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.
|