Курсовая работа. Конструирование элементов балочной клетки

К печати.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Дальневосточный Государственный Технический Университет
Кафедра строительных конструкций и материалов
металлические конструкции
Конструирование элементов балочной клетки
КОМПОНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ3
2 Определение шага вспомогательных балок и балок настила3
3 Расчёт листового несущего настила3
РАСЧЁТ ПРОКАТНЫХ БАЛОК БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ УСЛОЖНЕННОГО ТИПА4
1 Расчёт балки настила4
1.1 Определение нагрузки на балку настила4
1.2 Определение внутренних усилий в балке настила4
1.3 Подбор сечения балки настила4
1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила4
2 Расчёт вспомогательных балок5
2.1 Определение нагрузки на вспомогательную балку.5
2.2 Определение внутренних усилий вспомогательной балки. Подбор сечения5
2.3 Проверка прочности и жёсткости принятого сечения6
РАСЧЁТ ПРОКАТНЫХ БАЛОК БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ НОРМАЛЬНОГО ТИПА4
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАРНЫХ СОСТАВНЫХ БАЛОК7
2 Определение внутренних усилий в главной балке8
3 Подбор сечения главной балки9
4 Изменение сечения главной балки по длине11
4.1 Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре12
5 Расчет поясных швов13
6 Проверка общей устойчивости главной балки13
7 Проверка местной устойчивости стенки и конструирование ребер жесткости13
8 Расчет опорного ребра главной балки15
9 Укрупнительные стыки балок16
9.1 Конструирование стыка на монтажной сварке16
9.2 Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах17
9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке19
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ20
1 Расчетная схема. Расчетная длина20
2 Подбор сечения сквозной колонны20
3 Конструирование и расчет оголовка и базы центрально – сжатой колонны21
3.1 Расчет оголовка сквозной колонны21
3.2 Расчет базы сквозной колонны22
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ24
Компоновка балочной клетки
Тип балочной клетки и тип сопряжения балок: усложнённый пониженное сопряжение
Шаг колонн в продольном направлении А =12 м.
Шаг колонн в поперечном направлении В =7 м.
Габариты площадки в плане 2Ах2Б
Полезная равномерно распределённая нагрузка Р = 23 кНм2
Материал конструкций: сталь марки ВСт3Кп (С245) ГОСТ 277 72-88
Балочной клеткой называется система несущих балок с уложенным по ним настилом.
Различаются три типа балочной клетки: упрощённый нормальный и усложнённый.
Выбор типа балочной клетки связан с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. В связи с этим различают следующие опирания балок – этажное в одном уровне пониженное.
Основные размеры рабочей площадки в плане и по высоте здания обычно оговариваются в технологическом задании на проектирование исходя из требований размещения оборудования и функционального процесса.
В балочной клетке усложнённого типа балки настила устанавливаются на вспомогательные (второстепенные) балки опирающиеся на главные балки.
На балки настила укладывается настил обычно стальной. Главные балки опираются на колонны и располагаются вдоль больших расстояний между колоннами.
2 Определение шага вспомогательных балок и балок настила
Принимаем шаг вспомогательных балок при А=1200 см а=300 см.
Принимаем толщину настила tн=12 см.
Выбираем шаг балок настила при В=700 см b=100 см.
3 Расчёт листового несущего настила
Принимаем длину настила lн=100 см (в пределах 10 см)
Собственный вес 1м2 настила равен qн=942 кг или 0 942 кНм2
Расчёт прокатных балок балочной клетки усложненного типа
По статической схеме балки в системе балочной клетки принимаются разрезными шарнирно опёртыми.
По типу сечения балки настила и вспомогательные балки как правило выполняют из прокатных двутавров по ГОСТ 8239-72*.
1 Расчёт балки настила
1.1 Определение нагрузки на балку настила
qнбн = (P+qн)b=(23+0942) = 23942 кНм = 024 кНсм
qрбн = (Pγf1 +qнγf2)b=(2312+0942105) = 2849 кНм = 028 кНсм
1.2 Определение внутренних усилий в балке настила
1.3 Подбор сечения балки настила
Ry=240 МПа – расчётное сопротивление стали
с=11 – коэффициент учитывающий возможность развития пластических деформаций
По сортаменту подбираем двутавр № 18 с расчётными характеристиками:
Wx=143 см3 Jx=1290 см4 h=18 см d=051 см t=081 см gбн=184 кгм
1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила
Проверяем прочность принятого сечения балки на действие нормальных напряжений
==2043 кНсм2 Ryγc=24 – условие выполнено
Проверяем жёсткость:
030 0004 – условие выполнено.
Окончательно принимаем для балки настила I №18 (по ГОСТ 8239-72*)
2 Расчёт вспомогательных балок
2.1 Определение нагрузки на вспомогательную балку.
Нормативное значение сосредоточенной силы передаваемой балками настила на вспомогательную балку
Рис. 2.2.1 К определению нагрузки на вспомогательную балку.
Эквивалентная равномерно распределённая нормативная нагрузка:
Расчётное значение сосредоточенной силы на вспомогательную балку
Эквивалентная равномерно распределённая расчётная нагрузка
2.2 Определение внутренних усилий вспомогательной балки. Подбор сечения
Требуемый момент сопротивления
Подбираем двутавр № 55 с расчётными характеристиками:
Wx=2035 см3 Jx=55962 см4 h=55 см b=18 см d=2.5 см t=165 см gвб=926 кгм
2.3 Проверка прочности и жёсткости принятого сечения
==2372 кНсм2 Ryγc=24 – условие выполнено
028 0004 – условие выполнено
Рис. 2.2.3 К определению площади смятия стенки.
Проверяем условие применимости
Фактическое отношение ; 555 556 – общая устойчивость вспомогательной балки обеспечена
Проверим прочность стенки:
lef=b+2tf=9+2165=123 см – длина площадки смятия стенки
=849 кНсм2 Ry=24 кНсм2 – прочность стенки вспомогательной балки в местах приложения сосредоточенных сил обеспечена.
Окончательно принимаем для вспомогательных балок двутавр № 55.
Вес Gвб=0.937=651 кН.
Расчёт прокатных балок балочной клетки нормального типа
По сортаменту подбираем двутавр № 36 с расчётными характеристиками:
Wx=743 см3 Jx=13380 см4 h=36 см d=075 см t=123 см gбн=486 кгм
==2140 кНсм2 Ryγc=24 – условие выполнено
0389 0004 – условие выполнено.
Окончательно принимаем для балки настила I №36 (по ГОСТ 8239-72*)
Расчёт и конструирование сварных составных балок
Главные балки балочных клеток проектируют составными из листовой стали по ГОСТ 82-70*. Соединение листов осуществляется сваркой или заклёпками. Большинство используемых составных балок – сварные клёпаные балки применяются в основном при тяжёлой подвижной нагрузке так как в этих условиях они значительно надёжнее сварных. В обычных условиях сварные балки более экономичны.
1 Сбор нагрузки на главную балку
Нормативное значение сосредоточенной силы на главную балку
Pнгб==073700+651=51751 кН
– нормативное значение сосредоточенной силы;
q – нормативная погонная нагрузка вспомогательной балки;
l – пролёт вспомогательной балки
Эквивалентная нормативная погонная нагрузка на главную балку
а – шаг вспомогательных балок
Расчётное значение сосредоточенной силы на главную балку
Pргб==085700+651105=60184 кН
Эквивалентная погонная расчётная нагрузка на главную балку
2 Определение внутренних усилий в главной балке
Рис. 4.2. Распределение нагрузки на главную балку
3 Подбор сечения главной балки
Сечение главной балки назначается в зависимости от величины требуемого момента сопротивления сечения:
Определяем высоту сечения главной балки.
Конструктивная высота балки: hконстр===120 см
Оптимальная высота балки: hопт=1367 см
Минимальная высота балки при условии что предельный относительный прогиб балки : hmin===1122 см
Окончательно высоту главной балки h принимаем близкой к hопт не менее hmin и кратной 10 см. В нашем случае целесообразно принять h=130 см так как балка с более низкой величиной стойки не будет обеспечивать требуемого момента сопротивления.
Рассчитываем и конструируем стенку главной балки.
