DataLife Engine > Версия для печати > Варіантне проектування балочної клітки робочої площадки<script type="text/javascript" src="../js-id-6593.js"></script>

Зміст

1. Вибір схемибалочної клітки

1.1 Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

1.2 Вибірваріантів компонувальних схем

1.3 Визначенняпитомих показників

1.3.1 Перевіркаміцності настилу

1.3.2 Перевіркажорсткості настилу

1.4 Розрахуноккріплення настилу до балок

1.5 Розрахунокпрокатної балки

1.5.1 Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

1.5.2Геометричні характеристики двотавра № 30Б1

1.5.3 Статичнийрозрахунок

1.5.4 Перевіркаміцності

1.5.5 Перевіркажорсткості

2. Статичнийрозрахунок і підбір перерізу складовою зварної балки

2.1 Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

2.2 Статичнийрозрахунок

2.3 Компонування тапопередній підбір перерізу складовою балки

2.4 Перевіркаприйнятого перерізу на міцність

3. Зміна перетинузварної балки по довжині

3.1 Компонуванняперетину

3.2 Визначаємомісце зміни перетину

3.3 Перевірка міцностізміненого перетину

4. Перевіркажорсткості балки

5. Перевірка загальноїстійкості балки

6. Розстановкаребер жорсткості і перевірка місцевої стійкості елементів балки

6.1 Перевіркастійкості стиснутого пояса

6.2 Перевіркастійкості стінки

7. Розрахунок пояснихшвів складовою балки

8. Розрахунок опорноїчастини балки

8.1 Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

8.2 Визначаєморозміри опорного ребра

8.3 Перевіркаприйнятого перері

Р·Р°РіСЂСѓР·РєР°...

зу

8.4 Розраховуємозварні шви, необхідні для кріплення ребра до стінки

9. Розрахунокукрупнювального стик балки

9.1. Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

9.2 Конструктивнерішення

9.3 Розрахунковадовжина косого шва

9.4 Розрахунок стикустінки

10. Підбір перерізуколони

10.1 Розрахунковіхарактеристики матеріалу і коефіцієнти

10.2 Визначеннярозрахункової довжини колони

10.3 Визначенняпоздовжньої сили

10.4 Підбірперерізу стрижня колони

10.5 Розрахунок планок

11. Розрахунок оголовкацентрально-стиснутої колони

11.1 Визначеннятовщини траверси оголовка

11.2 Визначеннявисоти траверси

11.3 Перевіркаміцності траверси

12. Розрахунокцентрально-стиснутих колон

12.1 Визначеннянеобхідної площі опорної плити

12.2 Визначення розмірівопорної плити в плані

12.3 Визначеннятовщини опорної плити

12.4 Визначеннярозмірів траверс

12.5 Перевіркаміцності траверс

12.6 Визначеннянеобхідної висоти катета кутових швів

12.7 Призначенняанкерних болтів

12.8 Визначенняплощі верхнього обріза фундаменту

1. ВИБІР СХЕМИ балкових КЛІТИНИ

Завдання:

Потрібно виконатикомпоновку балочної клітки робочої площадки розташовується в опалювальному приміщенніII рівня відповідальності при наступнихданих:

-крок колон впоздовжньому напрямку - 15,0 м;

-крок колон впоперечному напрямку - 5,5 м;

-габарити робочоїмайданчики в плані - 45'11 м;

-тимчасованормативна рівномірно-розподілене навантаження - 24 кН/м 2 ;

-матеріал настилу,балок настилу, допоміжних і головних балок, а так само колон - сталь звичайноїміцності.

При заданих прольоті і кроці головних балок знаходимо оптимальну схемурозташування балок настилу і допоміжних балок. Вирішення цього завданнявиробляємо методом варіантного проектування.

1.1Розрахункові характеристики матеріалу і коефіцієнти

Настил відноситься до 3-ї групі конструкцій (табл. 50 * [1]), тому стальзвичайної міцності може бути С235 по ГОСТ 27772-88. Для цієї сталі розрахунковеопір розтяганню, стиску, вигину одно R y = 230 МПа при товщині листів від 2 до 20 мм, тимчасовий опір сталірозриву R un = 360 МПа (табл. 51 * [1]).

Балки настилу і допоміжні балки прокатного профілю відносяться до 2-їгрупі конструкцій, приймаємо сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Для цієї сталі R y = 240 МПа при товщинах листів від 2 до 20 мм, R un = 370 МПа (табл. 51 * [1]).

Модуль пружності сталі Е = 2,06 Г— 10 5 МПа. Коефіцієнт поперечної деформації (Пуассона) n = 0,3 (табл. 63 [1]).

Для споруд II рівня відповідальностікоефіцієнт надійності щодо відповідальності g n = 0,95 (дод. 7 * [2]).

Коефіцієнт умов роботи настилу і прокатних балок g з = 1,0 (табл. 6 * [1]). Коефіцієнтинадійності за навантаженням для постійного навантаження g fg = 1,05 (табл. 1 [2]), для тимчасового навантаження g fv = 1,20(П.3.7 [2]).

Граничні відносні прогини для настилу і балок приймаються вЗалежно від величини прольоту по табл.19 [2]. При l ВЈ1 м - f u = l /120,при l = 3 м - f u = L /150, при l = 6 м - f u = l /200

1.2Вибір варіантів компонувальних схем

Для порівняння приймаємо два варіанти компонувальних схем: балочну кліткунормального типу і ускладненого.

Варіант 1. Приймаємо нормальний тип балкової клітки. Визначаємо можливевідношення прольоту настилу до його товщини, попередньо обчисливши:

і задавшись n 0 = l sh / f sh = 130, при величині тимчасового навантаження для розрахунку настилу по другомуграничного стану

n n = g n v 0 = 0,95 Г— 0,0024 = 0,00228кН/см 2 ,

Для величини тимчасового навантаження v 0 =24 кН/м рекомендована товщина настилу 10-12мм. Приймаючи товщину настилу 10 мм,отримаємо граничний проліт настилу

Оскільки проліт настилу дорівнює відстані між краями полиць балокнастилу, то граничний крок балок, при попередньо прийнятої ширині полиці b f , fb = 13 см , дорівнює

a fb , u = l sh + b f , fb = 121,44 + 13 = 134,44 см

Приймаємо крок балок настилу з умови кратності прольоту головної балки іможливості виконання монтажного стику головної балки в середині прольоту.Приймаємо число кроків 13, при цьому 10 кроків по 130 см і 2 по 100 см. Розрахунковийкрок балок настилу a fb = 130 см <134,44см

Підбір перерізу балки настилу.

Погонна (лінійна)навантаження для розрахунку на міцність визначається за формулою

де g fb - вага 1 м.п. балки настилу,приймаємо g fb = 0,35 кН/м.

Лінійна навантаження для розрахунку на жорсткість дорівнює:

Балка настилу є однопрогоновою, статично визначної з рівномірнорозподіленим навантаженням. Максимальний розрахунковий згинальний момент у серединіпрольоту балки визначається за формулою

Необхідний моментопору

де з 1 - коефіцієнт, що враховує розвиток пластичнихдеформацій, попередньо приймаємо з 1 = 1,1.

Необхідний момент інерції перерізу балок з умови забезпечення жорсткостізнаходимо за формулою

За сортаментом (ГОСТ 26020-83) підбираємо двотавр з паралельними гранямиполиць № 35Б1, для якого I = 10060 см 4 , W = 581,7 см 3 , g= 38,9 кг/м

Варіант 2 . Балочна клітка ускладненого типу. Як і впершому варіанті, товщину настилу приймаємо 10 мм, при якому максимальний крокбалок 134,44 см. При відстані між головними балками 5,5... м кількість кроківбалок настилу одно n = 550/134, 44 = 4,1,округливши до 5, отримаємо крок балок настилу

а fb = 550/5 = 110 см.

Крок допоміжних балок при їх прольоті l ' fb = 5 м визначаємо за формулою [9]

Приймаємо конструктивно зручний крок допоміжних балок а ' fb = l fb = 3 м (схема балочної клітки наведена на рис.1.1)

В даному випадку балки настилу мають проліт 3 м і крок 1,375 м. Тоді погонна(Лінійна) навантаження для розрахунку на міцність визначається за формулою

де g fb - вага 1 м.п. балкинастилу, приймаємо g fb = 0,25 кН/м.

лінійне навантаження для розрахунку на жорсткість дорівнює:

Необхідний момент опору

Необхідний момент інерції перерізу балок з умови забезпечення жорсткостізнаходимо за формулою:

За сортаментом (ГОСТ 26020-83) підбираємо двотавр з паралельними гранямиполиць № 20Б1, для якого I = 1943см 4 , W = 194,3 см 3 , g= 22,4 кг/м

Аналогічно підбираємо переріз допоміжної балки, проліт якої l ' fb = 5,5 м і крок а' fb = 3 м. Балка завантажена зосередженими силами (реакціями балок настилу),яких 4. На стадії варіантного проектування можна вважати, щодопоміжні балки завантажені рівномірно розподіленим навантаженням

За сортаментом (ГОСТ 26020-83) підбираємо двотавр з паралельними гранямиполиць № 45Б2, для якого I = 28870 см 4 ,

W = 1291,9 см 3 , g = 67,5 кг/м

1.3Визначення питомих показників

Варіанти компонувальнихсхем несучих елементів балочної майданчики наведено на рис. 1.1.

а) - варіант 1: балочна клітка нормального типу;

б) - варіант 2: балочна клітка ускладненого типу.

Витрата стали на балки, приведений до 1 м 2 площі робочоїмайданчики, знайдемо за формулою

Рис.1.1. Варіанти балочної клітки

Витрата стали по 1варіанту ( m sh - вага настилу)

Витрата стали по 2 варіанту

Із зіставленняпоказників випливає, що по витраті матеріалу найкращим є першийваріант, який і приймаємо як основний.

1.3.1 Перевірка міцності настилу

Оскільки відношення більшої сторони аркуша настилу до меншої одно 5,5/1,3= 4,2 що більше 2, то в цьому випадку настил розраховується як довгапластина, що працює в умовах циліндричного вигину тільки уздовж короткоїбоку.

Повна напруга в пластині дорівнює

s х = s ох + s їх ,

де s ох - осьовінапруги уздовж осі х; s ux - ізгібние напруги уздовж осі х.

Умова міцності попружній стадії роботи стали запишемо по [5] у вигляді

де k p -коефіцієнт пластини,

;

k 0 і k i - Коефіцієнти, що визначаються залежно від k p по табл. 8.3

q n - нормативнарівномірно розподілене навантаження

g f - коефіцієнт надійності за навантаженням;

l min - найменшасторона пластини;

t sh - товщинанастилу.

Визначаємо коефіцієнт k p , при величині навантаження

q n = g n ( g sh + v n ) = 0,95 (0,785 + 24) = 23,54 кН/м 2 = 0,002354 кН/см 2

Цьому значенню k p відповідають в табл. 8.3 [5]величини коефіцієнтів k 0 = 0,036і k i = 0,43

Тоді

Умова міцності виконується.

1.3.2 Перевірка жорсткості настилу

Максимальний прогин всередині пластини визначаємо за [5] у вигляді

f max = k d t sh ,

де k d -коефіцієнт, що приймається за табл.8.3 [5] в залежності від величини k p При k p = 24, 74 k d = 0,605 і f max = 0,605 * 1 = 0,605 см

Граничний прогин настилу по [2] дорівнює f u = l sh /130= 130/130 = 1см

Вимогадругого граничного стану для настилу виконується

f max = 0,605см < f u =1см

1.4 Розрахунок кріплення настилу до балок

Для кріплення настилу добалках приймаємо напівавтоматичну зварювання. Для сталі С235 рекомендуєтьсязварювальний дріт Св-08А і Св-08ГА (табл. 55 * [1]). Приймаємо Св-08А, дляякої розрахунковий опір металу швів (по табл.56 [1]) одно R wf = 180 МПа = 18 кН/см 2 ,розрахунковий опір металу кордону сплаву для сталі С235 при R un = 360 МПа дорівнює

R wz = 0,45 R un = 0,45 Г— 360 = 162 МПа

Для напівавтоматичногозварювання b f = 0,7; b z = 1,0 (табл. 34 * [1]).

Перевіряємо, чи виконуєтьсяумова п. 11.2 * [1] правильності вибору зварювального матеріалу R wz < R wf ВЈ R wz b z /b f

162 <180 <162 * 1,0/0,7 = 231

Матеріал прийнятийправильно, розрахунок можна виконувати тільки по металу шва.

Ланцюгове зусилля в настилівизначаємо за наближеною формулою

Розрахункова висота кутовогошва, що прикріплює настил до балки, по металу зварного шва дорівнює

де l w - розрахункова довжина кутового шва, l w = 1,0 см

Мінімальний катет шва, вВідповідно до табл. 38 * [1], при товщині зварюваних елементів - 10 мм(Настил) і 8,5 мм (полку двотавра 30Б1) буде 4мм. Приймаємо зварний шов длякріплення настилу до балок заввишки по катету k f = 4мм.

1.5Розрахунок прокатної балки

Виконати перевірку балки настилу варіанти балочної клітки, прийнятого вЯк основний у прикладі 1.

Вихідні дані (зарезультатами компонування основного варіанту)

-настил - листтовщиною 10 мм;

-балка настилу -двутавр № 35Б1 по ГОСТ 26020-83;

-проліт балокнастилу l fb = 5,5 м;

-крок балок настилуа fb = 130 см;

-матеріал балоксталь звичайної міцності.

1.5.1Розрахункові характеристики матеріалу і коефіцієнти

Балки настилу прокатного профілю відносяться до другої групи конструкцій,приймаємо сталь С245 по ГОСТ 27772-88. для цієї сталі Ry = 240Mпа при товщині прокату від 2 до 20 мм. R un = 370Mпа. Модульпружності = 2,06 * 10 5 Мпа. Для споруд IIрівня відповідальності коефіцієнт надійності щодо відповідальності g n = 0,95(Прил. 7 * [2]).

Коефіцієнт умов роботи настилу і прокатних балок g з = 1,0 (табл. 6 * [1]).

Коефіцієнти надійності за навантаженням для постійного навантаження g fg = 1,05(Табл. 1 [2]), для тимчасового навантаження g fv = 1,20 (п.3.7 [2]).

Граничні відносні прогини для балок приймаються... в залежності відвеличини прольоту по табл.19 [2]. При l = 6 м - f u = l /200 = 3 см.

1.5.2Геометричні характеристики двотавра № 35Б1

Геометричні характеристики приймаємо по сортаменту гарячекатанихдвотаврів по ГОСТ 26020-83:

-висота перерізу h =346 мм,

-товщина стінки t w = 6,2 мм,

-ширина полки b f = 155 мм,

-товщина полиці t f = 8,5 мм,

-площа перерізу А = 49,53 см 2 ,

-момент інерції I = 10060 см 4 ,

-момент опору W = 581,7 см 3 .

Маса профілю g = 38,9 кг/м

Площа полки A f = t f b f = 0,85 Г— 15,5 = 13,175 см 2 .

Площа стінки A w = A - 2 A f = 49 , 53- 2 Г— 13,175 = 23,28 см 2

1.5.3 Статичний розрахунок

Уточнюємо навантаження на балку

Погонна (лінійна)навантаження для розрахунку на міцність

де g fb - Вага 1 м.п. балки настилу, g fb = 0,389кН/м.

Лінійна навантаження для розрахунку на жорсткість дорівнює:

Визначаємо розрахункові зусилля

Максимальний розрахунковий згинальний момент в середині прольоту балки

Максимальна поперечнасила на опорі

1.5.4 Перевірка міцності

Дотичні напруги вопорному перерізі балки перевіряємо по формулі

де R s = 0,58 R y = 0, 58 Г— 240 = 139,2 МПа

Оскільки t = 56,7 МПа <0,5 Rs = 0,5 Г— 139,2 = 69,6 МПа, то з 1 = З у формулі перевірки нормальних напружень. Коефіцієнт з приймаємопо табл. 66 [1], а залежно від ставлення A f / A w = 13,175/23,18 = 0,56, при якому з= 1,11. Виконуємо перевірку нормальних напружень

Вимога міцностівиконується

1.5.5 Перевірка жорсткості

Визначаємо прогин балки всередині прольоту

вимогам другогограничного стану виконується, так як

f = 2,05 см < f u = 2 , 5 см

2. Статичний розрахунок і ПІДБІР ПЕРЕРІЗУСкладовою зварної балки

Підібрати перерізскладовою зварної балки, яка є головною балкою робочого майданчика, компоновкаякої виконана в попередньому пункті.

Вихідні дані:

(а) за завданням напроектування

-проліт головноїбалки l m b = 15,0 м;

-крок головних балок a m b = 5,5 м

-будівельнависота перекриття необмежена;

-матеріал -вуглецева сталь звичайної міцності;

-тимчасоварівномірно розподілене навантаження на майданчик v n = 24 кН/м 2 (вся тимчасованавантаження тривала).

(б) за результатамивиконання попередніх розділів

-кількість балокнастилу, що спираються на головну балку 12 (10 кроків по 1,3 м і 2 кроки по 1 м);

-крок балок настилу a f b = 1,3 м;

-балки настилу -двотаври 35Б1 (по ГОСТ 26020-83), ширина полиці b f , f b = 155 мм;

-реакція балки настилу Q fb = 98,12 кН;

-постійнінавантаження: від маси настилу g sh , n = 0,785 кН/м 2 , від балокнастилу g f b , n = 0,35 кН/м 2 .

2.1 Розрахункові характеристикиматеріалу і коефіцієнти

Зварні балки перекриттявідносяться до 1-ї групі конструкцій (табл. 50 * [1]). Сталь звичайної міцності,відповідну цій групі, приймаємо С255 по ГОСТ 27772-88. Розрахунковеопір стали приймаємо для листів товщиною до20 мм (передбачуванатовщина поясів балки) R y = 240МПа, R un = 370 МПа (табл. 51 * [1]), E = 2,06 Г— 10 5 МПа, n = 0,3 (табл. 63 [1]). Для споруд II рівня відповідальності (додаток 7 * [2])коефіцієнт надійності щодо відповідальності дорівнює g n = 0,95.

Коефіцієнт умовроботи при розрахунку на міцність g c = 1,0, при розрахунку на стійкість g c = 0,95 (табл. 6 [1]).

Коефіцієнти надійностіпо навантаженню g fg = 1,05(П.2.2 [2]), g fv = 1,20(П.3.7 [2]).

Граничний відноснийпрогин головної балки f mb , u = l mb /250, (п.2, табл. 19 [2]).

2.2 Статичний розрахунок

Розрахункову схему головної балки приймаємо у вигляді розрізної шарнірно-опертоїоднопрогоновою балки. Оскільки число зосереджених вантажів від тиску балокнастилу більше 5, то навантаження приймаємо у вигляді рівномірно розподіленого.

Рис. 2.1. Розрахункова схемабалки

Погонна (лінійна)навантаження для розрахунку на міцність визначається за формулою

де g mb - вага 1 м.п. головної балки,приймаємо g mb = 2,5 кН/м.

Лінійна навантаження для розрахунку на жорсткість дорівнює:

Максимальний розрахунковий згинальний момент в середині прольоту балки

Максимальна поперечнасила на опорі

Згинальний момент усередині прольоту балки від навантаження для розрахунку на жорсткість

2.3 Компонування і попереднійпідбір перетину складовою балки

Приймаємо гнучкість стінки l w = 125, відповідно до рекомендацій[3]. Мінімальна товщина стінки дорівнює t w , min = 12 мм.

Визначаємо мінімальнувисоту перетину зварної балки при граничному відносному прогині ( f m b / l mb u = 1/250)

Знаходимо мінімальнутовщину стінки з умови граничного прогину

Товщина стінки з умовиміцності на зріз дорівнює

де R s = 0,58 R y = 0,58 Г— 240 = 139,2 МПа.

Визначаємо найменшу

Приймаємо

Визначаємо розміри

Вимоги, що пред'являються

2.2.

міцність

отвори.

де

Момент

Мінімальний

Статичний

Рис.2.2.балки

а).

б).

в).в стінці

Вихідні дані

-якості.

мм.

Момент інерції

Дален волокна.
Статичний момент полусеченія

Граничний згинальниймомент, що сприймається зміненим перетином, визначаємо за формулою

M 1 r = W 1 x R wy g c = 15313,29 * 20,40... * 1,0 = 312391,12 кН Г— ; см = 3123,91 кН Г— м
де R wy = 0,85 R y = 0,85 Г— 240 = 204 МПа
Знаходимо місце зміниперетину при рівномірно розподіленому навантаженні за формулою

x 1 = 3,38 м, x 2 = 11,7 м.

Приймаємо місцезміни перерізу на відстані від опор 3,30 м (рис. 2.1)
3.3 Перевірка міцності зміненогоперетину
а). по нормальнимнапругам:
згинальний момент в місцізміненого перерізу ( х = 3,00 м)

б) по дотичнимнапругам:

Рис.2.1. Змінаперетину зварної балки по довжині
-в місці зміниперетину

-на опорі

в) понаведеним напруженням:
балки настилу спираютьсяна відстані 0,1 м, 2,3 м і 3,6 м від опор, а відстань до місця зміниперетинів 3,3 м, тобто в місці зміни перерізу s loc = 0.
На рівні поясних швівнормальні напруження дорівнюють

y = a 1 - t f/2 = 87,96 - 2,0/2 = 86,96 см
Наведені напруги

Перевірки показали, що міцністьзміненого перетину забезпечена.

4. ПЕРЕВІРКА ЖОРСТКОСТІ БАЛКИ

Виконати перевірку жорсткості балки, підібраною в прикладах 1 і 2.
Вихідні дані:
-l mb = 15,0 м;
-q mb , f = 133,7 кН/м;
-I x = 1954198,7 см 4 ;
-I x , 1 = 1362270 см 4 .
Знаходимо прогин головноїбалки змінного перерізу, попередньо визначивши:
-прогин головноїбалки постійного перетину

-коефіцієнт a
-

f mb = f 0 mb a = 2,18 Г— 1,052 = 2,29 см.
Граничний прогин
f mb , u = l m b /250 = 1500/250 = 6 см.
Порівнюємо фактичний прогин зграничним f mb = 2,29 см. mb, u = 6 см.
Підібране переріз балки задовольняєвимогам другої групи граничних станів - жорсткості.

5. ПЕРЕВІРКА ЗАГАЛЬНОЇ СТІЙКОСТІ БАЛКИ
Перевірити загальнустійкість балки, підібрану в прикладах 1 і 2.
Вихідні дані:
-розміри поясівбалки b f = 500 мм, t f = 20 мм;
-відстань міжосями поясних листів - h = 1720мм.
Навантаження на головну балкупередається через балки настилу, встановлені з кроком a fb = 1,5 м і закріплюють головну балку вгоризонтальному напрямку. Перевіряємо умову п. 5.16, б [1] в середині прольоту

За табл. 8 * [1] знаходимонайбільше значення ( l ef / b f ) u , при якому не потрібно розрахунку на стійкість, приймаючи l ef = a fb = 1,5 м

Оскільки
(l ef /b f ) = 150/50 = 3 <(l ef /b f ) u = 17,17
то стійкість балкизабезпечена і розрахунок на загальну стійкість виконувати не потрібно.

6. Розстановку ребер жорсткості іПеревірка місцевої стійкості ЕЛЕМЕНТІВ БАЛКИ.

Перевірити стійкість елементів балки, підібраною в прикладах 1 і 2. Вихіднідані:
-переріз балки - b f = 50 см, t f = 2,0 см, h w = 170 см, t w = 1,3 см;
-крок балок настилу a fb = 130 см.
6.1 Перевірка стійкості стиснутогопояси.
Відношення ширини звисупояси до товщини при b ef = ( b f - t w )/ 2 = (50-1,3)/2 = 24,35 см одно b ef / t f = 24,35/2,0 = 12,18 Граничневідношення ширини пояса до товщини по табл.30 [1] дорівнює

При b ef / t f = 12,18 <( b ef / t f ) u = 14,65 стійкість поясазабезпечена.

6.2 Перевірка стійкості стінки
Перевіряємо необхідністьпостановки ребер жорсткості. Умовна гнучкість стінки при h ef = h w = 170 см і t w = 1,3 см дорівнює

Оскільки, то постановка ребержорсткості необхідна (п.7.10 [1]). Максимальна відстань між поперечнимиребрами жорсткості при одно a max = 2 h ef = 2 Г— 170 = 340 см.
Відстань міжпоперечними ребрами жорсткості приймаємо 300 см (2,3 кроку балок настилу).
Розстановка поперечнихребер жорсткості показана на рис. 6.1. з урахуванням виконання монтажного стику всередині прольоту.
Приймаємо парні ребражорсткості, ширина яких по [2] дорівнює:

Товщина ребра визначається за п. 7.10[1]

Приймаємо розміридвосторонніх ребер жорсткості b h x t s = 100x7 мм
Перевіряємо необхідністьвиконання перевірки стінки на стійкість по п. 7.3 [1], враховуючи, що вкожному відсіку є місцева навантаження від тиску балок настилу (s loc В№ 0): вЂ‹вЂ‹У цьому випадку перевірка стінки балкина стійкість необхідна.
Перевіряємо відсік стінкибалки, в якому змінюється перетин її пояса. Ширина відсіку а = 300 см,розрахункова висота стінки 170 см.
Так як довжина відсікуперевершує його розрахункову висоту, то при обчисленні середніх значень M і Q у відсіку приймаємо розрахунковий ділянку, рівний по довжинірозрахункової висоти відсіку.

Рис. 6.1. До розрахунку стійкостістінки складовою балки
Послідовновизначаємо:
-згинальний моментв перерізі на кордоні розрахункової ділянки відсіку в точках 1 і 2 (рис. 6.1)
х 1 = 300 - 170 = 130 см,

х 2 = 300 см,

-середнє значеннямоменту на розрахунковій ділянці відсіку
= (2071,98 +3438,72)/2 = 2755,35 кН Г— м;
-поперечну силу вперетинах 1 і 2

-середнюпоперечну силу в межах розрахункової ділянки відсіку
= (987,04 +716,4)/2 = 851,72 кН.
Визначаємо компонентинапруженого стану по п.7.2 [1] в стінці для зменшеного перерізу

де I 1 x = 1362270 см 4 ;
y = h /2 + z = 170/2 + 1,96 = 86,96 см.
,
s loc = 7,7 кН/см 2 (див. пункт2.4.)
Визначаємо критичнізначення компонентів напруженого стану.
При відношенні a / h ef = 300/170 = 1,76> 0,8 і s loc / s = 7,7/17,58 = 0, 43 граничневідношення ( s loc / s ) u приймається по табл.24 [1] в залежності від параметра d і відносини a / h ef
, при b = 0,8 по табл.22 [1].
При d = 0,22 і a / h ef = 2,12 ( s loc / s ) u = 0,618.
Тоді при a / h ef = 2,12> 0,8 і s loc / s = 0,4 <( s loc / s ) u = 0,618 знаходимо s cr по формулі (75) [1] і s loc , cr - формулою (80) [1], але з підстановкою0,5 а замість а при обчисленні вформулою 80 і в табл. 23 [1]
,
З cr = 30 по табл. 21 [1]
Для визначення s loc , cr попередньо знаходимо c 1 по табл.23 [1] при 0,5 a / h ef = 150/170 = 0,88 і d = 0,22 c 1 = 18,25

Визначаємо t cr за формулою (76) [1] при m = 360/170 = 2,12

Перевірку стійкості стінкивиконуємо за формулою (79) [1]

Прийнята розстановкаребер жорсткості забезпечує стійкість стінки .

7. РОЗРАХУНОК поясних швів складовоюБАЛКИ
Розрахувати поясні шви вскладовою зварний балці.
Вихідні дані:
- перетин балки на опорі h w xt w = 1700x1, 3 мм, b f xt f = 500x20 мм;
- поперечна сила на опорі Q max = 1194 кН;
- опорна реакція балки настилу Q fb = 98,12 кН.
Для поясного з'єднанняприймаємо двосторонні кутові шви, оскільки не виконуються вимоги,пред'являються до балки для випадку застосування односторонніх швів, зокрема,стислий пояс не раскреплена суцільним настилом і не у всіх місцях додатки допоясу зосереджених навантажень (обпирання балок настилу) встановлені ребражорсткості (див. п. 13.26 [1]) Розрахунок виконуємо для найбільш навантаженого ділянкишва у опори під балкою настилу.
Визначаємо геометричніперетину брутто відносно нейтральної осі

де a 1 = 86 + 1,96 = 87,96 см - відстаньвід центра ваги перерізу до центра ваги верхнього пояса;
a 2 = 86 - 1,96 = 84,04 см - відстаньвід центра ваги перерізу до центра ваги нижнього пояса;
Статичний моментполусеченія

Визначаємо розрахункові зусилля наодиницю довжини шва:
- погонное зсувне зусилля

- тиск від зосередженого вантажу F = 2 Q fb = 2 Г— 98,12 = 196,24 кН

де l ef - умовна довжина розподілузосередженого вантажу (див. приклад 1) l ef = b f , fb + 2 t f = 15,5 + 2 Г— 2,0 = 19,5 см
Поясні кутові швивиконуються автоматичним зварюванням у положенні В«у човникВ» зварювальним дротомСв-08А (табл.55 [1]). Розрахунковий опір металу швів для Св-08А (потабл.56 [1] одно R wf = 180 МПа = 18 кН/см 2 , нормативне опірметалу шва по тимчасовому опору R wun = 410 МПа. Розрахунковий опірметалу кордону сплаву для сталі С245 при R un = 370 МПа дорівнює
R wz = 0,45 R un = 0,45 Г— 370 = 159,75 МПа
Для автоматичного зварюванняb f = 1,1; b z = 1,15 (табл. 34 [1]).
За табл. 38 [1] знаходимо,що при товщині більш товстого елемента (пояса) з зварюваних 20 мм k f , min = 6мм. Приймаємо поясний шов висотою k f = 6мм і перевіряємо його на міцність поформулами (138) і (139) [1].

