Расчет балочного покрытия и сварной составной балки. Расчет сплошной и сквозной центрально-сжатой колонны, страница 5

см

М_пл=0,71·1262,5·0,17=152,38 кН·см

Принимаем плиту 530х530х22 мм , с учетом фрезерования

4. Расчет сплошной центрально – сжатой колонны.

4.1. Выбор стали: III – группа ; сталь С245; R_y-24 кН/см² ; R_u-36 кН/см²

4.2. Сбор нагрузок:

q=(33_*1,2+4,6_*1,1)_*1=44,66    kH/м²

N=q·a·в+G=44,66·3·14,4+G=1988,44 кН

4.3. Подбор сечения:

     Расчет сквозной центрально – сжатой колонны начинается с подбора сечения колонны. Примем поперечное сечение колонны из двух швеллеров соединенных решеткой,

     Отметка верха колонны +11,190 м, величина заглубления равна -0,5 м.

     Определим расчетные длины колонны. При этом считаем, что нижний и верхний конец колонны крепятся шарнирно:

.

     Задаемся гибкостью колонны , при этом  [1, табл. 72]. Находим требуемую площадь ветви сквозной колонны:

;

      Требуемый радиус инерции равен:

;

      Примем сечение колонны по ГОСТу 8240-72 из двух швеллеров № 36 (А = 53,4 см², I_x = 10820 см⁴,  i_x = 14,2 см, I_y = 513 см⁴, i_y = 3,1 см,z₀=2.68 см, b_п = 11 см, t_w = 0,75 см, t = 1,26 см, h = 36 см,   q = 41,9 кг/м , r=1,4см).

      Подобранное сечение проверяем на устойчивость относительно материальной   оси Х ù Х (рис. 8.1):

Поперечное сечение колонны

Определим отношение

Где J_s-момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси Х-Х

l=1600 мм -расстояние между центрами планок

в = 665 мм- расстояние между осями ветвей

J_в- момент инерции сечения ветви относительно оси I-I

J_в = 642 см²

= 5333.33 см⁴

,

Следовательно формула для  по [I,табл. 7]. Принята верно.

Вычислим момент инерции сечения колонны относительно свободной оси У-У

J_у =см⁴

r_y===33.40 cм

34,99

Рассчитываем приведенную гибкость колонны

   →    φ_у=0,847[I,табл. 72]

Устойчивость колонны относительно свободной оси У-У проверяем по формуле:

Расчет планок выполним на условную поперечную силу Q_fic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и равную [I, п.5.8]

Q_fic=7,15·10^-6 А·Е·β(2330)       Q_fic = 7,15 × 10^-6 (2330 - E/R_y)N/j,

·β==

·β===

Принимаем β=0,91

Q_fic=7,15·10^-6 ·2·61,5·20600·0,91(2330)=29,199 кН

Сила перерезывающая планку

=35,1 кН

Момент М1 , изгибающий планку в ее плоскости

 кН·см

Планки прикрепляют  к ветвям колонны угловыми швами с к_f=8 мм, прочность которых меньше прочности планки, поэтому расчетом проверяется прочность швов. Примем для планок сталь марки В Ст  Т пс по ГОСТ 14637-79 (t=10÷40мм) R_y=280МПа , R_un=430 МПа.

В соответствии с [I,табл. 55] принимаем для сварки электроды типа Э46А по ГОСТ 9467-75. При этом R_wf =200МПа [I,табл. 56]. Расчетное сопротивление шва по металлу границы сплавления находим для менее прочного металла соединяемых элементов(планок). Согласно [I,табл. 3].

R_wz=0,45 R_un=0,45·430=193,5 МПа.

В соответствии с [I, п. 11,2] принимаем γ_wf =1   γ_wz =0,85 ; β_f =0,7 , β_z =1 [I,табл.34].

Проверим прочность шва, прикрепляющего планку к ветвям колонны на условный срез по металлу шва

Равнодействующая в крайних точках шва

=79,76 МПа<200 МПа

Проверяем прочность шва по металлу границе сплавления

Равнодействующая в крайних точках шва

=55,84 МПа<200 МПа

Таким образом прочность швов и планок обеспечена.

4.2. Расчет базы колонны

= кН/см²

-реактивное давление фундамента под плитой

      Первый участок ù внутри сечения колонны (оперт на четыре канта) с соотношением сторон b/a = 72/40 = 1,8. В этом случае изгибающий момент  М₁ = a₁.q_ф.a², где a₁=0,094 коэффициент определяемый по [2, табл.8.6].

М₁ = 0,094 . 0,69 . 40² = 103,77 кН·.

      Второй участок оперт на три канта с b₁/a = 20/40 =2, где а ù длина свободного края. Изгибающий момент для этого участка

,

где коэффициент =0,132 определен по [2, табл. 8.7].

      На третьем консольном участке плиты  кН

      Принимаем, что материалом плиты является сталь марки С245 по ГОСТ 14637ù79 (t = 20 … 40 мм), R_y = 24,5 кН/см², R_un = 46 кН/см², тогда

      Принимаем плиту толщиной . Принимаем, что материалом траверсы является сталь марки С345 по ГОСТ 14637ù79 (t = 10 … 12 мм), R_y= 31,5 кН/см², R_un = 47 кН/см². Для сварки принимаем электроды типа Э50 [1, табл. 55],   R_wf = 21,5 кН/см² [1, табл. 56], R_wz = 0,45.R_un = 0,45.38 = 17,1 кН/см², ,  [1, табл. 34]. Требуемая высота траверсы

Принимаем h_тр = 42 см.

      Определим необходимую величину катета шва прикрепляющего траверсу к ветвям колонны.

      Из условия обеспечения прочности шва на условный срез по металлу шва

.

      Из условия прочности шва по металлу границы сплавления

.

Принимаем k_f = 0,8 мм.

      Определим катет углового шва, прикрепляющего траверсы и стержень колонны к плите базы. Суммарная длина этих швов с учетом не провара составляет

см;

см;

В соответствии с[1, табл. 38] принимаем k_f = 6 мм.

      Проверим прочность траверсы работающей на изгиб. Погонная равномерно распределенная нагрузка на траверсу

.

      Изгибающий момент в траверсе

.

      Момент сопротивления поперечного сечения траверсы

      Поперечная сила

      Приведенные напряжения в крайних точках траверсы

следовательно, прочность траверсы обеспечена.

ЛИТЕРАТУРА

1.СНиП 2ù23ù81*. Стальные конструкции. ù М.: Стройиздат, 1990. ù 93 с., ил.

2.Беленя Е. И. Металлические конструкции. ù М.: Стройиздат, 1986. ù 559 с., ил.

3.Расчет сплошных и сквозных центрально-сжатых колонн ( методическое пособие квыполнению курсовой работы по металлическим конструкциям.) – СМИ г.Новокузнецк.