Рабочая площадка одноэтажного промышленного здания

Металлы.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Воронежский Государственный
Архитектурно-Строительный Университет
Кафедра металлических конструкций и сварки в строительстве
«Рабочая площадка одноэтажного промышленного здания».
Исходные данные для проектирования 3
Второстепенная балка 4
1.Сбор нагрузок на второстепенную балку 4
2.Подбор сечения второстепенной балки 4
3.Проверка сечения второстепенной балки 5
1. Сбор нагрузок на главную балку 7
2. Подбор сечения главной балки 7
3. Проверка несущей способности главной балки 9
4. Изменение сечения главной балки 10
5. Расстановка поперечных ребер жесткости 11
6. Проверка местной устойчивости элементов балки ..12
7.1. Проверка местной устойчивости сжатой полки 12
6.2. Проверка местной устойчивости стенки 13
7. Расчёт поясных сварных швов 15
8. Укрепление стенки над опорой . .16
9. Монтажный стык главной балки 18
9.1. Общие положения. Определение параметров накладок 18
9.3. Конструирование стыка полки на обычных болтах ..21
1. Общие положения. Расчетная схема ..24
2. Сплошная центрально сжатая колонна ..25
2.1. Подбор сечения сплошной центрально сжатой колонны ..25
2.2. Проверка сечения сплошной центрально сжатой колонны ..27
ВГАСУ 08-1-350142гр. КП
Рабочая площадка одноэтажного промышленного здания
Пояснительная записка
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВТОРОСТЕПЕННАЯ БАЛКА
1.Сбор нагрузок на второстепенную балку
Второстепенную балку иначе называют вспомогательной. Нагрузка на её участок единичной длины собирается на площади шириной а и длиной 1 погонный метр (рис.1.1.)
Вычислим нормативную нагрузку равномерно распределенную на второстепенную балку:
где - шаг второстепенных балок
- постоянная нагрузка
-временная нагрузка.
-расчетная нагрузка
где и - коэффициенты надежности по нагрузкам.
Рис.1.1. Ячейка балочной клетки
2.Подбор сечения второстепенной балки
Определим максимальный изгибающий момент действующий в середине пролета второстепенной балки:
где b- шаг колонн в поперечном направлении
3 – коэффициент учитывающий пока еще неизвестный собственный
вес второстепенной балки.
Рис.1.2. Расчётная схема второстепенной балки
Найдем требуемый момент сопротивления сечения вспомогательной балки:
Здесь Ry - расчетное сопротивление стали по пределу текучести (принимается по табл.51*);
=24 - для стали С245;
c - коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций по сечению балки. На стадии принимаем c = 11;
-коэффициент условия работы
На стадии подбора сечения можно принять
Принимаем двутавр 35Б2
3.Проверка сечения второстепенной балки
Уточним значения нормативной и расчётной нагрузок на 1 м второстепенной балки:
- коэффициент надежности по нагрузки от собственного веса стальных конструкций заводского изготовлен
Фактический максимальный изгибающий момент действующий в середине пролета второстепенной балки:
Уточним значение коэффициента :
- площади сечений пояса и стенки соответственно;
По СНиП II-23-81* в таблице 66 уточняем значение коэффициента
Проверка прочности подобранного сечения:
Максимальные нормальные напряжения возникающие в сечении:
проверка по первому предельному состоянию выполняется прочность второстепенной балки обеспечена.
Степень недонапряжения:
Проверка подобранного сечения по второму предельному состоянию выполняется с нормативных значений нагрузок.
где - нормативная нагрузка с учетом собственного веса;
проверка по второму предельному состоянию выполняется жесткость второстепенной балки обеспечена.
Значит конструкция удовлетворяет требованиям по двум группам предельных состояний.
1. Сбор нагрузок на главную балку
На главную балку действуют опорные реакции второстепенных балок. Если на главной балке размещается 5 и более второстепенных балок то сосредоточенную нагрузку от них можно заменить равномерно распределенной интенсивность которой определяется размазыванием опорной реакции второстепенной балки на участке главной протяженностью a (см. задание на курсовой проект).
Нормативная нагрузка:
где b - шаг главных балок.
2. Подбор сечения главной балки
Рис.2.1. Основные параметры сечения составной балки
Определим максимальные значения изгибающего момента (в середине пролета) и поперечной силы (на опоре) главной балки от расчетной равномерно распределенной нагрузки:
где - шаг колонн в продольном направлении.
Требуемый момент сопротивления:
Так как главные балки имеют сечения большие чем прокатываются двутавровые балочные профили то их как правило проектируют составными. Но так как требуемому моменту сопротивления могут отвечать составные балки разной высоты то необходимо в первую очередь определить высоту сечения главной балки.
При определении высоты сечения руководствуемся тремя критериями.
По требованиям технологии производства высота пролетной конст-
рукции включая высоту сечения главной балки должна вписываться в за-
данную разность отметок верха и низа. Эта высота называется строительной:
Сечение главной балки не должно быть меньше определенной вели-
чины. В противном случае не будет выполняться требования второй группы
предельных состояний. Эта высота сечения называется минимальной и определяется для равномерно распределенной нагрузки по формуле:
) Сечение балки должно быть экономичным. Другими словами на изготовление балки должно быть затрачено наименьшее количество стали. Эта высота сечения называется оптимальной и вычисляется по формуле:
Принимаем высоту балки из условия
Принимаем высоту балки равной оптимальной:
Высоту стенки вычисленную по формуле округляем в ближайшую сторону до стандартной ширины листовой стали по сортаменту:
Толщина стенки tw может быть определена из двух условий:
)условия прочности стенки на срез
)обеспечение ее местной устойчивости без дополнительного продольного
Окончательно толщина стенки tw назначаем по большему из двух
найденных значений с округлением в большую сторону до стандартных размеров широкополосной стали по сортаменту.
Ширина полки bf назначается из условия обеспечения общей устойчивости балки с округлением в ближайшую сторону до стандартной ширины листовой стали по сортаменту.
Момент инерции сечения балки:
Требуемый момент инерции сечения:
После подбора сечения необходимо определить его фактические геометрические характеристики:
Собственный погонный вес главной балки в кНм с учетом площади поперечного сечения в см2 может быть вычислен по формуле
3. Проверка несущей способности главной балки.
Перед проверкой несущей способности уточним расчетную равномерно распределенную нагрузку на балку:
Максимальный изгибающий момент действующий в середине сечения:
Максимальная поперечная сила (опорная реакция):
- условие выполняется след-но несущая способность балки обеспечена.
- сечение подобрано удачно.
По второй группе предельных состояний не проверяем так как высота ее сечения принимается не меньше минимальной.
4. Изменение сечения главной балки.
Так как сечение главной балки подбиралось по максимальному значению изгибающего момента действующего в середине пролёта то в сечениях близким к опорам уровень напряженного состояния оказывается существенно ниже прочностных показателей материала то есть расчётного сопротивления стали. На расстоянии от опор равных пролета изгибающий момент составляет примерно половину от максимального а именно:
Рис.2.2. Распределение изгибающих моментов по длине главной балки
Именно в этих сечениях напряжения снижены почти вдвое по сравнению с максимальным и на указанных расстояниях целесообразно изменить параметры сечения в меньшую сторону.
Определим изгибающий момент в сечении находящемся на расстоянии х от опоры в которой предполагается изменение параметров:
Одним из рациональных способов изменения сечения двутавровой балки является уменьшение ширины поясного листа b f оставляя без изменения
остальные параметры: толщину и высоту стенки а также толщины полок.
Найдем требуемый момент сопротивления искомого сечения:
где где Rwy - расчетное сопротивление не металла из которого изготовлены
пояса составной балки а стыкового сварного шва который соединяет листы поясов в месте изменения сечения..
При применении физического контроля качества стыкового шва Rwy = Ry при визуальном контроле Rwy = 085Ry.
Определим требуемый момент инерции измененного сечения:
Требуемая ширина полок в измененном сечении:
Окончательно ширина b’f назначается с округлением в большую сторону до стандартного размера по сортаменту (см. извлечение из ГОСТ 82-70* в Приложении 5). При этом должны выполняться условия: t’f > 200мм и
После назначения параметров измененного сечения следует определить следующие геометрические характеристики:
-момент сопротивления
-статический момент полки:
Определим нормальные и касательные напряжения при х=х’:
Так как в месте изменения сечения действуют как нармальные так и касательные напряжения то следует выполнить проверку прочности в уровне верха стенки по формуле:
5. Расстановка поперечных ребер жесткости.
В местах приложения больших неподвижных сосредоточенных грузов и на опорах следует устанавливать поперечные ребра жесткости. Опорные усилия второстепенных балок опирающихся на главную балку с шагом а можно трактовать как большие сосредоточенные неподвижные грузы. Следовательно ребра жесткости по длине балки следует устанавливать с шагом а в соответствии со схемой представленной на (рис.2.3)
Рис.2.3.Схема расположения поперечных ребер жесткости
Ребра жесткости представляют собой парные пластинки каждая высотой равной высоте стенки балки шириной выступающей части bh и толщиной ts . Определим последние параметры с последующим округлением до стандартных размеров по сортаменту:
Углы ребер жесткости со стороны стенки срезают для беспрепятственного к ней примыкания и разнесения в пространстве сварных швов крепления ребер и поясных швов (рис.2.4.).
Рис.2.4. Ребро жесткости
6. Проверка местной устойчивости элементов балки.
6.1. Проверка местной устойчивости сжатой полки.
В сжатой относительно тонкой полке балки может произойти ее выпучивание называемое потерей местной устойчивости .
Местная устойчивость сжатой полки будет обеспеченной если bef tf не превышает предельной величины где bef представляет собой свес полки и определяется выражением bef = (bt - tw) 2=(200-11)2=945 мм.
В пределах упругой работы материала (рассматриваемый нами случай) местная устойчивость полки обеспечена при выполнении условия:
6.2. Проверка местной устойчивости стенки.
Потеря местной устойчивости стенки так же как и полки проявляется в виде выпучиваний представляющих собой волны вытянутые нормально к траекториям главных сжимающих или вдоль траекторий главных растягивающих напряжений в стенке. При этом вблизи опоры на потерю местной устойчивости оказывают влияние преимущественно касательные напряжения а в районе середины пролета - нормальные. Однако в стенке балки нормальные и касательные напряжения действуют одновременно с тем или иным преобладанием поэтому потеря местной устойчивости может произойти от их совместного действия. Так как стенка балки поделена ребрами жесткости на отдельные отсеки то анализ местной устойчивости следует проводить для каждого отсека.
В настоящем курсовом проекте ограничимся проверкой местной устойчивости в том отсеке стенки в который попадает место изменения сечения балки.
На рис.2.5. х’ - координата измененного сечения; xloc - координата сечения в котором следует проверять местную устойчивость полки.
Пусть i - номер отсека в котором изменяется сечение (на рис.2.5).
Рис.2.5. Разбивка стенки балки ребрами жесткости на отсеки
Место проверки местной устойчивости определим в соответствии с общепринятым подходом из следующих условий:
В проверяемом сечении следует вычислить значения изгибающего момента и поперечной силы по формулам:
Для проверки местной устойчивости вычисляется нормальное напряжение в уровне верха стенки указанного сечения по формуле -момент инерции:
Местная устойчивость стенки балки в проверяемом отсеке обеспечена если выполняется условие
Здесь критические нормальное cr и касательное cr напряжения:
по приложению 6 из пособия по курсовому проектированию:
где bf и tf-соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки;
=08- коэффициент принимаемый по табл.22 из Приложения 6 пособия по курсовому проектированию.
hef-расчётная высота стенки; для сварных балок hef=
Где d-меньшая сторона пластинки (hef или а);
-отношение большей стороны пластины к меньшей.
Местная устойчивость стенки балки обеспечена.
7. Расчёт поясных сварных швов.
Сварные поясные швы воспринимают усилия сдвигающие полки относительно стенки балки в продольном по отношению к ней направлении. Определим сдвигающее усилие воспринимаемое двумя параллельными швами крепления одной полки к стенке возникает на каждом их отрезке единичной длины:
где Qsup I’x S’f определялись ранее.
При восприятии сдвигающего усилия для каждого шва должны выполняться два условия прочности:
-по металлу границы сплавления ;
Здесь γwf и γwz - коэффициенты условий работы шва равные 1 во всех случаях кроме возведения конструкций в климатических районных I1 I2 II2 и II3. В задании на курсовое проектирование не оговаривается климатический район поэтому принимаем γwf = γwz = γc = 1.
Коэффициенты f и z в зависимости от вида сварки положения шва и предполагаемого катета принимем по табл.34* [1] .
Расчетное сопротивление срезу по металлу шва Rwf определяем по табл.56 [1] для чего предварительно выбираем сварочный материал (тип электрода при ручной сварке или марку сварочной проволоки при механизированной сварке) по табл.55* [1].
Определим расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления Rwz в соответствии с табл.3 [1]
Rwz = 045Run=045370=1666Мпа=1665 кНсм2
где Run - нормативное временное сопротивление стали свариваемых элементов (стенки балки с полками) по табл.51* [1]
Из двух найденных значений в качестве kf принимается наибольшее.
В соответствии с п. 12.8а [1] катет углового шва не должен превышать толщину более тонкого из свариваемых элементов более чем в 12 раза. В рассматриваемом случае стенка балки тоньше полки то есть tw tf . Поэтому максимальный катет шва определяем выражение:
Минимально возможный катет kf mjn определяется наиболее толстым из свариваемых элементов то есть толщиной полки t f в соответствии стабл.38* [1]
Найденное значение kf скорректируем так чтобы удовлетворялось условие:
Принимаем катет сварного шва равный kf =7мм
8. Укрепление стенки над опорой.
При опирании на колонны средних рядов стенка балки укрепляется опорным ребром приваренным к торцу балки в соответствии со схемой представленной на рис.2.6а. При опирании на колонны крайних рядов стенка укрепляется парными опорными ребрами (рис.2.6б.) удаленными от торца на расстояние необходимое для центрированной передачи опорного усилия на колонну вдоль ее оси.
Расчет узла сводится к определению параметров опорного ребра проверке устойчивости опорного участка балки и нахождению катетов сварных швов крепления опорного ребра к стенке балки. При этом данные полученные для схемы по рис.2.6а применимы к схеме по рис.2.6б.
Рис.2.6. Рис. 13. Схема опорного участка балки:
а – при опирании на колонны средних рядов;
б – при опирании на колонны крайних рядов;
Ширина br опорного ребра рис.2.6а cледует назначить например можно принять br=b’f=20 см.
Толщина опорного ребра может быть принята исходя из условия прочности на смятие или из условия прочности на сжатие. При этом следует заранее определиться с величиной ar выступающей части опорного ребра (рис.2.6а). Выбираем условие обеспечения прочности на смятие:
где Rp расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при наличии пригонки Rp = Ru (см. табл.51* [1]) Qsup - опорная реакция главной балки.
Опорный участок балки проверим на устойчивость из плоскости стенки как центрально сжатую условную стойку расчетной длиной hw нагруженную силой Qsup. В расчетное сечение стойки включается опорное ребро и участок стенки длиной
Площадь сечения условного стержня Acon = brtr + swtw=1620+218811=5607см
-момент инерции сечения условного стержня относительно продольной оси
Icon = trbr 312=1620312=1066667 см4
-радиус инерции сечения условного стержня относительно продольной оси стенки балки:
-гибкость условного стержня относительно продольной оси стенки балки:
Для проверки устойчивости по вычисленному значению гибкости λcon определим коэффициент продольного изгиба φcon по табл.72[1].
Устойчивость опорного участка балки обеспечена если выполняется условие:
Расчет шва крепления опорного ребра стенки сводится к определению его катета kf и длины lw . Обычно катет назначают исходя из минимального значения по табл.38* [1] в зависимости от толщины полки t f. Требуемую длину шва определим его несущей способностью:
-по металлу границы сплавления
здесь число «2» в знаменателе учитывает два угловых сварных швов с двух сторон стенки балки
Большее из найденных значений определяет расчетную длину одного из двух швов обеспечивающую передачу опорного усилия с балки на опорное ребро:
В соответствии с п.12.8г расчетная длина углового сварного шва не должна превышать предельной величины
Принятые параметры шва kf и lw являются приемлемыми если выполняется условие lw ≤ lwlim.
>3825-условие не выполняется следует увеличить катет шва.
57см5355см - условие выполняется.
Как правило расчетная длина углового шва не превышает его конструктивно назначаемую длину равную высоте стенки балки hw то есть lw ≤hw
57см125см - условие выполняется.
9. Монтажный стык главной балки
9.1. Общие положения. Определение параметров накладок
Монтажный стык выполняется если не представляется возможным перевезти и смонтировать балку целиком из-за ее большой протяженности. В таких случаях балка расчленяется на две или более отправочных марки. Сборка отправочных марок в единый монтируемый элемент выполняется на строительной площадке непосредственно перед монтажом. В сечении монтажного стыка могут одновременно действовать как изгибающие моменты так и поперечные силы. При этом изгибающие моменты преимущественно воспринимаются поясами а поперечные силы стенкой. С этой точки зрения отдельно рассчитываются стыки поясов и стенки. Чтобы упростить стык поясов место стыка целесообразно выбирать в сечении с изгибающим моментом близким к нулю. При разрезных балках таким местом является опорное сечение выполнение стыка в котором не логично.
Расчленение на отправочные марки в середине пролета предпочтительнее так как там действует нулевая поперечная сила а сами отправочные марки оказываются практически одинаковыми.
Различают монтажные стыки на болтах и сварные.
В настоящем курсовом проекте монтажный стык главной балки должен быть запроектирован в середине пролета и на болтах. При этом могут использоваться как обычные болты так и высокопрочные. Здесь и далее термин «обычные» применен для обозначения болтов отличных от высокопрочных.
Каждый пояс обычно перекрывают тремя накладками (рис.2.7.): одной с наружной стороны шириной bpl fext и толщиной t pl fext и двумя одинаковыми с внутренней шириной по bpl fins и толщиной tpl fins . Суммарная площадь сечения накладок должна быть не меньше площади сечения перекрываемого элемента то есть A f.
Ширину наружной накладки полки целесообразно назначить равной
ширине полки балки то есть bplfext = bf=340мм а внутренней вычислить по формуле:
с округлением в ближайшую сторону до стандартных размеров листовой стали по сортаменту или кратно 10 мм. .Толщины наружной и внутренних накладок обычно принимают одинаковыми и может быть вычислена по формуле:
Стенка с двух сторон перекрывается двумя одинаковыми накладками высотой hplw и толщиной tplw. Суммарная площадь сечения накладок должна быть не меньше
площади сечения перекрываемого элемента то есть Aw. При этом высота каждой накладки может быть назначена равной:
с округлением в ближайшую сторону до стандартных размеров листовой стали по сортаменту или кратно 10 мм.
Рис.2.7. Схема расположения накладок
Толщины накладок могут быть вычислена по формуле с последующим округлением в большую сторону до стандартной толщины листовой стали по сортаменту.
Распределение изгибающего момента воспринимаемого стенкой балки и ее поясами пропорционально величинам их моментов инерции. Часть изгибающего момента воспринимаемого стенкой определим выражением:
здесь Iw Ix и Mmax - соответственно момент инерции сечения стенки балки момент инерции всего сечения балки и максимальный изгибающий момент в середине пролета балки.
Изгибающий момент Mf воспринимаемый полками может быть представлен как пара сил Nf с плечом 2d где d - расстояние между центрами тяжести сечений стенки и полки.
В качестве силы Nf в запас несущей способности может быть принята максимально возможная сила в полке определяемая ее прочностью выражением
Nf = AfRyγc=3432231=25024кН.
Сила передается с полки одной половины балки на полку другой половины
перекрывающими их накладками которые крепятся к полкам группой болтов. Число болтов n c одной стороны стыка определяется несущей способности одноболтового соединения и при использовании обычных болтов определим выражением:
где Nb - несущая способность соединения приходящаяся на один болт.
Из конструктивных соображений принимаем n=24 болта.
10.2.1. Определение несущей способности соединения приходящейся на один обычный болт
Целостность соединения с одной стороны обеспечивается сопротивлением болта срезу а с другой - сопротивлением соединяемых листовых элементов смятию.
Определим усилие воспринимаемое одним болтом на срез:
где Rbs=190 МПа - расчетное сопротивление болта срезу определяемое по табл.58* [1] в зависимости от класса прочности болта который следует назначить например 5.6 или 5.8;
γb=09 - коэффициент условий работы соединения принимаемый по табл.
Ab=314 см2 - площадь сечения болта в его не нарезанной части которая определена по табл.62* [1] в зависимости от номинального диаметра d болта. Диаметр болта назначаем заранее d=20 мм;
ns - число плоскостей среза болта которое в рассматриваемом случае
(один поясной лист между двумя накладками) равно 2.
Усилие воспринимаемое одним болтом на смятие определяется выражением:
где Rbp =450МПа - расчетное сопротивление болтового соединения смятию определяемое по табл.59* [1] в зависимости от временного сопротивления Run=370 МПа стали С245 соединяемых элементов и класса точности болта B и С.
γb=09 - коэффициент условий работы соединения также как и при расчете на срез принимаемый по табл. 35* [1];
d =20 мм- номинальный диаметр болта;
Σt - наименьшая суммарная толщина элементов сминаемых в одном направлении. В рассматриваемом случае в одном направлении сминается поясной лист а другом - накладки. Однако суммарная толщина накладок 2t pl f = (t pl f ext + t pl f ins ) оказывается несколько больше толщины полки b f поэтому Σt = t f =32 см.
Окончательно в качестве несущей способности соединения приходя щейся на один болт принимается наименьшее из найденных значений а именно:
9.3. Конструирование стыка полки на обычных болтах
Конструирование стыка полки сводится к размещению болтов с назначением расстояний между ними. Половина найденного количества болтов размещается по одну сторону продольной оси полки а другая половина – по другую.
Усилие воспринимаемое группой болтов действует вдоль продольной оси полки.
Соответственно болты располагают по линиям ориентированным вдоль и поперек продольной оси полки. Линии параллельные направлению воспринимаемого усилия называются рисками расстояние между смежными рисками называется дорожкой а расстояние между смежными болтами вдоль риски называется шагом. Расстояния между центрами болтов а также до краев соединяемых элементов назначают по табл. 39* [1].
Рис.2.8. Схема расположения болтов в стыке полки
Эти расстояния не должны быть меньше минимального и больше максимального. Причем различные требования предъявляются к расстояниям вдоль действующего усилия и поперек а также при растяжении и сжатии. Расстояния
следует назначать по возможности минимальными. Минимальное расстояние между болтами определяется возможностью их размещения включая место под ключ и прочностью ослабленного отверстиями материала соединяемых элементов.
Максимальное расстояние определяется устойчивостью сжатых фрагментов соединяемых элементов в промежутках между болтами то есть исключением их расслоения и предотвращением возникновения зазоров способствующих попаданию в них пыли и влаги.
Назначаем болт 5.6. отверстия под болт 22-23 мм. Максимальное расстояние между болтами 25d.
Изгибающий стенку балки момент Mw передается с одной половины балки на другую через накладки соединяющие стенки то есть этот момент проворачивает накладки относительно одной половины стенки балки. Поэтому задача сводится к определению количества и характера расположения группы болтов прикрепляющих накладки к одной половине стенки и способных воспринять изгибающий момент Mw. По другую сторону стыка болты на накладках располагаются симметрично. Болты на полунакладке располагают по горизонтальным и вертикальным рядам. При этом количеством горизонтальных рядов следует задаться исходя из того что расстояния между болтами в вертикальном ряду в соответствии с табл.39 * [1] должно быть не меньше 25ds и не больше 8ds или 12t plw а само число болтов по вертикали целе-
сообразно назначить четным. При нечетном числе средний болт попадает на нейтральную линию и оказывается не нагруженным. ;;
На рис.2.9. представлена схема расположения болтов в стыке стенки.
Рис.2.9.Схема расположения болтов в стыке стенки.
Изгибающий момент Mw уравновешивается системой пар сил действующих со стороны симметрично расположенных болтов в каждом вертикальном ряду
Mw = m(N1a1 + N2a2 + N3a3 + )
где m – число вертикальных рядов с одной стороны стыка.
С помощью несложных преобразований можно получить зависимость
где - Nmax наибольшее усилие действующее на крайние болты каждого ряда. Подставив вместо Nmax несущую способность соединения на одном болте получим необходимое число вертикальных рядов обеспечивающих несущую способность стыка стенки на обычных болтах:
При конструировании стыка стенки рекомендуется принимать такие же
болты что и для стыка полок. Но в качестве наименьшей суммарной толщины элементов сминаемых в одном направлении следует принять не толщину полки а толщину стенки то есть Σt = tw=11см.
1. Общие положения. Расчетная схема
Колонны поддерживающие главные балки рассматриваемой конструкции представляют собой центрально сжатые стойки. Нижний конец колонны имеет шарнирно неподвижное закрепление а верхний – шарнирно неподвижное в горизонтальной плоскости.
Сжимающее продольное усилие представляет собой суммарную опорную реакцию двух главных балок и определяется выражением:
здесь как и ранее индекс * применен для обозначения величины подлежащей впоследствии уточнению;
Qsup=110168кН - опорная реакция главной балки определенная выражением. В данном случае не учтен собственный вес колонны.
Высота колонны зависит от схемы сопряжения главных балок со второстепенными. Если суммарная высота сечений главной и вспомогательной балок не превышает строительную то есть если выполняется условие
h + hsb ≤ hc то устраивается этажное сопряжение балок;
h + hsb > hc то устраивается сопряжение в одном уровне.
hsb=349мм- высота сечения второстепенной балки по сортаменту
а строительная высота hc=1700мм и высота сечения главной балки h=1314
631700 –этажное сопряжение
Рис.3.1. Схемы сопряжения балок между собой и с колонной
Высота колонны то есть ее геометрическая длина:
Здесь (05-06)м - величина заглубления базы колонны относительно нулевой отметки; ar=2мм - величиной выступающей части опорного ребра.
Сечение стержня колонны сплошное.
На рис. представлено сплошное составное двутавровое сечение.
Независимо от типа сечения расчетная схема колонны имеет вид представленный на рис.. При этом для рассматриваемой конструкции расчетные длины колонны lx и l y относительно главных центральных осей сечения x и y равны между собой и равны ее геометрической длине то есть lx = l y = lef = H=13067м.
Рис. Расчётная схема колонны
2. Сплошная центрально сжатая колонна
2.1. Подбор сечения сплошной центрально сжатой колонны
Перед подбором параметров сечения следует задаться гибкостью lreq которой предположительно должна обладать колонна и которая в процессе подбора может корректироваться. Колонны рассматриваемого типа обычно имеют гибкости в диапазоне от 60 до 100 а чаще 70÷80. При проектировании колонны в рамках рассматриваемого проекта можно рекомендовать начальное значение lreq = 100.
По табл.72 [1] определяется коэффициент продольного изгиба
а по известным расчетным длинам определяются требуемые значения радиусов инерции сечения обеспечивающие заданную гибкость:
где lx = l y = lef = H
Табл.1 содержит известные приближенные зависимости между радиусами инерции и основными габаритами сечений.
Требуемая площадь сечения определяется выражением
где 103 – коэффициент учитывающий пока еще неизвестный собственный
Используя зависимости представленные в табл.1 для сплошного сечения можно найти его требуемые габаритные параметры те есть высоту сечения и ширину:
Приняв во внимание равенство расчетных длин колонны относительно обеих главных центральных осей несложно видеть что высота сечения hreq оказывается почти вдвое меньше ширины breq . При этом будет обеспечиваться равноустойчивость колонны относительно обеих главных центральных осей критерием которого является равенство l x =l y . Обычно принимают форму сечения вписываемую в квадрат то есть высота и ширина сечения назначаются примерно равными.
Ширину полки bf назначаем равной breq с округлением в ближайшую сторону до стандартных размеров листовой стали по сортаменту (ГОСТ 82-70*).
Высоту стенки назначаем так чтобы с учетом толщины полок высота сечения примерно была бы равна его ширине.
также с округлением в ближайшую сторону до стандартной ширины листовой стали по сортаменту (ГОСТ 82-70*).
с округлением в большую сторону до стандартной толщины листовой стали по сортаменту (ГОСТ 82-70).
2.2. Проверка сечения сплошной центрально сжатой колонны
- момент инерции сечения
- радиус инерции сечения
Момент инерции радиус инерции и гибкость относительно оси x определять нет смысла так как при ix > i y гибкость λx λ y и при обеспеченности устойчивости относительно оси y устойчивость относительно оси x окажется тем более обеспеченной.
По табл.72 [1] определяем коэффициент продольного изгиба.
Собственный погонный вес колонны в кНм с учетом площади поперечного сечения в см2 вычисляем по формуле
Определим сжимающее продольное усилие в колонне с учетом ее собственного веса
где 12 – коэффициент учитывающий вес дополнительных деталей;
g f - коэффициент надежности для металлических конструкций заводского изготовления принимаемый в соответствии с [4] равным 105.
Устойчивость колонны обеспечена если выполняется условие:
-устойчивость колонны обеспечена.
Сечение считается подобранным удачно если недонапряжение не превышает 15 % то есть выполняется условие:
- сечение подобрано удачно.
2.3. Проверка гибкости сплошной колонны
Фактическая гибкость колонны не должна превышать предельное значение которое определяется выражением
Последнее условие означает что если оказалось a 05 то при определении llim следует принять a = 05.
Окончательно должно выполняться условие
Оба условия выполняются.
2.4. Проверка местной устойчивости полки
В соответствии с 7.23* и табл.29* [1] местная устойчивость полки обеспечена если при выполняется условие
где bef - свес полки определяемый выражением
l y - условная гибкость определяемая выражением
- условие выполняется
2.5. Проверка местной устойчивости стенки
В соответствии с 7.14* и табл.27* [1] местная устойчивость стенки обеспечена если при l y> 2 выполняется условие
- условие выполняется следовательно ребра жесткости не нужны.
3.4. Расчет оголовка колонны
В состав оголовка кроме верхнего участка стержня колонны входят: опорная плита оголовка толщиной t p два опорных ребра оголовка высотой hrt толщиной trt и шириной brt каждое; два горизонтальных подкрепляющих ребра шириной равной brt и толщиной 8÷10 мм (рис.24).
Толщина опорной плиты оголовка принимаем
Считается что при свободном опирании главных балок опорное усилие N*=220336 передается с их опорных ребер на стержень колонны через опорную плиту и опорные ребра оголовка колонны. Суммарная ширина оголовка определяется выражением
brt ≥ br + 2t plt=20+225=25см
где br =bf’=20cм- ширина опорного ребра
Опорные ребра оголовка по своей суммарной ширине и толщине должны сопротивляться смятию то есть должно выполняться условие:
где длина сминаемой поверхности опорных ребер определяется выражением l p =2brt =25см а толщина опорных ребер оголовка находим по формуле
Высота каждого из двух опорных ребер определяется прочностью четырех сварных швов прикрепляющих ребра к стенке колонны
Предварительно назначив катет швов k f найдем требуемую высоту опорных ребер по формуле
f=09 Rwf=180МПа=18 кНсм2
z=105 Rwz=045Run=04537=1665кНсм2
При этом длина шва равная высоте опорного ребра не должна превышать предельно допустимой величины
- условие выполняется.
где Rs =058Ry=05824=1392 кНсм2
-условие выполняется
Также проверим на срез стенку колонны по граням крепления опорных ребер
-условие не выполняется. Увеличим толщину стенки:
3.5. Расчет базы колонны
В состав базы кроме нижнего участка стержня колонны входят: опорная плита базы длиной L шириной B и толщиной t p два листа траверсы высотой htr и толщи-
ной ttr каждый (рис.26).
Расчет базы сводится к определению высоты и толщины траверсы размеров опорной плиты в плане и ее толщины. Траверса воспринимает усилие от стержня колонны N и передает его на опорную плиту. При этом считается что указанное усилие полностью передается через четыре вертикальных угловых сварных шва длиной равной высоте траверсы то есть lw = htr. Расчет швов крепления траверсы к стержню колонны аналогичен расчету швов крепления опорных ребер в оголовке колонны.
Предварительно назначив катет швов k f определяется требуемая высота траверсы по формуле
- условие выполняется
Толщину траверсы обычно назначают в пределах 10÷16 мм и не менее k f .
Размеры опорной плиты в плане определяются прочностью материала фундамента Rbloc которая в свою очередь зависит от расчетного сопротивления бетона осевому сжатию Rb и отношения площади верхнего обреза фундамента Af 2 к площади опорной плиты Af 1. На начальной стадии расчета площадь Af 1 не известна но можно задаться отношением Af 2 Af 1 = 2.
Расчетное сопротивление Rb=75МПа=075кНсм2 определяется классом прочности бетона.
Расчетное сопротивление материала фундамента смятию определяемое выражением
Требуемая площадь плиты:
Ширина плиты B принимается из конструктивных соображений а длина назначается из условия LхB≥Af 1req откуда L≥Af 1req B=23552352+250 =379938см
Окончательно длина плиты L принимается из геометрических соображений учитывающих габарит сечения колонны и размеры участков размещения анкерных болтов общей длиной 2х(120 -150) мм (см. разрез )
L=hw+2hw+2tf+2(120-150мм)=450+214+240=718720мм
Бетон фундамента является упругим основанием для опорной плиты базы. Для простоты расчета считается что давление под плитой распределено равномерно а сама плита рассчитывается как пластинка нагруженная снизу со стороны фундамента равномерно распределенным воздействием q f и опертая сверху на систему ребер образованную торцом стержня колонны и траверсами. Таким образом опорная плита на участках между ребрами под действием нагрузки q f изгибается.
Величина q f может быть найдена по фактической нагрузке и габаритам опорной плиты с помощью выражения
или по максимально возможной нагрузке со стороны фундамента равной его прочности то есть с помощью формулы
q f = Rbloc=945МПа=0945 кНсм2
Распределение изгибающих моментов в плите на конкретном участке зависит от его опорного контура. Так на рис.27а участок № 1 представляет собой прямоугольную пластинку опертую по всему контуру то есть опирается на четыре канта. Участок № 2 также представляет собой прямоугольную пластинку но опертую на три канта один из которых свободный а примыкающие к нему закреплены. Участок № 3 является прямоугольной пластинкой закрепленной только одной стороной то есть является консольным участком.
Наибольший изгибающий момент действующий на полосе единичной ширины в пластинке с любым опорным контуром определяется выражением
где α - коэффициент академика Б.Г.Галеркина зависящий от соотношения характерных размеров ba i-го участка.
В табл.2 представлены значения α для различных схем участков и соотношений характерных размеров в том числе обозначенных на рис.27а.
Для консольного участка α = 05 a - свес.
Значения коэффициента α для расчета пластинок на изгиб(значения α при соотношении b a )
На схемах 1 и 2 a – размер свободного края;
На схеме 3 a – размер меньшей стороны;
Для схемы 2 при b a 05 момент определять как для консольного
участка со свесом равным b.
Принимаем толщину плиты .

рисунки в пояснилк.dwg

1. Реконструкция блоков "В"
Д" корпуса №2 областной клинической больницы №1
Корпус №2. Блоки "В"
- наружные сети электроснабжения
обозначение документа
Наименование и техническая характеристика
Спецификация на узел обвязки теплообменника
Спираль медная PN 200
Спираль соединительная
Крепление к стене группы трубопроводов
Монтажная схема газоразрядной рампы закиси азота
Консоль настенная палатная
Увлажнитель кислорода без подогрева
Клапан-штекер кислородный медный
Спецификация на узел клапанной системы оперативной подачи кислорода с манометром
Клапанная система двойной кислород

марина правильно.dwg

Дальнейшую разбивку вправо
от флажков вести по марке Б4
Монтажная схема балок площадки; схема общей сборки;Б3;Б4;Б6; монтажный стык главных балок; разрезы: 1-1
Кафедра " Металлических конструкции и сварки в строительстве "
ВГАСУ 01-1-156 КП гр141
Условные обозначения:
видимый заводской сварной шов
невидимый заводской сварной шов
видимый монтажный сварной шов
пружиной и обыкновенной шайбой
Проект разработан в слответствии со СНиП II-23-81* "Стальные конструкции. Нормы проектиования" 2. Материал конструкций сталь-С245 3. Поясные швы выполнять автоматической сваркой под флюсом АН-60 по ГОСТ 9087-81 сварочной проволокой Св-08ГА по ГОСТ 2246-70 . 4. Монтажное соединение
кроме стыка главной балки
выполнять на болтах М20 5. Сварные швы kf=7 мм
кроме оговоренных 6. Конструкцию покрыть двумя слоями грунтовки ПФ-020
Кафедра металлических конструкций и сварки в строительстве
Монтажный стык главных балок
Монтажная схема балок площадки на отм. +14
Проект выполнен в соответствии со СНиП II-23-81 "Стальные конструкции. Нормы проектирования." 2.Материал конструкции-сталь С245 по ГОСТ27772-82. 3.Поясные швы выполнять автоматической сваркой под флюсом АН-60 по ГОСТ 9087-81 сварочной проволокой Св-08ГА по ГОСТ 2246-70 . 4.Катеты поясных швов kf=7мм
кроме оговоренных. 5.Изготовление конструкций выполнять в соответствии со СНиП III-18-75 "Металлические конструкции. Правила производства и приёмки работ". 6.Монтаж конструкций производить в соответствии со СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции". 7.Металлические конструкции ниже отметки 0.000 покрыть цементным молоком. 8.Конструкции покрыть эмалью ПФ-115(ГОСТ 6465-76) по грунту ПФ-020(ГОСТ 18186-72).
- стыковой шов с x-образной разделкой кромок с зачисткой с двух сторон - сварной двухсторонний угловой шов kf=7 - сварной односторонний угловой шов kf=7 - отверстие 22 - монтажный сварной шов kf=7
кроме оговоренных -болт монтажный М20 класс прочности 5.6
класс точности В -болт М20 класс прочности 5.6
Требуется изготовить
Ведомость монтажных метизов
ГОУ ВПО Воронежский ГАСУ 08-1-221 141 гр КП1 КМД
Схема расположения элементов рабочей площадки