Расчет параметров здания

В целях экономии стали, сечение поясов следует изменять. В верхнем поясе изменяют сечение в четвёртом узле, принимая, первый стержень таким же, как два последующих; в нижнем поясе - во втором узле.

Таблица 6.3 - Подбор и проверка сечений стержней ферм

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие, кН	Сечение	Площадь А, см2	, см	, см					Проверка сечений на
		растяжение	сжатие									прочность кН/см2	устойчивость кН/см2
Верхний пояс	1	202,24	-	T17,5ШТ1	47	250/250	4,5/5,96	55,56/41,95	250	-	0,95	4,3?22,8
	2	-	-583,32			300/300		66,67/50,34	137,6	0,7710	0,95	-	16,1?22,8
	3	-	-583,32			300/300						-	16,1?22,8
	4	-	-863,39	T20ШТ1	62	300/600	5,13/7,17	58,48/83,68	124,4	0,6588	0,95	-	21,1?22,8
Нижний пояс	11	289,45	-235,48	T17,5ШТ1	47	550/500	4,5/5,96	122,2/92,28	147,6	0,4069	0,95	5,16?22,8	12,31?22,8
	12	764,13	-12,94			600/900		133,33/151	177,3	0,2728	0,95	16,26?22,8	1,01?22,8
	13	863,37	-			600/900		133,33/151	250	-		18,37?22,8	-
Стойки	16	-	-	¬- 75?6	17,56	252/315	2,3/3,44	109,57/91,57	154,5	0,4808	0,8	-	17,76?19,2
	17	-	-149,96			252/315						-
	18	-	-104,20	¬- 70?5	13,72	252/315	2,16/3,23	116,67/97,52	155,9	0,4386	0,8	-	17,32?19,2
Раскосы	23; 24	-	-480,12	¬- 125?80?8	32	201/402	4/6,06	50,25/66,34	128,9	0,7727	0,95	-	19,4?22,8
	25	413,02	-	¬- 80?6	18,76	348/435	2,47/3,65	140,9/119,18	250	-	0,95	22,02?22,8	-
	26	-	-281,53	¬- 110?8	34,4	348/435	3,39/4,87	102,65/89,32	131,3	0,5250	0,8	-	15,59?19,2
	27	66,64	-	¬- 50?5	9,6	348/435	1,55/2,45	227,5/177,5	250	-	0,95	6,94?22,8	-
	28	-	-13,48	¬- 70?5	13,72	348/435	2,16/3,23	161,1/134,67	167,3	0,2411	0,8	-	4,08?19,2

6.4 Расчёт сварных швов

Для сварки узлов фермы применяют полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С d=1,4-2 мм.

В соответствии с [3, п. 12.8] назначают максимальный катет шва k, который не должен быть более 1,2·t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов, k=0,75 см.

Предварительно определяют, какая из проверок - по металлу шва или по металлу границы сплавления - будет иметь решающее значение, для этого сравнивают произведения меньшее из них и будет иметь решающее значение.

и , (6.7)

По [1, прил. 14] в зависимости от k определяют коэффициенты глубины проплавления угловых сварных швов по металлу шва = 0,9 и по металлу границы сплавления =1,05.

Коэффициенты условий работы сварного соединения , и принимают равными 1.

Для проволоки Св-08Г2С по [3, табл. 56] =215 МПа, а определяют по формуле

=0,45 · (6.8)

где - нормативное сопротивление стали разрыву, принимается по [3, прил. 11], в

зависимости от принятой марки стали, =370 МПа.

= 0,45 · 370 = 166,5 МПа

По условию (6.7) получают

= 0,9 · 215 · 1=193,5 > = 1,05 · 166,5 · 1 = 174,8кН/см²

Следовательно, несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления ()_min =174.8 МПа = 17,48 кН/см².

Необходимую длину швов определяют по формуле

, (6.9)

где N - расчётное усилие в стержне, причём для равнополочных уголков на обушок приходится 0,7·N, а на перо 0,3·N; соответственно для неравнополочных уголков 0,75·N и 0,25·N.

Необходимо также учитывать, что расчётная длина углового сварного шва должна быть не менее 4·k_ш и не менее 40 мм [3, п. 12.8, в].

Расчет швов приведен в таблице 6.4.

Таблица 6.4

№ стержня	Сечение	, кН	Шов по обушку	Шов по перу
			Nоб, кН	kш, см	lш, см	Nn, кН	kш, см	lш, см
17 18 23,24 25 26 27 28	¬- 75?6 ¬- 70?5 ¬- 125?80?8 ¬- 80?6 ¬- 110?8 ¬- 50?5 ¬- 70?5	149,96 104,20 480,12 413,02 281,53 66,64 13,48	104,97 72,94 360,09 289,11 197,07 46,65 9,44	0,6 0,6 0,8 0,8 0,6 0,6 0,6	6 5 14 12 11 4 4	45,00 31,26 120,00 123,91 84,46 20,00 4,04	0,4 0,4 0,6 0,6 0,4 0,4 0,4	5 4 7 7 8 4 4

7. Расчёт и подбор сечений внецентренно-сжатой ступенчатой колонны

В каркасах одноэтажных промышленных зданий колонны работают на сжатие с изгибом. Расчётные усилия в колонне М, N и Q определяют по результатам статического расчёта рам. Сечение ступенчатых колонн подбирают отдельно для верхней и нижней частей по составленным комбинациям расчетных усилий, для этого необходимо определить расчетные длины верхней и нижней частей колонны.

7.1 Определение расчётных длин колонны

Расчётные длины колонн в плоскости рамы

Расчётная длина колонны в плоскости рамы зависит от формы потери устойчивости. В одноэтажных промышленных зданиях с жёстко защемлённым ригелем считают, что верхний конец стойки закреплен только от поворота, в этом случае обе колонны могут одновременно потерять устойчивость.

Для нижней части колонны расчётную длину l_x1 определяют но формуле

, (7.1)

а для верхней части l_x2 - по формуле

, (7.2)

где - коэффициенты расчётной длины нижнего и верхнего участков колонны;

- длины нижнего и верхнего участка колонны, т.е. = Н_н и = Н_в.

Для колонн однопролётных рам с жёстким сопряжением ригеля, коэффициенты и в большинстве случаев принимают равными:

= 2 и = 3,

если выполняются следующие условия:

и (7.3)

где - моменты инерции нижнего и верхнего участков колонны (см. п. 3.1),

,;

N₁, N₂ - наибольшие значения продольной силы в нижней и верхней частях колонны (см. табл. 4.1, сечения 4 - 4 и 1 - 1 соответственно), т.е. N₁ = - 3471,78 кН, N₂ = - 353,71 кН.

,

т.к. условия выполняются, то коэффициенты м равны:

= 2 и = 3.

Расчетные длины колонны по формулам (7.1) и (7.2) равны

Расчётные длины колонн из плоскости рамы

Расчетные длины частей колонны из плоскости рамы принимают равными расстоянию между точками закрепления колонны продольными конструкциями.

Вдоль здания колонны раскрепляют распорками по верху и подкрановыми балками по середине. Поэтому расчётная длина из плоскости рамы для верхней части l_y2 равна расстоянию от верха колонны до верхнего пояса подкрановой балки, т.е.

, (7.4)

а для нижней части - расстоянию от низа подкрановой балки до низа опорной плиты колонны (если нет дополнительных распорок), т.е.

(7.5)

7.2 Подбор сечения верхней части колонны

Определение требуемой площади сечения

Для верхней части ступенчатых колонн применяют симметричные двутавровые сечения: прокатные типа Ш с параллельными гранями полок или сварные составные двутавры.

Подбор сечения верхней части в виде сварного составного двутавра начинают с определения требуемой площади сечения из условия общей устойчивости по формуле

, (7.6)

где N - наибольшее значение продольной силы в верхней части колонны (см. табл. 4.1, сеч. 1-1), N = -353,71 кН;

- коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии, определяют по [1, прил. 16] в зависимости от и m_x1;

R - расчётное сопротивление [1, прил. 11], при марке стали Вст3кп2-1 толщиной до 20 мм R = 220 МПa = 22 кН/см²;

- коэффициент условий работы принимают равным 1.

Для определения необходимо найти значение условной гибкости , по формуле

, (7.7)

где l_x2 -расчётная длина верхней части колонны, l_x2 = 18,33 м == 1833 см;

i_x - радиус инерции в плоскости рамы, для симметричных двутавров принимаемый равным 0,42·h_в, где h_в - высота сечения верхней части колонны, назначенная при компоновке поперечной рамы и равная 1 м, т.е. i_x = 0,42 · 1 = 0,42 м = 42 см;

Е - модуль упругости стали, Е = 2,06 ·10 кН/см².

