“Рабочая площадка промышленного здания”

Окончательно принятую конструкцию монтажного стыка показываем на рис.17.6. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ПРИКРЕПЛЕНИЯ БАЛКИ НАСТИЛА К ГЛАВНОЙ БАЛКЕВ данном случае этот параграф выполнять не требуется, т.к. в п.5.5 мы приняли этажное сопряжение главной балки и балок настила.7. РАСЧЕТ КОЛОННЫ7.1. Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет.Нагрузка на колонну Nможет быть определена как сумма опорных давлений главных балок, опирающихся на колонну К1.В нашем случае N = 2RБ·1,005 = 2·93,51,005 = 187,9т,где 1,005 – коэффициент, учитывающий вес колонны.Проверим (приближенно) значение N, определяя нагрузку через грузовую площадь:где 1,04 – коэффициент, учитывающий вес балок и колонны,g – расчетная нагрузка на 1 м2 (см. §3).Определим отметку верха колонны. В нашем случае при этажном сопряжении:Здесь dн – отметка настила (пола) площадки (см. §1), tстяжки и tж.б.плиты – принятые ранее (§3) толщины стяжки и железобетонной плиты, hгл.балки и hБ1 – высоты сечений главной балки и балки настила, 0,015 м – величина выступа опорного ребра главной балки.Длина колонны lк = dв.к. –dн.к.= 8,16 – ( –0,4)= 8,56 м,где dн.к. – отметка низа колонны.Расчетная схема колонны представлена на рис.20.Расчетные длины относительно обеих главных осей:lx = ly = lef = μlк = 1·8,56 = 8,56 мРис. 18 Расчетная схема колонны7.2. Подбор сечения и проверка устойчивости колонны7.2.1. Определение сечения ветвейПринимаем сквозную колонну из двух прокатных швеллеров, соединенных планками (см. рис.19).Марку стали назначаем таблице 50[1]. Колонна относится к 3-ей группе конструкций. Принимаем сталь ВСт3пс6 по ТУ 14-I-3023-80. По таблице 51[1] для фасонного проката из выбранной стали при толщине 4÷20 мм Ry=2450кг/см2. Т.к. ослабления отсутствуют (An = A), расчет на прочность по формуле 5[1] не требуется; определяющим является расчет на устойчивость по п.5.3[1].Рис. 19 КолоннаНаходим сечения ветвей из расчета на устойчивость относительно материальной оси Х-Х.Задаемся гибкостью λзх = 80 (λзх = 50÷80). Тогда φзх = 0,675по табл.72[1].Требуемая площадь сечения одного швеллера (одной ветви):Здесь γс = 1 по табл. 6[1].Требуемый радиус инерции:По сортаменту (ГОСТ 8240-93) принимаем швеллер №40:АВ = 61,5 см2;ix = 15,7 см;bf = 11,5 см;Iy1 = 642 см4;iy1 = 3,23 см;zo = 2,75 см;tw= 0,8 см;tf= 1,35 см.7.2.2 Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси Х-Хгде [λ] = 120 – предельное значение гибкости, определяемое по таблице 19[1],по таблице 72[1] находим φх = 0,827 (по интерполяции). Недонапряжение По сортаменту (ГОСТ 8240-93) принимаем швеллер №36:АВ = 53,4 см2;ix = 14,2 см;bf = 11 см;Iy1 = 513 см4;iy1 = 3,1 см;zo = 2,68 см;tw= 0,75 см;tf= 1,26 см.Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси Х-Хгде [λ] = 120 – предельное значение гибкости, определяемое по таблице 19[1],по таблице 72[1] находим φх = 0,805 (по интерполяции). Недонапряжение По сортаменту (ГОСТ 8240-93) принимаем швеллер №33:АВ = 46,5 см2;ix = 13,1 см;bf = 10,5 см;Iy1 = 410 см4;iy1 = 2,97 см;zo = 2,59 см;tw= 0,7 см;tf= 1,17 см.Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси Х-Хгде [λ] = 120 – предельное значение гибкости, определяемое по таблице 19[1],по таблице 72[1] находим φх = 0,778 (по интерполяции). Условие не выполняется.Окончательно принимаем два швеллера№36.7.2.3. Установление расстояния между ветвямиВ основу расчета положено требование равноустойчивости λх = λef , где λef – приведенная гибкость колонны относительно свободной оси Y-Y.По таблице 7[1] , отсюда (*),где λв ≤ 40 – гибкость ветви относительно оси Y-Y. При этом должно соблюдаться условие λв ≤ λy , т.к. в противном случае возможна потеря устойчивости колонны в целом. Отсюда и из выражения (*) следует, что Принимаем λв = 40 , тогда Требуемый радиус инерции: Требуемое расстояние между центрами тяжести ветвей:Требуемая ширина колонны: Проверим полученный результат, определив по приближенной формуле:Здесь α – коэффициент, зависящий от формы сечения.Принимаем bк ==43 см (кратно 1 см).Зазор между ветвями d не должен быть менее 10,0 см. В нашем случае:d = bк – 2bf = 43 – 2·11 = 21 > 10,0 смОставляем принятый размер bк = 43 см. c = bк – 2zo = 430 – 2·26,8 = 376,4 мм.7.2.4. Проверка устойчивости относительно свободной оси Y-YIy= 2[Iy1 + AB·(0,5c)2] = 2(513 + 53,4·0,52·37,62) = 19900см4;;Приведенная гибкость относительно свободной оси Y-Y:–следовательно устойчивость относительно оси Y-Yможно не проверять, т.к. φy = φx.7.3. Расчет соединительных планок7.3.1. Установление размеровa = (0,5 ÷ 0,75)bк = (0,5 ÷ 0,75)43 = 21,5 ÷ 32,25 смПринимаем a = 25 см.Длина планки bsпринимается такой, чтобы края планки заходили на полки швеллера на 30 ÷ 40 мм.bs = d+2·4 = 21+2·4 = 29 см.Чтобы избежать выпучивания должны быть удовлетворены условия:0,6 см ≤ t ≤ 1,2 см.Принимаем t =1 см, тогда:Формула, использованная выше при определении λefсправедлива, если выполняется условие:(таблица 7[1]).Здесь ;IB = Iy1 = 513 см4;Требуемое расстояние между планками в свету вычисляется по принятой ранее гибкости ветви λВ :Требуемое расстояние между осями планок:7.3.2. Определение усилий в планкахПланки рассчитываются на условную фиктивную поперечную силу:(п.5.8[1])Здесь β – коэффициент, принимаемый равным меньшему из двух значений: и ; где φmin – меньший из коэффициентов φx и φy. В нашем случае (φx= φy =0,805):;Таким образом β = 0,893 ,Поперечная сила действующая в одной плоскости планок:Сила, срезывающая одну планку: Момент, изгибающий одну планку в плоскости:7.3.3. Проверка прочности приварки планокПредусматриваем использование ручной сварки при изготовлении колонны, принимаем, что планки прикрепляются к полкам швеллеров угловыми швами с высотой катетаKf = 7 мм < tс заводкой швов за торец на 20 мм.По таблице 55[1] принимаем для района II5и стали ВСт3пс6 электроды марки Э42 (ГОСТ 9467-75).Определяем все величины, необходимые для расчета:βf = 0,7;βz = 1,0 (таблица 34[1]);γwf = γwz= 1,0 (пункт 11.2[1]);(таблица 56[1]);, где временное сопротивление принято по таблице 51[1] для проката толщины 11÷20 (у нас tf = 11,7 мм).Проверяем условие, приведенное в пункте 11.2[1]:Т.к условие выполняется, расчет следует производить только по металлу шва.Напряжения в шве (в расчете учитываются только вертикальные швы):Условие прочности шва:Окончательно принимаем Kf = 7 мм. Прочность самих планок заведомо обеспечена, т.к. толщина планки превышает величину Kf . Используем определенные здесь характеристики швов для расчета базы и оголовка.7.4. Расчет базы7.4.1. Определение размеров плиты в планеСначала необходимо определить расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:Rф = ξRс , где .Здесь Аф – площадь верхнего обреза фундамента;Апл – площадь плиты (вначале расчета можно приближенно считать ξ = 1,2);Rс – приведенная прочность (для бетона М150 Rс= 70 кг/см2).Таким образом Rф = 1,2·70 = 84 кг/см2.Требуемая площадь плиты: Ширину плиты примем конструктивно (см. рис.21):Bпл = hк + 2tтр + 2с = 36 + 2·1,0 + 2·5,0 = 48 см, где с ≥ 4 см.Требуемая длина плиты: Требуемая длина плиты из конструктивных соображений:,где величина «а1» принимается от 100 до 120 мм для размещения «плавающей» шайбы под гайки фундаментных болтов. Принимаем Lпл = 63см (Lпл >и кратна 1 см).7.4.2. Определение толщины плитыПлита работает на изгиб как пластинка, опертая на траверсы и торец стержня и нагруженная равномерно-распределенным (условно) реактивным давлением фундамета. кг/см2 < Rф = 84 кг/см2Определим максимальные моменты для отдельных участков плиты (для полосы шириной 1 см).I участок. (Плита работает как пластинка, опертая по контуру),где α – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка «а» к более короткой «b» (см. таблицу).В данном случае .II участок. (Плита работает как пластинка, опертая по 3-ем сторонам) – см.рис.20Рис. 20Для нашего случая:; тогда .III участок. (Плита работает как консоль) Принимаем для плиты по таблице 50[1] сталь ВСт3кп2 (ГОСТ 380-71*) при t = 21÷40 мм, тогда Ry= 2100 кг/см2 (табл.51[1]).Требуемая толщина плиты:Т.к. толщина плиты не превышает 4см, вводить дополнительные ребра не требуется.Принимаем tпл = 36 мм > (ближайший больший стандартный размер).7.4.3. Расчет траверсыТребуемая высота траверсы определяется необходимой длинной каждого из четырех швов, соединяющих ее с ветвями колонны.При Kf = 1,0 см < 1,2tтрав = 1,2·1,0 = 1,2 смПринимаем hтрав = 38 см (кратно 1 см и не меньше ).Нагрузка на единицу длины одного листа траверсы:Усилия в месте прикрепления траверсы к ветвям колонны:Момент сопротивления сечения листа:Проверка прочности:Условие прочности выполнено.7.5. Расчет оголовкаКонструктивно принимаем t'пл = 2,0 см и Kf = 1,0 см. Высота диафрагмы из условия прочности сварных швов:Принимаем hд = 38 см.Требуемая толщина диафрагмы из условия прочности торца на смятие:Требуемая толщина из условия прочности на срез:,где Rs = 0,58Ry = 0,58·2350 =1360 кг/см2.Принимаем tд = 2,8 см >.Толщина планок, к которым крепится диафрагма:tпл ≥ 0,5tд = 0,5·28 = 14 мм.Принимаем tпл = 16 мм.Принятая конструкция оголовка показана на рис.21.(см. след. стр.)Рис. 21 Конструкция базы и оголовкаСПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫСНиП II-3-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М., 1982.СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., 1986.Металлические конструкции (Под ред. Е.И.Беленя. – 6-е изд.) М., 1985.И.А.Мизюмский и др. Рабочая площадка промышленного здания: Метод. указания / ЛИСИ. Л., 1987.Лапшин Б.С. К расчету балок в упругопластической стадии по СНиП II-3-81 – – В кн.: Металлические конструкции и испытания сооружений: Межвуз. тематич. сб. тр. Л., ЛИСИ, 1984, с 68 – 75.Металлические конструкции в 3т. Т.1 Эл-ты констр.: Учебник для строительных вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филипов и др.: Под.ред В.В. Горева – – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2001. – 551с.