МК Проектирование стальных конструкций балочной клетки

Металлы Санечка.dwg

Схема расположения элементов балочной клетки М 1:200
Отправочная марка Б-1 М 1:20
Отправочная марка К-1 М 1:10
Стальной настил t=11
Примечания: 1. Высокопрочные болты - сталь марки 40Х"Селект" ø20
узлы. Главная балка. Колонна.
Спецификация металла
Наплавленный металл 1%

METALLY_Sanechka_2_0.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
«Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра строительных конструкций
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Металлические конструкции(общий курс)»
на тему «Проектирование стальных конструкций балочной клетки»
(подпись дата расшифровка подписи)
Целями данной курсовой работы является получение знаний и опыта конструирования металлических каркасов компоновка различных металлических элементов расчет металлических элементов. Так же курсовое проектирование дает опыт графического представления элементов.
В данной курсовойработе выполнен расчет 1-этажной балочной клетки. Произведен расчет главных балок балок настила колонны.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ: балочная клетка главная балка сплошная колонна траверса ребра жесткости.
Курсовая работа содержит: Листов41. Рисунков19
К пояснительной записке прилагается 1 конструктивный чертеж формата А1
Исходные данные для контрольных примеров4
Компоновочная схема балочной клетки5
1Компоновка балочной клетки5
1.1Первый вариант. Нормальный тип балочной клетки.5
1.2Второй вариант. Усложненный тип балочной клетки.6
2Расчет вспомогательных балок и балок настила7
Расчет и конструирование главной балки8
1Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия8
2Определение высоты главной балки9
2.1Определение нагрузки и расчетных усилий в главной балке подбор высоты10
3Подбор сечения главной балки10
3.1Назначение толщины стенки11
3.2Определение требуемой площади поясов11
3.3Компоновка сечения12
3.4Подбор сечения главной балки12
4Изменение сечения главной балки13
5Проверка общей устойчивости балки16
5.1Проверить общую устойчивость балки17
5.2Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки17
5.3Расстановка ребер жесткости и проверка местной устойчивости стенки.17
6Проверка прочности поясных швов21
7Конструирование и расчет опорной части балки22
8Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки25
Расчет и конструирование колонны26
1Расчетная схема. Расчетное усилие26
2Подбор сечения колонны27
3Конструкция и расчет оголовка колонны31
4Конструкция и расчет базы колонны33
5Расчет траверсы на изгиб34
Список литературы.35
Приложение А: Основные буквенные обозначения.36
В настоящем курсовом проекте рассмотрен вариант конструктивного решения балочной клетки и её расчет.
Дана последовательность расчета и проектирования стального настила главной балки и центрально сжатой колонны. Для уменьшения материалоемкости конструкций используем вариантное проектирование.
СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Общие правила проектирования стальных конструкций. М.:2005
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: ГП ЦПП 1996.
ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин
ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации
ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта
Шаг колонн в продольном направлении
Шаг колонн в поперечном направлении
Габариты площадки в плане
Отметка верха настила
Строительная высота перекрытия
Временная равномерно распределенная нагрузка
Допустимый относительный прогиб настила
Предполагается район строительства П5 с расчетной температурой ºС. Класс стали приниматем: для настила прокатных балок и колонн – по группе 3 для составных балок – по группе 2.
Расчетные сопротивления проката Ruи Ryпринимаем в соответствии с выбранным классом стали по таблице 51* СНиП II-23-81*.
Расчетные сопротивления стали сдвигу и смятию торцевой поверхности соответственно равны
Коэффициенты условий работы во всех случаях условно принять равными γс = 1.
Модуль упругости стали E = 206·104кНсм2 = 206·105 Мпа; коэффициент Пуассона = 03; удельный вес ρ = 78 кНм3.
Коэффициенты для расчета сварных соединений γwf= γwz= 1 и в дальнейшем опускаются. Коэффициенты надежности по назначению в курсовой работе принят γn = 1.
Компоновочная схема балочной клетки
Составляем компоновочную схему балочной клетки. Толщина стального настила принимается 9мм. Расстояние между балками настила назначаем1 м а между вспомогательными балками в пределах 3 м. Окончательно схему балочной клетки определяем путем вариантного проектирования.