.

Также необходимо определить значение приведённого относительного эксцентриситета m_x1 по формуле

, (7.8)

где - коэффициент влияния формы сечения, определяют по [1, прил. 17] в зависимости от и величины относительного эксцентриситета m_x при отношении ;

m_x - относительный эксцентриситет, определяют по формуле

, (7.9)

где е_х - эксцентриситет, равный отношению расчетных усилий М и N в сечении 1-1;

- ядровое расстояние, принимают равным 0,35·h_в, т.е. =0,35·1 = 0,35 м;

М, N - расчётные усилия в сечении 1 - 1, N = -353,71 кН; М = -637,06 кН·м.

Тогда коэффициент влияния формы сечения в соответствии с [1, прил. 17] определяют по формуле:

, (7.10)

Приведённый относительный эксцентриситет m_x1 по формуле (7.8) равен m_x1 = 1,37 · 5,15 = 7,06.

По параметрам = 1,43 и m_x1 = 7,06 по [1, прил. 16] определяют = 0,1827

Подставляют найденное значение в формулу (7.6):

см².

Компоновка сечения

Сечение верхней части колонны компонуют с учётом сортамента на листовую сталь. Требуемую площадь А_тр необходимо распределить наиболее выгодным образом между стенкой и полками, обеспечивая устойчивость элементов сечения.

Толщиной полок t_п задаются в пределах 1,2 - 1,6 см в зависимости от значения продольной силы N. t_п = 1,2 см.

Высоту стенки определяют по формуле

, (7.11)

h_ст =100-2*1,2=97,6 см.

Толщину стенки t_ст назначают из условия местной устойчивости стенки. Предельная условная гибкость стенки определяется по [3, табл. 27*] в зависимости от m_x и .

При 1 < m_x< 10 и < 2

[л_ст]=1,3+0,15*1,43²=1,61

Итак, требуемая толщина стенки из условия местной устойчивости равна

Так как толщина стенки по условию местной устойчивости получается слишком большой и вследствие этого не экономичной, то t_ст назначают из условия:

(7.12)

Таким образом, принимают t_ст = 0,8 см и расчёт ведут с учетом закритической работы стенки, включая в расчётную площадь сечения 2 крайних участка стенки с шириной каждого

Ширину полок назначают исходя из следующих условий:

1) общей устойчивости по определенной ранее требуемой площади всего сечения

, (7.13)

;

2) устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента

(7.14)

см;

3) из условия местной устойчивости полки

(7.15)

С учётом обеспечения всех условий и в соответствии с сортаментом на листовую сталь принимают b_п = 24 см.

Сечение верхней части колонны показано на рис. 7.1.

Рис. 7.1 - Сечение верхней части колонны

Расчёт геометрических характеристик сечения

Полную площадь сечения рассчитывают по формуле

(7.16)

Момент инерции:

относительно оси х - х вычисляют по формуле:

(7.17)

относительно оси у - у:

(7.18)



Далее рассчитывают момент сопротивления:

(7.19)

Затем определяют радиус инерции:

относительно оси х - х:

, (7.20)

относительно оси у - у:

, (7.21)

Ядровое расстояние рассчитывают следующим образом:

, (7.22)

Проверка устойчивости в плоскости действия момента

Проверку устойчивости сплошных колонн в плоскости действия момента выполняют по формуле:

. (7.23)

Для этого необходимо определить значение коэффициента с учётом фактических геометрических характеристик по формулам (7.9), (7.10) и (7.11) как описывалось в п. 7.2.1.:

Тогда предельная гибкость стенки составит:

Ширина крайних устойчивых участков стенки определяется по формуле (см. п. 7.2.2):

Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки равна:

и тогда

Для определения коэффициента влияния формы сечения з необходимо знать отношение:

, (7.24)

Тогда в соответствии с [1, прил. 17] коэффициент влияния формы сечения з= 1,2, а

По параметрам 1,5 и по [1, прил. 16] определяют =0,1888

Подставляют найденное значение в формулу (7.23):

, (7.25)

Проверка устойчивости из плоскости действия момента

Проверку устойчивости сплошных колонн из плоскости действия момента выполняют по формуле

, (7.26)

где - коэффициент продольного изгиба, определяют как для центрально-сжатого стержня в зависимости от гибкости по [1, прил. 13], т.о. =0,3872;

с - коэффициент, учитывающий влияние момента, действующего в плоскости рамы, и зависящий от величины [3, п. 5.31];

А - площадь сечения, А=89,52см².

Для определения коэффициента с необходимо определить значение относительного эксцентриситета по формуле:

, (7.27)

где - максимальный момент в пределах средней трети длины стержня, при распределении моментов определяют по формуле (7.28).

, (7.28)

По найденному значению момента вычисляют по формуле (7.27) величину m_x:

При значениях относительного эксцентриситета m_x 5 коэффициент с находят по формуле:

(7.29)

где - коэффициент, определяемый по формуле 0,65+0,05?3,45=0,823;

- коэффициент, равный 1 при и определяемый по формуле при .

Коэффициент продольного изгиба зависит от значения гибкости :

, (7.30)

При гибкости коэффициент =0,598 по [1, прил. 13].

;

тогда коэффициент с₅ равен

;

Так как , то в расчетное сечение включают только устойчивую часть стенки, т.е. А=135,68см².

Подставляют найденные значения в формулу (7.26) и выполняем проверку устойчивости из плоскости действия момента:

7.3 Подбор сечения нижней части колонны

Нижнюю часть колонны при высоте сечения более 1 м (h_н=1,5 м) проектируют сквозной, состоящей из двух ветвей, соединенных между собой соединительной решеткой (раскосами). Для колонн однопролетных зданий чаще всего применяют несимметричное сечение с наружной ветвью в виде составного швеллера - для удобства крепления стенового ограждения, и подкрановой ветвью в виде прокатного двутавра (см. рис. 7.3).



Рис. 7.3 - Сечение нижней части колонны

Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами. От действующих усилий N и М в ветвях колонны возникают только продольные усилия сжатия, а поперечную силу Q, воспринимают элементы соединительной решётки.

Значения М и N принимают по таблице 4.1. Комбинации усилий должны давать наибольшие усилия в ветвях. Для расчёта подкрановой ветви принимают комбинацию с наибольшим отрицательным моментом (сечение 3-3):

М₁ = -1629,21 кН?м и N₁ = -3238,99 кН.

Для расчёта наружной ветви принимают комбинацию с наибольшим положительным моментом (сечение 4-4):

М₂ = +1181,38 кН?м и N₂= -3471,78 кН,

Несущая способность колонны может быть исчерпана в результате:

1) потери устойчивости какой-либо ветви (в плоскости или из плоскости рамы);

2) потери устойчивости колонны в плоскости действия момента в предположении, что она работает как единый стержень.

Определение усилия и подбор сечения ветвей

Заранее положение центра тяжести сечения колонны неизвестно, но предварительно его можно определить, в предположении, что площади ветвей пропорциональны усилиям в них, по формуле

, (7.31)

где у₁ - расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести подкрановой ветви;

h₀ - расстояние между центрами тяжести ветвей, определяют по формуле ; предварительно принимают z₀ = 5 см => h₀= 150 - 5 = 145 см.

.

Тогда расстояние от центра тяжести швеллера до центра тяжести сечения равно:

, (7.32)

Усилия в ветвях определяют по формулам:

- в подкрановой ветви

, (7.33)

- в наружной ветви

, (7.34)

Из условия устойчивости находят требуемую площадь ветвей как для центрально-сжатых стержней и подбирают для подкрановой ветви по сортаменту сечение в виде прокатного двутавра типа Б, а для наружной ветви сечение компонуют из листовой стали:

, (7.35)

где - коэффициент продольного изгиба, предварительно принимают равным в пределах 0,8-0,85, =0,85;

R - расчётное сопротивление, при марке стали С235 для фасонного проката толщиной до 20 мм R = 230 МПа = 23 кН/см²;

- коэффициент условий работы, принимают равным 1.

В соответствии с сортаментом [1, прил. 12, табл. 1] подбирают двутавр 70Б1. Основные геометрические характеристики двутавра: А_в1 = 162 см²; J_x1 = 4550 см⁴; i_x1 = 4,88 см; i_y1 = 27,9 см.

Для наружной ветви:

, (7.36)

где - коэффициент продольного изгиба, предварительно принимают равным в пределах 0,8-0,85, =0,8;

R - расчётное сопротивление, при марке стали С235 для листового проката толщиной до 20 мм R = 220 МПа = 22 кН/см²;

- коэффициент условий работы, принимают равным 1.

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок швеллера принимают таким же, как в подкрановой ветви, т.е.

Толщину стенки швеллера t_ст для удобства её соединения встык с надкрановой частью колонны принимают равной толщине полки t_п = 1,2 см. Высоту стенки назначают из условия размещения сварных швов h_ст = 700 мм.

Требуемую площадь полок определяют по формуле:

(7.37)

.

Условие местной устойчивости по [3, табл. 29*]:

(7.38)

где - условная гибкость, принимается предварительно =1,2;

Таким образом, назначают b_n = 22 см, t_п = 1,4 см, следовательно, А_п = 30,8 см².

Затем вычисляют геометрические характеристики наружной ветви. Для этого сначала находим полную площадь сечения по формуле:

 (7.39)

.

Далее определяем расстояние от наружной грани швеллера до оси, проходящей через центр тяжести швеллера:

(7.40)

Момент инерции

- относительно оси х₂ - х₂ рассчитывают по формуле:

(7.41)

- относительно оси у - у по формуле:

(7.42)

.

После этого вычисляем радиус инерции:

- относительно оси х₂ - х₂

 (7.43)

.

- относительно оси у - у

(7.44)

.

Заканчивается расчет уточнением положения центра тяжести сечения колонны при h₀ = h_н - z₀ = 150 - 5,5 = 145,5 см по формуле:

(7.45)

.

Отличие от первоначальных принятых размеров значительно, поэтому уточняют усилия в ветвях по формулам (7.33) и (7.34):

,

.

Проверка устойчивости ветвей

Проверку устойчивости ветвей в плоскости и из плоскости рамы выполняют по формуле:

 (7.46)

где - расчётная продольная сила в i - ветви;

- площадь сечения i - ветви;

- коэффициент продольного изгиба, определяют по [1, прил. 13] по действительной гибкости ветви (в плоскости рамы-; из плоскости-);

R - расчётное сопротивление, для подкрановой ветви R = 23 кН/см², для наружной -

R = 22 кН/см².

Проверка устойчивости ветвей из плоскости рамы выполняется для подкрановой ветви таким образом. Сначала определяется гибкость ветви:

, из чего следует, что.

Затем проверяют устойчивость:

Для наружной ветви проверка делается аналогично:

, из чего следует, что.

Итак, устойчивость ветвей из плоскости рамы обеспечена.

Для проверки устойчивости ветвей в плоскости рамы сначала из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяют требуемое расстояние между узлами решетки (расчетную длину ветвей в плоскости рамы):

.

Разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей, принимают =240 см.

Устойчивость ветвей в плоскости рамы проверяют относительно осей х₁ - х₁ и

х₂ - х₂:

- подкрановая ветвь:

- наружная ветвь:

.

Следовательно, устойчивость ветвей в плоскости рамы обеспечена.

Расчёт соединительной решётки нижней части колонны

Элементы решетки проектируют из равнополочных уголков и рассчитывают на поперечную силу, равную большей из величин: Q_max = -129,57 кН или Q_усл. Условную поперечную силу определяют по формуле:

(7.47)

где R - расчётное сопротивление, для элементов решётки (фасонный прокат из стали C235) R = 23 кН/см².

Так как Q_max = 129,57 кН > Q_усл =72,56 кН, то расчёт решётки проводят на

Q_max = 129,57 кН.

Усилие сжатия в раскосе определяют по формуле:

(7.48)

где - синус угла наклона раскоса, определяют по формуле:

(7.49)

Задаемся гибкостью раскоса [1, прил. 13], и находим требуемую площадь раскоса по формуле:

, (7.50)

где - коэффициент условий работы, = 0,75 (сжатый уголок, прикреплённый одной полкой);

По сортаменту принимают сечение уголка 90 х 7 и выписывают его геометрические характеристики: А_р = 12,3 см², i_у0 = 1,78 см. Гибкость раскоса равна:

Напряжения в раскосе

, (7.51)

Следовательно, устойчивость раскоса обеспечена.

Проверка устойчивости нижней части колонны как единого стержня в плоскости действия момента

Для проверки устойчивости нижней части колонны как единого стержня в плоскости действия момента вычисляют геометрические характеристики всего сечения колонны.

