна колонны: lрасч = ? ∙ hкол = 7,18м ; ?=1

Усилие в колонне: Nкол = 1,01∙ 2 ∙ Qmax = 1,01∙ 2 ∙ 2242,7 = 4530,25 кН

Для колонны принимаем сталь С245 лист t = 4-40мм. Ry=24кН/см2

?y = 70 ; ? = 0,754

Требуемая площадь поперечного сечения колонны



Радиус инерции сечения колонны: iтр =718 / 70=10,25

Ширина сечения колонны: bтр = 10,25/0,24 = 42,70 см

hст- назначаем конструктивно: hст= 700 мм.

tст- назначаем из условия её местной устойчивости: tст = 10 мм.

;

Принимаем: hст = 700 мм tст = 10 мм

Требуемая площадь поясов: ;

Принимаем пояса 520х18, при этом Ап= 521,8= 93,6см

Геометрические характеристики сечения: А = 2 93.6 + 70 1= 257,2 см 2;



Гибкость: отсюда по табл.: у=0,735

Условная гибкость:



Проверка устойчивости: ; ;

.


17



  1. Конструирование и расчет оголовка колонны

Принимаем плиту оголовка колонны толщиной tпл=25 мм, и размерами 760х520 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С: Принимаем ширину ребер 200 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;

Толщину ребер находим из условия смятия:;

Принимаем tр=30мм;

Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления.

Rwf = 21,5 кН/см2 ; Rwz = 16,6 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n =2

?f ∙ Rwf = 0,9 ∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,05∙16,6 = 17,48 кН/см2

Примем Кш=10 мм. Тогда: ;

Принимаем lр= 66см, при этом условие выполнено. Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Проверяем стенку на срез вдоль ребра:



Необходимо устройство вставки в верхней части стенки. Принимаем её толщину 25мм, а длину .

;

Принимаем конструктивно минимально – допустимый катет шва Кш=7мм.

Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х10 мм.


18



  1. Конструирование и расчет базы колонны

Определяем требуемую площадь плиты из условия смятия бетона: , где . Значение коэффициента ? зависит от отношения площадей фундамента и плиты (принимаем ? =1,3). Для бетона класса ниже В 25 а =1. Материал фундамента: бетон класса В15 - Rпр= 0,85 кН/см2 – расчетное сопротивление бетона на смятие.

; ; t = 1.8 см

Ширина базы: B = b + 2 ∙ 1.8 + 2∙C = 70 +2 ∙1.8 +2 ∙8=89,6см В = 90

Принимаем плиту размером 900х620 мм. Тогда Апл = 90 ∙ 62 = 5580 см 2;

;

Находим изгибающие моменты на единицу длинны d=1см на разных участках плиты.

Участок 1: (балочная плита, так как отношение сторон 70 /25,5 =2,77 >2;

M = ?qa или ;

Нежелательно иметь толщину плиты более 40 мм. Поэтому принимаем для плиты сталь С345 с расчетным сопротивлением Ry = 30 кН/см. Тогда требуемая толщина плиты принимаем толщину плиты tпл = 40 мм.

Участок 2: (консольный): ;

Участок 3: так же консольный так как, отношение сторон 520 / 82 = 6,3 >2;

На этом участке размещаются анкерные болты. ;

  1. Конструирование и расчет траверсы

Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Сталь С235. Соответствующие характеристики: Rwf = 21,5 кН/см2 ; Rwz = 0,45 ∙36 =16,2 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n=4; ?fRwf = 0,9∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?zRwz = 1,05 ∙16,2 = 17,01 кН/см2

Расчет достаточно выполнить по металлу шва, так как, : (4,17<4,23). Учитывая условие, принимаем катет шва Кш=14мм

При этом требуемая длина шва:

hтрав = 62,78 + 1 = 63,78 см высоту траверс принимаем равной 640 мм.

Крепление траверсы Кш=14 мм принимаем конструктивно.

Приварку торца колонны к колонне выполняем конструктивными швами

Кш=7 мм так как эти швы в расчете не участвуют.


19



Список литературы:

1. Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред. Ю.И. Кудишина – 10-е изд., стереотипное./ М.: И.Ц. «Академия», 2007. 675стр.

2. СНиП П-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1982. 96 с.

3. СНиП П-6-74. Нагрузки воздействия. Госстой СССР. М.: Стройиздат, 1976. 54 с.

4. Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб./ М.: Стройиздат, 1985. 560стр.

5. Михайлов А.М. Сварные конструкции. И., Стройиздат, 1983. 367 с.

6. Лапшин Б.С. К расчету балок в упругопластической стадии по СНиП П-23-81..:




20







Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации