Расчет элементов балочной клетки

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Расчет и конструирование элементов балочной клетки

1. Расчет настила

При жестком закреплении сравнительно тонкого настила на неподвижных опорах конструкция настила рассчитывается на прогиб с распором. Размеры настила приближенно вычисляются из условия заданного предельного прогиба по формуле:

, где:

— пролет настила;

— толщина настила;

— отношение пролета настила к его предельному прогибу (величина, обратная предельному значению относительного прогиба конструкции), для стального настила рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей;

— приведенный модуль упругости стали:

(

м=0,3 — коэффициент Пуассона для стали);

— нормативное значение нагрузки, воспринимаемой настилом.

Настил воспринимает полезную нагрузку и собственный вес.

Исходя из значения проектной нагрузки =25 кН/мІ, зададимся оптимальной толщиной настила =6 мм и определим значение нормативной нагрузки:

25+78. 5·0. 006=25. 47 кПа

(с=7850 кг/мі - объемный вес стали)

Определим предельное отношение пролета настила к его толщине:

(4·150/15)·(1+(72·2 260 000)/((1504)·0. 25 471))=90. 48 см

l= 90. 4765 ·0. 6=54. 29

Принимаем настил шириной 540 мм и толщиной 6 мм.

Для расчета сварного шва, крепящего настил к балке, определяем силу распора по формуле:

,

где =1,2 — коэффициент надежности по нагрузке для действующей равномерно распределенной нагрузки при полном нормативном значении нагрузки > 200 кгс/мІ (по п. 3.7. [2]).

1. 2·((3. 142)/4)·((1/150)^2)·2 260 000·0. 6=178. 26 кг/см

2. Сварные соединения

1) по металлу шва:

, где:

N=178.3 кг/см

=0,7 — коэффициент глубины проплавления шва (по табл. 34*[1] для ручной сварки);

=1 см — длина сварного шва (ширина полоски настила, закрепленной неподвижными шарнирами);

расчетное сопротивление металла шва сварного соединения с угловыми швами для электрода типа Э-50 по табл. 56 [1];

Rwf= 2200 кг/смІ

=1 — коэффициент условий работы сварного шва;

=1 — коэффициент условий работы конструкции по табл. 6* [1].

Из условия прочности углового шва на срез определяем расчетную высоту катета сварного шва:

178. 26 /(2200·1·1·0. 7·1)=0. 12 см

2) по металлу границы сплавления:

, где:

=1 — коэффициент глубины проплавления шва (по табл. 34*[1] для ручной сварки);

0. 45·5000=2250 кг/смІ

— расчетное сопротивление металла границы сплавления сварного соединения с угловыми швами (по табл. 3 [1]);

=1 — коэффициент условий работы сварного шва.

Определяем расчетную высоту катета сварного шва:

178. 261 568/(2250·1·1·1·1)=0. 08 см

В соответствии с конструктивными требованиями к сварным соединениям катеты угловых швов для ручной сварки при толщине свариваемых элементов 11−16 мм должны быть не менее 0,6 см.

Принимаем катет сварного соединения =0,6 см.

3. Расчет балок настила

3. 1 Сбор нагрузок и статический расчет

БН рассчитывается как частный случай в виде простой однопролетной балки на двух опорах, которыми на расчетной схеме выступают ВБ.

БН воспринимает нагрузки:

— полезная Pn=25 кН/мІ

— собственный вес настила gn=78. 5·0. 006=0. 47 кН/мІ

— собственный вес балки настила, который в первом приближении принимаем равным 2% от полезной нагрузки: gn=25·0. 02=0.5 кН/мІ

Для определения интенсивности распределенной нагрузки, действующей на БН, все нагрузки приводим к погонным, учитывая, что ширина грузовой площади равна шагу БН:

b=0. 53 м

Нормативное значение нагрузки на БН:

(25+0. 471)·0. 54=13. 75 кН/мІ

Расчетное значение нагрузки на БН:

(25·1. 2+0. 471·1. 05)·0. 54·1. 05=17. 29 кН/мІ

где: =1,2 — коэффициент надежности по внешней нагрузке;

=1,05 — коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций (п. 2.2 [2])

Максимальный изгибающий момент:

(1. 03·17. 290 ·3. 72)/8=30. 48 кН*м

Максимальная поперечная сила:

(17. 29 ·3. 7)/2=31. 99 кН

3. 2 Подбор сечения.

Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 5400 кгс/смІ, несущих статическую нагрузку, выполняем по формуле 39 [1]:

, где:

=1,1 — принятый в первом приближении коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в элементах конструкций и зависящий от формы сечения по табл. 66 [1];

=3400 кгс/смІ - расчетное сопротивление по пределу текучести для стали С345;

=1 — коэффициент условий работы конструкции по табл. 6* [1].

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки:

30. 4758 ·100·100/(1. 1·3400·1. 1)=74. 08 смі

Требуемый момент инерции поперечного сечения балки из условия обеспечения жесткости:

((5·13. 75 434·(3. 7·100)^3)/(384·2. 1·(106)))·(200)=863. 96 см4

В силу незначительности возникающих в балке внутренних усилий, она может быть прокатной.

По сортаменту прокатных профилей СТО АСЧМ 20−93 подбираем двутавр № 16Б2 с характеристиками

Wx

Wy

Ix

Iy

AсмІ

b. cм

hbalki

tpolki

s stenki

S

Р вес кг/м

108. 7

16. 7

869

69. 3

20. 09

8. 2

16

0. 74

0. 5

61. 9

15. 8

3. 3 Проверка сечения по касательным напряжениям

Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию п. 5. 12 [1]:

, где:

Q=31. 987 кН — максимальная поперечная сила;

Rs=0. 58*Ry=0. 58·3400=1972 кг/смІ - расчетное сопротивление стали по сдвигу по табл. 1* [1].

31. 98 ·100/(16·0. 5)=399. 84 кг/смІ < 1972*1. 1=2169.2 кг*см

— условие выполнено, т. е. опорные сечения БН удовлетворяют условиям прочности по касательным напряжениям.

3. 4 Проверка прогиба

Произведем расчет по II группе предельных состояний, который для изгибаемых элементов состоит в определении вертикального относительного прогиба элемента и сравнении его с предельно допустимым.

Относительный прогиб однопролетной балки под равномерно распределенной нагрузкой определяем по формуле 7. 18а [2]:

(5·13. 75 434·(3. 7·100)^3)/(384·2. 1·(106)·869)=1/201,1

где:

l =370 см — пролет БН;

Вертикальный относительный прогиб элементов не должен превышать допустимого прогиба для балок рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей по табл. 40* [1]: [f/l]=1/200.

— условие выполнено, т. е. сечение БН удовлетворяет требованиям жесткости.

4. Конструирование и расчет главной балки

4.1 Сбор нагрузок и статический расчет

Сосредоточенные силы от ВБ можно представить в виде равномерно распределенной нагрузки, т. к. их число больше трех. Ширина грузовой площади равна шагу колонн в поперечном направлении — b=4,1 м. ГБ воспринимает нагрузки:

— полезная Pn=25 кН/мІ

— собственный вес настила qn=78. 5·0. 006=0. 47 кН/мІ

— собственный вес балок настила g1n=(15. 8/100)/0. 54=0. 29 кН/м

— собственный вес главной балки ,

((7. 85·9. 532 ·4. 5)/(3. 2·104))·1. 15·12. 1=0. 15 т/м

=4,5 — теоретическая весовая характеристика

=1,15 — строительный коэффициент веса

Нормативное значение нагрузки на ГБ:

(25+0. 471+0. 292)·3. 7+1. 46=96. 79 кН/м

q=9. 53 т/м-нагрузка погонная на балку без учета собственного веса

Расчетное значение нагрузки на ГБ:

(25·1. 2+0. 471·1. 05+0. 29 ·1. 05)·3. 7+1. 46·1. 05=115.5 кН/м

Максимальный изгибающий момент:

(115. 4995 ·12. 12)/8=2113. 79 кН*м

Максимальная поперечная сила:

(115. 499 ·12. 1)/2=698. 77 кН

4.2 Компоновка составного сечения

Главная балка проектируется составной вследствие значительности возникающих в ней усилий.

