Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Площадки предназначены для размещения технологического оборудования, организации его обслуживания и ремонта.
В курсовой работе выполнены расчеты колонны, главной балки, балки настила и настила технологической площадки. Расчет конструкций проведен по методу предельных состояний: настил, балки настила и главная балка рассчитаны по первой и второй, а колонна - по первой группе предельных состояний. К технологической площадке приложены нагрузка от собственного веса конструкций и временная нормативная нагрузка. Нагрузка, воспринимаемая настилом, передается на балки настила, которые, в свою очередь, передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны. Стержни центрально-сжатых колонн состоят из двух ветвей, связанных между собой по высоте планками, приваренными к ветвям колонны. Для повышения сопротивления закручиванию и сохранения ее контура устанавливаем диафрагмы, которые располагаем у торцов отправочных элементов. Балки настила проектируем из прокатных профилей - двутавров, а главные балки - составными. Настил приварен к балкам настила, что делает невозможным сближение балок настила при его прогибе под нагрузкой. Кроме того, путем приварки настила к поясам балок создается частичное защемление настила, появляются опорные моменты, снижающие моменты и прогиб в пролете.
Взаимное расположение балок в балочной клетке согласно заданию на курсовую работу принято в одном уровне.
Колонны в рабочих площадках проектируем центрально-сжатые, состоящие из оголовка, стержня и базы. Стержень колонны выполняем из двух двутавров. Передача давления от стержня колонны на фундамент осуществляется через базу. Для соединения базы с фундаментом используем анкерные болты, диаметр которых из условий коррозии принимаем не менее 20 мм. Для обеспечения геометрической неизменяемости технологической площадки между колоннами устраиваем связи.
1 Расчет настила
Предельный относительный прогиб настила принимаем равным
Для настила применяем листы толстолистовой стали по ГОСТ 19903-74.
Предварительно принимаем толщину стального настила в зависимости от временной нормативной нагрузки; t=12 мм. Шаг балок настила принимаем равным ln =0,7м; количество балок настила nb = 11,9/0,7=17.
Проверим принятую толщину листов настила, для чего определим отношение пролета настила к его толщине .
При жестком закреплении тонкого настила (40 300), его рассчитываем на изгиб с распором (рисунок 1).
Рисунок 1 - К расчету плоского стального настила
Толщину листа при работе настила на изгиб с распором определяем по формуле(1.1):
(1.1)
где - цилиндрическая жесткость пластинки;
(1.2)
- коэффициент Пуассона; для стали принимается равным 0,3;
- поправка, учитывающая отсутствие в настиле поперечной линейной деформации;
E=2.06*10 5Па - модуль упругости прокатной стали;
- расчетная ширина полосы настила; принимается равной 100 см;
- заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу;
- нормативная нагрузка на 1 см полосы настила;
- собственный вес настила, gn=129,5 кг/м2
Н/см2
МПа.
см
Принимаем ромбическую сталь толщиной t = 10 мм, gn=98,1 кг/м2.
Силу распора Н определяем по формуле(1.3):
, (1.3)
где - коэффициент надежности по нагрузке; принимаем ;
кН/см
Расчетное значение катета шва, прикрепляющего настил к балкам при ручной сварке, определяем по одной из формул(1.4):
и ли , (1.4)
где - расчетная длина шва; принимаем см;
и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов; принимаем и;
- коэффициент надежности по материалу шва; принимаем = 1,25;
и - расчетные сопротивления сварных соединений угловых швов при срезе соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления ;
принимаем ; ;
здесь Rwun=410 МПа - нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению Run - временное сопротивление стали разрыву; тогдаМПа;
и - коэффициенты условий работы шва; принимаем ; ;
- коэффициент условий работы принимаем
см;
Принимаем катет шва kf = 4 мм.
2 Расчет балки настила
2.1 Подбор сечения балки настила
Балки настила принимаем из прокатных двутавров по ГОСТ8239-72.