На рисунке 1 показаны возможные схемы сопряжения балок которые выбираются с учетом заданной строительной высоты.
Рисунок 1 - Виды сопряжения балок:
а - этажное; б - в одном уровне; в - пониженное
1 Компоновка балочной клетки
Рассмотрим два варианта компоновки балочной клетки (нормального и усложненного типа) со стальным настилом.
1.1Первый вариант. Нормальный тип балочной клетки
В зависимости от заданной нагрузки pn= 18кНм2 и относительного прогиба [fl] = 1n0 = 1200определяем наибольшее отношение пролета настила к его толщине lнtн:
где v= 03 – коэффициент Пуассона.
Рисунок 2 - Схема балочной клетки (нормальный вариант)
Схема расстановки балок настила показана на рисунке 2 а сопряжение балок – на рисунке 1а или 1б.
1.2Второй вариант. Усложненный тип балочной клетки
Принимаем шаг вспомогательных балок а значит и пролет балок настила aвб= lбн= 3 м. Задаемся расстоянием между балками настила lн = 1000 м тогда толщина настила будет:
Окончательно принимаем tн = 12 мм поскольку пролет настила меньше шага балок настила на ширину полки балки.
Рисунок 3 - Схема балочной клетки (усложненный вариант)
Схема компоновки второго варианта показана на рисунке 3. Схема сопряжения балок может быть принята по рисунку 1в.
2Расчет вспомогательных балок и балок настила
После компоновки вариантов выполняем расчет балок по каждому из вариантов в такой последовательности:
–определение нормативных нагрузок;
–определение расчетных нагрузок с учетом коэффициентов надежности по нагрузке: для временной нагрузки γfp = 12; для собственного веса стальных конструкций γfg = 105. Собственный вес балок настила и вспомогательных может быть принят в размере 1-2% от нагрузки на них;
–расчет балок настила и вспомогательных на прочность и проверка их прогибов по формулам:
Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных принимается .
Расчетные формулы и результаты расчетов представлены в таблице 1 условные обозначения – в приложении А.
После расчета балок варианты сравниваются по расходу стали как показано в таблице 1.
В рассмотренном расчете более экономичным по расходу стали является первый вариант.
Расход стали по первому варианту всего на 17% меньше чем по второму варианту поэтому окончательно принимаем первый вариант компоновки так как он проще и менее трудоемок. Кроме того первый вариант дает большую свободу при выборе главной балки.
Таблица 1 – Расчет балок настила и сравнение вариантов
Расчетные формулы и
Вспомогательная балка
Нормативная нагрузка от веса настила gn кН м2
qн= 102( gn+pn)а кНм
qн= 102( gnjfg+pnjfg)а
5+ 1841 + 78532 =12143
Расчет и конструирование главной балки
1.Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия
Нагрузку на главную балку при передаче ее через 5 и более балок настила можно считать равномерно распределенной. Расчетная схема и эпюры усилий даны на рисунке 4. Постоянная нагрузка (вес настила балок настила и вспомогательных балок) найдена при сравнении вариантов. Собственный вес главной балки может приниматься приближенно в размере 2-3% от нагрузки на нее. Грузовая площадь заштрихована на рисунке 5. Подбор сечения главной балки и ее расчет выполняем без учета пластических деформаций.
Рисунок 4 - Расчетная схема и усилия в главной балке
Рисунок 5 - К определению нагрузки на главную балку
2. Определение высоты главной балки
Высоту главной балки hгб целесообразно назначать близкой к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия
(см. рис. 1). Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле
Оптимальная высота определяется по формуле
При этом гибкость стенки целесообразно принимать равной 120 150 (меньшие значения при больших Ry).
2.2Определение нагрузки и расчетных усилий в главной балке подбор высоты
Погонная нагрузка с учетом собственного веса (2%) и веса настила 115 кНм2 (см. табл.1).
2(18 + 115)*55 = 107432 кНм;
2(18*12 + 115*105)*55 = 12795 кНм;
Требуемый момент сопротивления
Расчетное сопротивление стали С235 при толщине поясных листов до 20 мм составляет 23 кНсм2.
При этажном сопряжении балок настила (рисунок 1 а)
0 – 30 – 13 – 6 = 1828 см.
Минимальная высота (по жесткости)
Задаемся гибкостью стенки . Тогда
Принимаем h=16м что больше hmin меньше hmaxи близко к hopt.
2.Подбор сечения главной балки
Подбор сечения главной балки состоит из следующих этапов.
2.3Назначение толщины стенки
Назначение толщины стенки tw из условия прочности на срез (3.2) местной устойчивости (без продольных ребер жесткости) (3.3) опыта проектирования – (3.4):
где hгб– высота главной балки мм.
Целесообразно принять с округлением до толщины листа имеющегося в сортаменте. При этом толщиной tfнужно задаться (tf=14 30 в зависимости от нагрузки nпролета).
2.4Определение требуемой площади поясов
Определение требуемой площади поясов Аf обеспечивающей необходимый момент инерции сечения по формулам (рисунок 6)
Рисунок 6 - Сечение главной балки
2.5Компоновка сечения
Компоновка сечения с учетом рекомендаций. Следует учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом а также зависимость расчетного сопротивления Ryот толщины листа:
Для скомпонованного сечения вычисляются геометрические характеристики и выполняется проверка прочности. При компоновке следует учесть что для составных сечений допускается недонапряжение не более 5%.
В местах опирания балок настила сверху на главную балку необходимо проверить прочность стенки по формуле
где Р – нагрузка на балку равная сумме двух опорных реакций от балок настила (или вспомогательных балок);
(b– ширина полки балки настила).
2.6Подбор сечения главной балки
Находим толщину стенки полагая см; 160 – 2*2 = 156 см.
Находим требуемую площадь поясов :
24160 – 3796416 = 10445184 см4;
Принимаем пояса из листа 420×20 мм. При этом 42*2 = 84 см2.
= 102 ≤ 05 = 149637.
Таким образом рекомендации выполнены. Принятое сечение балки показано на рис. 7.
Рисунок 7 - Принятое сечение балки
Геометрические характеристики сечения:
96416 + 2*42*2* = 14281296 см4
Недонапряжение составляет:
Проверки прогиба балки нетребуется так как принятая высота =160 м больше чем м.
3.Изменение сечения главной балки
Изменение сечения выполняется за счет уменьшения ширины поясных листов на расстояние около 16 пролета от опоры. При этом следует учитывать следующие требования:
–уменьшенная ширина пояса должна быть не менее 05 и не менее 180 мм;
–должна быть обеспечена прочность растянутого стыкового сварного шва причем расчетное сопротивление швов при сжатии и растяжении при физических методах контроля принимается а при отсутствии физического контроля качества швов расчетное сопротивление растяжению понижается .
Принимаем место изменения сечения на расстоянии 2 м от опор т.е. 16l как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 - Изменение сечения по длине
Находим расчетные усилия:
(16-27)= 22973423кН·м;
795*(8-27)= 678135 кН.
Подбираем сечение исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса. Требуемый момент сопротивления равен:
Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.
75111* = 9400888 см4;
00888 – 3796416 = 560 4472 см4;
Принимаем поясной лист 230×20 мм.
Геометрические характеристики измененного сечения:
96416 + 2*46* = 9538136 см4;
*( + ) = 3634 см3 (3.7)
Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А по стыковому шву (рис. 9)
Рисунок 9 – К расчету балки в месте изменения сечения
= 1955 кНсм2 085*23 = 196 кНсм2
Наличие местных напряжений действующих на стенку балки требует проверки на совместное действие нормальных касательных и местных напряжений в уровне поясного шва и под балкой настила по уменьшенному сечению вблизи места изменения ширины пояса. Так как под ближайшей балкой настила будет стоять ребро жесткости которое воспринимает давление балок настила передачи локального давления в этом месте на стенку не будет .
Поэтому приведенные напряжения проверяем в месте изменения сечения на грани стенки (точка Б) где они будут наибольшими:
= 194227 кНсм2115*23 = 2645 кНсм2.
Проверка прочности опорного сечения на срез (по максимальным касательным напряжениям в точке В):
Проверка прочности стенки на местное давление балок настила по формуле:
= 60343 кНсм2 23 кНсм2
Где 2304*55 = 12672 кН здесь 305 кНм – из таблицы 1;5 м – из задания;
5 + 2*2 = 175 см – см. рис. 9;
5 см – ширина полки балки настила I №30 из сортамента;
см – толщина полки главной балки;
см – толщина стенки главной балки.
Таким образом прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.
5 Проверка общей устойчивости балки
Устойчивость балок проверять не требуется если выполняются следующие условия:
– нагрузка передается через сплошной жесткий настил непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный в частности железобетонные плиты или стальной лист;
– при отношении расчетной длины балки (расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса “b” не более
Коэффициент принимается равным 03 при учете пластических деформаций. При отсутствии пластических деформаций .
2.7Проверить общую устойчивость балки
Нагрузка на главную балку передается через балки настила закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении и установленные с шагом 1 м. Проверяем условие (3.7) в середине пролета:
Следовательно устойчивость балки можно не проверять.
2.8Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки
Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций обеспечивается выполнением условия:
В рассмотренном примере устойчивость обеспечена.
2.9Расстановка ребер жесткости и проверка местной устойчивости стенки
Ставим ребра жесткости как показано на рисунке 10.
Ребра жесткости принимаем парные шириной
В отсеке №1 стенка работает в упругой стадии (уменьшение сечения расположено близко к соседнему отсеку поэтому им можно пренебречь т.к. оно мало влияет на устойчивость стенки.
Расчетные усилия принимаем приближенно по сечению м под балкой настила.
Рисунок 10 – Расстановка ребер жесткости. Расчетные усилия для проверки устойчивости стенки
Находим критические напряжения и :
Проверяем устойчивость стенки отсека № 1:
Устойчивость стенки обеспечена.
Критические напряжения находим так же как в 1-м отсеке:
Проверяем устойчивость стенки отсека № 2:
Критические напряжения находим так же как в 1-м и 2-м отсеках:
Проверяем устойчивость стенки отсека № 3:
4.Проверка прочности поясных швов
Расчет двусторонних поясных швов выполняется с учетом местных напряжений под балками настила по формулам:
Поясные швы примем двусторонними так как . Расчет выполняем для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила. Расчетные усилия на единицу длины шва составляют:
Рисунок 11 – К расчету поясных швов:
– сечение по металлу шва; 2 – сечение по металлу границы сплавления
Сварка автоматическая выполняется в положении «в лодочку» сварочной проволокой Св-08Га. Для этих условий и стали С235:
Принимаем минимальный катет шва мм.
Проверяем прочность шва:
по металлу границы сплавления по формуле (3.20)
Таким образом минимально допустимый катет шва достаточен по прочности.
5.Конструирование и расчет опорной части балки
Конструирование опорной части балки состоит в выборе места расположения и конструкции опорных ребер а также способа приварки этих ребер к стенке балки.
Расчет опорной части выполняется в такой последовательности:
Находятся размеры опорного ребра из условия прочности на смятие его торцевой поверхности реакцией по формуле
где – ширина опорного ребра.
Рисунок 12 – Вариант опорной части балки
Проверяется устойчивость опорной части балки из плоскости балки как стойки нагруженной опорной реакцией . В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающего к нему участка стенки (рис. 12) шириной . Расчетная длина стойки принимается равной высоте стенки :
Проверяется местная устойчивость ребра по формуле
Подбирается размер kf швов прикрепляющих опорное ребро к
стенке балки. При этом расчетное усилие воспринимается двумя швами. Расчетная длина lwшвов с учетом односторонней передачи усилия принимается равной
Рисунок 13 – Вариант опорной части балки
Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20 мм. Из условия смятия находим:
Ширину опорного ребра принимаем равной ширине пояса уменьшенного сечения балки: . Тогда:
Принимаем ребро из листа 230×14 мм.
