Расчет балочной клетки металлоконструкции здания (продольный шаг колонны – 17м, строительная высота перекрытия не более – 1,6м), страница 4

Ap=25×2,8=70 см2 ; А=40+0,65twm=40+0,65×1,4×29,9=67,21см2 .

м4 ;       см ;

 по приложению j =0,962.

Прочность по смятию ребра и его устойчивость обеспечены, т.к.

МПа;

МПа

 Рис. Опорные ребра сварных балок с торцовым расположением ребер

2.4.3 Узлы сопряжения второстепенных балок с главными

Сопряжение осуществляется в пониженном уровне. Второстепенные балки прикрепляются к поперечным ребрам главных балок болтами нормальной точности , число которых определяется по формуле:

,

где Nbминимальная несущая способность по срезу или смятию (Rbs=190МПа (класс точности 5,6) Rbр=258МПа; d=20мм; gb=0,85; =1; St=20мм )

кН

кН

 принимаем 3 болта Æ20

Расстояние между центрами болтов  2,5d=2,5×20=50мм.

Рис. Сопряжение второстепенных балок с главными на болтах


3. Проектирование колонн

Полная длина колонны с оголовком и базой при наличии заглубления

м.

Рис. Схемы к расчёту центрально сжатых колонн:

а) – конструктивная; б) – расчётная; в) – типы сечений колонн

Расчетная длина колонны в обеих плоскостях принимается

м.

Колонну рассчитываем на силу

кН.

3.1 Подбор сечения центрально-сжатой сплошной колонны из трех двутавров, трубы, двух уголков, трех листов

Колонна из трех широкополочных двутавров

Требуемая площадь сечения

см2.

j=(0,6-0,85) первоначально принимаем  j =0,7.

По сортаменту подбираем

2 I №33                                      1 I №27

A=53,8 см2                                                 A=40,2 см2

Ix=9840 cм4                                                Ix=5010 cм4

Iy=4190 cм4                                                Iy=260 cм4

ix=13,5cм                                    ix=11,2cм

Sx=339,0cм3                                               Sx=210,0cм3

Площадь сечения  А=53,8×2+40,2=147,8см2.

Момент инерции сечения

см4.

Радиус инерции

см.

Продольная гибкость

.

Проверяем устойчивость колонны

,

МПа, устойчивость колонны обеспечена.

Колонны из двух равнополочных уголков

Атр=138,49см2.

По сортаменту подбираем

L №20

A=76,5 см2

Ix=2871 cм4

z0=5,7 cм

B=200 мм

Площадь сечения    А=76,5×2 =153 см2.

Момент инерции сечения

см4.

Радиус инерции

.

Продольная гибкость

.

Проверяем устойчивость колонны

,

МПа, устойчивость колонны обеспечена.

Колонна из труб

Атр=138,49см2.

По сортаменту подбираем

труба Æ530

A=147,0 см2

ix=18,4cм

Продольная гибкость

.

Проверяем устойчивость колонны

,

МПа, устойчивость колонны обеспечена.

Колонна из трех листов

При подборе сечения задаемся  и вычисляем радиус инерции

см.

По радиусу инерции определяем ширину колонны

см.

Так как , то .

.

Найденную площадь распределяют между стенкой и поясам в соотношениях:

;

.

При известной ширине пояса его толщина

,

а толщина стенки

, где .

Для обеспечения местной устойчивости пояса необходимо соблюдения условия:

.

Местная устойчивость пояса обеспечена.

Полученные размеры сечения колонны увязываем со стандартными размерами широкополосной универсальной стали

; ;  (ГОСТ 82 – 70).

Проверяем устойчивость колонны

,

, устойчивость колонны обеспечена.

3.2 Подбор сечения сквозной колонны. Сравнение вариантов

Сквозные колонны состоят из ветвей, соединённых планками или решёткой из уголков. Основным условием проектирования сквозных колонн является обеспечение их равноустойчивости в обеих плоскостях, так как в этом случае достигается наилучшее использование материала. В сквозных колоннах это реализуется соответствующим выбором расстояния между ветвями.

В сечениях сквозных колонн различают материальную x-x ось и свободную – y-y. Относительно материальной оси колонна работает как сплошная, а относительно свободной – как составная.

Расчёт колонны относительно материальной оси производят аналогично расчёта колонны из прокатных профилей (задаются φ и по расчетной силе находят требуемую площадь, затем подбирают подходящий профиль швеллера или двутавра, удвоенная площадь которого равна требуемой, и подобранное сечение проверяют на устойчивость).

Дальнейший расчёт сводится к определению расстояния между ветвями, которое должно быть таким, чтобы обеспечить равноустойчивость колонны.

Расчёт относительно материальной оси:

Зададимся φ=0,7 и определим  требуемую площадь сечения колонны.

Рис. Сквозная колонна на планках

см2

Швеллер не удовлетворяет условию устойчивости, поэтому по сортаменту принимаем два двутавра №40:

A=72,6 см2

Ix=19062 cм4

Iy=667 cм4

ix=16,2 cм

iy=3,03 cм

h=40 cм

Площадь сечения    А=72,6×2=145,2 см2.

Момент инерции сечения

см4.

Радиус инерции

.

Продольная гибкость

Проверяем устойчивость колонны

МПа

Устойчивость колонны обеспечена.

 Расчёт относительно свободной оси: