|
Курсовая работа: Вариантное проектирование балочной клетки рабочей площадкиbf,min = 18,0см; tf,max = 3 tw= 3×1,3=3,9 см; Принимаем размеры поясных листов с учетом ослабления верхнего пояса отверстиями для болтов крепления балок настила bf x tf = 500 x 20 мм, которые удовлетворяют всем вышеуказанным требованиям. Подобранное сечение показано на рис. 2.2. 2.4 Проверка принятого сечения на прочность Определяем геометрические характеристики принятого сечения балки. Для крепления балок настила к главным принимаем болты диаметром 16 мм (каждая балка крепится двумя болтами). Верхний пояс оказывается ослабленным отверстиями диаметром 19 мм (d0 = 1,9см), в каждом сечении два отверстия. Расстояние от центра тяжести сечения до оси, проходящей через середину высоты балки где Af1=bf1tf1 - n d0tf1= 50×2 – 2×1,9×2,0 = 92,4 см2- площадь сечения верхнего пояса; Af2=bf1 tf1 = 50×2,0 = 100 см2 - площадь сечения нижнего пояса; A= Af1+ Af2+ Aw= 92,4 + 100 +170×1,3=413,4 см2- площадь сечения балки; а1 = a2 = 170/2 + 2/2 = 86 см. Момент инерции равен. где a1= 86 + 1,58 = 87,58 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса; a2= 86 – 1,58 = 84,42 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса; Минимальный момент сопротивления нетто (с учетом ослабления сечения) где y = 87,58 + 1,0 = 88,58 см – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленного волокна. Статический момент полусечения Рис.2.2. Сечение сварной балки Проверка прочности: а). по нормальным напряжениям от изгиба
Недонапряжение составляет Ds = (240-203) ×100/240 = 15,4% > 5% б). по касательным напряжениям в). по напряжениям смятия в стенке Прочность балки обеспечена проект балка клетка рабочая площадка 3. ИЗМЕНЕНИЕ СЕЧЕНИЯ СВАРНОЙ БАЛКИ ПО ДЛИНЕ Изменить сечение по длине балки, рассчитанной в пункте 1 Исходные данные (принимаются по результатам выполнения примера 1): - lm b = 15,0 м; - qmb, = 159,2 кН/м; - сечение главной балки: bf =50 см, tf = 2,0 см, hw=170 см, tw = 1,3 см; - шаг балок настила afb = 130 см (крайние шаги по 0,75 м); - поперечная сила на опоре Qmax = 1194 кН; Изменение сечения главной балки осуществляем за счет изменения ширины поясных листов. Стыки листов выполняем прямым швом с визуальным контролем качества. 3.1 Компоновка сечения Находим требуемую минимальную ширину поясаb1f = bf /2 = 500/2 = 250 мм, b1f = 180 мм, b1f = h/10 = 170 мм. Учитывая, что верхний пояс ослаблен отверстиями, ширину сечения принимаем больше, чем требуется. Принимаем сечение пояса b1f x tf = 300 x 20 мм. Сечение стенки не изменяется hw=170 см, tw = 1,3 см. 3.2 Определяем место изменения сечения Определяем геометрические характеристики измененного сечения с учетом возможного ослабления верхнего пояса двумя отверстиями d0 = 19 мм. Расстояние от центра тяжести сечения до оси, проходящей через середину высоты балки, равно где Af1=bf1 tf1 – n d0 tf1= 30×2,0 – 2×1,9×2,0 = 52,4 см2- площадь сечения верхнего пояса; Af2=bf1 tf1 = 30×2,0 = 60,0 см2- площадь сечения нижнего пояса; A= Af1+ Af2+ Aw= 52,4 + 60,0 + 170×1,3 = 171,4 см2- площадь сечения балки. Момент инерции измененного сечения балки равен где a1= 86 + 1,96 = 87,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса; a2= 86 – 