Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

Шифр - 43.

Балочная клетка нормального типа по схеме - 4.

Пролёт главной балки, м - 12,5.

Вылет консоли главной балки, м - 1,25.

Пролет балки настила, м - 4,5.

Отметка верха настила, м - 7,5

Временная нормативная нагрузка, кН/м² - 3,5.

Постоянная нормативная нагрузка, кН/м² - 15,7.

Сопряжение балок - а (этажное).

Материал конструкций - сталь.

Заводские соединения - сварные; монтажные - болтовые.

Район строительства - г. Красноярск.

Рисунок 1 - Схема балочной клетки

2. Компоновка конструктивной схемы балочной клетки

Рисунок 2 - Технологическая площадка

3. Расчёт стального настила

Исходные данные:

- Конструктивная схема: плоский стальной лист, уложенный на балки и приваренный к ним (рис. 3).

- Расчётный пролёт настила: l_н= 1000 мм.

- Материал настила: сталь С235 [2, табл. 50^*].

- Вертикальный предельный прогиб: f_u = l_н/120.

- Сварка элементов: полуавтоматическая в среде углекислого газа.

- Сварочная проволока: Св-08Г2С [2, табл. 55^*].

- Положение швов: нижнее.



а - конструктивная схема, б - расчётная схема

Рисунок 3 - Плоский стальной настил

Расчёт настила

Нормативная нагрузка на 1 м² настила

q_{n, н} = q_n + р_n = 3,5 + 15,7 = 19,2 кН/м²

Толщина настила при вертикальном предельном прогибе f_u = l_н/120

t_н = 103,3/151,21 = 0,68 см.

Настил проектируем из листовой рифленой стали (ГОСТ 8568-77^*):

толщина настила t_н = 8 мм.;

ширина листов - 1000 мм.

Растягивающее усилие на 1 см настила:

Расчёт катета углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила:

при расчёте по металлу шва

где - коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва,

=0,9 для полуавтоматической сварки с нижним положением шва катетов 3-8 мм (2, табл.34^*);

- расчётная длина углового шва;

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56);

- коэффициент условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

при расчёте по металлу границы сплавления

где - коэффициент, учитывающий границы сплавления, =1,05 для полуавтоматической сварки с нижним положением шва катетов 3-8 мм (2, табл.39);

- расчётная длина углового шва;

- расчётное сопротивление зоны сплавления, =0,45=0,45?360 =162 МПа (=360 МПа - временное сопротивление разрыву стали С235 [2, табл. 51]);

- коэффициент условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

Принимаем катет углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила, =4 мм. (2, табл. 38).

4. Расчёт балки настила

Исходные данные:

Балки настила - прокатные, из двутавров по ГОСТ 26020-83, тип Б;

Пролёт балки - 4,5 м.

Материал - сталь С235 по ГОСТ 27772-88^* (2, табл. 50) с R_y=230 МПа при t=2…20 мм (2, табл. 51), R_s=0,58? R_y =0,58?230 = 133,4 МПа.

Вертикальный предельный прогиб:

f_{u (3)} = l/150

f_{u (6)} = l/200

f_{u (4,5)} = l/150+= l/172

Нормативная нагрузка на 1 пог. м балки:

q_{n, н} = (q_n + р_n + q_nl)?a + =

= (3,5 + 15,7 + 0,65) ? 1,042 + 0,27 = 20,95 кН/м

где q_n = 3,5 кН/м² и р_n= 15,7 кН/м² - соответственно временная и постоянная нормативные нагрузки на балочную клетку по заданию;

q_nl = m_н?9,81?10^-3 = 66,6?9,81?10^-3 = 0,65 кН/м² - вес 1 м² настила (здесь m_н= 66,6 кг/м²);

a - шаг балок настила, а = 1,033 м;

- нагрузка от собственного веса балки настила, = m_бн?9,81?10^-3 = 0,28?9,81?10^-3 = 0,27 кН/м (здесь m_бн = 0,28 кг/м ориентировочно для балки настила 26Б1).

Расчётная погонная нагрузка на балку:

q_бн = (q_n?г_f1 + р_n?г_f2 + q_nl?г_f3)?a + ?г_f3 = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,65?1,05) ? 1,042 + 0,27?1,05 = 23,37 кН/м

где г_f1=1,2, г_f2=1,1, г_f3=1,05 - коэффициенты надёжности по нагрузке соответственно для временной и постоянной нагрузок по заданию и для нагрузки от собственного веса металлических конструкций.

Рисунок 4 - Расчётная схема балки настила

Статический расчёт балки

Конструктивный расчёт балки.

При изгибе балки в одной плоскости и упругой работе стали номер прокатного профиля определяют по требуемому моменту сопротивления:

где R_y - расчётное сопротивление стали по пределу текучести;

г_с - коэффициент условия работы, г_с=1 (2, табл.6).

По сортаменту принимаем 23Б1 с геометрическими характеристиками:

m_бн = 25,8 кг/м, h = 230 мм, b_f = 110 мм, t_w = 5,6 мм, t_f = 9 мм, A = 32,91 cм², I_х = 2996 см⁴, W_х = 260,5 см³, S_х = 147,2 см³.

Выполним корректировку расчёту с учётом фактического собственного веса:

q_{n, н} = (q_n + р_n + q_nl)?a + = (3,5 + 15,7 + 0,65) ? 1,042 + 25,8?9,81?10^-3 = 20,94 кН/м²

q_бн = (q_n?г_f1 + р_n?г_f2 + q_nl?г_f3)?a + ?г_f3 = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,65?1,05) ? 1,042 + 0,253?1,05 = 23,35 кН/м²

Выполним проверку несущей способности балки подобранного профиля.

Проверка на прочность:

- в сечение с М=М_max и Q=0

где у - максимальные нормальные напряжения (рис. 5);

W_xn - момент сопротивления сечения нетто относительно оси х-х;

- в сечение с Q=Q_max и M=0



где ф - максимальные касательные напряжения (рис. 5);

S_x - статический момент полусечения брутто относительно оси х-х;

I_x - момент инерции сечения брутто относительно оси х-х;

t_x - толщина стенки балки.

Рисунок 5 - Эпюры напряжений в балке

Согласно (2, п.п. 5.16) проверка устойчивости балок не требуется, т. к. общая устойчивость балки обеспечивается настилом, опирающимся на её сжатый пояс и приваренным к нему непрерывным швом.

Проверка деформативности (жёсткости) балок относится ко второй группе предельных состояний и направлена на предотвращение условий, затрудняющих их нормальную эксплуатацию.

Следовательно, жёсткость балки обеспечена.

Расход стали на 1 м² балочной клетки в осях 4-5 от настила и балок настила:

s = l_гб ? l_бн = 12,5 ?4,5 = 56,25 м²

где s - площадь ячейки балочной клетки в осях 1-2;

l_гб - пролёт главной балки;

l_бн - пролёт балки настила;

а - вылет консоли главной балки.

5. Расчёт и конструирование главной балки

Исходные данные:

Главная балка - сварная, двутавровая из листов проката.

По статической схеме - бесконсольная.

Пролёт балки - 12,5 м.

Материал - сталь С245 по ГОСТ 27772-88^* (2, табл. 50) с R_y=240 МПа при t=2…20 мм (2, табл. 51), R_s=0,58?R_y=0,58?240=139,2МПа; R_р=336МПа (2, табл. 52).

Вертикальный предельный прогиб:

f_{u (12,5)} = l/216

Поясные швы выполнены автоматической сваркой под флюсом (флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81^*; сварочная проволока Св-08А по ГОСТ 2246-70^*).

Положение швов: в лодочку.

Остальные швы выполнены полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа (сварочная проволока: Св-08Г2С [2, табл. 55^*]).

Нормативная погонная нагрузка на балку (в связи с частым расположением балок настила нагрузку на главную балку принимаем распределённой).

q_{n, н} = (q_n + р_n + q_l + )?l_бн = (3,5 + 15,7 + 0,92 + 0,4) ? 4,5 = 92,34 кН/м

где q_l = m_бк?9,81?10^-3=0,92 кН/м² - нагрузка от массы настила и балок настила;

= (1 - 2)% от (q_n + р_n + q_l) = = 0,4 кН/м² - ориентировочный вес главной балки.

Расчётная погонная нагрузка на балку:

q_гл.б = (q_n? г_f1 + р_n? г_f2 + q_l? г_f3 + ? г_f3 )?l_бн = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,92?1,05 + 0,4?1,05) ? 4,5 = 102,85 кН/м

Статический расчёт главной балки

Рисунок 6- Расчётная схема главной балки

R_А = 642,81 кН;

R_В = 642,81 кН;

М_max = 2008,79 кН?м;

Q_max = 642,81 кН;

М_n,max = 1803,52 кН?м;

Конструктивный расчёт главной балки

1. Требуемый момент сопротивления

2. Компоновка и подбор сечения

Рисунок 7 - Сечение составной балки

Определим высоту главной балки и размеры её элементов.

Высота сечения балки

минимальная по жёсткости:

оптимальная при гибкости стенки л_w=120:

т. к. h_opt > h_min, высоту стенки принимают h_w = 1000 мм, увязывая этот размер со стандартной шириной универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70^*; пояса балки принимаем толщиной 20 мм. Высота балки - 1040 мм.

Толщина стенки t_w = h_w/ л_w = 1000/120 = 8,33 мм; округляя этот размер до стандартной толщины стали по ГОСТ 82-70^*, имеем t_w =10 мм, что больше

где k_l =1,5 - коэффициент, учитывающий что перерезывающиеся усилия воспринимаются только стенкой.

Площадь сечения пояса главной балки:

Пояса проектируем также из универсальной широкополочной стали;

при t_f = 20 мм:

b_f = A_f / t_f = 67,03?10² / 20 = 335,15 мм.

Принимаем пояс из листа 340х20 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям: 10мм < 20мм < 3?10мм = 30мм; 180мм < 340мм в пределах (1/3…1/5)h, т. е. 1/3?1040 = 346,67мм, 1/5?1040 = 208мм, 346,67мм > 340мм > 208мм;

b_ef = (340 - 10)/2 = 165мм;

 - условие выполняется.

Изменение сечения балки по длине [1, п. 5.4.7]

Запроектируем изменение сечения главной балки в месте, где изгибающий момент М_l = 0,6?М_max , и найдём это место, решив уравнение:

М_l(х) = R_А?х - q?х²/2

х₁ = 3,45 м; х₂ = 9,05 м.

Стык сечений пояса - прямой, сварка полуавтоматическая, сварной шов с полным проваром и выводом концов шва на подкладки без применения физических методов контроля качества шва.

Требуемый момент сопротивления

Определение требуемой площади пояса.

Определение новой ширины пояса.

b_fl = A_fl / t_f = 42,41?10² / 20 = 212,1 мм.

учитывая конструктивные требования h ? b_fl ? b_f, b_fl ? мм, принимаем b_fl = мм.

Геометрические характеристики подобранного сечения балки (рис. 8).

Момент инерции основного сечения относительно оси х-х

Момент инерции изменённого сечения относительно оси х-х

Момент сопротивления основного сечения относительно оси х-х

Момент сопротивления изменённого сечения относительно оси х-х

Статический момент изменённого полусечения относительно оси х-х

Статический момент пояса изменённого сечения относительно оси х-х



а - основное, б - изменённое

Рисунок 8 - Сечения главной балки

Проверка прочности главной балки.