Расчетная погонная нагрузка на балку:
(2.1)
где - коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенной нагрузки; при полном нормативном значении равномерно распределенной нагрузки 2,0 кПа ;
- коэффициент надежности по нагрузке; для металлических конструкций ;
- собственный вес настила;
- собственный вес 1 м балки; принимаем Н/м2) .
кН/м2
Расчетная схема представлена на рисунке 2
Рисунок 2 – К расчету балки настила
Максимальный изгибающий момент M находим по формуле(2.2):
. (2.2)
кНм.
Наибольшая поперечная сила определяется по формуле(2.3):
. (2.3)
кН
Требуемый момент сопротивления сечения балки «нетто» для случая упругопластической работы при изгибе балки в одной из главных плоскостей можно определить по формуле(2.4):
(2.4)
где - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению; предварительно принимаем ;
- расчетное сопротивление материала; принимаем в зависимости от марки стали МПа;
- коэффициент условий работы; предварительно принимаем равным 1,0.
см 3
По сортаменту принимаем прокатный двутавр № 36, его характеристики: см3, см 4,Sх=13380см4
Определяем соотношения площадей пояса и стенки балки по формуле(2.5):
(2.5)
где и - ширина и толщина пояса выбранного двутавра;
мм; мм; - толщина стенки двутавра; мм;
- высота двутавра; мм.
Принимаем значения коэффициентов c(cx), cy и n.
Принимаем c=1,1;cy=1,47; n=1,5
2.2 Проверка несущей способности балки
2.2.1 Проверка прочности балки
Подобранное сечение проверяем на прочность по первой группе предельных состояний от действия касательных напряжений по формуле(2.6):
(2.6)
где - наибольшая поперечная сила на опоре;
и - статический момент и момент инерции сечения;
- толщина стенки балки;
- расчетное сопротивление стали сдвигу; определяем по формуле (2.7)
(2.7)
где - предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; принимаем МПа;
- коэффициент надежности по материалу проката ; принимаем .
Н/мм2= 20,09 кН/см.
кН/см < кН/см, условие выполняется.
2.3 Проверка жесткости балки
Проверка второго предельного состояния ведем путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производится по формуле (2.8):
, (2.8)
где - значение нормативной нагрузки на балку; определяется по формуле с учетом значений, соответствующих выбранной балке настила;
кН/м <, т.е. условие жесткости балки удовлетворяется.
3 Расчет главной балки
Проектирование балок составного сечения выполняем в два этапа: на первом этапе компонуем и подбираем сечения, а на втором - проверяем балку на прочность, устойчивость и жесткость.
3.1 Подбор сечения главной балки
3.1.1 Сбор нагрузок.
Подбор сечения главной балки состоит в определении размеров поясов и стенки составной сварной балки, с учетом заданных технологическим заданием условий, экономичности, прочности, устойчивости и технологичности изготовления. Расчетная схема представлена на рисунке 3
а - расчетная схема; б - сечение балки
Рисунок 3 - К подбору сечения главной балки
Определяем по формуле (3.1) расчетную погонную нагрузку на главную балку
(3.1)
где и - коэффициенты надежности по нагрузке для временной нормативной и постоянной нагрузок; принимаем по ; ;
- собственный вес настила;
- масса 1 м балки настила;
- собственный вес главной балки, предварительно принимаемый равным 1 - 2 % нагрузки, приходящейся на балку;
кН/м
Нормативная нагрузка:
кН/м
3.1.2 Определение усилий.
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
(3.2)
кНм
Поперечная сила на опоре:
(3.3)
кН
Определим также нормативный изгибающий момент
(3.4)
кНм
3.1.3 Подбор сечения балки.
Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Определяем требуемый момент сопротивления балки по формуле (3.5):
(3.5)
где - расчетное сопротивление материала главной балки; принимаем МПа;
с1 - коэффициент, учитывающий упругопластическую работу материала балки; принимаем с1 = 1,1.
см 3
3.1.4 Компоновка сечения главной балки
Компоновку составного сечения начинаем с установления высоты балки.
Предварительно задаемся высотой балки м
Определяем толщину стенки по эмпирической формуле (3.6):
(3.6)
мм.
Предварительно принимаем 12 мм
Определяем оптимальную высоту балки по формуле (3.7):
(3.7)
где - для сварных балок постоянного сечения.
см=1.19м
Определяем минимальную высоту балки по формуле (3.8):
, (3.8)
где fu - предельный относительный прогиб; для главных балок fu=400.
м.
Окончательно принимаем высоту стенки балки hw=140 см.
Определяем минимальную толщину стенки из условия работы ее на срез
( 3.9):
(3.9)
где - при работе на срез без учета поясов
м
Принимаем толщину пояса tf=3см
hb=hw+6=140+6=146см
Окончательно принимаем tw=12мм.
Проверим местную устойчивость стенки главной балки по формуле (3.10):
(3.10)
см
Условие выполняется, следовательно, дополнительного укрепления стенки главной балки продольным ребром не требуется.
Принимаем толщину поясных листов 30 мм.
Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки по формуле(3.11):
(3.11)
где hb - принятая высота главной балки.
см4
Высота стенки балки см; находим момент инерции стенки
(3.12)
см4
Момент инерции, приходящийся на поясные листы
см4.
Требуемую площадь сечения одной полки определяем по формуле(3.13):
(3.13)
где см - расстояние между центрами полок.
см2
Ширину полки балки определим по формуле (3.14):
. (3.14)
см. Принимаем см.
см2
Из условия обеспечения местной устойчивости (при работе балки в пределах упругих деформаций) отношение свободного свеса полки к ее толщине не должно превышать значений, вычисляемых по формулам (3.15) и (3.16):
(3.15)
см
с учетом развития пластических деформаций
. (3.16)
см
Условия выполняются.
3.2 Проверочные расчеты
3.2.1 Проверка прочности балки по нормальным и касательным напряжениям. Фактический момент инерции и момент сопротивления балки вычислим по формулам (3.17) и (3.18):
(3.17)
см4
. (3.18)
см3
Нормальные напряжения
. (3.19)
кН/см< кН/см
Недонапряжение составляет , что допустимо.
Касательные напряжения по нейтральной оси сечения у опоры балки формула (3.20):
(3.20)
где см3 - статический момент полусечения.
кН/см; Ryn=32.5 кН/см
, условие выполняется.
3.2.2 Проверка жесткости главной балки.
Относительный прогиб балки определим по формуле(3.21):
(3.21)
где кН/м - нормативная нагрузка на 1 м балки.
<, жесткость главной балки обеспечена.
3.2.3 Проверка общей и местной устойчивости главной балки.
Проверки общей устойчивости балок не требуется, т.к. на балку передается статическая равномерно распределенная нагрузка от жесткого настила, который опирается на верхний сжатый пояс и жестко с ним связан.
Местная устойчивость пояса уже проверялась ранее по формулам (3.15) и (3.16). Проверку устойчивости стенки выполняем с учетом значений условной ее предельной гибкости и наличия местной нагрузки на пояс балки в следующем порядке: сначала определяем необходимость постановки ребер жесткости по формуле (3.22):
(3.22)
Значение условной гибкости превышает 3,2; подвижная нагрузка отсутствует, значит стенку балки следует укреплять поперечными ребрами жесткости (тем более, что к ним крепятся балки настила). Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать . В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части должна быть для симметричного парного ребра не менее мм; принимаем ширину поперечного ребра равным 90мм; толщина ребра должна быть не менее мм; принимаем толщину ребра 8 мм. Кроме того, в зоне учета пластических деформаций необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, так как местные напряжения в стенке в этой зоне недопустимы. Длину зоны использования пластических деформаций в стенке определяем по формуле (3.23):
(3.23)
где с1 - коэффициент, учитывающий влияние пластичности при одновременном действии и ; принимаем с1 = 1,1.
см
3.3 Изменение сечения главной балки по длине
Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (для разрезных балок - у опор). Это дает экономию материала, но несколько увеличивает трудоемкость изготовления.
В данной курсовой работе рассматривается изменение сечения балки по длине путем уменьшения ширины ее поясов. При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры (рисунок 4). Сечения поясов соединяют сварным швом встык без применения физических методов контроля.
Момент, действующий в месте изменения сечения и перерезывающая сила в сечении (формулы 3.24 и 3.25):
кНм (3.24) кН (3.25)
где x - расстояние от опоры до места изменения сечения:
м, принимаем x=1.98 м
Рисунок 4 - Расчетные схемы к изменению сечения поясов главной балки
По моменту определяем требуемый момент сопротивления(3.26), а затем момент инерции измененного сечения(3.27) исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:
(3.26)
(3.27)
=см3
см
Требуемый момент инерции поясов(3.28) и требуемая площадь сечения поясов (3.29)
(3.28)
(3.29)
см
см
Ширину уменьшенного сечения пояса определим по формуле (3.30):
(3.30)
=41.79/3=13.93 см
принимаем мм
Момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения найдем по формулам (3.31) и (3.32):
см4 (3.31)
(3.32)
см4
см3
Нормальные напряжения
. (3.33)
кН/см< кН/см
Проверяем приведенные напряжения по формуле (3.34) в сечении А–А (рисунок 4) - месте изменения сечения балки (где они будут максимальны):
; (3.34)
где кН/см
(3.35)
S1f определим по формуле (3.36):
(3.36)
см
кН/см
кН/см < кН/см
Условие выполняется.
3.4 Расчет опорного ребра
Конец балки в месте опирания ее на колонну укрепляем опорными ребрами; т.е. вся опорная реакция передается с балки на опору через эти ребра жесткости. Ребра жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляем к стенке балки сварными швами, а торец ребер жесткости строгают для непосредственной передачи опорного давления на стальную колонну. Для правильной передачи давления на колонну центр опорной поверхности ребра совмещаем с осью полки колонны (рисунок 5).
Размер опорных ребер жесткости определяем из расчета на смятие торца ребра . Площадь смятия опорного ребра определяем по формуле (3.37):
(3.37)
где - расчетное сопротивление стали смятию;
. (3.38)
МПа
см2
Выступающую вниз часть опорного ребра (рисунок 5) принимаем толщиной а=20 мм, ширину ребра принимаем мм.
см
Принимаем tp=18 мм.
см2
Опорный участок балки проверяем на устойчивость из плоскости балки как условный опорный стержень, включающий в площадь расчетного сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной по
мм
в каждую сторону (на рисунке 5 эта площадь заштрихована) и длиной, равной высоте стенке балки, т.е.
см
Момент инерции, относительно оси z
см4
Радиус инерции см
Тогда =>=0.898( - коэффициент продольного изгиба ребра).
Проверку на устойчивость осуществляем по формуле (3.39)
. (3.39)
кН/см кН/см,условие выполняется.
Рисунок 5 - К расчету опорной части балки
Опорное ребро крепится к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой (Св08Г2С) МПа. По таблице принимаем минимальный катет сварных швов мм и определяем расчетную длину одного шва по формуле
см
Напряжение срезу швов по металлу шва и металлу границы сплавления
(3.40)
(3.41)
где см2
МПа
МПа
кН/см < кН/см, условие выполняется.
кН/см < кН/см, условие выполняется.
3.5 Опирания и сопряжения балок
Сопряжение балок в одном уровне способно передать большие опорные реакции. Недостаток этого сопряжения необходимость выреза верхней полки и часть стенки балки настила. Этот вырез несколько ослабляет сечение балки и увеличивает трудоемкость сопряжения.
Рисунок 6 Сопряжение балок в одном уровне:
1 – настил; 2 – балка настила; 3 – ребро жесткости; 4 – главная балка
Одним из вариантов сопряжения балок в одном уровне является примыкание одной балки к другой сбоку с передачей нагрузки через соединительные элементы, например, ребро жесткости (рисунок 5). Опорная реакция со стенки примыкающей балки настила передается через болты на ребро жесткости. Болты воспринимают усилия сдвига, соединяемых элементов. В качестве работающих применяем болты нормальной точности, а при больших опорных реакциях балок настила высокопрочные болты. Учитывая неравномерность вовлечения болтов в работу, и с целью повышения надежности, параметры болтовых соединений (количество и диаметр болтов) определяем по усилию на 20…25% выше опорной реакции балки.
Принимаем болты диаметром 24 мм нормальной прочности класса точности В (диаметр отверстия 27 мм). Расчетное сопротивление болтового соединения срезу Rbs должно быть не ниже предела текучести стали соединяемых элементов Run=600 МПа. Принимаем болты класса прочности 5.8 σт=5·8·10=400 МПа, Rbs=200 МПа.
Требуемое количество болтов определяется по формуле (3.42):
, (3.42)
где N – продольное сдвигающее усилие, воспринимаемое болтами; N=2∙Qbn;
Nmin меньшее из значений расчетного усилия для одного болта на срез или смятие.
Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом на срез, определяем по формуле (3.43):
, (3.43)
где b коэффициент условий работы соединения, принимаемый для болтов нормальной прочности классов точности В, С равным 0,9;
Rbs расчетное сопротивление болтового соединения на срез; при болтах класса 5.8 принимаем равным 200 МПа;
A – расчетная площадь сечения болта; A=πd2/4=3,14·2,42/4=4,52 см2.
ns число расчетных срезов одного болта, равное количеству соединяемых деталей минус 1; в нашем случае ns=2–1=1.
.
Расчетное усилие, воспринимаемое соединяемыми элементами, на смятие определяем по формуле (3.44):
, (3.44)
где Rbp расчетное сопротивление болтового соединения смятию; принимаем равным 645 МПа;
d наружный диаметр болта; применяем болты с d=2,4 см;
t наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; при данной схеме сопряжения эта толщина ребра жесткости, равная 1,81 см и толщина стенки балки настила, равная 0,75 см.
.
Принимаем Nmin=81.36 кН.
, принимаем n=3.
Принимаем 3 болта ø24 мм нормальной прочности (класса В) класса точности 5.8.
Расстояние между центрами болтов не менее 3d=3·2,4=7,2 см, принимаем расстояние между центрами болтов равным 8 см; минимальное расстояние до края элемента вдоль усилия 2d=2·2,4=4,8 см; минимальное расстояние до края элемента поперек усилия при обрезных кромках 1,5d=1,5·2,4=3,6 см, при прокатных кромках 1,2d=1,2·2,4=2,9 см, максимальное расстояние до края элемента 4d=4·2,4=9,6 см.
4 Расчет сквозной центрально-сжатой колонны
Центрально-сжатые колонны воспринимают вертикальную продольную силу, приложенную по оси колонны, поэтому все поперечное сечение колонны испытывает равномерное сжатие.
Колонна состоит из трех основных частей: оголовка, стержня и базы. При проектировании центрально-сжатых колонн требуется обеспечить устойчивость колонны относительно главных осей ее сечения.
4.1 Выбор расчетной схемы и типа сечения колоны
Расчетная схема колонны определяется способом закрепления ее в фундаменте и способом прикрепления балок, передающих нагрузку на колонну.
Расчетную длину колонны принимаем равной:
(4.1)
где - коэффициент, учитывающий способ закрепления концов колонны; принимаем ;
l - геометрическая длина колонны; принимается равной расстоянию от верха перекрытия до верха фундамента:
, (4.2)
где hn - отметка верха настила; согласно задания м;
h1 = 0,15 м - заглубление базы колонны ниже отметки чистого пола;
hp - строительная высота перекрытия; при сопряжении балок настила с главной балкой в одном уровне:
(4.3)
где h - высота главной балки;
a1 - выступающая вниз часть опорного ребра;
t - толщина настила;
hp=146+2+1=149 см
см
см
4.2 Подбор сечения стержня колонны
Стержень сквозной колонны состоит, из двух прокатных двутавров, соединенных между собой планками. Равноустойчивость колонны в обеих плоскостях (Х-Х и Y-Y) обеспечиваем раздвижкой ветвей на такое расстояние, чтобы приведенная гибкость ef по свободной оси была не более гибкости колонны по материальной оси (efx). Расчет сечения сквозной колонны ведем относительно материальной оси, а расстояние между ветвями определяем относительно свободной оси. Требуемую площадь сечения центрально - сжатой колонны (при условии обеспечения устойчивости относительно главных осей ее сечения) определим по формуле:
, (4.4)
где N - сила, действующая на колонну
кН;
- коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости колонны.
Принимаем = 60, .
см2
Требуемый радиус инерции сечения стержня колонны относительно материальной оси i определяем из формулы (4.5) при этом учитываем, что гибкость относительно материальной оси равна расчетной гибкости
(4.5)
см
По полученным значениям (площадь сечения и требуемый радиус инерции) по сортаменту принимаем подходящий профиль проката.
Принимаем два двутавра № 45: см2; см; см; см4; см; см; см, см4.
Проверку устойчивости принятого стержня ведем по формуле(4.6):
, (4.6)
где x – коэффициент, определяемый по действительной гибкости
.
кН/см
21.00<кН/см – условие выполняется.
4.3 Расчет колонны относительно свободной оси
Определяем расстояние между ветвями колонны из условий равноустойчивости колонны в двух плоскостях . Принимаем гибкость ветви 1 = 30.
Требуемое значение гибкости относительно свободной оси
(4.7)
Соответствующий полученной гибкости радиус инерции см
Требуемое расстояние между ветвями найдем по формуле (4.8)
(4.8)
где - коэффициент, зависящий от типа сечения ветвей; =0,60 – для сечения из двух двутавров
b=23.41/0.6=39.02см
Принимаем см (полученное расстояние должно быть не менее двойной ширины полок двутавров плюс зазор, необходимый для оправки внутренних поверхностей стержня).
4.4 Проверка сечения относительно свободной оси
Расчетная длина ветви
. (4.9)
Гибкость ветви, принятая ранее 1 =30, тогда
см.
Принимаем сечение планок и определяем момент инерции планок
(формула 4.10):
hпл=0,75b=0.75x42=31.5см
см;
Принимаем tпл=12 мм.
. (4.10)
см4
Определяем геометрические характеристики сечения колонны относительно оси у – у: см
Момент инерции:
(4.11)
Iy=2[808+82.55x(42/2)2]=74425.1 см
Радиус инерции сечения стержня относительно свободной оси и гибкость стержня колонны относительно свободной оси вычисляем по формулам (4.12) и (4.13)
(4.12)
(l – длина колонны) (4.13)
cм
Для вычисления приведенной гибкости относительно свободной оси необходимо проверить отношение погонных жесткостей планки и ветви (размеры берем из рисунка 7), т.е.
см
>5 (4.15)
т. к. данное отношение больше пяти, то деформации планок учитывать не нужно.
Рисунок 7 – Стержень колонны с планками
4.5 Расчет соединительных планок
Планки в центрально-сжатых сквозных колоннах рассчитываем на условную поперечную силу, возникающую при продольном изгибе. Эта сила возникает в результате изгиба стержней при потере ими устойчивости. Условную поперечную силу следует распределять поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производится проверка устойчивости (рисунок 8). Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепления их к ветвям.
Определяем условную поперечную силу :
кН.
Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани определяется по формуле(70):
(4.16)
Изгибающий момент и поперечную силу в месте прикрепления планки найдем по формулам (4.17) и(4.18):
(4.17)
(4.18)
кНсм
кН
Рисунок 8 – К расчету планок
Принимаем катет шва примерно равным толщине планки мм.
Определяем, какое из сечений швов по прочности, по металлу шва или по границе сплавления, имеет решающее значение.
При ручной сварке принимаем электроды Э-46А,МПа, и . Вычисляем расчетное сопротивление угловых швов по прочности (по металлу границы сплавления)
кН/см
По наименьшему из произведений ведем проверку прочности.
