Кроме того, эту нагрузку следует умножить на коэффициент a = 1.03 – 1.05, которых учитывает собственный вес главных балок.
Силовой расчет главных балок производится методами строительной механики от воздействия конкретных нагрузок, с построением эпюр “M”, “Q” и определением опорных реакций “V”.
3.2.1. Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости
Главные балки проектируются сварными составного сечения. Тип сечения, симметричный двутавр.
Компоновку двутаврового составного сечения следует начинать с назначения высоты балки.
q=1.05(p+q)*B
q=1.05*32.712*6.6=215.9kH/m
qn=179.784 kHm
Минимальная высота балки hmin
hmin= (5 Мno,мах/48+ Мn/8)*2LRygc/EM*[l/f];
где
Мno,mах=qn*l2/ 8= 3915.69 kHm;
Мn= -qnl2/2 = -978.92 kHm;
М= ql2/8 – qa2= 2351.15 kHm;
hmin= (5*3915.69-978.92/8)2*13.2*240*400/ 2.06*105*2351.15=
=1.5 m .
Минимально допустимая толщина стенки на срез
tw(min) <=1.5Q / hefRsgc
где
hef=0.97 h=0.97*1.5=1.455 м
Rs- расчетное сопротивление стали срезу
tw(min)=1.5*2137.4/ 1.455 *102*14*1=1.5см
Принимаю tw=16мм.
Требуемый момент сопротивления
Wтр= Ммах/ Rygc;
Wтр=3526.66 / 240000*1=1.469*10-2 m
Требуемый момент инерции
Af=2(Ix – Iw)/h2=2(1.102*10-2 – 4.107*10-3)/1.52
=6.145*10-3 m2= 62cm2
bf= h/5= 1.5 / 5=0.3 m
Толщина пояса
tf=Af/ bf=62/32= 2.2 cm
При выборе сортамента должно выполнятся условие
bf/ tf<=[ bf/ tf]=/E/R
14/29
Площадь сечения А=Aw+2Af
Aw= tw* hef= 0.016 1.455 = 2.3238*10-2 m2
2Af= 2*0.022*0.3=0.0132 m2
Wx = Ix/(h/2) = 1.537 *10-2 m3;
Проверка прочности сечения из предположения упругой работы стали в балке
s= Mрасч/ Wx <= Rygc
s= 3526.66 / 1.537 *10-2 = 229450 <240000кПа
Проверка прочности по касательным напряжениям
t= QрасчSx / Ix tw
где
Rs – расчетное сопротивление стали срезу, Rs = 14 кН/см2;
Sx – статический момент отсеченной части, м3
Sx = Awhw + Afhf;
Где
hw, hf – расстояние от центра тяжести от отсеченной части до рассматриваемой оси, м
Aw = 0.01164 м2, Af =0.0066 м2, hw = 0.369; hf = 0.7385.
Sx =9.169*103 м3.
t= 2137.4*9169/1153000*2.2 =7.72 <14
Проверка прочности стенки на совместное действие нормоальных и касательных напряжений
sx2 + 3txy2 <=1.15 Rygc
где
sx = Мрасч hef / 2 Ix =225.52 мПа
txy = Qрасч / tw hef = 66.69 мПа
225.522 + 3*66.69 =253.38 < 276
3.2.2.Проверка общей устойчивости деформативности балки
d1=(1/EI)[13.2(0+4*2937.66*3.3+0) /6] =0.033m
d2=(1/EI)[3.3(0+4*244.73*1.65+978.92*3.3) /6] =0.001m
3.2.3.Проверка местной устойчивости балки
Стенки балок, для обеспечения их местной устойчивости следует укреплять поперечными ребрами, поставленными на всю высоту стенки
Ребра жесткости нужны в том случае, если значение условной гибкости стенки:
lw = hef Ry/E / tw >3.2
lw = 1.455*3.413*10-2/0.016 =3.3>3.2
В местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок и на опорах следует предусматривать поперечные ребра.