Определение размеров стенки.

Минимальный требуемый момент сопротивления сечения ГБ в соответствии с п. 5. 12 [1] из условия прочности:

,

где: М — максимальный изгибающий момент,

=1,1 — коэффициент условий работы для сварных сплошных балок;

2113. 7862 ·100·100/(3200·1. 1)=6005. 07 cмі

Минимальный требуемый момент инерции сечения из условия жесткости ГБ в соответствии с требованием обеспечения допустимого прогиба балки, который для главных балок рабочих площадок при отсутствии крановых путей составляет [f/l]=1/400:

(2000·96. 78 ·(12. 1·100)^3)/(384·2. 1·106)=425 250. 62 cм

Минимальная высота стенки ГБ из условия жесткости:

2·425 250. 61 /(6005. 7 463 526 476)=141. 63 cм

Оптимальная высота стенки ГБ с учетом гибкости:

,

где: k =1,15 — коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки, для сварных балок;

— гибкость стенки, которую принимаем ориентировочно равной 150;

= (1. 15)·(6005. 07 ·150)^(1/3)=111. 06 cм

Оптимальная высота стенки ГБ без учета гибкости:

= (1. 15)·(6005. 074 /1)^(½)=89. 12 cм

где: — толщина стенки, которую примем ориентировочно равной 1,0 см;

Принимаем следующее значение высоты стенки: =120 см.

Минимальная толщина стенки ГБ из условия ее работы на касательные напряжения (при опирании разрезной сварной балки с помощью опорного ребра):

1. 5·698. 77 ·100/(1856·120)=0. 47 cм

Rs=0. 58*Ry=0. 58·3200=1856 кг/смІ - расчетное сопротивление стали по сдвигу по табл. 1* [1].

Толщина стенки:

120/150=0.8 cм

Принимаем толщину стенки равной 1 мм.

Определение размеров полок.

Примем ориентировочно толщину полок равной 20 мм, тогда высота всего сечения ГБ: 120+2+2=124 cм

Момент инерции сечения:

6005. 074 ·124/2=372 314. 63 cм

Момент инерции стенки ГБ:

(1·1203)/12=144 000 cм

Требуемый момент инерции сечения одной полки ГБ относительно нейтральной оси балки:

(372 314.6 -144 000)/2=114 157. 31 cм

Площадь сечения одной полки ГБ (моментом инерции полки относительно собственной оси пренебрегаем)

Где:

124/2=62 cм

— расстояние от нейтральной оси балки до собственной оси полки;

4·114 157.3 /((124−2)^2)=30. 68 cмІ

Принимаем полки ГБ из стали толщиной 20 мм и шириной 250 мм.

По табл. 30 [1] отношение ширины свеса сжатого пояса к толщине должно удовлетворять условию:

,

где: 25/2−½=12 cм

— расчетная ширина свеса поясных листов;

0. 5·((2. 1·106)/3200)^0. 5=12. 81 cм

— принятые размеры полки ГБ удовлетворяют условиям местной устойчивости.

Проверка прочности сечения главной балки.

4.3 Конструирование и расчет монтажного стыка

Монтажные стыки выполняют при монтаже балки в местах ее членения на отдельные отправочные элементы, удовлетворяющие требованиям транспортирования.

Монтажный стык выполняем в среднем отсеке балки на расстоянии 4. 59 м от опоры. Определим внутренние усилия в этом сечении.

Изгибающий момент:

115. 499 ·12. 1·4. 59/2 — (115. 499 ·4. 592)/2=1990. 69 кН*м

Поперечная сила:

115. 4995 ·12. ½ — (115. 4995 ·4. 59)=168. 63 кН

Изгибающий момент, воспринимаемый всем сечением балки, распределяется между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.

Изгибающий момент, воспринимаемый стенкой:

1990. 68 5·144 000/372314. 62 =769. 94 кН*м

где

(1·1203)/12=144 000 см

момент инерции стенки.

Усилие, воспринимаемое поясом ГБ:

(1990. 68 -769. 9372)·100·100/(120+2)=100 061. 44 кг

Пояса свариваются косым швом, назначим угол наклона оси шва к оси пояса 45°.

Q= 100 061. 440 ·0. 707=70 743. 44 кг

25·2/0. 707=70. 72 смІ

70 743. 43 /70. 72 135 =1000. 31 кг/смІ

70 743. 4387 /70. 72=1000. 31 кг/смІ

Условие прочности стыка:.

((1000. 31 ^2+3·1000. 31 ^2))^0. 5=2000. 62 кг/смІ< Rwy*1. 15=2720·1. 15=3128 кг/смІ

Rwy=0. 85·3200=2720 кг*смІ

Прочность сварного монтажного стыка пояса ГБ обеспечена

Болтовой стык пояса.

В болтовом стыке каждый пояс перекрыт тремя накладками с двух сторон, а стенка — двумя вертикальными накладками.

Пояса перекрываем одной накладкой размерами 25×1,2 см и двумя накладками размерами 12×1,2 см.

Используются высокопрочные болты d=20 мм из стали марки 30Х2НМФА, поверхности накладок обрабатывают пескоструйным аппаратом.

Расчетное усилие, воспринимаемое каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:

,

где: — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта в зависимости от наименьшего сопротивления болта разрыву для стали 30Х2НМФА,

— коэффициент условий работы соединения для 5−10 болтов,

— площадь сечения болта нетто для болта диаметром 20 мм по табл. 62* [1],

— коэффициент трения,

— коэффициент надежности при статической нагрузке и разности диаметров отверстий и болтов 1−4 мм по табл. 36* [1].

.

Количество высокопрочных болтов в соединении:

,

где k =2 — количество поверхностей трения соединяемых элементов.

100 061. 440 /(2·11 849·1)=4. 22

Принимаем по 6 шт. болтов на полунакладке, устанавливаемых в отверстия диаметром 22 мм.

При статических нагрузках расчет ослабленного отверстиями сечения полки проводим с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. Площадь отверстий больше, чем 0,15А=0,15·100=15 (смІ), поэтому расчет проводим по условной площади сечения

1. 18·50·2=118 cмІ

Проводим расчет на прочность под действием усилия

70 743.4 /2=35 371. 72 кг

35 371. 719 /(118)=299. 76 кг/смІ< Ry= 3400·1=3400 кг/смІ

— прочность сечения, ослабленного отверстиями под болты, обеспечена.

Болтовой стык стенки.

Стык стенки перекрывается с двух сторон накладками сечением 40×1,2 см. Используются высокопрочные болты d=20 мм из стали марки 30Х2НМФА, поверхности накладок обрабатывают пескоструйным аппаратом. Болты устанавливаются с шагом 15 см в два вертикальных ряда по 20 болтов на полунакладке.

Условие прочности для крайнего горизонтального ряда болтов, воспринимающих максимальную нагрузку:.

,

где m =2 — число вертикальных рядов болтов в полунакладке,

105 — расстояние между крайними рядами болтов,

— изгибающий момент, воспринимаемый стенкой,

769. 9372 ·100·100=7 699 372. 64 кг*см

— плечо пар усилий в равноудаленных от нейтральной оси болтах.

152+452+752+1052 =18 900 смІ

7 699 372. 63 ·105/(2·18 900)=21 387. 15 кг

— расчетное усилие, воспринимаемое каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом.

Расчетное усилие удваиваем, так как болт стягивает три листа и имеет две поверхности трения.

168. 62 ·100/(8·2)=1053. 93 кг

— усилие, воспринимаемое одним болтом.

((21 387. 14)^2+(1053. 933)^2)^0. 5=21 413.1 кг*смІ

4.4 Уточнение собственного веса главной балки

Собственный вес стенки:

P=7850·(120/100)·(1/100)·8. 06+7850·(80/100)·(1/100)·2·2. 02=1012. 96 кг

Собственный вес полок:

P=7850·(25/100)·2/100·12. 1·2=949. 85 кг

Собственный вес ребер жесткости:

P=2·12. 1/(200/100)·7850·0. 1·120·0. 01/100=113. 98 кг

Собственный вес ребер крепления втор. балок:

Pж.в. б=2·12. 1/(0. 54)·7850·0. 14·0. 5·1. 2/100=295. 51 кг

Собственный вес главной балки:

P=1012. 964+949. 85+113. 982+295. 5088 +67. 1175=2439. 42 кг.

5. Конструирование и расчет колонны

5.1 Сбор нагрузок и статический расчет

Рассчитываем среднюю колонну как максимально нагруженную.

Колонна воспринимает нагрузки:

— полезная Pn=25 кН/мІ

— собственный вес настила qn=78. 5·0. 006=0. 47 кН/мІ

— собственный вес балок настила g1n=(15. 8/100)/0. 54=0. 29 кН/м

— собственный вес колонны принимаем равным 0,6 кН/м.

Высота колонны:

9.2 — (6/1000+(80+2+2)/100+1. 5/100)=8. 34 м

Вес колонны:

0. 6·8. 34·1. 05=5. 25 кН

Реакция от балки, передаваемая на колонну:

(25·1. 2+0. 471·1. 05+0. 292 ·1. 05)·3. 7·12. ½+24. 39 ·1. 05/2=702.3 кН

Продольная сила, возникающая в сечениях колонны:

2·702. 304 1+5. 2542=1409. 86 кН

Расчетная длина колонны:

2*0,816=1,633

1. 633·8. 34=13. 62 м

где м=1,633 — коэффициент расчетной длины.

5.2 Подбор сечения стержня

Подбор сплошного сечения стержня.

Для колонны принимаем сталь С345 с расчетным сопротивлением по пределу текучести =3400 кгс/смІ.

Зададимся гибкостью колонны: л=80.

По табл. 72 [1] определяем коэффициент продольного изгиба: ц=0,686.

Требуемая площадь сечения из условия устойчивости:

1409. 8634 ·100/(3400·0. 686·1)=60. 45 смІ

Требуемый радиус инерции сечения:

13. 61 922·100/80=17. 02 см

выполнено, устойчивость колонны обеспечена.

Подбор сквозного сечения стержня.

Проектируем колонну сквозного сечения из двух ветвей, соединенных между собой планками.

Зададимся гибкостью колонны: л=70. По табл. 72 [1] определяем коэффициент продольного изгиба: ц=0,754.

Требуемая площадь сечения из условия устойчивости:

1409. 863 ·100/(3400·0. 754)=55смІ

Требуемый радиус инерции сечения:

13. 61 922·100/70=19. 46 см

По найденным значениям площади и радиуса инерции подбираем сквозное сечение колонны.

Гибкость колонны:

13. 61 922·100/14. 51=93. 86

По табл. 72 [1] принимаем коэффициент продольного изгиба ц=0,51

Условие устойчивости:

1409. 863 ·100/(2·52. 68·0. 51)=2623.8 кг/смІ< 3400·1=3400 кг/cмІ

— условие выполнено, подобранное сечение удовлетворяет условию устойчивости центрально-сжатого стержня.

Определим размеры сечения соединительных планок. Назначаем поперечные размеры планок:

0. 6·(45+17. 4)=37. 44 см

Принимаем 30 см

1 см

Гибкость отдельных ветвей на участке между планками не должна быть более 40. Принимаем гибкость. Тогда расстояние в свету между планками:

3. 88·30=116. 4

Ширину колонны в осях примем равной 45 см.

Приведенная гибкость стержня колонны определяется по табл. 7 [1] в зависимости от соотношения:

,

где:

Ib= 28 699 см — момент инерции одной ветви колонны относительно собственной оси у,

(1·303)/12=2250 cм

момент инерции сечения одной планки,

b=45 cм — ширина стержня колонны,

116. 4+30=146.4 cм

— расстояние между осями планок.

