Сбор нагрузок на рабочую площадку. Подбор сечения второстепенной прокатной балки. Расчет и конструирование колонн

Содержание.

1.  Исходные данные

2.  Сбор нагрузок на рабочую площадку          

3.  Подбор сечения второстепенной прокатной балки.

3.1     Компоновочная часть;

3.2     Тип сечения;

3.3     Статический расчет;

3.4     Выбор стали;

3.5  R_у;

3.6     W_тр;

3.7     Проверочная часть;

4.       Расчет и конструирование колонн

4.3 Выбор расчетной схемы

4.4 Компоновка сечения сквозной  колонны

4.5 Конструирование и расчет базы колонны

4.6 Подбор сечения связей по колоннам.

       Список литературы.

Исходные данные.

 

Пролет главных балок            L=14.3 м

Высота от пола до верха площадки           H=7.3 м

Полезная нагрузка        q=25.9 кН/м

Толщина настила (ж/б плиты)         t_пл=11 см

Шаг главных балок       6 м, их нормативный прогиб

Шаг второстепенных балок определяется по  , их нормативный прогиб - пролета (В)

L=n*a,         n=5,             a=2.86 м,

Пол – асфальтобетонный        δ_пола=20+n*10=60 мм,   ρ=1800 кг/м³,

Сбор нагрузок на перекрытие.

№ п/п	Наименование	Нормируемые кН/м2	γf	Расчетные кН/м2
1.1 1.2 1.3	1. Постоянные Пол асфальтобетонный Плита монолитная ж/б (ρ=2500 кг/м3) Второстепенная балка (20-40 кг/м2)	1.08 2.75 1.4	1.3 1.1 1.05	1.404 3.025 0.42
		gн=4.23		gр=4.849
2.1	2. Временная Полезная	25.9	1.2	31.08
		(p+g)н=30.13		(p+g)р=35.929

Подбор сечения второстепенной прокатной балки.

Компоновочное решение.

Проектирование здания или сооружения начинается с разработки компоновочной схемы, в которой за основу, принимают балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается либо прикреплением этих балок к зданию или сооружению (для рабочих площадок – это каркас здания цеха, для мостовых переходов – береговые сооружения), либо устройством жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам, т.е. созданием диска.

После разработки компоновочной схемы должны быть определены пролеты главных и второстепенных балок. Эти размеры задаются  в исходных данных на проектирование.

Шаг вспомогательных (второстепенных) балок «а» зависит от типа настила балочной клетки и нагрузок.

При железобетонном настиле толщиной 10-20 см можно принимать, а=1.5-3 м. При стальном настиле толщиной 6-12мм – а=0.8-1.5м. 

Пролет вспомогательных балок «В» зависит от назначения проектируемого сооружения и определяется технико-экономическими соображениями. В задании он задается и равен шагу главных балок, при этом статическая схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок. Сопряжение вспомогательных балок с главными может быть в одном уровне или этажное.

Статические схемы главных балок могут быть однопролетными шарнирно-опертыми или двухконсольными с шарнирным опиранием, что оговаривается в задании на проектирование.

Тип сечения.

Выбираем прокатный равнополочный двутавр.

qр.н.=(g+p) р.н.*а=35.929*2.86=102.76 кН/м Максимальный изгибающий момент: Mmax=ql2/8=102.76*62/8=462.41 кН*м Опорные реакции: RA= RB= ql/2=102.76*6/2=308.3 кН Максимальная поперечная сила: Qmax= ql/2=102.76*6/2=308.3 кН

Статический расчет.

		qр,н=(g+p)р,н*а

Выбор стали.

Сталь выбираем из таблицы 50* СНиП II-23-81*-С245 ГОСТ 27772-88.

Выбираем из таблицы 51*:

Нормативное сопротивление для фасонного прокатного двутавра с толщиной полки от 2 до 20 мм - R_уп=245МПа, R_un=370 МПа, расчетное – R_у=240МПа, R_u=360 МПа.

W_тр.

,          где с₁-  коэффициент, принимаемый равным  1.12 по СНиП  II-23-83*, табл.66;

γ_с – коэффициент условий работы, равный 1.07 (табл.66,A_f /A_w=1);

R_y– расчетное сопротивление (предел текучести) стали, R_y=240 мПа;

,

Зная W_тр = 1800.7  см³, подбираем по сортаменту из таблицы П16.4,  для прокатных стальных горячекатаных двутавровых балок с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83, ближайший номер профиля с избытком, W_x > W_тр , и выписываем для него геометрические характеристики:

у

 Двутавр 55Б1:

 

W_x= 2051 см³;

h

х

х

I_x = 55680 см⁴;

S_x=1165 см³;

i_x=22.16 см;

I_y = 2404см⁴;

i_y=4.7 см;

у

h=543 мм;

b

b = 220 мм;

t= 13.5 мм;

s= 9.5 мм;

m=97.9 кг/м;

А=124.75 см².

Проверочная часть.

По I-й группе предельного состояния:

,             с₁=1,11;

;

,                   

,  

,                       где , γ_m –коэффициент надежности по материалу, равный 1,025 в соответствии с таблицей 2* СНиП  II-23-83*.

По II-й группе предельного состояния:

,           где ,

 

Подбор сечения составной сварной главной балки.

 

 

 

 

Компоновочная часть.

1.  Тип сечения – сварной двутавр.

2.  Статический расчет: эпюры Mи Q.

3.  Выбор стали (Таблица 50* СНиП  II-23-83*): сталь – С255.

4.  Расчетное сопротивление:

R_y=230 МПа.

,       

5. 

tf

Определение высоты балки.

tW

, если h≤1.3 и

hW

h

, если h>1.3,

где  k – коэффициент, зависящий от сечения балки: для постоянного сечения – 1,15, для переменного – 1,1;

bf

t_W – толщина стенки;

tf

t_W=7+3h(м)

,

,

h=1,43 м,      λ_W=160,         

Минимальная высота.

,   где E=(2.05-2.1)*10⁵ МПа,

,

Из полученных высот h_опт, h_min принимаем большую, h = h_опт = 156,92 см, следуя рекомендациям при h>1м – принимаем h кратную 10 см, т.е. h= 160см=1,6 м

,

,

, γ_m –коэффициент надежности по материалу, равный 1,025 в соответствии с таблицей 2* СНиП  II-23-83*.

R_уп=235 МПа.

;

Согласно сортаменту широкополосной универсальной горячекатаной стали по ГОСТ 82-70* (таблица П 16.13), принимаем толщину стенки t_w= 10 мм.

Геометрические характеристики.

10

;

1600

1528

где  I_x – требуемый момент инерции, определяемый по формуле:

400

;

36

,               ;

Ширину пояса выбираем из условия: ,    

;             b_f =400 мм,

;

,     t_f ≤40 мм,

;

b_f и t_f  назначаем с учетом сортамента на листовую сталь, при этом должно выполняться условие:

;

;

Принимаем b_f =400 мм , t_f =36 мм.

 Проверочная часть.

1.  Определяем характеристики принятого сечения:

;

;

;

;

;

Проверочная часть.

По I-й группе предельного состояния:

,  с₁=1.08;

;

;           

, 

,                      где , γ_m –коэффициент надежности по материалу, равный 1,025 в соответствии с таблицей 2* СНиП  II-23-83*.

2.  Проверка стенки на совместное воздействие δ и τ:

,       

       

,       ;

;

Проверка общей устойчивости:

Для балок двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент φ_b  вычисляется по формуле:

, где ψ принимается по таблице 77 и 78* [2], в зависимости от характера нагрузки и параметра  α, который вычисляется по формуле:

ψ=1,75+0,09α,         0,1≤ α≤40

 ψ=3,3+0,053α - 4,5*10 ^-5α² ,     40≤ α≤400.

, где l_ef – расчетная длина балки, определяемая согласно требованиям  п.5.15;

b_f и t₁ – ширина и толщина пояса балки;

h – расстояние между осями поясов;

а – размер, равный 0,5h;

;

ψ=1,75+0,09*5.64=2.26;

     

Не выполняется.

3.  Проверка местной устойчивости стенки:

Стенку на устойчивость проверяем в 2-х отсеках:

1)  на опорах (т.к. Q_max) и 2) в середине (M_max).

 - условная гибкость.

Поперечные ребра устанавливаться в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок, от вспомогательных балок и на опорах. При этом расстояние между основными поперечными ребрами вдоль балки принимаем  а=2.86м, которое не должно превышать,  , если λ>3,2, и , если λ≤3,2

, устанавливать дополнительные ребра жесткости через растояние