Проверяем устойчивость опорной части
см4; (моментом инерции участка стенки шириной пренебрегаем ввиду малости)
По таблице 16 прил. Б методических указаний находим путем интерполяции
Проверяем местную устойчивость опорного ребра
Подбираем размер катета угловых швов по формуле:
Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно так как
6.Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки
Конструирование сварного стыказаключается в выборе способов разделки стыкуемых кромок зазоров в стыке и последовательности сварки швов в стыке. Укрупнительный стык выполняем без физических методов контроля сварки. Стык растянутого пояса проектируем с равнопрочным косым стыковым швом (тангенс угла наклона линии стыка коси пояса равен 2). Стык сжатого пояса выполняем прямой.
Стык на высокопрочных болтах (рис. 14) выполняется в среднем сечении (Q(x=l2)=0). Конструирование стыка заключается в выборе диаметров и материала болтов размеров накладок поясов и стенки размещения болтов и способов обработки стыкуемых поверхностей. Расчет стыка состоит в определении количества болтов в стыке поясов и в проверке прочности стыка стенки по усилию в наиболее нагруженном болте.
Схема монтажного стыка на высокопрочных болтах показана в графической части курсового проекта.
Принимаем болты диаметром 20 мм из стали 40Х «Селект» отверстия диаметром 23 мм. Тогда кНсм2 Abn = 245 см2. Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий по табл. 18 прил. Б имеем = 042; h=102. Тогда
Qbh==07110245042102 = 777 кН.
Стык поясов перекрываем накладками из стали С235 сечением 450×12 с наружной и 2×210×12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок см2 что несколько больше площади сечения поясов.
Требуемое количество болтов в стыке поясов
Принимаем 14 болтов. Ставим их как показано на рис. 14 в соответствии с требованиями табл. 20 прил. Б методических указаний.
Стык стенки перекрываем парными накладками из листа t =10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстоянии в ряду a=100 .Число болтов в ряду 13 см. Момент приходящийся на стенку равен
Проверяем прочность болтового соединения на сдвиг
Расчет и конструирование колонны.
1. Расчетные схема. Расчетное усилие
В курсовом проекте принимаем шарнирное закрепление концов колонны. Верх колонны закреплён от смещения системой вертикальных связей по колоннам. Расчетная длина колонны определяем с учетом заглубления подошвы колонны ниже нулевой отметки от 06 до10 м. Усилие N в колонне принимаем равным сумме двух опорных реакций главных банок с коэффициентом 101 учитывающим собственный вес колонны (1% oт нагрузки на нее).
2.Подбор сечения колонны
Исходные данные: материал колонны - сталь класса С345 фасон мм; Ry= 31 кНсм2. Отметка верха настила 90 м.
Принимаем шарнирное закрепление концов колонны как показано на рисунке 17 (коэффициент =1). Геометрическая длина колонны равна отметке верха настила (из задания) за вычетом толщины настила tн высоты балки настила и главной балки hг.б. с учетом выступающей части опорного ребра 2см загрубления колонны ниже отметки чистого пола на 06 м и составляет lc=90-0013-03-162+06= 767 м (рис. 17а).
Расчетная длина колонны при =1 составляет м.
Усилие в колонне кН.
Задаемся гибкостью стержня колонны относительно материальной оси x-x (рис. 19) x=70. По таблице 16 прил. Б φx=0696. Требуемая площадь сечения равна
радиус инерции сечения
По сортаменту (ГОСТ 8240-97) подбираем два швеллера №36 со следующими параметра: см2;см;см;
Проверяем устойчивость стержня колонны относительно материальной оси x-x
по табл. П.Б.16 находим .
