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
3. Расчет и конструирование колонны.
3.1 Определение расчётной длины колонны.
Рисунок. 17 – Расчётная схема колонны.
Расчетная нагрузка на колонну:
;
Так как тогда будем рассчитывать сквозную колонну, состоящую из двух двутавров.
Расчётная длина колонны:
где:
- отметка верха;
- высота главной балки;
- высота балки настила;
- толщина настила;
- глубина заложения;
Расчётная длина колонны:
= 1 коэффициент, зависящий от вида закрепления колонны;
3.2 Расчёт сквозной колонны.
3.2.1 Подбор и проверка сечения стержня колонны.
Задаемся гибкостью сечения колонны λ=40, тогда при Ry=315 МПа имеем = 0,874 (т. 3.10[1]) коэффициент продольного изгиба.
Принимаем сечение колонны из двух двутавров №33 по ГОСТ 8239-89 (т. 7.5[1]):
Проверяем колонну на устойчивость относительно оси X:
при по таблице 3.10[1]
Недонапряжение составляет:
Расчет относительно свободной оси.
Рисунок. 18 – Сечение и фрагмент колонны на планках.
Определим расстояние между ветвями колонны из условия равноустойчивости, т. е.
Принимаем , тогда
;
;
Принимаем b=32 см;
Просвет между ветвями:
Принимаем размеры планки:
принимаем
(от 0,5b=15 до 0,75b=22,5 см);
Найдем требуемое расстояние между планками:
принимаем lb = 55 см
Расстояние между центрами планок:
Выполним проверку условия:
,
Где: а-расстояние между центрами планок ;
b- расстояние между ветвями колонны =32см;
- момент инерции относительно оси у1 двутавра =;
- момент инерции пластины;
Условие не выполняется, следовательно:
Для проверки прочности планок и прикрепляющих швов определяем перерезывающую силу и момент, действующий на одну планку.
Предварительно зададимся - коэффициент продольного изгиба при по таблице 3.10 [1].
Планки прикрепляются к ветвям колонны угловыми швами, прочность которых при будет меньше прочности планки, поэтому достаточно проверить прочность сварных швов (в расчёт учитываем только вертикальные швы).
Определим площадь сечения и момент сопротивления сварного шва:
Тогда напряжение в шве:
Равнодействующее напряжение:
где: - расчетное сопротивление по металлу шва (т. 4.4[1])
Определим момент инерции относительно оси у:
Вычисляем радиус инерции и гибкость стержня:
Рассчитываем приведённую гибкость:
- коэффициент продольного изгиба при (т.3.10[1])
Проверим устойчивость ветви колонны:
;
3.2.2. Расчёт базы колонны.
Принимаем фундамент из бетона класса , для которого:
нормативное сопротивление бетона осевому сжатию (СНБ 503.01-02);
- частный коэффициент безопасности бетона;
расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;
коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки;
коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии;
;
Требуемая площадь опорной плиты:
Назначаем толщину траверсы ; вылет консольной части плиты с = 50 мм.
Ширина плиты:
Принимаем
Следовательно: мм.
Требуемая длина плиты:
Принимаем
Получаем плиту с размерами в плане :
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Определяем изгибающие моменты для участков 1, 2, 3.
Участок 1 опёрт на четыре канта:
где коэффициент расчета на изгиб прямоугольных пластинок, опертых на четыре канта (т. 2.14[1]) в зависимости от ;
Участок 2 опёрт на три канта:
где в зависимости от ;
Участок 3 консольный:
Требуемая толщина плиты по максимальному моменту:
где: - расчетное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного проката по ГОСТ 27772-88 при толщине св. 20 до 40 мм (т. 2.3[1]);
По таблице 7.14[1] принимаем толщину листа, из стали С345, равную 3,6 см.
Угловой шов крепления траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, так как
где: и коэффициенты глубины проплавления шва (т. 4.2[1])
расчетное сопротивление по металлу шва (т. 4.4[1])
временное сопротивление свариваемости стали С345 (т. 2.3[1])
коэффициент условий работы сварного шва;
Высота траверсы определяется прочностью сварных швов, необходимых для прикрепления её к стержню колонны четырьмя вертикальными швами, и прочностью самой траверсы, работающей как балка на двух опорах. Катет шва принимаем
Принимаем высоту траверсы 42 см толщину 1 см.
Траверса.
Производим проверку траверсы на прочность ( ).
Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента на одну траверсу:
Интенсивность погонной нагрузки на траверсу:
Проверка прочности траверсы на изгиб и на срез:
на консольном участке:
;
;
.
на среднем участке:
;
;
.
Диафрагма.
Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента на диафрагму:
Интенсивность погонной нагрузки на диафрагму:
Определяем прочность сварных швов, прикрепляющих диафрагму ():
;
;
Катет шва принимаем
;
;
.
3.2.3. Расчёт оголовка колонны.
Рисунок. 22 – Оголовок колонны.
Проектируем шарнирное сопряжение балок с колонной, при котором оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны.
Обычно длина швов, приваривающих вертикальные рёбра к плите оголовка недостаточна для передачи усилия N, поэтому усилие N передаем через смятие торца вертикального ребра (торец фрезеровать), а швы назначают конструктивно.
Принимаем толщину плиты оголовка колонны (т. 7.14 [1]).
Определим толщину ребра оголовка из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:
,
где: =1 – коэффициент условий работы;
– длина сминаемой поверхности;
временное сопротивление свариваемости стали С345 (т. 2.3[1]), толщиной проката св. 20 до 40 мм.
- коэффициент надежности по материалу (т. 1.6[1]);
По табл. 7.14 [1] принимаем толщину ребра оголовка , из стали класса С345.
Для крепления ребер оголовка к стенке колонны принимаем полуавтоматическую сварку (ГОСТ 14771-76*) в углекислом газе (ГОСТ 8050-85)электродом проволокойСВ-08Г2С.
Угловой шов крепления ребра оголовка к стенке колонны рассчитываем по металлу шва, так как
,
где: и – коэффициенты глубины проплавления шва (т. 4.2[1]). При ручной электродуговой сварке = 0,7 и = 1;
= 215 (МПа) – расчетное сопротивление по металлу шва (т. 4.4[1]);
;
– коэффициенты условий работы сварного шва;
Высоту ребра определяем по длине вертикальных швов, приваривающих ребро к стенкам колоны. Катет шва принимаем .
;
Принимаем высоту ребра оголовка = 50см.
Проверяем ребро на срез:
Проверяем стенку на срез:
т.к. условие не выполнено, то необходимо усилить стенку, поэтому навариваем на стенку двутавра накладку.
; ;
Принимаем толщину накладку
Тогда усиленная стенка равна:
условие выполнено.