Пояснительная записка на курсовую работу "Балочная клетка из стали", страница 11

Для принятого сечения:

А_w= t_w•h_w=45•0.8=36 см²;

А_f=45•2=90 см²;

А= А_w+2•А_f=36+2•90=216 см²;

I_x= (t_w³•h_w/12) + ( t•в³/6)=(0.8³•45/12)+( 1.4•45³/6)=21264.42 см⁴;

I_у= (h_w³•t_w/12) + 2•[ в•t³/12 + в•t(h_w+t/2)]= (45³•0.8/12) + 2•[45•1.4³/12 +         + 45•1.4•(45+1.4/2)²]=73913.82 см⁴;

r_х=Ö I_x/А=21264.42/216=9.922см;

r_у=Ö I_у/А=73913.82/216=18.5см;

l_х=l_ef,х/r_x=980/9.922=98.77

l_у=l_ef,у/r_y=980/18.5=52.97

Устойчивость колонны проверяем по наибольшей гибкости l_х=98.77. По [1, табл.29] j=0.4627

s=N/(A•j)=3366•10/(216•0.4627)=336.8 МПа<R_y=315 МПа.

Как видно, сечение перенапряжено. Проводим перекомпановку. Принимаем стенку толщиной t=10 мм. Полку принимаем из листа – 450х16 (рис. 13.3).

                

Для принятого сечения 

А_w= t_w•h_w=45•1=45 см²;

А_f=45•2=90 см²;

А= А_w+2•А_f=45+2•90=225 см²;

I_x= (t_w³•h_w/12) + ( t•в³/6)=(1.0³•45/12)+( 1.6•45³/6)=24303.75 см⁴;

I_у= (h_w³•t_w/12) + 2•[ в•t³/12 + в•t(h_w+t/2)]= (45³•1.0/12) + 2•[45•1.6³/12 +         + 45•1.6• (45+1.6/2)²]=85800 см⁴;

r_х=Ö I_x/А=24303.75/225=10.4 см;

r_у=Ö I_у/А=85800 /225=19.53 см;

l_х=l_ef,х/r_x=980/10.4=94.23

l_у=l_ef,у/r_y=980/19.53=50.2

Устойчивость колонны проверяем по наибольшей гибкости l_х=94.23. По [1, табл.29] j=0.4957

s=N/(A•j)=3366•10/(225•0.4957)=302 МПа<R_y=315 МПа.

Недонапряжение

D=(R_y-s)/R_y•100%=(315-302)/315•100%=4.1%, что в пределах нормы.

Проверим  устойчивость элементов, составляющих сечение колонны. Уточняем значение l_=l•ÖЕ/ R_y=94.23•Ö2.06• 10⁵ / 315=3.68

Нормативное отношение в_ef/t определяется по [1, табл.29]

[в_ef/t]=(0.36+0.1•l_)•ÖЕ/R_y=(0.36+0.1•3.68)•Ö2.06• 10⁵/315=18.62,

фактическое в_ef/t=(в-t_w)/2•t=45-1/2•1.6=13.75<[в_ef/t]=18.62,

следовательно, устойчивость полки обеспечена.

Проверим устойчивость сжатой стенки. Устойчивость ее обеспечена если

h_w/t_w≤[ h_w/ t_w]

Нормативное значение h_w/ t_w определяется по [1, табл.27]

[ h_w/ t_w]=(1.2+0.35•l_)•ÖЕ/R_y=(1.2+0.35•3.68)•Ö 2.06• 10⁵/315=63.625

фактическое h_w/t_w=45/1=45<[h_w/ t_w]=63.625

следовательно, устойчивость стенки обеспечена.

14. Проектирование базы колонны.

Запроектируем базу колонны, считая, что фундамент под колонну выпонен из бетона марки 100 с R_в=4.4МПа, при этом

R_ф= R_y•ψ=1.2•4.4=5.28 МПа.

Плиту запроектируем квадратной, со стороной

В_пл=ÖN/R_ф=Ö3366•10/5.28=79.84

Принимаем В_пл=80 см (рис. 13.4).

                               

Определим требуемую толщину плиты, рассматривая трапециевидный участок плиты как консоль площадью

А_к=(80+48.2/2)•17.5=1121.75 см².

Вычислим расстояние от кромки до центра тяжести трапеции:

а=(48.2•117.5•0.5•17.5+15.9•17.5•0.3•17.5)/1121.75=7.88 см.

Реактивное давление фундамента под плитой

q_ф=N/ В_пл ²=3366•10/ 80 ²=5.26

Изгибающий момент в заделке консоли

М= q_ф•А_к•с=5.26•1121.75•9.62=5676.2 кН•см.

Предполагаем, что плита выполнена из стали марки С345 по ГОСТ 27772-88, t=10-20 мм, R_y=315 МПа.

Определим требуемую толщину плиты

t=Ö6•М/в•R_у=Ö6•5676.2•10/48.2•315=4.73 см.

Принимаем плиту толщиной t=48 мм.

Определим радиусы кругов, равновеликих по площади плиты и контуру стержня колонны:

а=Ö 80²/π=45.135

в=Ö 45•48.2/π=26.27

b=в/а=0.58>0.5

следовательно можно считать, что толщина плиты определена правильно.

Для восприятия напряжений от случайных моментов и поперечных сил прикрепление стержня колонны с фрезерованным торцом к плите рассчитываем на усилие, составляющее 15% от общего усилия на колонну. Согласно               [1, табл. 55] сварку элементов, выполненных из принятых марок марок сталей, следует выполнять электродами Э50А. При этом R_wf=215 МПа [1, табл. 56], R_wz=0.45•R_wf [1, табл. 3]. Согласно [1, п.п.11.2] В соответствии с [1, п.11.2]        принимаем g_wf=1, g_wz=0.85; b_f=0.7, b_z=1 по [1, табл. 34].

Суммарная длина швов, прикрепляющих стержень колонны к плите с учетом непровара, 2•45+2•45+4•22-1=267 см.

Тогда катет шва по условию обеспечения прочности шва на срез             (условный) по металлу шва