<
Прочность шва, прикрепляющего планку к ветви колонны, проверяем по равнодействующему напряжению от момента и поперечной силы по металлу шва по формуле(4.19):
, (4.19)
где и - коэффициенты условий работы сварного соединения, принимаемые ;
4.6 Расчет и конструирование базы колонны
База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В данной курсовой работе выполняется расчет базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (рисунок 9). При небольших расчетных усилиях в колоннах применяются базы с траверсами. Проектирование базы с траверсами начинают с определения размеров плиты в плане. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента
, (4.20)
где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;
- коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой, равным 1,0;
Apl – площадь опорной плиты;
- расчетное сопротивление бетона смятию.
Рисунок 9 – К расчету базы колонны
Обычно площадь верхнего обреза фундамента Аf незначительно превышает площадь опорной плиты Аpl , а бетон применяют C16/20. Расчетное сопротивление бетона сжатию fcd равно нормативному сопротивлению на сжатие fck, деленному на коэффициент γc=1.5:
см2.
Ширину опорной плиты назначаем с учетом конструктивных особенностей см; [h – высота сечения ветви колонны (швеллера или двутавра); ttr – толщина траверсы (10 мм), с – вылет консольной части опорной плиты (100 мм)]. Длина опорной плиты (формула 4.21):
(4.21)
Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Расчетной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте по контакту с плитой
Принимая Bpl=67см, по формуле (4.21) определяем:
см.
Принимаем см,
Опорное давление фундамента
(4.22)
Определим изгибающие моменты в отдельных участках плиты:
участок 1 при опирании на 4 канта
, (4.23)
где α - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой ; принимаем .
кНcм.
Участок 2 – консольный; отношение >2
(4.24)
кНcм
По наибольшему из найденных для различных участков плиты изгибающих моментов определяем момент сопротивления плиты шириной 1 см
, (4.25)
а по нему требуемая толщина плиты
(4.26)
Принимаем толщину плиты 38 мм.
Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых определяет высоту траверсы. Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонны четырьмя швами(каждая ветвь колонны приваривается к траверсе двумя швами), то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле (4.27):
(4.27)
Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной швов, которая не должна превышать
Принимаем см.
Подобранное сечение траверсы проверяем на прочность по нормальным напряжениям:
, (4.28)
где М – изгибающий момент в опорном сечении траверсы; определяется как для двухконсольной балки на двух опорах, загруженной равномерно распределенной нагрузкой на траверсу от реактивного давления грунта (формула 4.29):
(4.29)
Таким образом, по формуле (4.29):
По формуле (4.28) проверяем сечение траверсы на прочность:
Условие выполняется.
4.7 Расчет и конструирование оголовка колонны
При опирании главных балок на колонну сверху оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 20 мм. Нагрузка на колонну передается через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, а плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок (рисунок 10). Ребра оголовка привариваем к опорной плите и к стенке колонны. Сварные швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.
1 – плита оголовка; 2 – вертикальное ребро; 3 – горизонтальное ребро
Рисунок 10– К расчету оголовка колонны
Высоту ребра оголовка определяем требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше ):
. (4.30)
cм.
Принимаем см.
Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной швов, которая не должна превышать
Толщину ребра оголовка определяем из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением
, (4.31)
где - длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны:
см
- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаем МПа.
см.
Принимаем
Принятую толщину ребра проверяем на срез по формуле:
, (4.31)
где - расчетное сопротивление стали сдвигу.
.
Литература
1.Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1985.-560 с.: ил.
2.Металлические конструкции. В 3-х т. Т.1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов и др.; Под ред. В.В.Горева.-М: Высш. шк., 1997.-527 с.: ил.
3.СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1991.-96 с.
4.СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-36 с.
5.СТБ 21.504-2005.Система проектной документации. Конструкции металлические. Правила выполнения чертежей марки КМ. – Минск: Минстройархитектура РБ, 2003. -139с.
|
- |
XXX/XX -ПЗ |
Лист |
|||||
|
11 |
|||||||
|
Изм. |
Кол. |
Лист |
№док |
Подп. |
Дата |