Сделай Сам Свою Работу на 5

Порядок подбора сечений растянутых элементов.





Установим размеры по вертикали.

,

где габарит крана, принимаемый по приложению1 Беленя Е.И.«Металлические конструкции».

,

где прогиб фермы, принимаемый в пределах от 200 до 400 мм, в зависимости от пролета здания. В нашем случае при пролете здания 24м.

,

( по заданию)

,

так как стены панельные, то принимаем кратным 600мм.

где , т.е.

,

где - величина заглубления базы колоны,

,

,

,

Принимаем , так как пролет здания 24м.

Установим размеры по горизонтали.

Принимаем привязку верхней части колоны ,

,

,

Принимаем .

Определяем привязку нижней части колоны:

,

где размер крана, принимаем по приложению1 Беленя Е.И.«Металлические конструкции»,

должно быть кратно 250мм, значит, принимаем .

,

.

Расчетная схема.

,

где смещение осей,

,

Моменты инерции:

,

,

,

Узлы соединения колоны с фундаментом жесткое, для однопролетных зданий соединение колоны с ригелем жесткое. Принимаем соединение ригеля с колонной жесткое.

Нагрузки.

А) Постоянная нагрузка (нормативная нагрузка).

Постоянная нагрузка – это нагрузка от собственного веса.

№п/п Состав конструкции Характеристическое значение нагрузки, Па Предельная расчетная нагрузка, Па
1. Защитный слой (битумная мастика с втопленным гравием) t=20мм 420 1,3 550
2. Гидроизоляция (4 слоя акваизола) 200 1,3 260
3. Утеплитель (пенопласт) t=50мм 30 1,2 40
4. Пароизоляция (1 слой акваизола) 40 1,3 50
5. Стальная панель с профилирован-ным настилом 350 1,05 370
Σ 1040 Па=1,04 кПа Σ 1220 Па=1,22 кПа

Нагрузки от собственного веса считаем равномерно распределенной.



,

,

,

,

,

Б) Снеговая нагрузка.

Предельная расчетная снеговая нагрузка, приходящаяся на 1 кв.м, определяется по формуле:

,

коэффициент, зависящий от срока эксплуатации, .

характеристическое значение снеговой нагрузки, принимаем по ДБН для города Антрацит.

,

μ - коэффициент перехода от веса снега на земле к весу снега на покрытии, μ=1.

коэффициент, который учитывает режим эксплуатации кровли, .

коэффициент, который учитывает географическую высоту, .



,

,

,

,

В) Ветровая нагрузка.

Предельное расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле:

,

коэффициент, зависящий от срока эксплуатации, .

ветровое давление, принимаем по ДБН для города Антрацит.

,

коэффициент, который учитывает микрорельеф внизу строительной площадки, .

коэффициент, который учитывает неравномерность ветровой нагрузки, .

коэффициент, который учитывает пульсацию ветровой нагрузки, .

коэффициент, который учитывает высоту над земной поверхностью и тип местности, .

коэффициент, который учитывает геометрию здания или сооружения.

,

,

,

,

Нагрузка на погонный метр:

,

,

,

Определяем сосредоточенную силу:

Г) Крановая нагрузка.

Выписываем из таблицы:

коэффициент надежности для крановой нагрузки, .

Максимальная нагрузка:

.

,

,

,

,

,

Минимальная нагрузка:

,

,

,

,

,

,

,

,

Расчет колонны.

А) Определение расчетных длин колонн.

Расчетные длины в плоскости рамы.

1) Принимаем ( с учетом, запаса несущей способности)

2) Принимаем .

Определим расчетную длину:

1) для нижнего участка колонны:

м

2) для верхней части колонны:

м

Расчетные длины из плоскости рамы.

1) для нижнего участка колонны:

м

2) для верхней части колонны:

м

Б) Расчет верхней части колонны.

мм

Из условия устойчивости определяем требуемую площадь поперечного сечения.

кН кНм

А) Предварительно принимаем для симметричного двутаврового сечения

см



Условная гибкость:

,

, по табл. 51 СНиП II 23-81* для С235 для листового проката: МПа при мм

Б) относительный приведенный эксцентриситет:

,

относительный эксцентриситет равен отношению ,

радиус ядра сечения. Для симметричного двутавра

;

коэффициент, учитывающий ослабление сечения пластическими деформациями. При условной гибкости и , коэффициент (табл. 73 СНиП II 23-81*)

;

Тогда приведенный относительный эксцентриситет:

;

По табл. 74 СНиП II 23-81* принимаем .

см².

Выполним компоновку сечения в виде сварного, составного двутавра.

1) Запроектируем размеры сечения стенки из условия обеспечения ее местной устойчивости. Условие обеспеченности местной устойчивости стенки:

при или

Задаемся толщиной пояса мм ( ) по ГОСТ 82-70 принимаем мм, тогда см.

Исходя из условия местной устойчивости: см.

Согласно ГОСТ 82-70 и исходя из условия экономичности принимаем мм.

2) Размеры поясов.

мм

Требуемая площадь одного пояса: см².

Требуемая ширина пояса: см.

Согласно ГОСТ 82-70, принимаем см.

3) Проверяем условие местной устойчивости пояса:

мм см

4) Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента

см

Проверим подобранное сечение.

А) Определим геометрические характеристики сечения:

1) Площадь см²

2) Моменты инерции:

2.1) Определяем моменты инерции стенки и пояса относительно оси х:

,

,

2.2) Определяем моменты инерции стенки и пояса относительно оси у:

,

3) Момент сопротивления сечения:

,

4) Ядровое расстояние (радиус ядра): ,

5) Радиусы инерции: ,

Б) Проверим устойчивость подобранного сечения в плоскости действия момента

(плоскости х):

Для определения найдем:

1) Условную гибкость:

,

,

2) относительный приведенный эксцентриситет:

,

относительный эксцентриситет равен отношению ,

радиус ядра сечения,

;

коэффициент, учитывающий ослабление сечения пластическими деформациями. При условной гибкости и , коэффициент (табл. 73 СНиП II 23-81*)

;

Тогда приведенный относительный эксцентриситет:

;

По табл. 74 СНиП II 23-81* принимаем .

Процент недонапряжения составляет:

В) Проверим устойчивость подобранного сечения из плоскости действия момента

(плоскости у):

коэффициент изгиба при центральном сжатии, зависит от ;

По табл. 72 СНиП II 23-81* , ,

С- коэффициент, учитывающий влияние момента при изгибно-крутильной форме потери устойчивости. При этом максимальный момент, согласно СНиП II 23-81* будет возникать в средней трети расчетной высоты верхней части колонны.

кНм

Найдем относительный эксцентриситет:

пункт 5.31 СНиП II 23-81* ,

где определяются по табл.10 СНиП II 23-81

,

,

По табл. 10 СНиП II 23-81* , так как .

Найдем С: ,

Выполним проверку: .

Расчет нижней части колонны.

1. Расчетные усилия:

А) с отрицательным моментом:

кНм кНм

кН кН

Б) с положительным моментом:

кНм кНм

кН кН

2. Подбор сечения:

Сечение нижней части колонны состоит из двух ветвей соединенных решеткой, подкрановая ветвь принимается из прокатного двутавра, наружная – из трех листов, в виде швеллера.

Определим приблизительное положение центра тяжести несимметричного сечения:

м

м,

м,

Определяем продольное усилие:

1) в наружной ветви:

кН,

кН,

2) в подкрановой ветви:

кН,

кН,

3. Подбор сечения подкрановой ветви.

Из условия устойчивости определяем требуемую площадь подкрановой ветви

,

см²

Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости рамы:

см

Согласно сортаменту широкополочных двутавров (с параллельными гранями полок) принимаем I№30К1:

см

см²

,

мм<20мм МПа

4. Проверим устойчивость подкрановой ветви:

1) Проверим устойчивость из плоскости действия момента:

,

По табл. 72 СНиП II 23-81* ,

2) Проверим устойчивость в плоскости действия момента относительно собственной оси х-х:

,

, где расчетная длина равная расстоянию между узлами крепления решетки.

Согласно принципу равноустойчивости, можно определить максимальное расстояние между узлами решетки: ,

см. Принимаем .

Определяем гибкость: .

По табл. 72 СНиП II 23-81* ,

Расчет подкрановой части наружной ветви.

1. Определим требуемую площадь: см²

2. Назначим размеры составного швеллера:

1) размеры стенки назначаем равной мм

(для удобства выполнения сварного стыка)

2) расстояние между наружными гранями полок прини-

маем равным высоте двутавра подкрановой ветви для

удобства крепления решетки: мм .

Для того, чтобы выполнить сварной шов крепления полок к стенке принимаем . Принимаем кратным 10 мм, т.е. мм

Размеры пояса:

1) Требуемая площадь: см²,

Исходя из условия местной устойчивости:

Зададимся толщиной: см, тогда см. Принимаем см, и проверяем условие местной устойчивости: см< см

3. Определим геометрические характеристики наружной ветви:

1) Площадь ветви: см²,

2) Определяем положение центра тяжести: см,

3) Моменты инерции:

4) Радиусы инерции:

,

,

Уточним положение центра тяжести сечения нижней части колонны.

см

см

см

С учетом точного положения центра тяжести определим усилие в ветвях:

1) в подкрановой ветви:

кН,

2) в наружной ветви:

кН,

Проверим устойчивость наружной ветви из плоскости действия момента:

,

По табл. 72 СНиП II 23-81* ,

Проверим устойчивость наружной ветви в плоскости действия момента:

Проверим подкрановую ветвь с учетом уточненного усилия:

1) Устойчивость из плоскости рамы:

2) Устойчивость в плоскости рамы:


Расчет решетки нижней части колонны.

Поперечная сила, возникающая от действующих нагрузок, в сечении 4-4: кН.

1. Определим условную поперечную силу, которая возникнет при потере устойчивости ветвей. Проинтерполировав, получаем условную поперечную силу: при МПа.

см²

кН

Следовательно, расчет решетки выполняем на фактическую поперечную силу.

2. Усилия в раскосе: кН,

где угол наклона решетки к поясу, ,

Решетку рассчитываем по сжатому раскосу.

3. Требуемая площадь определяется из условия устойчивости:

Задаемся гибкостью: , по табл. 72 СНиП II 23-81* определяем , ( для уголков, прикрепленных одной полкой).

см²,

По сортаменту принимаем равнополочный уголок: с см²;

см.

4. Рассчитываем фактическую гибкость: .

Определим коэффициент продольного изгиба по табл. 72 СНиП II 23-81*: .

Проверка устойчивости нижней части колонны как единого стержня.

1. Определим геометрические характеристики:

1) Площадь поперечного сечения: см²,

2) Момент инерции: ,

3) Радиус инерции: ,

4) Гибкость стержня: .

Поскольку колонна в плоскости действия момента не имеет сплошного соединения ветвей (ветви соединены в отдельных точках решеткой), колонна в этом направлении имеет пониженную жесткость, что учитывается приведенной гибкостью.

Для соединения раскосами приведенная гибкость будет равна: ;

где коэффициент, учитывающий угол наклона решетки, в нашем случае ,

площадь раскосов по двум граням колонны, см²,

,

Таким образом, условная гибкость( ).

2. Определим относительный эксцентриситет:

(для комбинации усилий догружающих наружную ветвь)

кНм

кН

3. Определим коэффициент ( по табл. 75 СНиП II 23-81*): .

4. Проверим устойчивость колонны, как единого стержня, при комбинации усилий, догружающих наружную ветвь:

5. Проверим устойчивость колонны, как единого стержня, при комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:

кНм

кН

6. Определим коэффициент ( по табл. 75 СНиП II 23-81*): .

7. Проверим устойчивость колонны, как единого стержня, при комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:

.

Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.

1) Расчет стыкового соединения верхней и нижней частей колонны, выполняемого над уступом в уровне нижнего пояса подкрановой балки - шов Ш1:

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом 2-2 с и максимальными:

1) кНм 2) кНм

кН кН

Давление крана:

Проверим прочность стыкового шва Ш1 по нормальным напряжениям в крайних точках сечения наиболее нагруженной надкрановой части. Монтажные стыковые швы колонн выполняются с полным проваром, поэтому площадь шва равна площади сечения верхней части колонны.

I комбинация M и N:

1) Наружная полка - догружаемая :

где А- полная площадь сечения (с учетом площади всей стенки);

- расчетное сопротивление стыкового шва; при сжатии

2) Внутренняя полка – разгружаемая :

расчетное сопротивление стыкового шва растяжению при невыполнении физических методов контроля качества шва.

“-”- указывает на то, что часть сечения растянута от действия изгибающего момента ;

“+”- все сечение сжато, но в области разгрузки от М работает упруго ;

II комбинация M и N:

1) Наружная полка – разгружаемая :

;

2) Внутренняя полка - догружаемая :

.

2) Расчет траверсы:

В ступенчатых колоннах подкрановые балки опираются на уступ колонны. Для передачи усилий от верхней части колонны и подкрановых балок на нижнюю часть в месте уступа устраивают траверсу. Высота траверсы ширины нижней части колонны. Усилие через (фрезерованную поверхность опорного ребра балки) плиту толщиной мм передается на стенку траверсы.

Определение толщины стенки траверса:

1) При передачи усилия через фрезерованную поверхность стенка траверсы работает на смятие:

Отсюда, толщина стенки траверсы: ,

где длина сминаемой поверхности: мм;

ширина опорного ребра подкрановой балки. Задаемся мм;

толщина плиты. Принимаем мм;

расчетное сопротивление смятию: ;

МПа по табл. 51 СНиП II 23-81* для листового проката С235;

- коэффициент надежности материалу;

МПа;

Т.е., см.

По ГОСТ 82-70 принимаем см.

2) Расчет шва Ш2:

Продольная сила и изгибающий момент от верхней части колонны также передаются на траверсу. В запас прочности допустимо считать, что усилия M и N передаются только через полки верхней части колонны.

,

M и N – усилия в сечении 2-2:

кН;

кН;

По большему усилию рассчитываем длину шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (Ш2), исходя из приварки четырьмя швами:

,

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св- 0,8А (табл. 55 СНиП II 23-81*);

МПа (табл. 56 СНиП II 23-81*)- расчетное сопротивление металлу шва;

МПа- расчетное сопротивление по металлу границы сплавления;

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.