Расчет металлических конструкций здания, длинна которого равна 96 метрам (район предполагаемого строительства – г. Омск), страница 7

    Округляя, принимаем h_t=20см и производим проверку прочности траверсы на изгиб и на срез. Нагрузка на один погонный сантиметр одного листа траверсы:

q_t=s_f×(a/2+t_t+c),

а=1,2+2×b_уг=1,2+2×11=23,2см,

q_t=0,57×(23,2/2+1+6)=10,6кН/см.

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

M_t=q_t×b²/2,

M_t=10,6×10,3²/2=562,3кН×см².

Поперечная сила:

Q_t=q_t×b,

Q_t=10,6×10,3=109,2кН.

Момент сопротивления листа траверсы:

W_t=t_t×h_t²/6,

W_t=1×20²/6=67см³.

Условия прочности по нормальным напряжениям:

M_t/(W_t×R_y×g_c)£1,

562,3/(67×24×1)=0,34<1.

Условие прочности по касательным напряжениям:

Q_t/(t_t×h_t×R_s×g_c)£1,

109,2/(1×20×14×1)=0,39<1.

    Расчет швов, прикрепляющих траверсы к опорной плите.

    Требуемый катет швов крепления траверсы к плите:

k_f>q_t×L/[0,7×(L+2×b)×R_wf],

k_f>10,6×50/[0,7×(50+2×10,3)×18]=0,59см.

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=23,2см 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=811,8/24×1=33,825см³.

    Из формулы:

W_x=t×h²/6,

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

t=6×W_тр/h²=6×33,825/4,5²=10см.

    Проверка:

R_y³M_max/W_тр×g_c,

R_y=24кН=811,8/33,825×1=24кН.

    Так как высота анкерной пластинки по расчетам получается слишком большой, под анкерные болты устанавливаем балку из двух швеллеров [ 10П/ГОСТ 8240-93 (h=100мм, b=46мм), расстояние между ними d+6мм=15+6=21мм.

5. Расчет фермы.

    Высоту фермы по осям h₀ принимаем на 50мм меньше, чем габаритная высота h (т.е. h₀=2200мм).

    Узловая нагрузка Р=47,808кН.

    Подбор сечений стержней ферм.

    Материал поясов и решетки – сталь С245 ГОСТ 27772-88. Для t=2…20мм, R_y=240МПа. Сечения поясов – широкополочные тавры по ТУ 14-2-685-86. Сечения решетки – спаренные уголки по ГОСТ 8509-86.

    Верхний пояс: N_max= -521,5418кН; l_ef,x=3м; l_ef,y=6м. Задаемся гибкостью l=110, при этом j=0,478 (по [3] стр.506). Для поясов таврового сечения, коэффициент условия работы g_с=0,95.

А_тр=N/j×R_y×g_c,

А_тр=521,5418/0,478×240×10³×0,95=0,0045м².

i_тр,x=l_ef,x/l,

i_тр,x=3/110=0,027м;

i_тр,y=l_ef,y/l,

i_тр,y=6/110=0,054м.

    По требуемой площади и радиусам инерции принимаем тавр 17,5ШТ1 с характеристиками А=47,5см², i_x=4,52см, i_y=5,86см.

    Проверка сечения:

l_x=l_ef,x/i_x,

l_x=3/0,0452=66;

l_y=l_ef,y/i_y,

l_y=6/0,0586=102.

    Для l_max=l_y=102; j=0,529;

N/j×А×g_c=521,5418/0,00475×0,529×0,95=218482кН/м²=218МПа.

    Нижний пояс: N_max= 488,9455кН; l_ef,x=6м; l_ef,y=12м. Коэффициент условия работы g_с=0,95.

А_тр=N/R_y×g_c,

А_тр=488,9455/240×10³×0,95=0,002м².

    По требуемой принимаем тавр 13ШТ1 с характеристиками А=26,94см², i_x=3,27см, i_y=4,25см.

    Проверка сечения:

N/А×g_c=488,9455/0,002694×0,95=191046кН/м²=191МПа.

    При этом l_x и l_y не должны превышать предельной гибкости по нормам, для растянутого пояса [l]=400.

l_x=l_ef,x/i_x,

l_x=6/0,0327=180;

l_y=l_ef,y/i_y,

l_y=12/0,0425=282.

    Сжатыйраскос: N_max= -282,9528кН; l_ef,x=3,72×0,5=1,86м; l_ef,y=3,72м. Задаемся гибкостью l=85, при этом j=0,649 (по [3] стр.506). Для всех сжатых элементов решетки, кроме опорного, коэффициент условия работы g_с=0,95.

А_тр=N/j×R_y×g_c,

А_тр=282,9528/0,649×240×10³×0,95=0,002м².

i_тр,x=l_ef,x/l,

i_тр,x=1,86/85=0,022м;

i_тр,y=l_ef,y/l,

i_тр,y=3,72/85=0,043м.

    По требуемой площади и радиусам инерции принимаем L90*90*7, А=12,3см².

    Для двух уголков, А=24,6см²; i_x=2,77см; i_y=4,21см.

    Проверка сечения:

l_x=l_ef,x/i_x,

l_x=1,86/0,0277=67;

l_y=l_ef,y/i_y,

l_y=3,72/0,0421=88.

    Для l_max=l_x=88; j=0,627;

N/j×А×g_c=282,9528/0,00246×0,627×0,95=193102кН/м²=193МПа.

    Растянутый раскос: N_max= 202,1091кН; l_ef,x=3,72×0,8=2,98м; l_ef,y=3,72м. Коэффициент условия работы g_с=0,95.

А_тр=N/R_y×g_c,

А_тр=202,1091/240×10³×0,95=0,001м².