Проверка устойчивости кНсм2кНсм2
Общая устойчивость стержня колонны относительно оси x-x обеспечена. Из условия равноустойчивости стержня колонны находим требуемую гибкость относительно свободной оси y-y задавшись гибкостью ветви между планками относительно собственной оси 1-1 :
Требуемый радиус инерции сечения стержня колонны относительно осиy-y
Требуемая ширина сечения стержня колонны состоящего из двух швеллеров в соответствии с таблицей 2 составляет
Принимаем b2=400 мм что обеспечивает необходимый зазор b1=150 мм между полками ветвей b=115 мм (из сортамента) (Рис. 19):
Наибольшая длина ветви
Рисунок 14 – Сечение сквозной колонны
Принимаем расстояние между центрами планок см что при высоте планки S=30 см [S=(0508)b2] дает расчетную длину ветви (в свету) см. Определим гибкость ветви относительно собственной оси 1-1.
по табл. П.Б.16 находим
Момент инерции стержня колонны относительно свободной оси y-y
Приведенная гибкость стержня колонны относительно свободной оси y-y
Проверяем устойчивость стержня колонн относительно свободной оси y-y
Общая устойчивость стержня колонны относительно свободной оси y-y обеспечена. Устойчивость одной ветви колонны относительно оси 1-1
Расчет соединительных планок.
Принимаем высоту планок см
Условная поперечная сила для расчета планок
Рисунок 15 – К расчету крепления планки
Планки привариваем к полкам швеллеров угловыми швами kf = 10 мм. Проверка прочности швов выполняется в точке Б на совместное действие сдвигающей силы Fs и изгибающего момента Ms(рис. 20). Сварка полуавтоматическая в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С
Коэффициенты f и z берутся по таблице 5 прил. Б: .
Проверку выполняем только по металлу шва так как . Момент сопротивления шва (точка Б)
Напряжения от сдвигающей силы Fsсоставляет
где см – расчетная длина шва прикрепляющего планку.
Напряжения в точке Б от момента Ms равны
Производим проверку прочности шва
3.Конструкция и расчет оголовка колонны
Оголовок колонны состоит из плиты оголовка ребер и вставки. Принимаем плиту оголовка толщиной tпл= 25 мм и размерами 420x380 мм. Давление главных балок передается колонне через ребра приваренные к вставке колонны четырьмя угловыми швами Д(рис. 26). Сварка проволокой Cв-08Г2С полуавтоматическая в углекислом газе кНсм2 кНсм2 f=07 z=10.
Принимаем ширину ребер 200 мм что обеспечивает необходимую длину участка смятия мм. Толщину ребер находим из условия смятия
Рисунок 16 – Оголовок колонны
Принимаем tp = 20 мм. Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем kf =9 мм. Тогда
Принимаемlp=43см. При этом условие см выполнено.
Шов Е принимаем таким же как и шов Д.
Принимаем толщину вставки tвст=25 мм а длину см.
Торец колонны фрезеруем после ее сварки поэтому швы Г можно не рассчитывать По табл. 6 прил. Б принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва kf = 7мм. Концы ребер укрепляем поперечным ребром сечение которого принимаем 100x8 мм.
4.Конструкция и расчет базы колонны
Конструкция базы показана на рис. 27.
Рисунок 17 – База колонны
Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет
Значение коэффициента зависит от отношения площадей фундамента и плиты. В курсовой работе можно приближенно принимать =12. Для бетона класса В15 Rпр= 07 кНсм2. Rсм.б=Rпр=12 07=084 кНсм2 (при классе бетона В20 следует принять Rnp= 09 кНсм2).
Принимаем плиту размером 550×450мм. Тогда см2;
Находим изгибающие моменты на единицу длины d= 1 см на разных участках плиты.
Участок 1рассчитываем как опертую на 4 канта плиту так как отношение сторон ba=360385 = 0935 2
где – коэффициент принимаемый по таблице 3.
Участок 2(консольный) рис 24:
Рисунок 18–Схема участка плиты 2
Участок 3работает как консольный так как отношение сторон b1a1=40075=533>2.
Рисунок 19–Схема участка плиты 3
Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту M1 M2 M3 из условия
Момент сопротивления полоски плиты шириной d=1 см равен
откуда учитывая что для стали С345 при мм
Принимаем tпл = 35 мм. Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики:
кНсм2 кНсм2 f=07я=10.
Как и в предыдущих примерах расчет достаточно выполнить по металлу шва так как Учитывая условие находим требуемую величину катета шва kf из условия (см пример 12)
Принимаем kf = 8 мм. При этом требуемая длина шва составит мм. поэтому высоту траверс принимаем 500 мм.
Угловые швы крепления траверсы к плите принимаем конструктивно с катетом 8 мм но табл. 6 прил.Б так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез можно не проверять так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высотой траверсы.
Список используемых источников
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
Кудишин Ю.И. Металлические конструкции. Учебник для
вузов. -13ое изд. М. Издательский центр «Академия» 2011 г. – 688 с.
Горев В.В. Металлические конструкции. В 3 т. Т.3.
Специальные конструкции и сооружения: Учебник для строит. вузов. -3-
е изд. испр.-М.: Высш. шк. 2005 г. – 544 с.
Парлашкевич В.С. Металлические конструкции включая
сварку. Учебник для вузов. -. М. Издательство АСВ 2014 г. – 352 с.
Еремеев П.Г. Справочник по проектированию современных
металлических большепролетных покрытий: справочн.-М.:АВС 2011 . -
Нехаев Г.А. Проектирование элементов балочной клетки:
Учебное пособие. – Тула: Изд-во ТулГУ 2005. – 76с.
Нехаев Г.А. Проектирование стального каркаса одноэтажного
производственного здания: учебное пособие. – М: издательство АСВ
Нехаев Г.А. Захарова И.А. Металлические конструкции в
примерах и задачах: учебное пособие. – М: издательство АСВ 2010 –
Оботуров В.И. Сварочные работы в строительстве. Учебное
пособие для вузов. М.: изд. АСВ 2006 – 224 с.
СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная
СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная
Приложение 1: Основные буквенные обозначения
– площадь сечения брутто;
– площадь сечения болта нетто;
– площадь сечения полки;
– площадь сечения нетто;
– площадь сечения стенки;
– площадь сечения по металлу углового шва;
– площадь сечения по металлу границы сплавления;
– момент инерции сечения ребра планки;
– момент инерции сечения относительно осей х-х у-у;
– изгибающий момент;
– поперечная сила сила сдвига;
– условная поперечная сила для соединительных элементов;
– условная поперечная сила приходящаяся на систему планок расположенных в одной плоскости;
– расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;
– расчетное сопротивление смятию болтовых соединений;
– расчетное сопротивление срезу болтов;
– расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);
– расчетное сопротивление стали сдвигу;
– расчетное сопротивление стали растяжению сжатию изгибу по временному сопротивлению;
– временное сопротивление стали разрыву;
– расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;
– расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию растяжению изгибу по временному сопротивлению;
– нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;
– расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию растяжению и изгибу по пределу текучести;
– расчетное сопротивление угловых швов по металлу границы сплавления;
– расчетное сопротивление стали растяжению сжатию изгибу по пределу текучести;
– предел текучести стали;
– статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;
– моменты сопротивления сечения брутто относительно осей
– ширина полки (пояса);
– ширина выступающей части ребра свеса;
– эксцентриситет силы;
– расчетная высота стенки;
– радиус инерции сечения;
– наименьший радиус инерции сечения;
– радиусы инерции сечения относительно осей х-х и у-у;
– катет углового шва;
– длина колонны стойки;
– расчетная условная длина;
– длина сварного шва;
– расчетные длины элемента в плоскостях перпендикулярных осям х-х у-у.
– толщина полки (пояса);
– коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;
– коэффициент условий работы соединения;
– коэффициент условий работы;
– то же сварных швов;
– условная гибкость ();
– приведенная гибкость стержня сквозного сечения;
– то же условная ();
– условная гибкость стенки ();
– расчетные гибкости элемента в плоскостях перпендикулярных осям х-х и у-у соответственно;
– коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);
– местное напряжение;
– нормальное напряжения параллельные осям х-х и у-у;
– касательное напряжение;
– коэффициент продольного изгиба;
– временная нагрузка;
– собственный вес конструкций;
q– нормативная и расчетная нагрузки соответственно;
– коэффициенты надежности по нагрузке для временной нагрузки и собственного веса конструкций соответственно;
– прогиб конструкций.