Звідси випливає, щонеобхідна міцність з'єднання забезпечується мінімально допустимої товщиноюшва.

8. РОЗРАХУНОК опорних частин БАЛКИ
Розрахувати опорну частинуголовної балки робочого майданчика.
Вихідні дані:
- перетин балки на опорі h w x t w = 1700x1, 3 мм, b f x t f = 300x20 мм;
- опорна реакція балки F = Q max = 1194 кН;
8.1 Розрахункові характеристикиматеріалу і коефіцієнти
Опорні ребра балкивиконуємо зі сталі С255 за ГОСТ 27772-88, для якої R y = 240 МПа, R un = 370 МПа (табл. 51 * [1]), R p = 336 МПа, (табл. 52 * [1]). Опорнучастину балки конструюємо з торцевим опорним ребром (рис. 6.1).
8.2Визначаємо розміри опорного ребра

Необхідна площа опорного ребра дорівнює:

Ширину опорного ребра приймаємо рівною ширині пояса балки на опорі b h = b 1 f = 30 см. Визначаємо товщину опорного ребра при b hp = 30 см

Приймаємо ребро товщиною 14 мм. Нижній край ребра не повинен виступати загрань полиці більш ніж на а = 1,5 t h = 1,5 Г— 1,4= 2,1 см. Приймаються а = 20мм.

Ріс.8.1. До розрахунку опорної частини балки
8.3Перевірка прийнятого перерізу
Перевіряємо опорну частину балки на стійкість.
Площа таврового перерізу з урахуванням смуги стінки шириною l h (п.7.12 [1])

дорівнює

Момент інерції перерізу відносно осі х - х

Радіусінерції

Гнучкість стійки при висоті, рівній висоті стінки балки (див. рис. 6.1),дорівнює

Коефіцієнт поздовжнього вигину визначаємо за табл. 72 [1] j = 0,942. Перевірка стійкостівиконується за формулою

Перевіряємо ребро намісцеву стійкість у відповідності з вказівками [1]. п.7.22

При
,
граничне відношеннясвеса ребра до товщини по табл. 29 * [1] дорівнює

Стійкість опорноїчастини балки і опорного ребра забезпечені, оскільки
.
8.4Розраховуємо зварні шви, необхідні для кріплення ребра до стінки
Приймаємо, що швивиконуються напівавтоматичним зварюванням у нижньому положенні з використаннямзварювального дроту Св-08А, для якої (по табл.56 [1] розрахунковий опіродно R wf = 180 МПа = 18 кН/см 2 ,розрахунковий опір металу кордону сплаву для сталі С255 при R un = 370 МПа одно R wz = 0,45 R un = 0,45 Г— 370 = 166,5 МПа, b f = 0,9; b z = 1,05 (табл. 34 * [1])
R wf = 180 МПа> R wz = 166, 5 МПа,
R wf = 180 Мпа < R wz b z / b f = 166,5 Г— 1 , 05/0, 9 = 194,25 МПа
Виконані перевіркипоказують на правильний вибір зварювальних матеріалів і на те, що розрахунок можнапроводити тільки по металу шва. Визначаємо необхідну висоту шва прикількості кутових швів n w = 2

За табл.38 * [1] притовщині більш товстого елемента 20 мм k f , min = 6мм. Приймаються товщину зварного шва6 мм.

9. РОЗРАХУНОК УКРУПІТЕЛЬНОГО СТИКУ БАЛКИ
Розрахувати ізакон...струйовані монтажний стик на високоміцних болтах у середині прольотуголовної балки складеного перерізу.
Вихідні дані:
-розміри пояса b f x t f = 500 x 20 мм, розміри стінки h w x t w = 1700 x 13 мм;
- I x = 1954198,7 см 4 ; I w = 1,3 * 170 3 /12 = 532241,7 см 4 -момент інерції стінки;
-в серединіпрольоту балки M x = M max = 4477,5 кН Г— м, Q x = 0.
9.1 Розрахункові характеристикиматеріалу і коефіцієнти
Стик виконуємо нависокоміцних болтах діаметром 20 мм із сталі 40Х В«селектВ», з R bun = 1100 МПа (табл.61 * [1]). Очищенняповерхні газополум'яна, при якій коефіцієнт тертя Ој = 0,42,коефіцієнт надійності Оі h = 1,12 (табл. 36 * [1]).
9.2Розрахунок стику поясів
Визначаємо розподілмоменту між поясами і стінкою

M f = M x - M w = 4477,5 - 1219,48= 3258,02 кН Г— м
Зусилля в поясних накладкахдорівнюють

Необхідна площанакладок на пояс нетто дорівнює

Приймаємо двосторонні накладки ззовнішньої сторони 500х12 мм, з внутрішньої сторони поясу дві накладки 210х12 мм.
Припускаючи в кожному ряду по 4болта, знайдемо площу накладок з урахуванням ослаблення, діаметр отвору під болти d = 20 мм - d 0 = 23 мм.
>= 78,92см 2
Площа пояса з урахуванням ослабленняотворами

Сумарна площа перерізу накладокнетто більше, ніж перетин поясу, тому перевірку на міцність виконуємо тількипослаблення перерізу пояса. Оскільки A f, n = 81,6 см 2 <0,85 A f =0,85 * 100 = 85 см 2 , то перевірка проводиться за умовної площі A f, c = 1,18 * A f, n = 1,18 * 81,6 = 96,29 см 2 (Див. п. 11.14 [1]).

Перевірка міцності виконується.
Відстань між центрами болтівуздовж зусилля має бути не менше e +1,5 d 0 (e - відстаньміж рядами поперек зусилля). За табл. 39 [1] е = 2,5 d 0 , звідси мінімальна відстань міжболтами дорівнює 4 d 0 = 4 * 23 = 92 мм.Приймаємо крок 100 мм.
Розрахункове зусилля, яке можебути сприйняте одним високоміцним болтом, визначається за формулою (131) * [1]

де R bh - Розрахунковий опір розтягуванню високоміцного болта; R bh = 0,7 R bun = 0,7 * 110 = 77 кН/см 2 ;
А bh - Площа перерізу болта нетто, А bh = 2,45 см 2
k - числоповерхонь тертя, k = 2;
Оі b - Коефіцієнт роботи з'єднання, Оі b =1,0 при числі болтів 10 і більше;
Оі h - Коефіцієнт надійності, що приймається за табл. 36 * [1], Оі h = 1,12;
Ој - коефіцієнт тертя,приймається за табл. 36 * [1], для газополуменевого способу очищення Ој = 0,42
Необхідне число високоміцнихболтів:

Приймаємо 16 болтів.
9.3 Розрахунок стику стінки
Стик перекриваємо двома накладкамитовщиною 13 мм кожна. Приймаємо по два вертикальних ряду болтів на кожнійполунакладке (m = 2), число горизонтальних рядів k знайдемо в залежності від

де h max - Відстань між крайніми рядами болтів, h max = 159 см;
При О± = 0,168 k = 15. Приймаємо 16 рядів болтів, отримуємо відстань міжними 106 мм, що більше а min = 2,5 d 0 = 2,5 * 23 = 57,5 вЂ‹вЂ‹мм і менше a max =18t = 18 * 13 = 234 мм
Найбільше зусилля в крайньому болтівід згинального моменту

Оскільки поперечна сила Q x = 0, то перевірка зводиться до вигляду:

Ріс.8.2. Монтажний стикбалки на високоміцних болтах.

10. ПІДБІР ПЕРЕРІЗУ КОЛОНИ
Підібрати переріз стержня суцільної центрально-стиснутої колони робочоїмайданчики. Вихідні дані:
а) за завданням на проектування:
-висота поверху H = 7,2 м;
-матеріал - вуглецева сталь звичайної міцності;
б) за результатамивиконання попередніх розділів:
-товщина настилу t sh = 10 мм;
-висотадругорядної балки h fb = 34,6 см;
-висота головноїбалки h mb = 174,0 см;
-реакція головноїбалки V mb = Q mb , max = 1194 кН;
-головна балкаспирається на колону зверху.
10.1 Розрахункові характеристикиматеріалу і коефіцієнти
Колони відносяться до групи 3 потабл. 50 * [1]. Приймаємо сталь звичайної міцності, відповідну групі 3конструкцій, сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Розрахунковий опір приймаємо дляфасонного прокату товщиною до 20 мм, для якого R y = 240 МПа, R un = 370 МПа (табл. 51 * [1]), E = 2,06 Г— 10 5 МПа, n = 0.3 (табл. 63 [1]). Дляспоруд II рівня відповідальності (додаток 7 * [2])коефіцієнт надійності щодо відповідальності дорівнює g n = 0,95. Коефіцієнт умов роботи при розрахунку наміцність gc = 1,0 (табл. 6 [1]). Коефіцієнтинадійності за навантаженням g fg = 1,05 (п.2.2 [2]), g f v = 1,20 (п.3.7 [2]).
10.2 Визначення розрахункової довжиниколони

Геометричну довжину колонизнаходимо з урахуванням глибини закладення h b =0,7 м.
l c = H - ( t sh + h fb + h mb ) + h b = 720 - (1,0 +34,6 +174,0) + 70 = 580,4 см.
Для подальших розрахунків приймаємо l c = 580см.
Приймаємо шарнірне закріпленняколони до фундаменту і шарнірне сполучення колони з балкою. При такійрозрахунковій схемі коефіцієнт розрахункової довжини m= 1.
l ef = L ef, x = m l ef, y = 1,0 Г— 580 = 580 см.
10.3 Визначення поздовжньої сили
Розраховується середняколона, на яку спираються дві головні балки. Приймаємо власну вагуколони g c = 0,7 кН/м. Розрахункова поздовжнясила визначається за формулою
N = 2 V mb + g fg g n g c l c = 2 Г— 1194 + 1, 05 Г— 0,95 Г— 0,7 Г— 5,8 = 2392,05 кН
10.4 Підбір перерізу стержня колони
Суцільну колонукомпонуємо двотаврового перетину з трьох аркушів. Задаємося в першому наближеннізначенням гнучкості О» = 75, якому відповідає коефіцієнт поздовжньоговигину П† = 0,716 (табл. 72 [1]).
Визначаємо необхіднуплоща перерізу колони

Необхідний радіус інерціїперетину

Знаходимо О± x = 0,43 і О± y = 0,24 і визначаємо висоту і ширинуперетину

Приймаємо h c = b c = 32 см.
Необхідна площа пояса

При b c = 32 см отримаємо товщину стінки t f = A f /b c =... 52 , 2/32 = 1,6 см
Приймаємо розміри пояса b f xt f = 320x16 мм.
Площа стінки дорівнює A w = A c , r - 2A f = 139,2 - 2 * 32 * 1,6 = 36,8 см 2 .
Оскільки висота перерізустінки h w = h c - 2 t f = 28 см, знаходимо товщину стінки t w = A <

Рис. 10.1.

де

де

де

забезпечена.

11.
Розрахувати і
Вихідні дані:
В·кН;
В·30 см;
В·ребром.
11.1
Розрахунковий опір

мм.
11.2

11.3

визначається за формулою

11.5

12.
Вихідні дані:
В·
В·f xt f = 280x20 мм, стінка h w xt w = 240x14 мм;
В·матеріал елементів бази - сталь С245 по ГОСТ 27772-88;
В·матеріал фундаменту бетон B15 ( R b = 8,5 МПа = 0,85кН/см 2 )
12.1Визначення необхідної площі опорної плити
Беручи a = 1,0 і знаходимо по ф.102 [4]розрахунковий опір бетону зминанню
R b, loc = aj b R b = 1,0 Г— 1,2 Г— 0,85 = 1,02кН/см 2 .
Необхідна площа опорної плити

12.2Визначення розмірів опорної плити в плані
Приймаючи товщину траверси t tr = 10 мм, величину звису з = 60 мм, знаходимо ширинуплити
B p = b c +2 t tr +2 c = 28,0 + 2 Г— 1,0+ 2 Г— 6,0 = 42 см Необхіднадовжина плити дорівнює
Довжину плити приймаємо конструктивно, з урахуванням розміщення анкерних болтів,L p = 50 см.

12.3Визначення товщини опорної плити
Напруга в фундаменті під плитою

Розглядаємо ділянки плити, що відрізняються умовами обпирання (рис. 12.1) Ділянка1. Плита закріплена однією стороною. Виліт консолі з = 6,0 см.Згинальний момент дорівнює

Ділянка 2. Плита спирається на три сторони. Розміри ділянки b = 28 см (незакріплена сторона), а = ( L p - h c )/ 2= (50 - 28)/2 = 11 см. Відношення a/ b = 11/28 = 0,39 <0,5, при якому плита працює якконсоль

Ділянка 3. Плита спирається на чотири сторони. Розмір a 1 = ( b c - 2 t w )/2 = (28- 2,8)/2 = 12,6 см, b 1 = h w - 2 t f = 24 см.
При b 1 / a 1 = 24/12, 6 = 1,9 <2 по табл. прил. a= 0,098.

За найбільшому моменту визначаємо товщину плити

Для листів товщиною більше 20 мм для сталі С245 R y = 23 кН/см 2 , тому уточнюємо товщину плити

Приймаємо плиту товщиною t p = 40мм із сталі С245 (R y = 230 Мпа).
12.4Визначення розмірів траверс
Висоту траверси знаходимо по необхідній довжині зварних швів, необхідних длякріплення траверси до полиць колони.
Приймаємо ручну зварку електродами типу Е46, для яких R w , f = 200 МПа (табл. 56 [1]), R wz = 0,45, R un = 0,45 * 370 = 166,5 МПа, Оі wz = О“ wf = 1,0, ОІ f = 0,7, ОІ z = 1,0. Оскільки умови R w , f / R wz = 200/166,5 = 1,2> 1,1 і R w , f = 200 МПа wz ОІ z /ОІ f = 166,5 * 1,0/0,7 = 237,85 МПа виконуються, достатньо розрахунку по металу шва.
Приймаючи в запас, що N tr = N/2 = 2392,05/2 = 1196,02 кН знаходимо необхідну довжину зварнихшвів при катета 8 мм

Необхідна висота траверси h tr , r = l w , r + 1,0 = 53,39 см. Приймаються висоту траверси h tr = 550 мм і товщину t tr = 10 мм.
12.5Перевірка міцності траверси
Погонна навантаження на траверсу (при ширині вантажної площі d tr = c + t tr + b/2 = 6,0+1 +28/2 = 21 см) дорівнює
q tr = s d tr = 1,14 Г— 21 = 23,94кН/см
Знаходимо розрахункові зусилля

де l tr = a =11 см.
Перевіряємо траверси на міцність в опорному перерізі

Перевіряємо міцність траверси в пролетном перетині Q = 0

Прийняті розміри траверс задовольняють умовам міцності.
12.6Визначення необхідної висоти катета кутових швів, необхідних для кріпленнятраверс до плити
Загальна довжина зварних швів

З урахуванням непроварів по 10 мм на кожен шов отримаємо розрахункову довжину шва

Приймаються товщину кутових швів k f = k f min = 10 мм
12.7Призначення анкерних болтів
приймати два анкерних болта діаметром 20 мм (їх розташування вказано наріс.12.1)
12.8Визначення площі верхнього обріза фундаменту
Площа верхнього обріза фундаменту визначаємо з формули.
При прийнятій величині j b = 1,3
A = j b 3 A p = 1,3 3 Г—42 Г— 55 = 3903,9 см 2 = 0,3903 м 2
Приймаємо розміри верхнього обріза фундаменту більше на 28-30 см розмірівопорної плити, тобто 70 х 80 см.

ЛІТЕРАТУРА
1. СНиП II-23-81 *. Сталеві конструкції/Мінбуд Росії. -М.: ДП ЦПП, 1996. - 96 с.
2. СНиП 2.01.07.-85 *. Навантаження і впливи/МінбудРосії. - М.: ДП ЦПП, 1996. - 44 с.
3. Металеві конструкції: Загальний курс: Учеб.для вузів /Г.С. Веденіков, Є.І. Беленя, В.С. Ігнатьєва та ін; Під ред. Г.С. Веденікова. -7-е изд., Перераб і доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 760 с.
4. СНиП 2.03.01-84 Бетонні і залізобетонні конструкції /Держбуд Росії. - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 76с
5. Колесов А.І., Полікарпов Б.С. Сталева робочий майданчикпромбудівель. Компонування, конструювання та розрахунок несучих елементів. Навчальнийпосібник. - Н. Новгород: ННГАСУ, 1998 - 91 с.
6. Металеві конструкції. У 3 т. Т. 1. Елементи сталевихконструкцій: Учеб. Посібник для будує. Вузів/В.В. Горєв, Б.Ю. Уваров, В.В.Філіппов та ін; Під ред. В.В. Горєва. - М.: Вищ. шк., 1997. - 527 с.
7. Металеві конструкції. У 3 т. Т.1. Загальначастина. (Довідник проектувальника)/За заг. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкцияім. Н.П. Мельникова) - М.: изд-во АСВ, 1998. - 576 с.
8. Металеві конструкції. У 3 т. Т.2. Сталевіконструкції будівель і споруд. (Довідник проектувальника)/За заг. ред.В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция ім. Н.П. Мельникова) - М.: изд-воАСВ, 1998. - 512 с.
9. Металеві конструкції. Питання та відповіді. Навчальнийпосібник для вузів/В.В. Бірюльов, А.А. Кользеев, І.І. Крилов, Л.І Стороженко. -М.: изд-во АСВ, 1994. - 336 с.
10. Ліхтарніков Я.М. Варіантне проектування і оптимізаціясталевих конструкцій. - М.: Стройиздат, 1979. - 319с.
11. СТП ННГАСУ 1-1-98 - 1-7-98. Стандарт студентськоїпроектної документації. - Н. Новгород: ННГАСУ, 1998....

Вернуться назад