2250·147/(45·791. 4)=9. 29

тогда приведенная гибкость стержня:

.

Момент инерции сечения колонны относительно оси у:

2·(791. 4+52. 68·(45/2)^2)=54 921.3 cм

Радиус инерции сечения:

(54 921. 3/(2·52. 68))^0. 5=22. 83 cм

Гибкость колонны относительно свободной оси:

13. 61 922·100/22. 831 =59. 65 cм

приведенная гибкость:

(59. 6512 ^2+302)^0. 5=66. 77 cм

Данному значению гибкости соответствует ц=0,766.

Проверим напряжения относительно сквозной оси колонны:

1409. 863 ·100/(2·52. 68·0. 766)=1746. 92 кг/смІ< 3400·1=3400 кг/cмІ

— устойчивость колонны обеспечена.

5.3 Расчет соединительных планок

Окончательно шаг планок применяем 150 см

Высоту планки h=30 см

Условная поперечная сила:

(7. 15·10^(-6))·(2330 — (2. 1·106)/3400)·(1409. 863 ·100/0. 766)=2253. 45 кг

Условная поперечная сила, приходящаяся на планку:

2253. 448 /2=1126. 72 кг

Сила, срезывающая планку:

1126. 724 ·150/45=3755. 75 кг

Момент, изгибающий планку в ее плоскости:

1126. 724 ·150/2=84 504. 31 кг*см

Планки крепятся к ветвям колонны сварными швами с высотой катета шва с заводкой швов за край планки. Длина шва составляет 30 см, что меньше максимально допустимого значения.

Площадь шва по металлу шва и по границе металла сплавления:

0. 7·0. 8·30=16.8 смІ

1·0. 8·30=24 смІ

Момент сопротивления шва по металлу шва и по границе металла сплавления:

(0. 7·0. 8·302)/6=84 смі

(1·0. 8·302)/6=120 смі

Фактические напряжения в сварном шве:

— в металле шва:

84 504. 31 /84=1006 кг/смІ

3755. 747 /16. 8=223. 56 кг/смІ

(1006. 00 ^2+223. 55 ^2)^0. 5=1030. 54 кг/смІ< Rwf= 2200 кг/смІ

— на границе сплавления:

84 504. 314 /120=704.2 кг/смІ

3755. 747 /24=156. 49 кг/смІ

(704. 20 ^2+156. 489 471 705 4142)^0. 5=721. 38 кг/смІ< Rwz= 2250 кг/смІ

Фактические суммарные напряжения не должны превышать расчетных сопротивлений по металлу шва и по металлу сплавления:

Прочность швов, крепящих планку к ветвям колонны, обеспечена.

5.4 Конструирование и расчет оголовка колонны

Примем толщину опорной плиты равной 3 см. Плита выступает на 15 мм за контур колонны.

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:

,

где:

— длина участка смятия,

25+2·3=31 см

— длина ребра,

45−0. 6=44.4 см

— опорное давление ГБ,

2·702. 3046 =1404. 61 кг

— сопротивление смятию торцевой поверхности,

=1,025 — коэффициент надежности по материалу,

5000 кг/смІ - временное сопротивление стали разрыву;

5000/1. 025=4878. 05 кг/смІ

1404. 609 ·100/(31·4878. 4 878 048 781)=0. 93 см

Принимаем толщину ребра равной 20 мм.

Необходимая высота швов из условия прочности:

— по металлу шва:

= 1404. 609 ·100/(2200·1·1·0. 7·44. 4·2)=1. 03 см

— по металлу границы сплавления:

1404. 609 ·100/(2250·1·1·1·44. 4·2)=0.7 см

здесь — длина шва.

Максимально допустимая высота шва:.

Принимаем катет сварных швов размером 24 мм.

Высоту ребра назначаем из условия прочности швов, крепящих ребро к ветвям колонны. Толщина стенки двутавра составляет 7 мм. Так как толщина ребра намного превышает толщину стенки, для возможности их сваривания в стенке устраиваем вставку толщиной 12 мм. Тогда максимально допустимая величина высоты шва составит 1,4 мм, минимальная — 8 мм.

Принимаем высоту шва, тогда необходимая длина швов:

— по металлу шва:

1404. 609 ·100/(4·2200·1·1·0. 7·1. 2)=19 см

— по металлу границы сплавления:

1404. 60 ·100/(4·2250·1·1·1·1. 2)=13. 01 см

Длина шва не должна превышать допустимого значения: 20 — условие выполняется.

Принимаем высоту опорного ребра 40 см.

5.5 Расчет узла сопряжения балок со сплошным стержнем колонны

N= 70 230.5 кг — опорная реакция от одной балки

Принимаем катет шва 16 мм с глубоким проваром.

Сварные соединения рассчитывают по формуле

— по металлу шва:

1. 3·70 230. 5/(0. 7·1. 6·2200·1·1)=37. 05 см

— по металлу границы сплавления:

1. 3·70 230. 5/(1·1. 6·2250·1·1)=25. 36 см

Ширину опорного столика принимаем равным ширине опорного ребра b=25 см

Принимаем Lшва=10 см

5.6 Расчет и конструирование базы колонны

Ширина опорной плиты колонны назначается конструктивно:

34. 6+2·10. 2=55 см

где h — высота сечения ветви колонны,

а — вылет консольной части плиты.

Фундамент выполнен из бетона класса В15,. Из условия обеспечения прочности бетона фундамента необходимая площадь плиты:

1404. 60 ·100/(86. 7)=1620. 08 смІ

Необходимая длина плиты:

1620. 079 /55=29. 46 см

Назначаем плиту сечением 60×70 см.

Расчетная нагрузка на плиту:

1404. 609 ·100/(60·70)=33. 44 кг/смІ

Условно принимаем для расчета полоску шириной 1 см.

Все выступающие за сечение колонны участки плиты работают как консоли:

11. 3/70=0. 16

12. 5/34. 6=0. 36

Тогда изгибающий момент для участка 1:

(33. 4430 ·11. 42)/2=2173. 13 кг/смІ

Изгибающий момент для участка 2:

(33. 4430 ·12. 52)/2=2612. 74 кг/смІ

Участок 3 работает как пластина, опертая на четыре канта.

а=0. 069 табл. 6.8 стр. 405. (Металлические констр. Горев) при b/a=45/34. 6=1. 301 коэффициент по табл. 8.6 [3]: б=0,059.

(0. 069·33. 44 ·34. 62)/2=1381. 27 кг/смІ

Требуемая толщина плиты по максимальному моменту:

(6·2612. 740 /(3400·1))^0. 5=2. 15 см

Принимаем толщину опорной плиты 30 мм.

Толщина планок и траверсы составляет 14 мм. Высота сварного шва 1,4 см.

Высота траверсы из условия размещения сварных швов, крепящих ее к стержню колонны:

— по металлу шва: 1404. 609 ·100/(4·2200·1·1·0. 7·1. 4)=16. 29 см

— по металлу границы сплавления:

1404.6 ·100/(4·2250·1·1·1·1. 4)=11. 15 см

Назначаем высоту траверсы 25 см, что меньше предельного значения.

Список литературы

1. СНиП II-23−81*. Стальные конструкции/ Госстрой СССР.

2. СНиП 2. 01. 07−85*. Нагрузки и воздействия/ Минстрой России.

3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Е. И. Беленя, Г. С. Веденников и др.; Под общ. ред. Е. И. Беленя. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1985. — 560 с.

4. 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.

5. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Г. С. Веденников, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.; Под ред. Г. С. Веденникова — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1998. — 760 с.

6. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособие для техникумов/ А. П. Мандриков. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1991. — 431 с.

7. Расчет стальных конструкций: Справоч. пособие/ Я. М. Лихтарников, В. М. Клыков, Д. В. Ладыженский. — Киев: БС, 1975. — 351 с.

балочный клетка прочность сталь

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой