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 = 187,9 т, 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 ветвей

Принимаем 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 Колонна

Находим 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 ветвями

В 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 см

Оставляем 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) = 19 900см4;;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 см

Принимаем 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 планках

Планки 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 планок

Предусматриваем 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 плане

Сначала 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 = 63 см (Lпл >и кратна 1 см).

7.4.

2. Определение толщины плиты

Плита 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 4 см, вводить дополнительные ребра не требуется. Принимаем tпл = 36 мм > (ближайший больший стандартный размер).

7.4.

3. Расчет траверсы

Требуемая 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 см

Принимаем 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 оголовка

Конструктивно 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 оголовка

СПИСОК 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 3 т. 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.