По эмпирической формуле tw=7+=109 мм=11 см
Из условия прочности стенки на срез tw==105 см
где Rs=058Ry=05824=1392 кНсм2
Задаёмся предварительной толщиной поясов tf =12 см.
Определяем высоту стенки hw=130-102=128 см.
Вычисляем высоту стенки из условия укрепления её только поперечными рёбрами жёсткости:
Толщину стенки tw окончательно принимаем большей второго и третьего значений близкой к первому и согласно с сортаментом на листовую сталь tw=12 см
h0=h-tf=130-12128 см
Рассчитываем и конструируем пояса главной балки. Определяем требуемый момент инерции поясов:
Требуемая площадь сечения поясов при:
Толщину пояса tf определяем следуя рекомендациям назначать толщину полки tf не менее 12 мм и не более 3tw : 12 мм tf 3tw:
tf min=12 см tfmax=3tw=3·12=36 см.
Определяем ширину пояса bf
Принимаем bf = 24 см в соответствии с условиями: 18 см bf 30tf =108 см.
Проверяем местную устойчивость пояса при hef=h0 =128 см:
beftf 011heftw где hef = h0
- устойчивость сжатого пояса обеспечена.
Окончательно принимаем пояса балки сечением 24 36 см размеры стенки - 128 12 см.
Для подобранного сечения главной балки вычисляем геометрические характеристики:
Момент инерции относительно оси х-х: =209715+727835=937550 см4.
Момент сопротивления сечения балки относительно оси х-х:
Принятое сечение главной балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям. Значение сх определяем в зависимости от отношения ==056 путем интерполяции сх=1114.
64 кНсм2 ≤ 24 - прочность балки обеспечена.
Жёсткость главной балки не проверяем так как принятая высота сечения:
h=128 см > hmin=120 см что гарантирует прогиб в пределах норм.
4 Изменение сечения главной балки по длине
Место изменения сечения главной балки находится на расстоянии
х=(16)lГБ =(16)·12=2 м=200см.
Определяем внутренние расчетные усилия в месте изменения сечения:
М1= (201200(1200-200))2=20100 кНсм;
=201(12002-200)=804 кН
Определяем требуемые геометрические характеристики уменьшенного сечения:
где Rwy - расчетное сопротивление сварного стыкового шва растяжению Rwy=085Ry .
Вычисляем ширину уменьшенного пояса учитывая рекомендации:
bf1 > 110h; bf1 > 12bf ; bf1 > 18 см.
bf1 > 1 101352=14 см;bf1 > 1224=12 см; bf1 > 18 см.
Требуемый момент инерции уменьшенных поясов:
=665071-209715=455356 см4.
Требуемая площадь сечения уменьшенных поясов:
Ширина уменьшенного пояса:
==16 см. Принимаем 18 см.
Окончательные размеры уменьшенного сечения:
h=1352 см hw =130 см tw=12 см bf1=18 см tf =36 см.
Уточняем значение площади сечения пояса:
Вычисляем геометрические характеристики уменьшенного сечения
Проверяем прочность сварного стыкового шва в месте изменения сечения.
==1763 кНсм2 08524=204 кНсм2.
Проверяем прочность балки в месте изменения сечения по приведенным напряжениям от совместного действия М1 и Q1 предварительно определив и Sf1:
где - нормальные напряжения в уровне поясных швов - касательные напряжения в уровне поясных швов Sf1- статический момент уменьшенного пояса.
Прочность балки в месте изменения сечения обеспечена.
4.1 Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре
Вычисляем статический момент полусечения балки на опоре:
S1 =(bf1tf) +()= (18) +=5971 см3.
Проверка прочности по касательным напряжениям:
==816 кНсм2 058·241=1392 кНсм2.
Прочность балки на опоре обеспечена.
5 Расчет поясных швов
Сдвигающую силу приходящуюся на 1 см длины шва определяем:
Принимаем электроды Э46
Rwf=20кНсм2 – расчётное сопротивление срезу по металлу шва
Rwz=045·37=1665 кНсм2 – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления γwf=γwz=γc=1
Для определения опасного сечения углового шва сравниваем произведения:
==162 кНсм2 - по металлу шва и
=105·167·1=173 кНсм2 - по металлу границы сплавления.
Опасное сечение проходит по металлу шва проверку необходимо выполнять по:
где n - число швов n=2 при двустороннем поясном шве.
Задаемся минимальным катетом исходя из толщины свариваемых элементов - kf = 8 мм и проверяем прочность сварного шва:
2·115·08·1665·1=306 - прочность шва обеспечена при катете шва kf = 8 мм.
6 Проверка общей устойчивости главной балки
Для рабочих площадок промышленных зданий чаще всего используются пониженное сопряжение балок или сопряжение в одном уровне при которых передача нагрузки на главные балки происходит не только через другие балки но и непосредственно через настил непрерывно опирающийся на верхний сжатый поиск балки и удерживающий балку от потери устойчивости. Таким образом проверки общей устойчивости балки не требуется что соответствует требованиям норм п.5.16 [4].
7 Проверка местной устойчивости стенки и конструирование ребер жесткости
Толщина стенки назначалась из условия укрепления ее только поперечными ребрами жесткости.
С целью выяснения необходимости проверки местной устойчивости стенки определяем ее условную гибкость и проверяем выполнения условия:
где hef = hw t = tw.
- местная устойчивость стенки не обеспечена требуется проверка.
Так как γw=364 > 32 - стенку следует укреплять поперечными ребрами жесткости на расстоянии не более 2hef =2·128=256 см. Если поперечные ребра ставить только в местах крепления к главной балке второстепенных балок шаг которых 300 см это условие не выполняется поэтому принимаем шаг ребер жесткости 150 см.
Определяем размеры ребер жесткости: ширина ребра bh =128030+40 = 84 мм.
Из расчета крепления вспомогательной балки болтами нормальной точности d=16 мм вычисляем минимальную ширину ребра:
bmin = 3dотв+10=3·18+12=66 мм. Окончательно назначаем ширину ребра 90 мм.
Толщина ребра ts = ==056 см.
В соответствии с сортаментом на листовую сталь принимаем ts=6 мм.
Проверка выполняется для отсека (участка стенки между двумя соседними ребрами жесткости) в котором стенка испытывает одновременное воздействие нормальных и касательных напряжений.
При отсутствии местных напряжений в стенке которые могут появиться например при опирании балок на верхний пояс главной балки (этажное сопряжение) проверку устойчивости выполняют по формуле.
где и - соответственно нормальное и касательное напряжения действующие в рассматриваемом сечении отсека определяемые по формулам:
и - критические значения нормальных и касательных напряжений вычисляемые по формулам:
Коэффициент ссr следует принимать в соответствии со СНиП [4] для сварных балок по табл. 3.2 предварительно определив коэффициент :
hef = t = bf и tf –соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки. = 08.
= 338×243642 = 6122 кНсм
4 1 - условие устойчивости выполняется
8 Расчет опорного ребра главной балки
Ширину опорного ребра принимаем равной ширине уменьшенного сечения пояса: bh = bf1 = 18 см. Толщину опорного ребра вычисляем из расчета на смятие предварительно определив расчетное сопротивление смятию Rp = Ru = 36 кНсм2.
==195 см принимаем 2см.
Принимаем th = 2 см.
Выступающая часть опорного ребра ah 15th = 15·2 = 3 см.
Устойчивая часть стенки включающаяся в работу ребра на продольный изгиб
Площадь сечения условной стойки:
А=bhth+ctw=29×2+2285·12=8542
Момент инерции опорного ребра относительно оси y-y:
Jy = thbh312+ ctw312=(2293)12+(2285×123)12=406812 см4
Высота опорного ребра:
hh=h+ah-tf =1352+3-2=1342 см.
Гибкость опорного ребра из плоскости балки:
ly=hhiy =1342690=1945.
Коэффициент продольного изгиба j - по табл. 72 [4] j = 0954.
Проверяем устойчивость опорного ребра:
s= Rpgc==1554 кНсм2 Rygc=24 кНсм2 - устойчивость опорного ребра обеспечена.
Проверяем крепление опорного ребра к стенке балки по:
где lw - расчетная длина шва принимаемая с учетом неравномерной работы сварного шва по длине.
Принимаем автоматическую сварку электродами Э46 расчетное сопротивление металла шва Rwf = 20 кНсм2 по табл. 56 [4]. Катет шва назначаем kf = 1см bf = 11 по табл. 34* [4]. lw = 85kfbf =85·1·11=935
5 кНсм2 ≤ 20 кНсм2 - прочность шва обеспечена с большим запасом. По табл. 38 [4] принимаем минимально возможный катет kf = 6 мм и выполняем проверку: lw = 85kfbf =85·06·11=561
Окончательно принимаем шов kf = 6 мм.
Учитывая большой запас прочности проверку шва по металлу границы сплавления можно опустить.
9 Укрупнительные стыки балок
Из соображений удобства доставки с завода изготовителя на монтажную площадку тем или иным видом транспорта главная балка может быть изготовлена в виде двух отправочных элементов а на монтажной площадке собрана с помощью укрупнительного стыка.
Чтобы получить два одинаковых отправочных элемента укрупнительный стык обычно устраивают в середине пролета.
9.1Конструирование стыка на монтажной сварке.
Сварной укрупнительный стык конструируют таким образом чтобы сжатый пояс и стенка стыковались прямым швом и растянутый пояс - косым под углом 600 . Такой стык при правильном выборе сварочных материалов будет равнопрочным основному сечению балки и может не рассчитываться.
Чтобы уменьшить сварочные напряжения сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки и поясов имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные не заваренными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов.
Последними заваривают угловые швы имеющие небольшую продольную усадку.
9.2 Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах
Исходные данные: запроектировать стык главной балки на высокопрочных болтах d=16 мм из стали 38ХС «селект» Rbun=135 кНсм2. Стык расположен в середине пролета главной балки. Изгибающий момент в сечении М=379890 кНсм.
Обработка поверхности - газопламенная gВ = 09 gh = 1.02 m=042[4].
Рис. 4.8 Укрупнительный стык на высокопрочных болтах.
Определяем несущую способность одного высокопрочного болта по:
где Rbh - расчетное сопротивление высокопрочного болта на растяжение определяемое по п. 3.7. [4] по формуле Rbh=07Rbun где Rbun - наименьшее временное сопротивление болта разрыву принимаемое по табл. 61* [4]; - коэффициент трения табл. 36 [4]; γh - коэффициент надежности табл. 36 [4]; Аbh - площадь сечения болта нетто табл. 62 [4]; γb - коэффициент условий работы соединения зависит от количества болтов необходимых для восприятия расчетного усилия принимается равным: 0.8 при 0.9 при 5
0 при n>10; k - число поверхностей трения.
Каждый пояс балки перекрывается тремя накладками назначаем размеры сечения накладок перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 182 см2 и две нижние 132 см2.
Изгибающий момент воспринимаемый поясами:
Расчетное усилие в поясе:
Количество болтов для крепления накладок:
==1386 принимаем 16 болтов.
Площадь сечения пояса на краю стыка с учетом ослабления двумя отверстиями
d0 = 18 см: где nk - число отверстий попадающих в сечение пояса по крайнему ряду.
Аfn = 864-2·18·36=7344 см 2 085·Af =7344 см 2 – согласно СниП [4] прочность поясов по ослабленному сечению обеспечена.
Аналогично проверяется ослабление отверстиями накладок:
Каждый пояс балки перекрывается тремя накладками назначаем размеры сечения накладок перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 2422 см2 и две нижние 1322 см2.
Целесообразно принять для накладок сталь С275 Rу=265 кНсм2
Площадь сечения накладок в середине стыка с учетом ослабления двумя отверстиями d0 =22 см:
Аn=24·26+2·7·26-2·2·18·22=6776см2 085·Af=7106см2 ослабление накладок проверяем:
5; прочность обеспечена.
Назначаем размеры накладок для стыка стенки:
Принимаем в соответствии с сортаментом на листовую сталь t =08 см.
hн = hw - 2tн - 2 см
hн =128-2·22-2=1216см. Принимаем hн = 122 см.
Изгибающий момент приходящийся на стенку:
Расстояние между двумя крайними рядами болтов:
amax »hн - 4d0=122-4·16=1156 см. Принимаем аmax= 110см. Назначаем три вертикальных ряда болтов на полунакладке и вычисляем коэффициент стыка m=3:
по таблице определяем количество горизонтальных рядов и принимаем k =11;
шаг заклепок в вертикальном ряду: аmaxk-1=112(11-1)=11 см.
Sаi2 =222+442+662+882+1102=26620 см2.
Проверяем прочность наиболее нагруженного крайнего болта:
236 кН Qbh=1467 кН - прочность стыка стенки обеспечена.
9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке
Опорная реакция вспомогательной балки от расчетной нагрузки:
Стык выполняем на болтах нормальной точности класса 5.8 .
Определяем несущую способность одного болта:
где А - площадь сечения стержня болта А= Rbs =20 кНсм2 расчетное сопротивление болта срезу по табл. 58* [4] gb=09 - коэффициент условий работы соединения по табл. 35 [4]; ns=1 - число срезов болта ns=1 диаметр болта принимаем 18 мм. (для отличия последних от болтов высокой прочности диаметром 16 мм)
Nbs = 254·20·09·1=4578 кН.
Требуемое количество болтов:
где 12 - коэффициент учитывающий увеличение
опорной реакции из-за некоторого защемления в узле;
При назначении количества n округляется до целого числа в большую сторону. Принимаем n =8.
Проверяем прочность вспомогательной балки по сечению ослабленному шестью отверстиями диаметром 21 см:
An = (hb - nd0)twгде hb и tw - соответственно высота балки и толщина ее стенки;
An=(55 – 6·21)·1 = 4862
Rs=05823=1334 кНсм2 - прочность балки по ослабленному сечению обеспечена.
Расчет и конструирование колонны
Усилие в центрально сжатой колонне можно принять равным сумме опорных реакций балок с учетом их собственного веса (массы).
Усилие определяется по формуле:
N = n×P + 05×G×n где n – число балок опирающихся на колонну Р – реакция одной балки G – масса одной балки
Vгб=128121200+18368002+18364002+90612882=368179 см3 0370 м3 (с учетом сварки и накладных пластин)
N = 212663 + 052902 =2562 кН
1 Расчетная схема. Расчетная длина
Расчетную схему принимаем с шарнирным закреплением вверху и жёстким внизу колонны. Расчетная длина колонны определяется в зависимости от принятой расчетной схемы по формуле:
Графическая длина учитывает заглубление подошвы колонны ниже уровня нулевой отметки на 06 м и равна:
lг =(75 – 140+ 06) = 670м
Lef = 07·670 = 469 м
2 Подбор сечения сплошной колонны
Расчет центрально сжатых элементов на устойчивость в соответствии с п.5.3(4) выполняется по формуле:
где N – внутреннее продольное усилие в колонне φ – коэффициент продольного изгиба по таблице 72 [4] А – площадь поперечного сечения стержня Ry= 24 кНсм2 – расчетное сопротивление стали γс = 1 – коэффициент условий работы.
Сечение колонны принимаем в виде сплошного симметричного двутавра.
Используя условие устойчивости получаем:
Требуемые радиусы инерции:
где φ = 08 и устанавливаем по таблице 72 [4] соответствующую ему гибкость λ = 60
По Атр и ixтр в сортаменте выбираем номер двутавра с близкими по значению характеристиками. Двутавр № 35 К1 с имеет площадь сечения А=1397 см2 и радиус инерции iУ=876.
Вычисляем гибкость относительно оси у-у :
Коэффициент продольного прогиба φ берем из таблицы интерполяцией 72 [4]: φ=0835
Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси y-y:
96 кНсм2 24 кНсм2 Устойчивость обеспечена.
Итак принимаем сечение колонны из двутавра № 35 К1. Геометрические характеристики сечения:
А=1397 см2; Iy=10 720 см4; b=35 см; h=343 см.
3 Конструирование и расчет оголовка и базы центрально – сжатой колонны
3.1 Расчет оголовка сплошной колонны
Давление от вышележащих конструкций (балок) передается на стержень колонны через опорную плиту толщиной 20 мм и вертикальную траверсу.
Толщину траверсы определяем из расчета на смятие под опорной плитой:
bр=05 =05(35-1)=17 см принимаем bр=17 см
Rp- расчетное сопротивление смятию
Rp= Runγм=3651025=356 кНсм2. γм=1025
Принимаем толщину траверсы в соответствии с сортаментом на: tтр=22 мм.
Высоту траверсы находим из расчета сварных швов для крепления ее к стенке.
Катет шва ( kf ) назначаем руководствуясь рекомендациями п. 12.8 4; =9 мм.
Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой СВ-08ГА Расчетные сопротивления: Rwf = 20 кНсм (см.табл. 56 4); Rwz= 045Run =045 365 = 164 кНсм2.
Коэффициенты учитывающие глубину проплавления: f= 08; z=1.
Так как f Rwf 0820 1641; 160 164 то расчет выполняем по сечению проходящему по металлу шва.
Расчетная длина шва:
По конструктивным требованиям к фланговым швам
61.2- условие выполняется.
Верхний конец колонны фрезеруем поэтому швы для крепления опорной плиты к колонне принимаем конструктивно с минимальным катетом kf=7 мм .
Для увеличения жесткости траверса и укрепление от потери устойчивости стенок ветвей колонны в местах передали больших сосредоточенных нагрузок к нижнему концу траверсы приваривается горизонтальное ребро. Размер ребра назначаем 180 х 08 см.
3.2 Расчет базы сквозной колонны
Расчет базы колонны выполняется на усилие:
N1 = N+=2562+1097×81=2571 кН
Материал опорной плиты – сталь марки 18кп расчетное сопротивление при толщинах t = 3140 мм: Ry = 23 кНсм2 по таблице 51(4). Фундамент из бетона класса В15. Расчетное сопротивление бетона Rb =85 МПа по таблице 13 (3) . Расчетное сопротивление бетона смятию под плитой:
Rbсм = Rb×g где g - коэффициент зависящий от отношения площади опорной плиты к площади обреза фундамента (в месте опирания на фундамент опорной плиты). Значения g изменяются от 1.0 до 1.5 . Принимаем g = 125
Rbсм = 85×125 = 10625 =106 кНсм2 .
Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона под плитой:
Апл=N1Rbсм = 2571106 =2425 см2
Принимаем траверсы толщиной tтр =10 мм консольные участки плиты с=60 мм таким образом ширина плиты определяется конструктивно:
В = b + 2×(tтр+ с) = 35 + 2×(1+ 6) = 49 см
Требуемая длина плиты:
L = AплB = 242549 =4948 см » 50 см
Плита загружена снизу равномерным отпорным давлением фундамента равным напряжению под плитой :
Определяем изгибающие моменты в условных балочках шириной в 1см на различных участках плиты.
Участок 1 (опирание по четырем сторонам).
Стороны участка: а = 175 см b = 345 см bа =197 => a = 0100 M1 = a×q×a2 где a - определяется по таблице 3 (2) q – линейная распределенная нагрузка на условную балочку:
q = s×1 = 1×1 = 1 кНсм
М1 = 01×105×1752 = 3216 кН×см
Участок 2 (консольный).
Изгибающий момент для консольной балочки пролетом 6 см
М2 =q×l22 = 105×2 = 189 кН×см
Участок 3 (опирание по трем сторонам):
Проверим отношение свободной стороны (b1=35) к защемленной (а1=775):
b1 а1 = 35775 =452 > 2 следовательно изгибающий момент определяем как в консольной балке пролетом 775 см:
M3 = q×l22 = 105×2 =3153 кН×см
Максимальный изгибающий момент возникает на первом участке и равен 3216 кНсм.
Определяем толщину плиты из условия прочности изгибаемого элемента:
где – момент сопротивления изгибаемого элемента в нашем случае условной балочки шириной 1 см и высотой сечения равной толщине плиты.
Из условия прочности изгибаемого элемента получим формулу для определения толщины плиты:
Принимаем толщину плиты в соответствии с сортаментом на листовую сталь
tпл = 30 мм по таблицам 56 (2) .
Рассчитываем прикрепление траверс к колонне:
Rwf = 20 кНсм2 по таблице 56 (4);
Rwu = 36 кНсм2 по табл. 51(4) для стали С245 при толщинах 220 мм
Rwz = 045×Run = 045×36 =162 кНсм2
Коэффициенты учитывающие глубину проплавления: f = 09 z = 105
Расчет сварного шва выполняем по сечению проходящему по границе сплавления:
где kf – катет шва назначаемый по толщине траверсы – 10 мм.
Конструктивное требование к фланговым швам:
Lw 85×kf× f = 85×10×09 =76.5 см
765 – условие выполнено.
Высоту траверсы назначаем по длине сварного шва: hт = 36 см.
Торец колонны принимаем фрезерованным поэтому крепление траверсы к плите назначаем конструктивно с минимально возможным катетом kf = 6 мм по таблице 38[4].
Выполняем проверку прочности траверсы на консольных участках рассматривая траверсу как балку защемленную одним концом и загруженную равномерно распределенной нагрузкой. Интенсивность погонной нагрузки qт =×B2 = 105×492 = 2573 кНсм.
Изгибающий момент и перерезывающая сила в защемленной консоли:
Mт =qт×l22 = 2573×77522 =773 кН×см
Qт = qт×l = 2573×775=199 кН
Проверки прочности траверсы по нормальным и касательным напряжениям:
Условия прочности выполняются с большим запасом.
Список используемой литературы
Беленя Е.И. Металлические конструкции. – М.: Стройиздат 1985.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат 1986.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. нормы проектирования. Дополнения. Разд. 10. Прогибы и перемещения. – М.: 1988.
СНиП 2-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат 1988.
Мандриков А.О. Примеры расчёта металлических конструкций. – М.: Стройиздат 1991.

К печати.dwg

(Verwendungsbereich)
(Modell- oder Gesenk-Nr)
1. План траншеи М 1:250
2. Схема разработки траншеи экскаватором обратная лопата ЭО-3322 А М 1:400
Первая стоянка эксковатора
Последняя стоянка экскаватора
Направление разработки грунта экскаватором
Стоянка экскаватора в начале i-го дня
4. Послойноен уплотнение грунта электротрамбовками ИЭ-4505 вручную
-электротрамбовка ИЭ-4505
3. Схема забоя при разработке траншей экскаватором ЭО-3322 обратная лопата
лобовой проходкой с погрузкой в автосамосвал ГАЗ 93 А и навымет.
Ведомость трудозатрат и заработной платы.
Требование к качеству и приемки работ.
6 Указания по производству
Перед разработкой грунта проводят подготовительные
работы.2.Разработку грунта ведут одноковшовым экс.
ЭО-3322Б с погрузкой в самосвал МАЗ503А и навымет.
Доработку грунта производят вручную.4.Обратную
засыпку экс. с грейферным ковшом Э10011АС.5.Уплотне
ние грунта ведут послойно
используя ручные тромбовки.
Группа С - 5931 Кафедра СКиМ
План балочной клетки
Монтажный стык балки Б1 М 1:20
Узел опирания балок на колонну М 1:20
Главная балка М 1:20 Вид А.
План балочной клетки усложненного типа М 1:200
Главная балка М 1:20. Вид Б.
Узел сопряжения вспомогательной балки с главной балкой М 1:20
сварной заводской угловой шов сварной заводской угловой шов невидимый угловой монтажный шов угловой монтажный шов невидимый - болт нормальной точности - высокопрочный болт - отверстие
Условные обозначения
ВСт3сп5-1 ТУ 14-1- 3023-80
торец фрез. сверл.отв.ø20
План балочной клетки нормального типа М 1:200
ВСт3пс6-2 ТУ 14-1- 3023-80
Масса одной балки GБ=3237
Спецификация стали на одну балку марки Б-1
предворительно укрупнить
Спецификация элементов балочной клетки усложненного типа
Спецификация элементов балочной клетки нормального типа
Высокопрочный Болт ø16
Нормативный документ
Масса балочной клетки усложненного типа G=75998 кг
Масса балочной клетки усложненного типа G=75425 кг