bh – ширина выступающей части ребра,м
bh = (hef/30) + 40mm
bh = 1455/30 +40 = 90mm
ts –толщина ребра, мм
ts= 2 bh Ry/E = 2*90* 240/206000=6 mm
Проверка местной устойчивости стенки
(s/scr)2 + (t/tcr)2
<=1
где
scr= ccr Ry /lw2 =2748.39 мПа
ccr=35.5
tcr = 10.3(1 + 0.76/m2) Rs/lef2 =296.91 мПа
m – отношение
большей стороны отсека к меньшей, m = 1.102
lef = d/ tw
Ry/E = 2.81
d – меньшая из сторон отсека балки, d=1.32 m
s =M y/ Ix = 37.1 мПа
t = Q / tw hef = 85.7 мПа
y =h/2
M, Q – средние значения момента и поперечной силы в пределах приопорного отсека балки
 |
(37.1 /2748.39)2
+ (85.7 /296.91)2 = 0.083 <1
3.2.4. Расчет поясных швов и опорных частей балок
Расчет поясных швов сводится к определению требуемого катита сварного шва.
В балках проектируемых из одной стали катит шва
Kf= Qрасч Sx /2 Ixbf Rwfgwfgc
Для автоматической сварки стали с Ry до 580 мПа
bf = 1.1
gwf – коэффициет условий работы шва, gwf = 1
Rwf – расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу, Rwf = 180 мПа
Sf – статический момент полки балки
Sf = Af(hef + tf) /2
Sf= 0.0066(1.455 + 0.022) /2 = 4.874*10-3 m3
Kf = 2137.4*4.874*10-3 /2*1.153*10-2*1.1*180*103*1=0.002mm
Принимаю, катит шва kf =6 mm
Участок балки над опорой доукрепляется опорным ребром жесткости. Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца.
As = bh ts = 30*0.6 =18 см2
стойки относительно оси х-х
s= Vr/fAs <= Rygc
где
As – расчетная площадь стойки
As
= bh ts + 1.3 tw2 E/ Ry
f – коэффициент продольного изгиба определяемый в зависимости от гибкости l
l = lef/ix
ix – радиус инерции,м
 |
 |
lef = h, ix= Ix/A
= 1.153*10-2/ 3.644*10-2 =0.562m
l = 1.5/ 0.562= 2.66
f=0.987, по
таблице 72 СНиП
As=0.0018+1.3*0.0162 206000/240 =1.155*10-2 m2
s= 2137.4*10-3 / 0.987*1.155*10-2 = 187.49 < 240 мПа
Сопряжение вспомогательных балок с главными расчитывается из условия примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру жесткости главной балки. Сопряжение производится на сварке.
lw= hef - 1cm где
hef = 0.85h, h – высота стенки прокатной балки до закругления
hef = 0.85*39.6 = 33.7см
lw=32.7cm
Катит шва
Kf =V /bf lwf Rwfgwfgc
V – опорная реакция вспомогательной балки
Kf =142.49*10-3 / 1.1*1*180*0.327*1=0.002м
Принимаю катит шва kf =6 mm.
4. Расчет и конструирование колонн
4.1. Выбор расчетной схемы
N=kV
Где
K – коэффициент учитывающий собственный вес колонны, К=1.01
V – реакция главной балки, V =2137.4 кН
N = 1.01*2137.4 = 2158.8 kH
N=2158.8 kH
 |
Геометрическая длина колонны
lk =Hпл – (tп +h) +0.5 где
Нпл – отметка верха плиты настила, Нпл =9.6 м
tп – толщина плиты, tп =0.01 м
h – высота главной балки на опоре, h =1.5
lk = 9.6-(0.01+1.5) +0.5 =8.59 м
lef,x =mx lk
lef,y = my lk
где
mx, my – коэффициенты приведения длины колонн
lef,x = 2*8.59 = 17.18 м
lef,y =1*8.59 =8.59 м
4.2. Компоновка сечения сплошностенной колонны
Требуемая площадь сечения колонны
ATP =N /fRygc
lз =75, f=0.758
ATP= 2158.8/ 0.758*240000*1= 1.187*10-2 m2
Ориентировочные размеры двутавра
bf=iy/0.24
