Расчет металлических конструкций здания, длинна которого равна 96 метрам (район предполагаемого строительства – г. Омск), страница 5

s=1010,97996/0,497×0,012081×1=168377кН/м²=168МПа.

4. Расчет базы колонны.

    Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

M=688,5712кН×м; N=666,638кН (для расчета базы шатровой ветви).

M=699,0545кН×м; N=1010,9799кН (для расчета базы подкрановой ветви).

    Усилия в ветвях колонны.

-  подкрановая ветвь:

N_п.в.=699,0545/1,224+1010,9799×0,674/1,224=1129,7кН;

-  шатровая ветвь:

N_ш.в.=688,5712/1,224+666,638×0,55/1,224=862,1кН.

    База подкрановой ветви.

Расчетная сила давления на фундамент N=1129,7кН. 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=1129,7/1,02=1108см²,

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

B=b_д+2×(t_t+c),

B=24+2×(1+6)=38см.

    Требуемая длина плиты:

L=A_тр/В,

L=1108/38=29см.

    Принимаем плиту с размерами в плане 400х500мм. 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(40+20)×(50+20)/(40×50)=1,2.

    Определение толщины плиты.

    Среднее напряжение в бетоне фундамента:

s_f=N/(B×L),

s_f=1129,7/(40×50)=0,56кН/см².

    Определение изгибающих моментов на отдельных участках плиты.

    Участки 1. Плита опертая на четыре стороны, а=(b_д – s)/2=(24 – 0,7)/2=11,65см; b=h_д - 2×t_д=22,7 - 2×1,05=20,6см; b/a=20,6/11,65=1,76, поэтому (по [3] стр.405) a₁=0,093. Изгибающие моменты на этих участках:

М₁=a₁×s_f×a²,

М₁=0,093×0,56×11,65²=7,07кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×7,07/(24×1)=1,33см.

    Участки 2. Плита, опертая на три стороны, а=b_д=24см; b=(L - h_д)/2=(50 - 22,7)/2=13,65см; b/a=13,65/24=0,56, поэтому (по [3] стр.406) b=0,0684. Изгибающие моменты на этих участках:

М₂=b×s_f×a²,

М₂=0,0684×0,56×24²=22,06кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×20,06/(24×1)=2,35см.

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

М₃=s_f×a²/2,

М₂=0,56×6²/2=10,08кН×см,

требуемая толщина плиты:

t_p=Ö6×M/(R_y×g_c),

t_p=Ö6×10,08/(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=1129,7/[4×1×(0,7×18×1)×1]=22,5см.

    Округляя, принимаем h_t=25см 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=b_д=24см

q_t=0,56×(24/2+1+6)=10,64кН/см.

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

M_t=q_t×b²/2,

M_t=10,64×13,65²/2=991,2кН×см².

Поперечная сила:

Q_t=q_t×b,

Q_t=10,64×13,65=145кН.

Момент сопротивления листа траверсы:

W_t=t_t×h_t²/6,

W_t=1×25²/6=104см³.

Условия прочности по нормальным напряжениям:

M_t/(W_t×R_y×g_c)£1,

991,2/(104×24×1)=0,4<1.

Условие прочности по касательным напряжениям:

Q_t/(t_t×h_t×R_s×g_c)£1,

145/(1×25×14×1)=0,41<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>10,64×50/[0,7×(50+2×13,65)×18]=0,55см.