Металлоконструкции Расчет и проектирование элементов каркаса балки

метали колодзінський перевірена.docx

МНСТЕРСТВО ОСВТИ ТА НАУКИ МОЛОД ТА СПОРТУ УКРАНИ
Луцький національний технічний університет
Кафедра автомобільні дороги та аеродроми
Розрахунково – пояснювальна записка
до курсового проекту №1 на тему:
Розрахунок і конструювання елементів балкової клітки ”
з курсу Металеві конструкції ”
підпис прізвище та ініціали
підпис прізвище та ініціали викладача
Вихідні дані проекту:3
Розрахунок настилу та балок настилу4
1.Розрахунок сталевого настилу:4
2.Розрахунок балки настилу5
3.Перевірка балки прийнятого перерізу6
Розрахунок головної балки7
1. Збір навантажень та визначення розрахункових зусиль7
2. Підбір поперечного перерізу головної балки8
Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині балки9
1. Перевірка міцності підібраного перерізу за нормальними напруженнями.9
2. Зміна перерізу по довжині балки10
3. Перевірка міцності за дотичними напруженнями12
4. Перевірка міцності стінки за приведеними напруженнями12
5. Загальна стійкість балки12
6. Місцева стійкість елементів балки12
7. Перевірка прогину балки15
8. Розрахунок з’єднання полиці зі стінкою15
7. Розрахунок опорного ребра15
9. Розрахунок кріплення балок настилу до головних балок16
Монтажний стик головної балки17
1. Розрахунок монтажного стику за допомогою зварювання.17
2. Стик стінок балки.18
1. Вибір розрахункової схеми18
2. Розрахунок стержня наскрізної колони з планками19
3. Розрахунок планок22
4. Розрахунок бази колони із траверсою23
Вихідні дані проекту:
крок колон в повздовжньому напрямку L1=129 м;
крок колон в поперечному напрямку L2=50 м;
розмір майданчика 3L1*5L2 (387х25);
навантаження на настил Pn=35 кНм2;
тип сполучення балок - в одному рівні;
тип бази колони – з траверсою та консольними ребрами;
позначка верху настилу Н=104 м;
тип колони - наскрізна на планках;
монтажний стик головної балки - зварний.
балки настилу - С245;
головні балки - С245;
сталь колони - С255;
сталь бази колони - С255.
Додаткові дані: прийняти нормальний тип балкової клітки
Розрахунок настилу та балок настилу
1. Розрахунок сталевого настилу:
За таблицею 3.1 при =35 приймаємо товщину настилу . Якщо навантаження на настил а необхідний прогин не більше то настил розраховуємо за групою граничних станів - за жорсткістю. Допустиме відношення прольоту настилу до його товщини визначаємо за рівнянням Тимошенка – Телояна у графічній формі:
За графіком приймаємо відношення прольоту настилу до його товщини
При товщині настилу максимальний проліт настилу:
Приймаємо проліт настилу ( крок балок настилу ) кратним прольоту головної балки .
Рис. 1 План комірки балкової клітки
2. Розрахунок балки настилу
Балку настилу проектуємо з прокатного двотавра (ГОСТ 8229-89): ; ; густина сталі ().
а) нормативне навантаження від ваги настилу:
б) нормативне погонне навантаження на балку:
Розрахункове погонне навантаження на балку настилу:
де - коефіцієнти надійності щодо тимчасового та постійного навантаження.
Рис. 2 Розрахункова схема балки настилу з епюрами та
Найбільший згинальний момент і поперечна сила в балці:
а) від нормативного навантаження
б) від розрахункового навантаження
Оскільки балка є нерозрізною працює на статичне навантаження то розрахунок на міцність виконуємо з урахуванням розвитку пластичних деформацій:
де - коефіцієнт що враховує вплив пластичних деформацій
при одночасній дії і . Попередньо приймаємо - розрахунковий опір сталі ()
Визначаємо необхідний момент опору за яким вибираємо необхідний профіль балки. Необхідний момент опору перерізу балки:
За таблицею сортаменту приймаємо прокатний двотавр 30 (ГОСТ 8239-89) з геометричними характеристиками:
Величина відношення:
За таблицею 66 (1) приймаємо коефіцієнт ; оскільки .
3.Перевірка балки прийнятого перерізу
Перевірка міцності за першою групою граничних станів:
- за нормальними напруженнями - умова виконується.
- за дотичними напруженнями при сполученні балок в одному рівні:
- умова виконується.
Перевіряємо жорсткість балки за другою групою граничних станів: - умова виконується.
Балка із прокатного двотавра 27 задовольняє всі вимоги міцності та жорсткості.
Розрахунок головної балки
1. Збір навантажень та визначення розрахункових зусиль
Навантаження на головну балку складається з двох складових: зосереджених сил що передаються від балок настилу і рівномірно розподіленого навантаження обумовленого вагою головної балки:
а) нормальне значення зосередженої сили: ;
б) розрахункове значення: ;
де - нормативне значення навантаження на балку настилу;
- розрахункове значення навантаження на балку настилу.
Нормативне навантаження від ваги балки приймаємо
- коефіцієнт надійності за навантаженням.
Реальне навантаження на балку змінюємо еквівалентним рівномірно розподіленим по прольоту.
Нормативне значення еквівалентного навантаження:
Розрахункове значення еквівалентного навантаження: де n =16 – число проміжків між балками настилу.
Рис. 3. Розрахункова схема головної балки з епюрами та
Максимальний згинальний момент в балці:
a)від нормативного навантаження:
б) від розрахункового навантаження:
Розрахункова поперечна сила в опорному перерізі балки:
2. Підбір поперечного перерізу головної балки
Головну балку проектуємо у вигляді складеного звареного двотавра зі сталі С245 для якої .
Розрахунок головної балки виконуємо за пружної роботи металу.
Необхідний момент опору:
Висота перерізу головної балки у наближенні: .
Приймаємо звідси визначаємо орієнтовне значення товщини стінки . Приймаємо
Використовуючи відомі значення визначаємо висоту перерізу із умови мінімальної матеріалоємності конструкції де - загальний конструктивний коефіцієнт. Приймаємо .
Перевіряємо достатність попередньо прийнятої товщини стінки:
a)при роботі на зсув
для даного випадку - умова виконується.
б) Для забезпечення умови за якою не потрібно стінку балки укріплювати повздовжніми ребрами жорсткості: умова виконується .
З урахуванням сортаменту на листову сталь приймаємо товщину стінки головної балки .
Мінімальна висота балки з умови забезпечення нормативного прогину ;
Остаточну висоту балки приймаємо по більшому із значень і .(). Остаточна висота балки
Обчислюємо необхідний момент інерції перерізу балки: . Прийнявши орієнтовну товщину стінки визначаємо момент інерції: .
Необхідний момент інерції поясів головної балки: . Порівнюємо відстань між центрами ваги поясів .
Обчислюємо необхідну площу перерізу одного пояса: .
Ширина поясного листа повинна бути в межах:. З урахуванням сортаменту на універсальну сталь приймаємо .
Необхідна товщина поясного листа: . За сортаментом приймаємо товщину поясів приймаємо (12 .30)мм. Розміри поясів повинні задовольняти вимогам:
a)умова зварювання пояса зі стінкою:
б) Умова забезпечення місцевої стійкості: - умова виконується.
За сортаментом листової сталі підбираємо переріз з такими геометричними характеристиками:
h=140+2·32=1464 см; hw=140 см; tw=12 см; hf=140+32=1432 см; bf=30см; tf=32 см.
Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині балки
1. Перевірка міцності підібраного перерізу за нормальними напруженнями.
Нормальні напруження визначаються в перерізі з максимальним моментом для чого:
a)визначаємо момент інерції відносно осі Х
- відстань між центрами ваги поясів.
б) визначаємо момент опору
визнаємо номінальні напруження і порівнюємо з значенням:
= 240 - умова виконується.
Перенапруження не допускаються а недонапруження повинно бути до 5% тому
2. Зміна перерізу по довжині балки
Зміну перерізу балки проводимо за рахунок зменшення поясних листів. Зміну перерізів поясів розміщуємо на відстані від опор головної балки:
приймаємо . У місцях зміни перерізів поясів обчислюємо згинальний момент .
Рис. 4. Зміна перерізу головної балки
З’єднання між собою окремих частин поясного листа у місці зміни перерізу виконуємо стиковим швом. Його виконують на заводі з фізичним контролем якості шва при повному проварі з’єднувальних елементів. Згідно з СНиП -23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования» такий стик розрахунку не підлягає. При стикуванні нижньої розтягнутої полички шов виконуємо косим. Цими умовами забезпечуємо рівноміцність шва основному металу. Для зменшення концентрації напружень перехід від більшої частини до меншої виконуємо під укосом 1:5.
Визначаємо необхідні геометричні характеристики зміненого перерізу балки:
в) момент інерції поясів
г) площа перерізу поясу
д) ширина поясного листа
Враховуючи що ширина поясного листа повинна бути приймаємо .
Прийнята ширина зміненого поясного листа повинна задовольняти наступним конструктивним вимогам :
a) - умова виконується.
б) - умова виконується.
Рис. 5. Змінений переріз головної балки
3. Перевірка міцності за дотичними напруженнями
Дотичні напруження обчислюється в перерізі з максимальною дотичною силою на опорі. Оскільки опирання головної балки головної балки на колону здійснюється за допомогою торцевого опорного ребра тому поперечна сила приймається тільки стінкою.
Дотичні напруження в поперечному перерізі: - умова міцності за дотичними напруженнями виконується.
4. Перевірка міцності стінки за приведеними напруженнями
У небезпечному перерізі - місті зміни ширини поясних листків - діють згинальний момент перерізу і поперечна сила .
Момент інерції зміненого зміненого перерізу балки:
Середнє дотичне напруження:
Нормальні напруження на рівні поясних швів:
Умова міцності за приведеними напруженнями: - умова міцності за приведеними напруженнями виконується.
5. Загальна стійкість балки
Загальна стійкість балки буде забезпечена якщо виконується умова: де - крок балок настилу. Підставивши значення отримуємо: - умова виконується - загальна стійкість балки забезпечена.
6. Місцева стійкість елементів балки
Стиснутий пояс є стійким так як розміри його перерізу прийняті з урахуванням умови стійкості за п. 3.2.
Стійкість стінки оцінюється за значенням умовної гнучкості: де . Якщо значення умовної гнучкості стінку необхідно укріплювати поперечними ребрами жорсткості. У нашому випадку тому стінку необхідно укріплювати поперечними ребрами жорсткості.
Ширина кожного з парних симетричних ребер
Приймаємо що легко отримати розрізанням листа універсальної сталі шириною 200 мм.
Приймаємо ts = 8 мм.
У даному випадку = 398 > 35 тому стійкість стінки необхідно перевірити.
Розрахунковим у цьому прикладі є третій від опори відсік (рис.5.4). Розрахунковий відсік має фактичну довжину а = 810 мм і висоту hef = hw =1400 мм тобто а = 810мм hef = 1400 мм тому розрахункові перерізи I та II розміщуємо на межі відсіку.
Рис.6. До розміщення поперечних ребер жорсткості та перевірки місцевої стійкості стінки
У нашому випадку відстані від лівої опори відповідно до перерізів I та II становлять:
хI = 15·а = 15·810 = 1215 мм
хII = 25·а = 25·800 = 2025 мм.
Згинальні моменти та поперечні сили у перерізах I та II:
середнє значення моментів
середнє значення поперечних сил:
В зв’язку з тим що теоретичне місце зміни перерізу поясу співпадає з розміщенням ребра жорсткості переносимо стик поясних листів на 100 мм ближче до опори.
Стискаюче нормальне напруження у стінці на рівні поясних швів
Середнє дотичне напруження
Обчислюємо критичні нормальні та дотичні напруження:
де =355 – коефіцієнт який приймається за табл.21 [3] залежно від значення а коефіцієнт обчислюється за формулою:
де = - за сполучення балок на одному рівні і = 08 – за поверхового сполучення балок.
Для даного випадку = (табл. 21 [3]) а коефіцієнт .
з двох розмірів стінки розрахункового відсіку а = 800 мм і hef = 1150 мм меншу сторону позначимо d = а =810 мм.
Відношення більшої сторони стінки відсіку до меншої
Умовна гнучкість стінки
Перевіряємо стійкість стінки
Стійкість стінки укріпленої поперечними ребрами жорсткості є забезпеченою.
7. Перевірка прогину балки
Допустимий прогин балки: - умова виконується.
8. Розрахунок з’єднання полиці зі стінкою
Поясні шви виконуються автоматичним зварюванням. Відповідно до марки сталі головної балки С245 приймаємо зварювальний дріт Св.-08А(сталь С245марка сталі ВСт3пс6 ) для якого розрахунковий опір а .За табл. 37* (СНиП -23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования») приймаємо - (нижнє положення шва ).Так як:
Статичний момент зменшеного перерізу поясного листа відносно горизонтальної центральної осі перерізу балки .
Момент інерції зміненого перерізу: .
Необхідний катет поясних швів: де n – кількість поясних швів. За табл. 38*(СНиП -23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования») приймаємо .
7. Розрахунок опорного ребра
Головна балка опирається на колону зверху через торцеве опорне ребро. Опорна реакція головної балки . Розрахунковий опір сталі зім’яттю торцевої поверхні опорного ребра:
Потрібна площа перерізу опорного ребра: ширину опорного ребра приймаємо bs =b1f =20см товщина опорного ребра рівна: . Приймаємо .
Перевіряємо стійкість опорної частини балки розглядаючи її як умовного стояка таврового перерізу довжиною і завантаженою опорною реакцією . Знаходимо геометричні характеристики таврового перерізу стояка:
Рис. 7. Розрахунок опорного ребра
г) гнучкість стояка
За табл. 72 (СНиП -23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования») залежно від гнучкості і приймаємо коефіцієнт повздовжнього згину та перевіряємо стійкість стояка: - умова виконується.
Стійкість опорної частини балки забезпечена.
9. Розрахунок кріплення балок настилу до головних балок
При поверховому сполученні балки настилу опираються на головні балки зверху і прикріплюються до них за допомогою болтів діаметром класів точності В і С. Розрахунок при такому варіанті сполучення не здійснюється.
При сполученні в одному рівні балки настилу прикріплюються болтами до поперечних ребер жорсткості головних балок або до опорних столиків головних балок. В цьому випадку болти необхідно розраховувати. Рекомендується приймати болти нормальної (грубої) точності діаметром d= 20; 24 мм.
Приймаємо болти класу міцності 4.8 з розрахунковим опором Rbs=160МПа і Rbp=450МПа. Коефіцієнт умов роботи з'єднання = 09 (табл. 35*[3] кількість болтів з'єднання n 2).
Товщина стінки балки настилу із двотавра №27 tn = 6 мм. товщина поперечного ребра ts = 8 мм тобто менша із двох товщин tmin = 6 мм. Число зрізів одного болта ns = 1.
Приймаємо діаметр болтів d = 20 мм з площею перерізу А =314 см2 (табл. 62*[1]).
Несуча здатність болта при дії зсувного зусилля:
-за зрізом стержня кН
Таким чином менша із несучих здатностей болта становить кН.
Розрахункове зусилля яке передається від балки настилу на болтове з’єднання становить кН
Необхідна кількість болтів у з'єднанні:. Приймаємо п = 2 болти.
Рис. 8. Кріплення балок настилу до головних балок
Монтажний стик головної балки
1. Розрахунок монтажного стику за допомогою зварювання.
У балках складених перерізів монтажні стики найчастіше виконують за допомогою зварювання та високоміцних болтів.
При використанні зварювання з’єднання виконують за допомогою стикових швів. Міцність стику перевіряють як суцільний переріз. Напруження у ньому не повинні перевищувати розрахункового опору стикового з’єднання Rwy Rwu.
2. Стик стінок балки.
- де Af – площа перерізу стінки.
а) за наплавленим металом:
б) за межею сплавлення:
Умова не виконується потрібні додаткові накладки на стінку двотавра.
Визначаємо необхідну довжину зварного шва:
-приймаємо прямокутну накладку 1000х800.
де М1– момент у місці стику головної балки(рис 6);
Так як умова не виконується потрібні додаткові накладки на полички двотавра.
Визначаємо необхідну довжину зварного шва
-приймаємо прямокутну накладку розміром 400х270.
1. Вибір розрахункової схеми
В даній курсовій роботі використовуємо наскрізну колону на планках. Закріплення колони приймаємо шарнірним. Розрахункове зусилля що діє на колону складається із суми опорних реакцій головних балок . Оскільки на колону опирається дві головні балки то величина розрахункового навантаження рівна: .
Знаходимо геометричну довжину колони; приймається рівною відстані від верху фундаменту до верху плити оголовка: де - відмітка верху настилу робочого майданчика; - заглиблення бази нижче відмітки чистої підлоги; - виступаюча вниз частина торцевого ребра головної балки; - будівельна висота перекриття робочого майданчика; - висота головної балки; ; - товщина настилу. .
Отже геометрична довжина колони рівна: .
Розрахункові довжини колони при шарнірному закріпленні її кінців в двох напрямках:
lcf = lx1 = ly1 = lc = lc =9052 мм
= 1 - коефіцієнт зведення довжини при шарнірному закріпленні кінців стержня.
Рис. 9. Розрахункова схема колони
2. Розрахунок стержня наскрізної колони з планками
А. Розрахунок відносно матеріальної осі .
Прийнявши попередньо гнучкість колони = 50 100 (чим більше навантаження тим меншу гнучкість обирають) за табл. 72 [3] визначаємо коефіцієнт поздовжнього згину .
Необхідна площа перерізу гілки колони см2
де N - розрахункове зусилля в колоні кН визначається за формулою (5.1);
Ry - розрахунковий опір сталі МПа приймається за табл.51* [3];
с- коефіцієнт умови роботи конструкції приймається за табл.6* [3];
За необхідною площею перерізу гілки А1 з таблиць сортаменту приймаємо прокатний двотавр №45( ГОСТ 8240-89) для якого виписуємо необхідні геометричні характеристики: площа перерізу А=847 см2; моменти інерції J радіуси інерції і ширина полички bf =160 см; товщина полички tf =142см; товщина стінки двотавра tw=09 см..
Рис. 10. Наскрізна колона з планками (із двох двотаврів)
Перевіряємо підібраний переріз колони на стійкість відносно матеріальної осі Х1- Х1 для чого:
а) визначаємо гнучкість колони
u - гранична гнучкість колони приймається на даній стадії розрахунку рівною 120.
б) Залежно від величини гнучкості х1 та розрахункового опору Ry за таб.72 [3] приймаємо величину коефіцієнта поздовжнього згину х1=0852.
в) Перевіряємо стійкість колони відносно матеріальної осі Х1- Х1
де N – розрахункове навантаження на колону кН;
A1 – площа перерізу гілки двотавра см2
Перенапруження не допускається а недонапруження з метою економії сталі повинне бути мінімальним (до 9%).
Б. Розрахунок стержня колони відносно вільної осі У1 -У1 .
Задаємося гнучкістю окремої гілки колони на відстані між планками у просвіті з розрахунком:
з умови рівностійкості обчислюємо гнучкість колони відносно вільної осі
Радіус інерції перерізу колони відносно вільної осі Y1-Y1 см:
Необхідна ширина перерізу колони см
де - коефіцієнт форми перерізу із двох двотаврів.
Визначену ширину перерізу заокруглюють в більший бік до 10 мм з таким розрахунком щоб зазор між внутрішніми кромками полиць гілок колони був не меншим а = 100.
Приймаємо ширину перерізу 510 мм. Визначаємо зазор між внутрішніми кронками полиць для двотаврів рівий:
Призначають розмір планок
в) товщина планок за умови їх місцевої стійкості при зсуві
Обчислюють відстань між планками у просвіті:
Обчислюємо відстань між осями планок:
Обчислюємо величину відношення погонних жорсткостей гілок колони і планки:
де - момент інерції перерізу планки
-момент інерції перерізу гілки
с—відстань між осями гілок - для двох двотаврів.
Обчислюмо момент інерції і радіус інерції перерізу колони відносно вільної осі :
де площа перерізу колони з двох гілок.
Обчислюємо гнучкість колони відносно вільної осі :
Обчислюємо приведену гнучкість колони відносно вільної осі:
де гнучкість окремої гілки по довжині
відстань між планками у просвіті радіус інерції окремої гілки із сортаменту.
Перевіряють стійкість колони відносно вільної осі:
Перевірка виконується стійкість колони забезпечена.
3. Розрахунок планок
Обчислюємо умовну поперечну силу:
де коофіціент поздовжнього згину прийнятий за
Умовна поперечна сила системи планок розміщених в одній площині:
Розрахункові зусилля в планці:
Перевірка міцності планок на згин за нормальними перерізами :
де необхідний момент опору планки.
Розразунок кутових швів які кріплять планки до гілки колони виконуємо за рівнодіючими напруженнями що виникають від моменту і зсувної сили .
а) за табл. 34*[3] приймаємо коофіціент а за табл. 56 *[3]- розрахунковий опір шва
б) за табл. 38*[3] приймаємо катет кутового шва і довжину шва
в) обчислюємо геометричні характеристики шва:
г) нормальні та дотичні напруження в перерізі кутового шва :
д) перевіряють міцність кутового шва планки на дію рівнодійного напруження:
де коофіціент умов роботи шва.
4. Розрахунок бази колони із траверсою
Рис. 11. Схема бази колони з траверсою
Обчислюємо ширину опорної плити см:
де h - висота перерізу гілки (двотавра швелера) см;
- товщина листів траверси (приймаємо =10 мм);
мм - виліт консолі необхідний для розміщення анкерних болтів (С1=100 мм).
Остаточно ширину плити Впл приймають кратною 50 мм. Bпл=700мм
Обчислюємо розрахунковий опір бетону місцевому зім'яттю під опорною плитою бази:
Приймаємо бетон під опорною плитою бази В15 Rb=85 МПа
γ=12 - коефіцієнт який враховує збільшення міцності бетону при місцевому зім’ятті.
Необхідна площа опорної плити бази см2
де N - розрахункове зусилля в колоні кН;
- розрахунковий опір бетону МПа.
Розрахункова довжина плити см
З конструктивних міркувань довжина опорної плити повинна бути де b - ширина перерізу колони; b2 - розмір який забезпечує зручність розміщення отворів для анкерних болтів приймається для колон із двох двотаврів .
З урахуванням наведених вище рекомендацій розмір Lпл також заокруглюють приймаючи кратним 50 мм.
Обчислюємо напруження в бетоні під плитою:
Обчислюємо величину розрахункового моменту в опорній плиті бази.
Опорна плита бази працює на згин як пластина завантажена рівномірно-розподіленим по площі контакту опором фундаменту f і оперта на елементи бази колони.
Виходячи з умови опирання вся площа опорної плити розділяється на розрахункові ділянки:
- консольні; 2 - оперті на три сторони; 3 - оперті на чотири сторони.
Для кожної із виділених ділянок опорної плити обчислюємо максимальний згинальний момент:
На цій ділянці плита працює як консольна балка і максимальний згинальний момент кНсм:
де - реактивний тиск фундаменту на плиту в кНсм для смужки шириною 1 см.
С1 - довжина консольної ділянки плити.
На цій ділянці плита працює як пластина оперта на три сторони. Найбільш напруженою точкою є середина вільної сторони де максимальний згинальний момент кНсм:
де - довжина вільного краю плити см приймається рівній висоті перерізу швелера гілки колони;
- коефіцієнт який залежить від відношення довжини закріпленої сторони пластини b2 до вільної а2
Розрахунок плити на цій ділянці проводиться як пластини опертої на чотири сторони. Максимальний згинальний момент кН·см:
де α - коефіцієнт який залежить від відношення більшої сторони пластини до меншої;
а3 - довжина короткої сторони пластики см.
Товщину плити обчислюють із умови міцності на згин за найбільшим із знайдених моментів (М1 М2 М3).
Товщину опорних плит приймають в межах 16 50 мм. Приймаємо товщину плити 50 мм.
Обчислюємо висоту траверси
Зусилля від колони на траверсу передається через вертикальні кутові шви довжина яких і визначає висоту траверси
n=8 – якщо кількість зварних швів які прикріплюють траверсу до стержня колони рівна 4. . - коефіцієнт глибини провару шва – для ручного зварювання;
- катет кутових швів приймається ;
- розрахунковий опір кутових швів зрізу по металу шва МПа.
Висоту траверси заокруглюють до 10 мм і повинна вона задовольняти наступні конструктивні вимоги:
де b - ширина перерізу колони см;
Усі умови виконуються міцність забезпечена.
6. Розрахунок оголовка колони
Прийняте в розрахунку шарнірне сполучення балки з колоною виконується опиранням балки на верх колони. При опиранні конструкції зверху стержень колони в горі закінчується оголовком який складається з плити і ребер підтримуючих плиту. Ребра передають навантаження на стержень колони.
Рис. 12. Схема оголовка колони
Розрахунок оголовка виконують в наступному порядку:
Визначають розміри плити оголовка:
а)товщина плити оголовка призначається конструктивно і приймається в межах 20 25мм (приймаємо tпл1=20 мм);
б)розміри плити оголовка в плані і залежать від габаритних розмірів перерізу стержня:
для колони із двох двотаврів:
Тут: b - ширина перерізу наскрізної колони; h - висота перерізу;
Розміри плити оголовка в плані приймають кратними 10 мм. Для фіксації положення головних балок на колоні в опорній плиті оголовка встановлюють отвори діаметром d=23 27 мм під болти діаметром d=20 24 мм осі яких повинні співпадати з осями відповідних отворів виконаних в опорній частині нижнього поясу балок які опираються на колону.
Товщина опорного ребра оголовка визначається з умови роботи його на зминання по контакту з плитою оголовка см:
де N - розрахункове зусилля в колоні кН.
- розрахункова довжина площини зминання см; визначається за виразом (тут bs - ширина опорного ребра головної балки; tпл1 - товщина плити оголовка; Rр - розрахунковий опір сталі зминанню торцевої поверхні МПа). Отриману товщину опорного ребра необхідно заокруглити в більшу сторону до величини яка відповідає стандартній товщині листової сталі. Приймаємо два ребра товщиною кожен 36 мм.
Визначаємо висоту опорного ребра.
Опорне ребро оголовка приварюється до стінок гілок колони чотирма вертикальними кутовими швами у колонах наскрізного перерізу і двома у суцільних колонах довжина яких і визначає висоту опорного ребра:
де N - розрахункове зусилля в колоні кН; f = 07 - коефіцієнт глибини проварювання шва для ручного зварювання kf - катет кутового шва см який приймається не меншим величини вказаної в табл. 38* [3] і не більше 12· tm Rwf МПа - розрахунковий опір кутових швів зрізу за наплавленим металом.
З конструктивних міркувань висота опорного ребра повинна бути не більше 85fkf (тут f=07 - ручне зварювання) і приймається кратною 10 мм:
Висота ребра приймається рівною 54 см.
Опорне ребро оголовка перевіряємо також на зріз.
де N - розрахункове зусилля в колоні кН;
- висота та товщина опорного ребра відповідно см; Rs - розрахунковий опір сталі зсуву МПа визначається за формулою Rs=058·Rу=1392 МПа (тут Rу - розрахунковий опір сталі МПа) γс=1 - коефіцієнт умов роботи конструкції.
Щоб придати жорсткості опорному ребру яке підтримує плиту оголовка і укріпити стержень колони від втрати стійкості стінки в місцях передачі великих зосереджених навантажень N2 вертикальне ребро обрамляють знизу горизонтальним ребром товщиною 10 мм.
Методичні вказівки до виконання курсової роботи Розрахунок і конструювання елементів балкової клітки” Розрахунок настилу балок настилу та головних балок. Л.О. Талах. Луцьк: ЛНТУ. 2011.-64с.
Методичні вказівки до виконання курсової роботи Розрахунок і конструювання елементів балкової клітки” Розрахунок і конструювання центрально-стиснутих колон. Л.О. Талах. Луцьк: ЛНТУ. 2010.-60с.
СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. – М.: Стройиздат 1987.
СНиП 2.01.07-85.Нормы проектирования.Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат 1988.
Клименко Ф.. Барабаш В.М. Стороженко Л.. Металеві конструкції – 2-ге вид. випр. і доп.-Львів:Світ 2002 202с.

курсова метали 047.dwg