В первую очередь определяют площадь всего сечения по формуле:

(7.52)

А = 145,6 + 162= 307,6 см.

Затем - момент инерции относительно оси х-х:

(7.53)



и радиус инерции относительно оси х-х:

(7.54)

Далее находят гибкость нижней части колонны по формуле:

(7.55)

и приведённую гибкость по формуле

(7.56)

где - коэффициент, зависящий от угла наклона раскосов, определяют по формуле:

(7.57)

Условную приведённую гибкость вычисляют по формуле:

 (7.58)

Проверку устойчивости сквозной колонны выполняют для двух расчётных комбинаций усилий:

1. Догружающая подкрановую ветвь (сечение 3-3):

М₁ = - 1629,21 кН?м и N₁ = - 3238,99 кН.

По этим усилиям вычисляют значение относительного эксцентриситета m по формуле:

(7.59)

.

По [1, прил. 19] определяют значение коэффициента в зависимости от параметров и ,.

Устойчивость сечения проверяют но формуле:

, (7.60)

2. Догружающая наружную ветвь (сечение 4-4):

М₂ = + 1481,38 кН?м и N₂ = - 3471,78 кН.

Вычисляют значение относительного эксцентриситета m по формуле:

, (7.61)



По [1, прил. 19] определяют значение коэффициента в зависимости от параметров и ,.

Устойчивость сечения проверяют по формуле (7.60):

Следовательно, устойчивость нижней части колонны как единого стержня в плоскости действия момента обеспечена.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента не проверяют, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

7.4 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Для передачи усилий от верхней части колонны и подкрановых балок на нижнюю часть в месте уступа колонны устраивают траверсу. Конструктивное решение узла сопряжения верхней и нижней частей колонны приведено на рис. 7.4.

Рис. 7.4 - К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчет производят по комбинациям усилий, дающим в сечении 2-2 наибольшие положительный и отрицательные моменты (см. табл. 4.1):

1) М₁=+813,45кНм и N₁=-402кН

2) М₂=-142,89кНм и N₂= -641,4кН

Проверка прочности стыкового шва, крепящего верхнюю часть колонны к траверсе

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяют по нормальным напряжениям в крайних точках сечения верхней части колонны для двух комбинаций усилий по формуле:

(7.62)

где N_i и M_i - продольная сила и изгибающий момент i-комбинации усилий;

А₀ - площадь шва, равная площади сечения верхней части колонны, А₀ = 135,68см²;

W_x - момент сопротивления верхней части колонны, W_x =4360,8см³;

R^ст_(сж,р) - расчетное сопротивление стыкового шва, примарке стали С235 при сжатии

R^ст_сж = R = 22кН/см² и растяжении R^ст_р = 0,85R = 0,85*22=18,7кН/см² (т.е. сварка ручная с визуальным контролем качества шва);

± - знак «+» при определении напряжения для наружной полки, знак «-» - для внутренней.

Для 1-й комбинации M и N находят

- напряжения в наружной полке:

- во внутренней полке:

Для 2-й комбинации M и N находят

- напряжения в наружной полке:

- во внутренней полке:

Определение геометрических размеров траверсы

Толщину стенки траверсы назначают в пределах 1-1,2 см, при этом должно выполняться условие прочности на смятие торцевой поверхности:

(7.63)

где D_max - максимальное вертикальное усилие от мостового крана, D_max = 2836,98кН;

l_см - длина сминаемой поверхности, l_cv = b_ор + 2t_пл, при грузоподъемности крана

Q=125т ширина опорного ребра подкрановой балки b_ор = 45 см; толщину плиты назначают в пределах 2-2,5 см, таким образом l_см = 45+2*2=49 см;

R_см.т - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, определяемое по формуле

(7.64)

где R^н_в - нормативное сопротивление стали разрыву, устанавливается по прил. 11, в зависимости от принятой марки стали, R^н_в = 360МПа=36кН/см².

Подставляют данные в (7.63) и (7.64):

Принимают t_тр = 1,8 см.

Высоту стенки траверсы назначают наибольшей исходя из следующих трех условий.

1. По требуемой длине угловых сварных швов (Ш2), крепящих вертикальные ребра к траверсе, которую определяют по формуле

(7.65)

где N_n - усилие во внутренней полке верхней части колонны, определяемое по 2-й комбинации усилий по формуле

(7.66)

Для сварки в этом случае применяют полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А d = 1,4-2 мм. Назначают катет шва k_ш = 0,6 см.

По приложению 14 [1] определяют коэффициенты глубины проплавления угловых сварных швов по металлу шва в_ш = 0,9 и по металлу границы сплавления в_с = 1,05.

Коэффициенты условий работы сварного соединения г^св_уш и г^св_ус принимают равными 1.

Для проволоки Св-08А по [2, табл. 56] принимают R^св_уш = 180МПа, а

R^св_ус = 0,45*360=162МПа

По условию (6.7) получают:

= 0,9 · 180 · 1=162 > = 1,05 · 162 · 1 = 170,1кН/см²

Следовательно, несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления ()_min =162 МПа = 16,2 кН/см².

Требуемая длина шва, таким образом, составит:

2. По требуемой длине угловых сварных швов (Ш3), крепящих стенку траверсы к подкрановой ветви.

В стенке подкрановой ветви делают прорезь, в которую заводят стенку траверсы. Требуемую длину швов определяют из условия прочности по формуле

, (7.67)

где F_тр - опорная реакция траверсы, устанавливаемая по комбинации усилий, дающей наибольшую опорную реакцию траверсы, такой комбинацией является сочетание (№1,3,5,9 (-), 15) для сечения 2-2, т.е. M_F = 273,4кН; F_тр находят по формуле

, (7.68)

Определяем требуемую длину шва:

3. Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез

, (7.69)

где t_ст.в1 - толщина стенки подкрановой ветви для двутавра 50Б1 t_ст.в1 = 1,15 см

R_ср - расчетное сопротивление срезу, для фасонного проката из стали С235

R_ср = 13,3кН/см².

Используя полученные данные, по формуле (7.69) вычисляют:

Окончательно принимают h_тр = 85 см.

Размеры нижнего листа принимают конструктивно: b_л = 42 см, t_л = 1 см. Размеры верхних ребер также назначают конструктивно, чтобы b_л > 2*b_р + t_ст, т.е. b_р = 18 см и t_р = 1 см.

Определение геометрических характеристик сечения траверсы

Для определения геометрических характеристик сечения траверсы необходимо определить:

1) положение центра тяжести сечения относительно нижней грани горизонтального листа:

(7.70)

2) момент инерции относительно оси х-х:

, (7.71)



3) момент сопротивления:

(7.72)

прочности траверсы на изгиб и срез

Проверка прочности траверсы на изгиб выполняется по формуле:

(7.73)

где М_тр - максимальный изгибающий момент в траверсе, возникает при 2-ой комбинации усилий, определяют по формуле:

(7.74)

Исходя из этого,

Прочность на срез проверяют по формуле:

 (7.75)

где R_ср - расчетное сопротивление срезу, для листового проката из стали С235

R_ср = 12,73 кН/см²;

Q_тр - максимальная поперечная сила в траверсе при комбинации усилий, дающей наибольшую опорную реакцию траверсы, определяемая по формуле:

(7.76)

где k - коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия D_max, k = 1,2;

ш - коэффициент сочетания нагрузок ш = 0,9.

Следовательно,

Таким образом, прочность траверсы на изгиб и срез обеспечена.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта на тему «Проектирование конструкций стальных каркасов одноэтажного промышленного здания с использованием ЭВМ» по дисциплине «Металлические конструкции», были закреплены знания, полученные на лекциях по изучению соответствующих разделов курса.

Для достижения итога была проведена следующая работа:

- ознакомление с особенностями работы над проектом в режиме диалога с ЭВМ;

- скомпонован стальной каркас одноэтажного промышленного здания;

- более рационально и экономично подобраны сечения стрежней фермы пролетом 24 м;

- более экономично подобраны сечения внецентренно-сжатой ступенчатой колонны;

- расширены навыки графического изображения проектного материала;

- изучение правил пользования типовыми проектами, технической литературой, ГОСТами, СНиПами.

Список использованных источников

1 Вихрева, Н.Е. Проектирование конструкций стальных каркасов промышленных зданий с использованием ЭВМ: Учебное пособие. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003. - 135 с.

2 СПиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1987, - 36 с.

3 СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 96 с.

4 Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с., ил.

5 Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учебн. заведений/(Ю.И. Кудишин Е.И. Беленя, В.С. Игнатьев и др.); под ред. Ю.И. Кудишина. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 688 с.

Размещено на Allbest.ru