h = ix/0.42
ix = lef,x / lз=17.58 /75=0.229 м
iy = lef,y / lз=8.59 /75 = 0.114 м
bf= 0.114 /0.24 =0.477 м
h = 0.229 /0.42 = 0.545 м
Толщина стенки колонны с учетом обеспечения местной устойчивости
tw >= hw/luw
luw – Предельная гибкость устойчивой стенки колонны
hw – высота стенки колонны, м
tw = 0.529 /60 =0.009 м
Принимаю tw = 10 мм
Требуемая площадь пояса
Af = 0.5(ATP - tw hw);
Af = 0.5(1.187*10-2 – 0.01*0.545)= 3.21*10-3 м2
Толщина пояса с учетом местной устойчивости
tf
= Af / 2 luf
luf – предельная гибкость пояса колонны, luf = 18
 |
tf = 3.21*10-3 / 2*18 = 0.009 m
принимаю tf = 10мм
Должно выполняться условие
tf >= Af/ bf = 3.21*10-3/ 0.477 = 0.006
0.009 > 0.006
4.3. Проверка сечения колонны
Определение фактических характеристик сечения
A = 1.483*10-2 м2
Ix = 3.311*10-3 м4
Iy =1.809*104 м4
ix =0.472 м
iy =0.11 м
Проверка прочности
N/ An<= Rygc
An – площадь сечения нетто
2158.8 /1.483*10-2=145.6 мПа<240 мПа
Проверка общей устойчивости
N /fmin A <= Rygc
fmin – определяется по максимальной величине из lx, ly
lx = lef,x / ix =17.18 / 0.472=36
ly = lef,y / iy =8.59 / 0.11 = 78
fmin = 0.734
2158.8 /0.734*1.483*10-2 = 198.3 мПа
Проверка местной устойчивости стенки
lw<= luw E/
Ry = 64
luw
– предельная приведенная гибкость устойчивой стенки, определяется по
СНиП таблице 27*
l= l Ry/E =78 240/206000 = 2.66
luw = 1.2+0.35l =1.2+0.35*2.66 =2.131
lw = hef / tf = 0.529 / 0.01 =52.9
52.9 < 64
Проверка гибкости колонны
lx <=[l], ly <=[l]
[l] =180 – 60a
a = s/ Rygc = 145.6 / 240*1 =0.607
[l] = 180 – 60*0.607 =143.6
36 < 143.6
78 < 143.6
Проверка местной устойчивости
bef / tf <= luf = [bef/ tf]
bef – ширина свеса полки колонны
bef / tf = 0.2335 /0.01 =23.35
[bef
/ tf] =(0.36 +0.1l) E/ Ry
[bef / tf] =(0.36+0.1*2.66)*29.29 = 18.34
23.35 > 18.34
принимаю tf =14 мм
bef / tf =0.2335 /0.014 =16.69
16.69 < 18.34
4.4. Конструирование и расчет оголовка колонны
Расположение главной балки на колонне сверху с передачей нагрузки на вертикальные консольные ребра.
Толщина опорной плиты из конструктивных соображений 20 мм.
Высота ребер из условия прочности сварных швов.
hs <= (Slwтр/ 4) +10мм где
Slwтр – суммарная длина швов
Slwтр = N /bfkfRwfgwfgc
kf – катит шва, принимаемый по наименьшей толщине свариваемых элементов
kf = 10мм
bf – коэффициент провара, для сварки полуавтоматом bf =0.85
Rwf = 180 мПа
gwf =1, gc = 1
Slwтр = 2158.8/ 0.85*0.01*180*103*1*1 =1.41 m
hs = (1.41/ 4 )+10mm =0.363 m
Принятая высота ограничивается условием
hs <= 85bfkf = 0.723m
0.363 < 0.723
Толщина ребра из условия среза
ts >=1.5Q /hsRcgc
где Q=N/2
ts = 1.5*21588.8 /2*36/3*14*1 =3.2 см
Ширину ребра принимаю равной bs =150 mm
Проверка толщины ребра из условия смятия
ts <= N/ Rp bсм
bсм = b + 2t
где
b – ширина опорного ребра балки
t – толщина опорной плиты колонны
bсм = 0.3 +2*0.02 = 0.34 м
N /Rpbсм= 2158.8 / 36*34 =1.8 < ts = 3.2
Сварные швы, крепящие опорную плиту к стержню, принимаю конструктивно минимально допустимого катета, kf = 6 мм.
Проверка местной устойчивости
bs
/ ts <= 0.5 E /Ry = 14.64
bs / ts = 0.15 /0.032 =4.69
4.69 < 14.64
Проверка срезу колонны на прочность по срезу в сечениях где примыкают консольные ребра
t = 1.5N / 2twhs <= Rcgc
t = 1.5*2158.8 / 2*1*36.4 =44 > 14
Требуемая толщина стеки
t = 1.5N / 2Rcgchs =1.5*2158.8 /2*14*1*36.4 =3.2см
Необходимая толщина накладок
t = 32 –10 = 22мм
Принимая две накладки толщиной 12 мм.
4.5. Конструирование и расчет базы колонны.
Принимаю базу колонны, с траверсой.
Требуемая площадь плиты
Апл = N /Rф
Rф – расчетное сопротивление бетона фундамента
Rф = Rпр.б 3 Аф / Апл
Принимаю Аф / Апл =1.15
Rпр.б – призменная прочность бетона, для класса В12.5, Rпр.б = 7.5 мПа.
 |
Rф = 7.5 3 1.15 = 7.857 мПа
Апл = 2158.8 / 7.857*103 = 0.274 м2
Ширина плиты
Впл = bf + 2ts +2c
Где
bf – ширина полки колонны
ts – толщина траверсы, ts = 10 mm
c – ширина свеса, с =70 mm
Bпл = 0.477+2*0.01+2*0.07 = 0.64 m
Требуемая длина плиты
Lпл = Апл/ Bпл = 0.274 /0.64 = 0.44 m
Т.к. должно соблюдаться соотношение Lпл / Bпл = 1-2, принимаю Lпл = 0.64 m
Толщина плиты tпл определяется из условия прочности при работе плиты на изгиб, как пластины, нагруженной равномерно равномерным по площади контакта отпором фундамент. Опорная плита представляется, как система элементарных пластинок, отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы.
q= N / Lпл Bпл = 2158.8 / 0.642 = 6003 кПа
M= qad2
Для консольной пластинки
d= c, a = 0.5
M = 6003*0.5*0.072 = 14.71
а – короткая сторона
b – длинная сторона
b= 0.529, a = 0,2335
b/a =0.529 /0.2335 =2.26 > 2
пластинка рассматривается как балка пролетом а, a =0.125, т.к. максимальный момент действует вдоль короткой стороны.
d= a =0.2335
M =6003*0.125*0.23352 =40.9 kH
Пластинка опертая на три канта
Максимальный момент действует в середине свободной стороны b1
b1 = bf =0.477
a1 = 0.083 m
a1 /b1 = 0.083 / 0.477 = 0.17 <0.5 – плита рассчитывается как консоль с вылетом а.
M =6003*0.5*(0.083) 2 = 20.67
Пластинка, опертая на два канта, рассчитывается как пластинка опертая на три канта; при этом b1 – длина диагонали прямоугольника; а1 – длина перпендикуляра, опущенного из угла пересечения опертых сторон на диагональ.
b= 0.327 m
a= 0.072 m
a / b =0.072 / 0.327 = 0.22 < 0.5
Рассчитываю как консоль с вылетом «а»
d= a = 0.072
a = 0.5
M = 6003*0.5*(0.072) 2 =15.6
Толщина плиты определяется по наибольшему моменту действующему на отдельных участках.
Mmax = 40.9 kH
tпл
>= 6 Mmax / Rygc = 6*40.9 / 240000*1 =0.032m
Высота траверсы
hm >= (lwтр / 4) +10mm
lwтр = N / bfkfRwfgwfgc
bf = 0.85, kf = 8 mm
lwтр =2158.8 / 0.85*0.008*180*103*1*1 = 1.764 m
hm =1.764 / 4 +10mm =0.45 m
Проверка траверсы на изгиб и на срез
Нагрузка q1 = qBm
Bm –ширина грузовой площади траверсы, Bm = Bпл / 2 = 0.32m
q1 = 6003*0.32 =1920.96 kH
Mmax = q1 0.0832 / 2 = 6.62 kHm
Qmax = q1 l /2 = 614.71 kH
s = 6Mmax / ts hm2 <= Rcgc
s= 6*6.62 /0.01*0.452 = 19.6<240мПа
t = 1.5 Qmax/ ts hm <= Rcgc
t = 1.5*614.71 / 0.01*102*0.45*102 =
= 20.49 > 14 kH/cm2
принимаю ts =16мм
t = 15*614.71 /1.6*45 =
= 12.8 < 14 kH/cm
База колонны крепится к фундаменту четырьмя анкерными болтами
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.