По нормальным напряжениям в сечение с М=М_max и Q=0

Недонапряжение - 0,42%.

По касательным напряжениям на опоре А с Q=Q_max и M=0

Приведённые напряжения следует проверить в месте изменения сечения балки:

При этажном опирании балок в стенке главной балки возникают местные напряжения,которые необходимо проверить по формуле:

у_loc = 34,73

где F - расчетное значение локальной нагрузки или опорная реакция;

- толщина стенки балки;

= b + 2 = 11+2 - условная длина распределения нагрузки;

b - ширина полки балки настила;

- толщина верхнего пояса главной балки.

Проверка общей устойчивости главной балки.

Согласно пункту 5.16^* [2] проверку на общую устойчивость можно не выполнять, т. к. все главные балки сжатыми поясами объединены балками настила.

Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балки.

В балках потерять устойчивость могут сжатый пояс от действия нормальных напряжений и стенка от действия касательных напряжений или нормальных напряжений, а также и от их совместного действия.

Рассмотрим отдельно устойчивость пояса и стенки главной балки.

При ширине сжатого пояса b_f = 340 мм и толщине стенки главной балки t_w = 10 мм расчётная ширина свеса:

b_ef = (b_f - b_ef)/2 = (340 - 10)/2 = 165мм.

Отношение b_ef / t_f =165 / 12 = 8,25 меньше величины

[2, табл. 30].

Следовательно, местная устойчивость сжатого пояса главной балки обеспечена.

Местная устойчивость стенки сварной балки зависит от характера её напряжённого состояния, вида нагрузки и условной гибкости стенки

Так как значение условной гибкости стенки балки превышает 3,2, стенки балок следует укреплять поперечными рёбрами жёсткости.

Ребра жесткости устанавливаем в местах примыкания балок настила, т.е. на расстоянии а = 1,042м; при этом а < = 2h или 1,042 < 2 = 2 м.

Размеры поперечных ребер жесткости

/30 + 40 мм = 1000/ 30 + 40 = 73 мм;

2 = 2 = 4,98;

принимаем

Ребра жесткости привариваем к стенке балки двусторонними угловыми швами с катетом = 4 мм.

Рисунок 9 - Схема главной балки

Проверяем устойчивость стенки балки в 5-ом отсеке от опоры по формуле:

Где

= = 214,38 МПа

= 15,84 МПа

где - высота стенки балки;

- толщина стенки балки;

М и Q - средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека;

у_loc = 35,03

где F - расчетное значение локальной нагрузки или опорная реакция;

- толщина стенки балки;

= b + 2 = 11+2 - условная длина распределения нагрузки;

b - ширина полки балки настила;

- толщина верхнего пояса главной балки.

Значения и следует определять при а/ > 0,8 и отношении / больше значений указанных в табл. 24 СНиПа по формулам:

809,07 Мпа

где - коэффициент равный 39,2 (2,табл. 25).

395,03 Мпа

где - коэффициент равный 20,51 (2,табл. 23).

= 1,033/0,01 = 3,53

211,12 МПа

где ;

= 1/0,01 = 3,41.

= 0,36 =1

Проверка жёсткости главной балки

f_max ? f_{u (12,5)} = l_гл.б / 216 = 12,5?10² /216 = 5,79 см.

где

Прогиб не превышает предельный.

Расчёт поясных соединений главной балки

Соединение поясов со стенкой в сварных балках осуществляется поясными швами. При изгибе балки это соединение предотвращает сдвиг поясов относительно стенки балки. Сдвигающее пояс усилие на единицу длины балки можно подсчитать по формуле:

Поясные швы выполняют двусторонними, непрерывными, с одинаковым катетом по всей длине балки автоматической сваркой.

Требуемый катет угловых поясных швов:

- при расчёте по металлу шва

где - коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва, =1,1 для автоматической сварки с положением шва в лодочку (2, табл.34^*);

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56), = 18 кН/см².

- при расчёте по металлу границы сплавления

где - коэффициент, учитывающий границы сплавления, =1,15 для автоматической сварки с положением шва в лодочку (2, табл.34^*);

- расчётное сопротивление зоны сплавления,

=0,45=0,45?370 =166,5 МПа (=370 МПа - временное сопротивление разрыву стали С245 (2, табл. 51)

и - коэффициенты условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

Принимаем k_f = 6 мм, в соответствии с (2, табл. 38).

Расчёт опорных частей балки

Участок стенки балки над опорами укрепляем торцевыми опорными ребрами.

Определим размеры опорного ребра по условию смятия его торцевой поверхности; при этом выступающая ниже пояса его часть а_s должна быть не более 1,5 его толщины, иначе ребро рассчитывают на сжатие.

Пусть t_s1 = 14 мм, тогда

b_s1 = A_s1 / t_s1 = 19,13 / 1,4 = 13,66 см

где при а_s = 14 мм

A_s1 = R_A / R_p = 642,81 / (336?10^-1) = 19,13 см²

R_p - расчётное сопротивление смятию торцевой поверхности по [2, табл. 52^*]

Принимаем сечение ребра 220х14 мм с площадью 30,8 см² из стали по ГОСТ 82-70^*.



Рисунок 10 - Торцевое опорное ребро главной балки

Проверяем опорную часть балки на устойчивость как центрально-сжатого стержня высотой h_w; в расчётное сочетание этого стержня включают опорное ребро и часть стенки шириной

.

Расчётная площадь сечения условного стержня, его момент инерции и радиус инерции относительно оси z:

20³

Гибкость условного стержня и коэффициент продольного изгиба:

Проверка опорной части балки на устойчивость:

Устойчивость обеспечена.

Проверка швов прикрепления опорного ребра к стенке балки при k_f = 5 мм ( 2, табл. 38^*):

- при расчёте по металлу шва

- при расчёте по металлу границы сплавления

где n = 2 - количество сварных швов;

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56), = 215 МПа;

- расчётное сопротивление зоны сплавления, =0,45=0,45?370 =166,5 МПа (=370 МПа - временное сопротивление разрыву стали С245 (2, табл. 51).

Проверка сварных швов выполнена с учётом конструктивного требования по расчётной длине флангового шва: l_w ? 85?в_f?k_f (2, п. 12.8).

Нижний торец опорного ребра следует строгать.

6. Расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны

Рисунок 12 - Расчётная схема колонн

Исходные данные:

Проектируем колонну по оси 2.

Колонна - сплошная, из прокатного двутавра по ГОСТ 26020-83, тип К.

Материал - сталь С245К с R_y = 240 МПа при толщине проката от 2 до 20 мм (2, табл. 51^*).

Расчётная нагрузка на колонну:

N_k = N + N_c = 2?R_A + N_c = 2?642,81 + 12,86 = 1298,48 кН.

где R_A - опорная реакция главной балки пролёта 1-2;

N_c = 1%?2?R_A = 0,01?2?642,81 = 12,86 кН - собственный вес колонны (нагрузка от собственного веса колонны

принимается в пределах от 0,5% до 1%).

Геометрические длины колонны:

l_x = H - t_н - h_б.н. - + h_b = 7500 - 8 - 230 - 1054 + 600 = 6808 мм

l_y = H - t_н - h_б.н. + h_b = 7500 - 8 - 230 + 600 = 7862 мм

где H - отметка верха настила (по заданию), Н=7,5 м;

= 1040 + 14 = 1054 мм-высота главной балки на опоре А;

h_b = 600 - заглубление колонны ниже нулевой отметки;

h_бн - высота балки настила.

Расчётные длины колонны:

l_{ef. x} = м_x? l_x = 0,7?6808 = 4765,6 мм;

l_{ef. y} = м_y? l_y = 1?7862 = 7862 мм.

Для элементов колонны сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа; сварочная проволока Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70^* (2, табл. 55^*); положение швов - нижнее.

Конструктивный расчёт стержня колонны.

Требуемая площадь сечения стержня колонны

где ц = 0,75 - коэффициент продольного изгиба (предварительно принимаем в пределах 0,75…0,85).

По сортаменту (ГОСТ 26020-83) принимаем для стержня колонны І 23К2.

Геометрические характеристики сечения и стержня колонны:

А = 75,77 см²; i_х = 10,02 см; i_y = 6,04 см;

;

.

Для обеспечения устойчивости стержня нормальное напряжение от расчётной нагрузки должно быть меньше критического; это условие устойчивости записывают в виде выражения:

где ц = 0,462 - коэффициент продольного изгиба, подсчитан по наибольшей гибкости = 112,72 (2, табл. 72).

Устойчивость стержня колонны не обеспечена. Переходим к следующему номеру двутавра по сортаменту І 26К1: А = 93,19 см²; i_х = 11,21 см; i_y = 6,52 см;

42,51;

120,58.

Условие устойчивости стержня колонны не выполняется, т. к.

Следующий номер двутавра по сортаменту - І 30К1: А = 108 см²; i_х = 12,95 см;

i_y = 7,5 см; 36,8;

104,83.

Условие устойчивости стержня колонны выполняется, т. к.

Условие выполняется.

Рисунок 13 - Сечение стержня колонны

Предельная гибкость стержня колонны [2, табл. 19]:

[л] = 180 - 60б = 180 - 60?0,98 = 121,2;

где коэффициент б подсчитан по формуле

N / (ц?A?R_y?г_c) ? 0,5.

Общая устойчивость стержня колонны обеспечена; нормальные напряжения в плоскости его наибольшей гибкости:

Проверка местной устойчивости элементов стержня из прокатного профиля типа К не требуется.

Проверяем необходимость укрепления стенки колонны поперечными рёбрами жёсткости [2, п. 7.21^*]; они необходимы если:

где - расчётная высота стенки, для прокатного двутавра = h - 2?(2?t_f).

Для стержня колонны = 296 - 2?(2?13,5) = 242 мм

Условие постановки поперечных рёбер жёсткости не выполняется, но так как колонна может рассматриваться как отправочный элемент (габариты колонны позволяют транспортировать её полностью к месту монтажа), то согласно (2, п. 7.21^*) необходимо укрепить её стенку не менее, чем двумя поперечными ребрами жесткости.

Размеры поперечных рёбер жёсткости:

b_r ? h_w / 30 +40 мм = 269/30 + 40 = 48,97 мм;

t_r ?



Рисунок 14 - Стержень колонны с поперечными рёбрами жёсткости

Принимаем b_r = 60 мм, t_r = 6 мм.

Поперечные рёбра привариваем к колонне сплошным двусторонним швом с катетом k_f = 5 мм [2, табл. 38^*].

Конструктивный расчёт базы колонны

Для рассчитываемой колонны проектируем базу, конструкция которой показана на рис. 15, тип базы - жёсткий; соответствует закреплению нижнего конца стержня колонны.

Расчётное давление на фундамент N = 1298,48 кН.

Материал фундамента - бетон класса прочности В7,5 с расчётным сопротивлением R_b = 0,45 кН/см².

Требуемая площадь опорной плиты определяют из условия прочности бетона на местное смятие:

где - расчётное сопротивление бетона смятию.



где - коэффициент увеличения , зависящий от отношения площади верхнего обреза фундамента А_f к площади опорной плиты и принимаемой не более 1,5;

В данном случае:

Ширина опорной плита

где - ширина полки стержня колонны;

- толщина траверсы (обычно 8…12 мм);

с - вылет консольной части плиты (размер с принимают 50…100 мм).

Длина опорной части плиты



а - конструкция; б - расчётная схема траверсы

Рисунок 15 - База колонны

Принимаем размеры опорной плиты в плане 440х470 мм (, верхний обрез фундамента 680х710 мм.

Размеры верхнего обреза фундамента назначены с учётом нормативного требования, согласно которому расстояние от оси анкерных болтов до вертикальной грани железобетонного фундамента должно быть не менее четырёх диаметров анкерных болтов.

Проверяем справедливость назначенного значения = 1,4 при определении расчётного сопротивления бетона фундамента. Значение определим по формуле

Пересчёт плиты не требуется.

Фактическое сжимающее напряжение под опорной плитой (реактивный отпор фундамента):

у_f = N / A_pl = 1298,48 / 2068 = 0,63 кН/см²

Толщину опорной плиты определяют из условия её работы на изгиб как пластинки, опёртой на торец стержня и траверсы. Нагрузкой является реактивный отпор фундамента (у_f).

Определим необходимую толщину опорной плиты.

где М_max - наибольший из изгибающих моментов:

так как а / b = 87 / 300 = 0,29 < 0,5;

где в - коэффициент принимаемы по табл. 3 прил. 5.

Принимаем плиту толщиной 25 мм; сталь листовая по ГОСТ 19903-74^*.

Расчётной схемой траверсы является двухконсольная балка, шарнирноопертая на полки колонны. Нагрузка - реактивный отпор фундамента с половины ширины опорной плиты :

Первоначально определим высоту траверсы из условия размещения двух сварных швов, необходимых для её крепления к полкам колонны.

Расчёт ведём по металлу на границе сплавления, так как в_f?R_wf > в_z?R_wz или

0,9?280 > 1,05?211,5 , где R_wz = 0,45?R_un = 0,45?370 = 166,5 МПа.

При катете шва k_f = 5 мм (2, табл. 38^*):

Округляя, принимаем h_tr = 39 см и производим проверку прочности траверсы на изгиб и срез.

Расчётные усилия в траверсе:

изгибающий момент

М_tr = 13,86?29,6²/8 - 13,86?8,7²/2 = 993,42 кН?см,

поперечная сила

Q_tr = 13,86?29,6/2 = 205,13 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы:

А_tr = 39?0,8 = 31,2 см²;

W_tr = 0,8?39²/6 = 202,8 см³.

Проверка прочности траверсы:

у = М_tr / W_tr = 993,42?10 / 202,8 = 48,98 МПа < R_y ?г_c = 240 МПа;

ф = 1,5?Q_tr / A_tr = 1,5?205,13?10 / 31,2 = 98,62 МПа < R_s ?г_c = 139,2 МПа;

R_s = 0,58? R_y = 0,58?240 = 139,2 МПа.

При определении толщины швов, прикрепляющих листы траверсы к плите, расчёт ведём по металлу границы сплавления (в_f?R_wf > в_z?R_wz):

?l_w = (470 - 10) + 2?(87 - 10) = 614 мм - расчётная длина шва.

Принимаем k_f = 9 мм (2, табл. 38^*).

Анкерные болты - конструктивные, фиксируют положение базы относительно фундамента; их диаметр 24 мм, тип 1, глубина заделки 850 мм.

6. Расчёт и конструирование сопряжений

Узел примыкания главной балки к колонне

Рисунок 17 - Примыкание балки к колонне сбоку

Рассчитаем опорный столик из стали С255.

Толщина опорного столика:

t_t = t_l + t_sl +(5 - 10) мм = 10 + 14 + 8 = 32 мм,

где t_l ?10 - толщина монтажной прокладки между полкой колонны и опорным ребром;

t_sl - толщина торцевого опорного ребра.

Ширина опорного столика:

b_t ? b_sl + 40 мм ? 220 + 40 = 260 мм,

где b_sl - ширина опорного ребра.

40 мм - размер, необходимый для рихтовки балки на монтаже.

По конструктивным соображениям (для возможности крепления опорного столика по боковым граням сварными швами) необходимо ширину опорного столика принять шире полки колонны на 50 мм: b_t = 350 мм.

Длина столика

Расчёт ведём по металлу границы сплавления, так как в_f?R_wf > в_z?R_wz или 0,9?280 > 1,05?211,5 МПа. Принимаем длину столика l_t = 290 мм.

Крепление опорного ребра к полке колонны выполняем на болтах грубой точности (класс точности С) диаметром 20 мм (М20). Диаметр отверстия под болты 23 мм. Размещаем болты с учётом возможности их постановки и норм расстановки болтов в болтовых соединениях (2, табл. 39). Шаг болтов принят максимальный, так как соединение - конструктивное (связующее). Расположение болтов в нижней зоне опорного ребра допускает некоторый поворот опорного сечения балки, что обеспечивает шарнирность узла.

Рассчитаем оголовок колонны.

Площадь ребра:

где = 336 МПа - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (2,табл. 52^*)

Зададим толщину ребра тогда ширина ребра:

Высота ребра .

Длину шва найдем из условия при расчете по металлу границы сплавления:

Тогда

Узлы сопряжения балок настила с главной



Рисунок 18 - Шарнирный узел сопряжения балки настила с главной

Этажное опирание балки настила на главную балку.

Проверка местных напряжений в стенке балки настила:

у_loc = 52,71

= -10 + = 340/2-10+2 - условная длина распределения нагрузки;

Проверка прочности сварных швов прикрепления поперечного ребра жесткости к полке главной балки (сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа; сварочная проволока Св-08Г2С), принимаем катет шва = 6 мм; при расчете по металлу шва:

= 215 МПа

при расчете по металлу границы сплавления:

 13,9 МПа 166,5 МПа

где = - 40 - 10 = c - 10 = 80 - 40 - 10 - расчетная длина шва.

Проверка прочности ребра жесткости в сечении:

у_loc = 219 МПа

условие выполняется.

Принимаем максимальный диаметр отверстий под болты d = 19 мм; расстояние между рисками а = 60 мм.

Список используемой литературы

балка сопряжение нагрузка

1 Элементы стальных конструкций: учеб. пособие для строит. вузов /В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, Л.В.Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров; под ред. В.В. Горев. - М.: Высшая школа, 2001. - 551 с.

2 СНиП II-23-81^*. Стальные конструкции. - Изд. 2005 с изменениями. - М.: ФГУП ЦПП, 2005. - 90 с.

3 Специальные конструкции и сооружения: учеб. пособие для строит. вузов /В.В. Аржаков, В.И. Бабкин, В.В. Горев, Л.В. Енджиевский, В.В. Зверев, В.С. Казарновский, И.И. Крылов, А.Ф. Кузнецов, Е.А. Митюгов, Я.И. Ольков, А.В. Панин, В.М. Путилин, А.Б. Пуховский, А.И. Репин, В.Ф. Сабуров, И.П. Сигаев, И.В.Сидоров, А.А. Собакин, В.В. Филиппов, А.С. Щеглов, О.П. Якимец; под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2002. - 544 с.

4 НиП 2.01.07 - 85^*. Нагрузки и воздействия. - Изд. 2005 с изменениями 1 и 2; введ. 01.01.87. - М.: ФГУП ЦПП, 20051. - 44 с.

5 Металлические конструкции. Общий курс: учебник для вузов /Л.И. Беленя, Г.С. Веденников, В.С. Игнатьева, Ю.И. Кудишин, Б.Ю. Уваров, Г.И. Валь, Т.Н. Морачевский, Д.Н. Стрелецкий; под ред. Г.С. Веденникова. - М.: Стройиздат, 1998. - 760 с.

6 Металлические конструкции: Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 290300 - «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения /Л.В. Енджиевский, И.Я. Петухова, С.В. Григорьев, ВГ. Кудрин. - Красноярск: КрасГАСА, 2002. - 149 с.

Размещено на Allbest.ru