Расчет металлических конструкций здания, длинна которого равна 96 метрам (район предполагаемого строительства – г. Омск), страница 6

Конструктивно принимаем катет швов крепления к опорной плите траверс k_f=8мм. Такие же швы принимаем  для крепления к плите стержня колонны.

    Расчет анкерных болтов.

Расчет анкерных болтов выполняем от сочетания усилий: N_min=201,402кН; М=353,512кН×м. Усилие в анкерных болтах:

F_a=(M - N×y₁)/h₀,

F_a=(353,512 – 201,402×0,55)/1,224=198кН,

требуемая площадь сечения болтов из стали ВСт3кп2, R_ba=14,5кн/см²:

A_b,тр=F_a×g_n/n×R_ba,

A_b,тр=198×0,95/2×14,5=6,5см²,

принимаем два болта d=15мм; А_ba=2×7,06=14,1см².

    Расчет анкерной пластинки.

    Расчет анкерной пластинки будем производить, как расчет балки длиной l=24см на двух опорах, загруженной двумя сосредоточенными силами (усилия в анкерных болтах F=198кН).

    Требуемый момент сопротивления:

W_тр=M_max/R_y×g_c,

W_тр=891/24×1=37,125см³.

    Из формулы:

W_x=t×h²/6,

при h=3×d=3×1,5=4,5см, толщина анкерной пластинки:

t=6×W_тр/h²=6×37,125/4,5²=11см.

    Проверка:

R_y³M_max/W_тр×g_c,

R_y=24кН=891/37,125×1=24кН.

    Так как высота анкерной пластинки по расчетам получается слишком большой, под анкерные болты устанавливаем балку из двух швеллеров [ 12П/ГОСТ 8240-93 (h=120мм, b=52мм), расстояние между ними d+6мм=15+6=21мм.

    База шатровой ветви.

Расчетная сила давления на фундамент N=862,1кН. Материал фундамента – бетон класса В15 с расчетным сопротивлением ([3] стр. 404) R_b=0,85кН/см². Колонна двутаврового сечения. Материал стальных конструкций – сталь С245, (по [6] стр.709) R_y=24кН/см², при толщине листов t=20мм и R_y=23кН/см², при толщине листов 20<t<40мм. Сварка ручная электродами Э42 (g_с=1 – коэффициент условия работы; g_wf=g_wz=1 – коэффициенты условия работы шва; R_wf=18кН/см², R_wz=0,45×R_un=0,45×37=16,5кН/см² – расчетные сопротивления металла шва и металла границы сплавления (по [6] стр.709); b_f=0,7 и b_z=1 – коэффициенты проплавления в зависимости от вида сварки (по [6] стр.146)).

    Определение размеров опорной плиты в плане.

    Задавшись j_b=1,2, устанавливаем расчетное сопротивление бетона смятию:

R_b,lok=j_b×R_b,

R_b,lok=1,2×0,85=1,02кН/см²,

    Требуемая площадь опорной плиты:

А_тр=N/R_b,lok,

А_тр=862,1/1,02=845см²,

    Назначаем толщину траверсы 10мм, вылет консольной части плиты с=60мм. Тогда ширина плиты:

B=b+2×(t_t+c),

B=(11+0,7+1,2)+2×(1+6)=27см.

    Требуемая длина плиты:

L=A_тр/В,

L=845/27=32см.

    Принимаем плиту с размерами в плане 300х500мм. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20см больше размеров опорной плиты. Проверка назначенного значения j_b=1,2 при определении расчетного сопротивления бетона фундамента.

j_b=³ÖA_f/A_тр,

j_b=³Ö(30+20)×(50+20)/(30×50)=1,2.

    Определение толщины плиты.

    Среднее напряжение в бетоне фундамента:

s_f=N/(B×L),

s_f=862,1/(30×50)=0,57кН/см².

    Определение изгибающих моментов на отдельных участках плиты.

    Участки 1. Плита опертая на четыре стороны, а=(b_уг – s)=(11 – 0,7)=10,3см; b=h - 2×s_уг=22,7 - 2×0,7=21,3см; b/a=21,3/10,3=2,06>2, поэтому (по [3] стр.405) a₁=0,125. Изгибающие моменты на этих участках:

М₁=a₁×s_f×a²,

М₁=0,125×0,57×10,3²=7,55кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×7,55/(24×1)=1,37см.

    Участки 2. Плита, опертая на три стороны, а=1,2+2×b_уг=1,2+2×11=23,2см; b=(L - h)/2=(50 - 22,7)/2=13,65см; b/a=13,65/23,2=0,6, поэтому (по [3] стр.406) b=0,074. Изгибающие моменты на этих участках:

М₂=b×s_f×a²,

М₂=0,074×0,57×23,2²=22,7кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×22,7/(24×1)=2,38см.

    Участки 3. Консольные участки, свес с=6см. Изгибающие моменты на этих участках:

М₃=s_f×a²/2,

М₂=0,57×6²/2=10,26кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×10,26/(24×1)=1,6см.

    Принимаем толщину плиты 25мм.

    Расчет траверсы.

    Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Все усилие в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Предварительная оценка по металлу шва и по границе сплавления:

b_f×R_wf×g_wf=0,7×18×1=12,6кН/см²;

b_z×R_wz×g_wz=1×16,5×1=16,5кН/см².

    Необходима проверка по металлу шва.

    Необходимая высота траверсы при четырех сварных швах с катетом k_f=t_t=10мм, прикрепляющих листы траверсы к полкам колонны, составляет:

h_t=N/[4×k_f×(b_f×R_wf×g_wf)_min×g_c],

h_t=862,1/[4×1×(0,7×18×1)×1]=17,1см.