1,96 = 84,04 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса; Минимальный момент сопротивления нетто (с учетом ослабления сечения) где y = 87,96 + 1 = 88,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленного волокна. Статический момент полусечения Предельный изгибающий момент, воспринимаемый измененным сечением, определяем по формуле M1r = W1x Rwygc = 15313,29*20,40*1,0 = 312391,12 кН×см = 3123,91 кН×м где Rwy =0,85 Ry = 0,85 ×240 = 204 МПа Находим место изменения сечения при равномерно распределенной нагрузке по формуле x1=3,38 м, x2 = 11,7 м. Принимаем место изменения сечения на расстоянии от опор 3,30 м (рис. 2.1) 3.3 Проверка прочности измененного сечения а). по нормальным напряжениям: изгибающий момент в месте измененного сечения (х = 3,00 м) б) по касательным напряжениям: Рис.2.1. Изменение сечения сварной балки по длине - в месте изменения сечения - на опоре в) по приведенным напряжениям: балки настила опираются на расстоянии 0,1 м, 2,3 м и 3,6 м от опор, а расстояние до места изменения сечений 3,3 м, то есть в месте изменения сечения sloc = 0. На уровне поясных швов нормальные напряжения равны y =a1 – tf /2 = 87,96 – 2,0/2 = 86,96 см Приведенные напряжения Проверки показали, что прочность измененного сечения обеспечена. 4. ПРОВЕРКА ЖЕСТКОСТИ БАЛКИ Выполнить проверку жесткости балки, подобранной в примерах 1 и 2. Исходные данные: - lmb = 15,0 м; - qmb,f = 133,7 кН/м; - Ix = 1954198,7 см4; - Ix,1 = 1362270 см4. Находим прогиб главной балки переменного сечения, предварительно определив: - прогиб главной балки постоянного сечения - коэффициент a - fmb=f0mb a = 2,18×1,052 = 2,29 см. Предельный прогиб fmb,u = lm b / 250 = 1500/250 = 6 см. Сравниваем фактический прогиб с предельным fmb = 2,29 см.< fmb,u = 6 см. Подобранное сечение балки удовлетворяет требованиям второй группы предельных состояний – жесткости. 5. ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛКИ Проверить общую устойчивость балки, подобранную в примерах 1 и 2. Исходные данные: - размеры поясов балки bf = 500 мм, tf = 20 мм; - расстояние между осями поясных листов – h = 1720мм. Нагрузка на главную балку передается через балки настила, установленные с шагом afb=1,5 м и закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении. Проверяем условие п. 5.16,б [1] в середине пролета
По табл. 8* [1] находим наибольшее значение (lef/bf)u, при котором не требуется расчета на устойчивость, принимая lef = afb = 1,5 м Поскольку (lef/bf) = 150/50 = 3 < (lef/bf)u = 17,17 то устойчивость балки обеспечена и расчет на общую устойчивость выполнять не требуется. 6. РАСТАНОВКА РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ И ПРОВЕРКА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ БАЛКИ. Проверить устойчивость элементов балки, подобранной в примерах 1 и 2. Исходные данные: - сечение балки - bf =50 см, tf = 2,0 см, hw=170 см, tw = 1,3 см; - шаг балок настила afb = 130 см. 6.1 Проверка устойчивости сжатого пояса. Отношение ширины свеса пояса к толщине при bef = (bf -tw)/2 = (50-1,3)/2=24,35 см равно bef/tf = 24,35/2,0=12,18 Предельное отношение ширины пояса к толщине по табл.30 [1] равно При bef/tf = 12,18 < (bef/tf)u = 14,65 устойчивость пояса обеспечена.
6.2 Проверка устойчивости стенки Проверяем необходимость постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки при hef=hw= 170 см и tw =1,3 см равна Поскольку , то постановка ребер жесткости необходима (п.7.10 [1]). Максимальное расстояние между поперечными ребрами жесткости при равно amax = 2hef=2×170 = 340 см. Расстояние между поперечными ребрами жесткости принимаем 300 см (2,3 шага балок настила). Расстановка поперечных ребер жесткости показана на рис. 6.1. с учетом выполнения монтажного стыка в середине пролета. Принимаем парные ребра жесткости, ширина которых по [2] равна: Толщина ребра определяется по п. 7.10 [1] Принимаем размеры двухсторонних ребер жесткости bh x ts =100x7 мм Проверяем необходимость выполнения проверки стенки на устойчивость по п. 7.3 [1], учитывая, что в каждом отсеке имеется местная нагрузка от давления балок настила (sloc ¹ 0): В этом случае проверка стенки балки на устойчивость необходима. Проверяем отсек стенки балки, в котором изменяется сечение ее пояса. Ширина отсека а = 300 см, расчетная высота стенки 170 см. Так как длина отсека превосходит его расчетную высоту, то при вычислении средних значений M и Q в отсеке принимаем расчетный участок, равный по длине расчетной высоты отсека. Рис. 6.1. К расчету устойчивости стенки составной балки Последовательно определяем: - изгибающий момент в сечении на границе расчетного участка отсека в точках 1 и 2 (рис. 6.1) х1= 300 – 170 = 130 см, х2=300 см, - среднее значение момента на расчетном участке отсека Mx=(M1+M2)/2 = (2071,98+3438,72)/2 = 2755,35 кН×м; - поперечную силу в сечениях 1 и 2 - среднюю поперечную силу в пределах расчетного участка отсека Qx=(Q1+Q2)/2 = (987,04+716,4)/2 = 851,72 кН. Определяем компоненты напряженного состояния по п.7.2 [1] в стенке для уменьшенного сечения где I1x=1362270 см4; y = h/2+z = 170/2 + 1,96 = 86,96 см. , sloc=7,7 кН/см2 (см. пункт 2.4.) Определяем критические значения компонентов напряженного состояния. При отношении a/hef = 300/170 = 1,76> 0,8 и sloc / s = 7,7/17,58=0,43 предельное отношение (sloc /s)u принимается по табл.24 [1] в зависимости от параметра d и отношения a/hef , при b=0,8 по табл.22[1]. При d= 0,22 и a/hef = 2,12 (sloc / s)u= 0,618. Тогда при a/hef = 2,12 > 0,8 и sloc / s = 0,4 < (sloc /s)u= 0,618 находим scr по формуле (75) [1] и sloc,cr – формуле (80) [1], но с подстановкой 0,5а вместо а при вычислении в формуле 80 и в табл. 23 [1] , Сcr = 30 по табл. 21 [1] Для определения sloc,cr предварительно находим c1 по табл.23 [1] при 0,5a/hef = 150/170 =0,88 и d = 0,22 c1 = 18,25 Определяем tcr по формуле (76) [1] при m = 360/170 = 2,12 Проверку устойчивости стенки выполняем по формуле (79) [1] Принятая расстановка ребер жесткости обеспечивает устойчивость стенки. 7. РАСЧЕТ ПОЯСНЫХ ШВОВ СОСТАВНОЙ БАЛКИ Рассчитать поясные швы в составной сварной балке. Исходные данные: - сечение балки на опоре hw x tw =1700x1,3 мм, bf x tf = 500x20 мм; - поперечная сила на опоре Qmax = 1194 кН; - опорная реакция балки настила Qfb = 98,12 кН. Для поясного соединения принимаем двусторонние угловые швы, поскольку не выполняются требования, предъявляемые к балке для случая применения односторонних швов, в частности, сжатый пояс не раскреплен сплошным настилом и не во всех местах приложения к поясу сосредоточенных нагрузок (опирание балок настила) установлены ребра жесткости (см. п. 13.26 [1]) Расчет выполняем для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила. Определяем геометрические сечения брутто относительно нейтральной оси где a1= 86 + 1,96 = 87,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса; a2= 86 – 1,96 = 84,04 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса; Статический момент полусечения Определяем расчетные усилия на единицу длины шва: - погонное сдвигающее усилие - давление от сосредоточенного груза F = 2Qfb = 2×98,12 = 196,24 кН где lef - условная длина распределения сосредоточенного груза (см. пример 1) lef =bf,fb + 2tf = 15,5 + 2×2,0 = 19,5 см Поясные угловые швы выполняются автоматической сваркой в положении «в лодочку» сварочной проволокой Св-08А (табл.55[1]). Расчетное сопротивление металла швов для Св-08А (по табл.56 [1] равно Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2, нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению Rwun = 410 МПа. Расчетное сопротивление металла границы сплавления для стали С245 при Run = 370 МПа равно Rwz = 0,45Run = 0,45×370 = 159,75 МПа Для автоматической сварки bf=1,1; bz = 1,15 (табл. 34 [1]). По табл. 38 [1] находим, что при толщине более толстого элемента (пояса) из свариваемых 20 мм kf,min = 6мм. Принимаем поясной шов высотой kf= 6мм и проверяем его на прочность по формулам (138) и (139)[1]. Отсюда следует, что необходимая прочность соединения обеспечивается минимально допустимой толщиной шва. 8. РАСЧЕТ ОПОРНОЙ ЧАСТИ БАЛКИ Рассчитать опорную часть главной балки рабочей площадки. Исходные данные: - сечение балки на опоре hw x tw =1700x1,3 мм, bf x tf = 300x20 мм; - опорная реакция балки F = Qmax = 1194 кН; 8.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты Опорные ребра балки выполняем из стали С255 по ГОСТ 27772-88, для которой Ry = 240 МПа, Run = 370 МПа (табл. 51* [1]), Rp = 336 МПа, (табл. 52* [1]). Опорную часть балки конструируем с торцевым опорным ребром (рис. 6.1). 8.2 Определяем размеры опорного ребра
Требуемая площадь опорного ребра равна: Ширину опорного ребра принимаем равной ширине пояса балки на опоре bh = b1f = 30 см. Определяем толщину опорного ребра при bhp = 30 см Принимаем ребро толщиной 14 мм. Нижний край ребра не должен выступать за грань полки более чем на а=1,5th = 1,5×1,4 =2,1 см. Принимаем а = 20мм. Рис.8.1. К расчету опорной части балки 8.3 Проверка принятого сечения Проверяем опорную часть балки на устойчивость. Площадь таврового сечения с учетом полосы стенки шириной lh (п.7.12 [1]) равна Момент инерции сечения относительно оси х – х
Радиус инерции Гибкость стойки при высоте, равной высоте стенки балки (см. рис. 6.1), равна Коэффициент продольного изгиба определяем по табл. 72 [1] j = 0,942. Проверка устойчивости выполняется по формуле Проверяем ребро на местную устойчивость в соответствии с указаниями [1]. п.7.22 При , предельное отношение свеса ребра к толщине по табл. 29* [1] равно Устойчивость опорной части балки и опорного ребра обеспечены, поскольку . 8.4 Рассчитываем сварные швы, необходимые для крепления ребра к стенке Принимаем, что швы выполняются полуавтоматической сваркой в нижнем положении с использованием сварочной проволоки Св-08А, для которой (по табл.56 [1] расчетное сопротивление равно Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2, расчетное сопротивление металла границы сплавления для стали С255 при Run = 370 МПа равно Rwz = 0,45Run = 0,45×370 = 166,5 МПа, bf=0,9; bz = 1,05 (табл. 34* [1]) Rwf = 180 МПа > Rwz = 166,5 МПа, Rwf= 180 Мпа < Rwzbz/bf = 166,5×1,05/0,9 = 194,25 МПа Выполненные проверки показывают на правильный выбор сварочных материалов и на то, что расчет можно производить только по металлу шва. Определяем требуемую высоту шва при количестве угловых швов nw = 2 По табл.38* [1] при толщине более толстого элемента 20 мм kf,min= 6мм. Принимаем толщину сварного шва 6 мм. 9. РАСЧЕТ УКРУПИТЕЛЬНОГО СТЫКА БАЛКИ Рассчитать и законструировать монтажный стык на высокопрочных болтах в середине пролета главной балки составного сечения. Исходные данные: - размеры пояса bf x tf = 500 x 20 мм, размеры стенки hw x tw = 1700 x 13 мм; - Ix= 1954198,7 см4; Iw = 1,3*1703/12 = 532241,7 см4- момент инерции стенки; - в середине пролета балки Mx = Mmax = 4477,5 кН×м, Qx = 0. 9.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты Стык выполняем на высокопрочных болтах диаметром 20 мм из стали 40Х «селект», с Rbun = 1100 МПа (табл.61* [1]). Очистка поверхности газопламенная, при которой коэффициент трения μ=0,42, коэффициент надежности γh = 1,12 (табл. 36* [1]). 9.2 Расчет стыка поясов Определяем распределение момента между поясами и стенкой Mf = Mx – Mw = 4477,5 – 1219,48 = 3258,02 кН×м Усилия в поясных накладках равны Требуемая площадь накладок на пояс нетто равна Принимаем двусторонние накладки с наружной стороны 500х12 мм, с внутренней стороны пояса две накладки 210х12 мм. Предполагая в каждом ряду по 4 болта, найдем площадь накладок с учетом ослабления, диаметр отверстия под болты d = 20 мм – d0 = 23 мм. > = 78,92 см2 Площадь пояса с учетом ослабления отверстиями Суммарная площадь сечения накладок нетто больше, чем сечение пояса, поэтому проверку на прочность выполняем только послабленному сечению пояса. Поскольку A f,n = 81,6 см2 < 0,85Af = 0,85*100 = 85 см2, то проверка производится по условной площади A f,c = 1,18*A f,n = 1,18*81,6 = 96,29 см2 (см. п. 11.14 [1]). Проверка прочности выполняется. Расстояние между центрами болтов вдоль усилия должно быть не менее e+1,5d0 (e – расстояние между рядами поперек усилия). По табл. 39 [1] е = 2,5 d0 , отсюда минимальное расстояние между болтами равно 4 d0 = 4*23 = 92 мм. Принимаем шаг 100 мм. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним высокопрочным болтом, определяется по формуле (131)* [1] где Rbh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; Rbh = 0,7Rbun = 0,7*110 = 77 кН/см2; Аbh – площадь сечения болта нетто, Аbh = 2,45 см2 k – число поверхностей трения, k = 2; γb – коэффициент работы соединения, γb = 1,0 при числе болтов 10 и более; γh - коэффициент надежности, принимаемый по табл. 36* [1], γh = 1,12; μ – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* [1], для газопламенного способа очистки μ = 0,42 Необходимое число высокопрочных болтов: Принимаем 16 болтов. 9.3 Расчет стыка стенкиСтык перекрываем двумя накладками толщиной 13 мм каждая. Принимаем по два вертикальных ряда болтов на каждой полунакладке (m=2), число горизонтальных рядов k найдем в зависимости от где hmax – расстояние между крайними рядами болтов, hmax = 159 см; При α = 0,168 k = 15. Принимаем 16 рядов болтов, получаем расстояние между ними 106 мм, что больше аmin = 2,5d0 = 2,5*23 = 57,5 мм и меньше amax = 18t = 18*13 = 234 мм Наибольшее усилие в крайнем болте от изгибающего момента Поскольку поперечная сила Qx = 0, то проверка сводится к виду: Рис.8.2. Монтажный стык балки на высокопрочных болтах. 10. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ КОЛОННЫ Подобрать сечение стержня сплошной центрально-сжатой колонны рабочей площадки. Исходные данные: а) по заданию на проектирование: - высота этажа H = 7,2 м; - материал – углеродистая сталь обычной прочности; б) по результатам выполнения предшествующих разделов: - толщина настила tsh = 10 мм; - высота второстепенной балки hfb = 34,6 см; - высота главной балки hmb = 174,0 см; - реакция главной балки Vmb = Qmb,max = 1194 кН; - главная балка опирается на колонну сверху. 10.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты Колонны относятся к группе 3 по табл. 50* [1]. Принимаем сталь обычной прочности, соответствующую группе 3 конструкций, сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Расчетное сопротивление принимаем для фасонного проката толщиной до 20 мм, для которого Ry = 240 МПа, Run = 370 МПа (табл. 51* [1]), E = 2,06×105 МПа, n= 0.3 (табл. 63 [1]). Для сооружений II уровня ответственности (прил.7* [2]) коэффициент надежности по ответственности равен gn=0,95. Коэффициент условий работы при расчете на прочность gc=1,0 (табл. 6 [1]). Коэффициенты надежности по нагрузке gf g =1,05 (п.2.2 [2]), gf v =1,20 (п.3.7 [2]). 10.2 Определение расчетной длины колонны Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки hb = 0,7 м. lc =H - (tsh+ hfb+ hmb) + hb = 720 – (1,0+34,6+174,0) + 70 = 580,4 см. Для дальнейших расчетов принимаем lc = 580 см. Принимаем шарнирное закрепление колонны к фундаменту и шарнирное сопряжение колонны с балкой. При такой расчетной схеме коэффициент расчетной длины m = 1. lef = lef,x = m lef,y = 1,0 × 580 = 580 см. 10.3 Определение продольной силы Рассчитывается средняя колонна, на которую опираются две главные балки. Принимаем собственный вес колонны gc = 0,7 кН/м. Расчетная продольная сила определяется по формуле N = 2Vmb + gfg gn gc lc = 2×1194 + 1,05×0,95×0,7×5,8 = 2392,05 кН 10.4 Подбор сечения стержня колонны Сплошную колонну компонуем двутаврового сечения из трех листов. Задаемся в первом приближении значением гибкости λ = 75, которому соответствует коэффициент продольного изгиба φ = 0,716 (табл. 72 [1]). Определяем требуемую площадь сечения колонны Требуемый радиус инерции сечения Находим αx = 0,43 и αy = 0,24 и определяем высоту и ширину сечения Принимаем hc = bc= 32 см. Требуемая площадь пояса При bc= 32 см получим толщину стенки tf = Af/bc = 52,2/32 = 1,6 см Принимаем размеры пояса bfxtf = 320x16 мм. Площадь стенки равна Aw = Ac,r – 2Af = 139,2 – 2*32*1,6 = 36,8 см2. Поскольку высота сечения стенки hw = hc - 2 tf = 28 см, находим толщину стенки tw = Aw/hw = 36,8/28 = 1,32 см. Принимаем размеры стенки 280х14 мм Рис. 10.1. Скомпонованное сечение стержня сплошной колонны. 10.5 Проверка подобранного сеченияОпределяем геометрические характеристики сечения. Фактическая площадь Ac = Aw + 2Af = 28*1,4 + 2*32*1,6 = 141,6 см2 Моменты инерции По наименьшему моменту инерции находим радиус инерции imin = iy = 7,85 см. Наибольшая гибкость При λmax = 74; φ = 0,743 (табл. 72 [1]). Проверяем устойчивость сплошной колонны по формуле 7 [1] Недонапряжение составляет ∆σ = (240-227)*100/240 = 5% Предельная гибкость где Требование λmax = 74 < λu = 123,18 выполняется. 10.6 Проверка местной устойчивости элементов сплошной колонныМестная устойчивость поясов проверяется в соответствии с п. 7.23* [1]. Отношение ширины свеса пояса к толщине при bef = (bf - tw)/2 = (28-1,4)/2 = 13,3 см равно bef/tf = 13,3/2 = 6,65. Предельное отношение ширины пояса к его толщине по табл. 29* [1] равно где При bef/tf = 6,65 < (bef/tf)u = 17,92 устойчивость пояса обеспечена. Местная устойчивость стенки проверяется в соответствии с п. 7.14* [1], при hef = hw. Предельное отношение расчетной высоты стенки к толщине принимается равным где Устойчивость стенки обеспечена. 10.7 Установка ребер жесткостиПри стенку не следует укреплять ребрами жесткости (п. 7.21* [1]). Тем не менее, согласно того же пункта норм, принимаем два ребра по длине колонны и ставим их на равных расстояниях по длине. Ширина ребра жесткости должна быть не менее bh = hw/30 + 40 = 280/30 + 40 = 49 мм, а толщина Принимаем ребра жесткости hef x tw = 90*6 мм 10.8 Поясные швыПоясные швы принимаем высотой, равной минимальному катету по табл. 38* [1], который при толщине более толстого свариваемого элемента 20 мм для автоматической сварки составляет 6 мм. 11. РАСЧЕТ ОГОЛОВКА ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ Рассчитать и законструировать оголовок сплошной центрально-сжатой колонны для опирания сверху балки с торцевым опорным ребром. Исходные данные: · опорное давление двух балок на колонну F =2 Vmb = 2×1194 = 2388 кН; · ширина опорного ребра балки bh = 30 см; · материал оголовка колонны С245 (Ry =240 МПа, Ryn = 370 МПа табл. 51*[1]). Принимаем конструкцию оголовка по рис. 11.1 для балки с торцевым опорным ребром. 11.1 Определение толщины вертикальных ребер оголовка Принимаем толщину опорной плиты оголовка tbp = 20 мм. Расчетная ширина опорного ребра оголовка ls,ef = bh + 2tbp = 30 + 2*2,0 = 34 см. Расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (табл. 52* [1]) при Ryn = 370 МПа равно Rp = 336 МПа (33,6 кН/см2). Толщину ребра принимаем 20 мм. 11.2 Определение размеров ребра Для ручной сварки принимаем электроды типа Э46, для которых Rw,f = 200 МПа (табл. 56 [1]), Rwz = 0,45, Run = 0,45*370 = 166,5 МПа, γwz = γwf = 1,0, βf = 0,7, βz = 1,0. Поскольку условия Rw,f / Rwz = 200 / 166,5 = 1,2 > 1,1 и Rw,f = 200 МПа < Rwz βz / βf = 166,5*1,0/0,7 = 237,85 МПа выполняются, достаточно расчета по металлу шва. При максимальной высоте шва kf,max = 1,2 tmin (tmin = tw = 14 мм), то есть kf,max = 16,8 мм, принимаем kf = 13 мм. Длина швов равна Требуемая длина оголовка Принимаем длину оголовка hs = 500 мм. Ширину опорных ребер принимаем из условия опирания балки bs = 170 мм (2bs > ls,ef). 11.3 Проверка прочности ребра 11.4 Проверка прочности стенки колонны на срез Прочность стенки на срез определяется по формуле Прочность стенки на срез не обеспечена. В пределах оголовка увеличиваем толщину стенки до tw’ = 1,8 см, тогда Стык листов стенки разной толщины выполняем на 100 мм ниже горизонтального ребра оголовка. 11.5 Расчет крепления опорных ребер к плите оголовка Общая длина швов Σlwf = 2 ls,ef – 4*1 = 2*34 – 4 = 64 см, тогда Такая высота катета углового шва превосходит максимальную kf,max = 1,2 tmin = 1,2*2 = 2,4 см., поэтому принимаем передачу усилий через фрезерованный конец, а сварные швы принимаем конструктивно по табл. 38*(1) kf,min = 7мм Вертикальные ребра подкрепляем горизонтальными ребрами толщиной 10 мм, шириной, равной ширине вертикального ребра, то есть 170 мм. 12. РАСЧЕТ БАЗ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ КОЛОНН Рассчитать и законструировать базу сплошной центрально сжатой колонны. Исходные данные: · продольная сила N = 2392,05 кН; · сечение колонны: полки bfxtf = 280x20 мм, стенка hwxtw = 240x14 мм; · материал элементов базы – сталь С245 по ГОСТ 27772-88; · материал фундамента бетон B15 (Rb = 8,5 МПа = 0,85 кН/см2) 12.1 Определение требуемой площади опорной плиты Принимая a = 1,0 и находим по ф.102 [4] расчетное сопротивление бетона смятию Rb,loc = a jb Rb = 1,0×1,2×0,85 = 1,02 кН/см2. Требуемая площадь опорной плиты
12.2 Определение размеров опорной плиты в плане Принимая толщину траверсы ttr = 10 мм, величину свеса с= 60 мм, находим ширину плиты Bp = bc +2ttr +2 c = 28,0 + 2×1,0 + 2×6,0 = 42 см Требуемая длина плиты равна Длину плиты принимаем конструктивно, с учетом размещения анкерных болтов, Lp = 50 см. 12.3 Определение толщины опорной плиты Напряжение в фундаменте под плитой Рассматриваем участки плиты, отличающиеся условиями опирания (рис. 12.1) Участок 1. Плита закрепленная одной стороной. Вылет консоли с = 6,0 см. Изгибающий момент равен Участок 2. Плита опирается на три стороны. Размеры участка b = 28 см (незакрепленная сторона), а = (Lp – hc)/2 = (50 - 28)/2 = 11 см. Отношение a/b = 11/28 = 0,39 < 0,5, при котором плита работает как консоль Участок 3. Плита опирается на четыре стороны. Размер a1 = (bc - 2tw)/2 = (28 – 2,8)/2 = 12,6 см, b1 = hw – 2tf = 24 см. При b1/a1 = 24/12,6 = 1,9 < 2 по табл. прил. a = 0,098. По наибольшему моменту определяем толщину плиты Для листов толщиной более 20 мм для стали С245 Ry = 23 кН/см2, поэтому уточняем толщину плиты Принимаем плиту толщиной tp = 40 мм из стали С245 (Ry = 230 Мпа). 12.4 Определение размеров траверс Высоту траверсы находим по требуемой длине сварных швов, необходимых для крепления траверсы к полкам колонны. Принимаем ручную сварку электродами типа Э46, для которых Rw,f = 200 МПа (табл. 56 [1]), Rwz = 0,45, Run = 0,45*370 = 166,5 МПа, γwz = γwf = 1,0, βf = 0,7, βz = 1,0. Поскольку условия Rw,f / Rwz = 200 / 166,5 = 1,2 > 1,1 и Rw,f = 200 МПа < Rwz βz / βf = 166,5*1,0/0,7 = 237,85 МПа выполняются, достаточно расчета по металлу шва. Принимая в запас, что Ntr = N/2 = 2392,05/2 = 1196,02 кН находим требуемую длину сварных швов при катете 8 мм Требуемая высота траверсы htr,r = lw,r + 1,0 = 53,39 см. Принимаем высоту траверсы htr = 550 мм и толщину ttr = 10 мм. 12.5 Проверка прочности траверсы Погонная нагрузка на траверсу (при ширине грузовой площади dtr = c + ttr + b/2 = 6,0 +1+28/2 = 21 см) равна qtr = s dtr = 1,14×21 = 23,94 кН/см Находим расчетные усилия где ltr = a = 11 см. Проверяем траверсы на прочность в опорном сечении Проверяем прочность траверсы в пролетном сечении Q =0 Принятые размеры траверс удовлетворяют условиям прочности. 12.6 Определение требуемой высоты катета угловых швов, необходимых для крепления траверс к плите Общая длина сварных швов С учетом непроваров по 10 мм на каждый шов получим расчетную длину шва Принимаем толщину угловых швов kf = kf min = 10 мм 12.7 Назначение анкерных болтов Принимаем два анкерных болта диаметром 20 мм (их расположение указано на рис.12.1) 12.8 Определение площади верхнего обреза фундамента Площадь верхнего обреза фундамента определяем из формулы . При принятой величине jb = 1,3 A = jb3Ap = 1,33 × 42×55 = 3903,9 см2 = 0,3903 м2 Принимаем размеры верхнего обреза фундамента больше на 28-30 см размеров опорной плиты, то есть 70 х 80 см. ЛИТЕРАТУРА 1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП, 1996. – 96 с. 2. СНиП 2.01.07.-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП, 1996. – 44 с. 3. Металлические конструкции: Общий курс: Учеб.для вузов / Г.С. Ведеников, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; Под ред. Г.С. Веденикова. – 7-е изд., перераб и доп. – М.: Стройиздат, 1998. – 760 с. 4. СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2000. – 76с 5. Колесов А.И., Поликарпов Б.С. Стальная рабочая площадка промздания. Компоновка, конструирование и расчет несущих элементов. Учебное пособие. – Н. Новгород: ННГАСУ, 1998 – 91 с. 6. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. Пособие для строит. Вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 1997. – 527 с. 7. Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Общая часть.(Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: изд-во АСВ, 1998. – 576 с. 8. Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Стальные конструкции зданий и сооружений.(Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: изд-во АСВ, 1998. – 512 с. 9. Металлические конструкции. Вопросы и ответы. Учебное пособие для вузов / В.В. Бирюлев, А.А. Кользеев, И.И. Крылов, Л.И Стороженко. – М.: изд-во АСВ, 1994. – 336 с. 10. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. – М.: Стройиздат, 1979. – 319с. 11. СТП ННГАСУ 1-1-98 – 1-7-98. Стандарт студенческой проектной документации. – Н. Новгород: ННГАСУ, 1998. |
Страницы: 1, 2
НОВОСТИ |
ВХОД |
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |