40564

Компоновка поперечной рамы здания

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Расстояние от оси подкрановой балки до оси колоны l1B1hBa75 B1 – размер части кранового моста выступающей за ось рельса 75мм – зазор между краном и колонной l1300100050075=875 мм l1 должен быть кратным 250 мм значит l1=1000 мм Высота сечения нижней части колонны hH=l1a hH= 1000500=1500 мм Пролёт мостового крана lк =l 2 l1 =3600021000=34000 Сечения верхней части колонны назначаем сплошно стенчатым двутавровым нижней сквозным. Вертикальные усилия от мостового крана Расчётное давление на...

Русский

2013-10-17

1.2 MB

13 чел.

1. Компоновка поперечной рамы здания.

Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных габаритных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Размеры по вертикали привязывают к отметке уровня пола, принимая ее нулевой. Размеры по горизонтали привязывают к продольным осям здания. Все размеры применяют в соответствии с основными положениями по унификации и другими нормативными документами.

Компоновка по вертикали

Вертикальные размеры здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса  Нгр и расстоянием от головки кранового рельса до низа несущих конструкций покрытия Н2. В сумме эти размеры составляют полезную высоту цеха Н0

Выбор схемы и определение основных размеров поперечной рамы.

Исходные данные:

Пролет 36 м

Шаг рам 12м

Длина здания 204 м

УГР 10м

Кран грузоподъемностью Q = 200т

Тип подвеса Г

Режим работы С

Соотношение моментов инерции:   JH/JB=7

JP/JH=4

JB=370000 см4

Сопряжение ригеля с колонной Ш

Место строительства город Орск.

Определение вертикальных размеров.

Н2=(НК+100)+f

НК+100 – расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана плюс установленный по требованиям техники безопасности зазор между этой точкой и строительными конструкциями, равной 400мм.

f   - размер, учитывающий прогиб конструкций покрытия, принимаемый равным 200-400мм, в зависимости от величины пролета.

Н2= (5200+100)+400=5700мм

Принимаем 5700мм.

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм

Н021

Н1 – наименьшая отметка головки кранового рельса.

Н0=10000+5700=15700 мм

Ближайший больший размер, кратный 1200мм

принимаем Н0  =16800 мм

Размер верхней части колонны Нв=hб+hp+H2

hб – высота подкрановой балки

hр  - высота кранового рельса , принимаемая предварительно равной 200мм.

Нв=5700+1800+170)=7670мм

Размер нижней части колонны.

При заглубления базы колонны на 1000мм ниже пола

Нн=Н0-Нв+1000

1000 мм – принимаемое заглубление опорной плиты башмака колонны ниже нулевой отметки пола.

Нн =15700-7670+1000=9030 мм

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

Н=Нв+Нн ;Н=7670+9030=16700мм

Нфн =4150мм– высота фонаря

Сечения верхней и нижней частей колонны

Привязка а=500мм

Высота сечения верхней части ступенчатой колонны hв назначают не менее 1/12 её высоты Нв:

Необходим проход в теле колонны и поэтому привязка а=500мм, высота сечения верхней части колонны  hв=1000мм  hв=640 мм.

В пределах высоты фермы высоту сечения колонны назначаем 1000мм.

Расстояние от оси подкрановой балки до оси колоны l1B1+(hB-a)+75

B1 – размер части кранового моста, выступающей за ось рельса

75мм – зазор между краном и колонной

l1300+(1000-500)+75=875 мм

l1 должен быть кратным 250 мм, значит l1=1000 мм

Высота сечения нижней части колонны hH=l1+a

hH= 1000+500=1500 мм

Пролёт мостового крана lк =l - 2 l1 =36000-2*1000=34000

Сечения верхней части колонны назначаем сплошно- стенчатым двутавровым, нижней- сквозным.

     

2.СБОР НАГРУЗОК НА ПОПЕРЕЧНУЮ РАМУ

На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки – от  веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные  - технологические, а также атмосферные.

Все нагрузки подсчитываются с учетом коэффициента надежности по назначению (γн=0,95).

Расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участка колонн:

е0 = 0,5(hн hв )=0.5(1500-1000)= 250 (мм).

Постоянная нагрузка

Постоянные нагрузки на ригель рамы обычно принимают равномерно распределенными по длине ригеля.

Нагрузки на 1 м2 кровли подсчитывается по таблице

Таблица 1

Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия

Состав покрытия

Нормативная, кПа

Коэф.  перегрузки

Расчетная, кПа

1

2

3

4

Защитный слой(битумная мастика с втопленным гравием) γ=21 кН/м3 t=20 мм

0,42

1,3

0,55

Гидроизоляция (4 слоя рубероида)

0,2

1,3

0,26

Утеплитель (пенопласт) γ=0,5 кН/м3 t=50 мм

0,03

1,2

0,04

Пароизоляция (1 слой рубероида)

0,04

1,3

0,05

Ребристая ж/б панель

1,72

1,1

1,89

Собственный вес металлической конструкций шатра (фермы, фонари, связи)

0,3

1,05

0,32

∑gнкр=2,71

∑gкр=3,12

Расчетная равномерно распределенная линейная нагрузка на ригель рамы определяется по формуле:

qп  = qркр * b *

b – шаг рамы  b = 12м

= 0,95  gркр = 3,12кПа

qп  = 3.12 * 0,95 * 12 (кПа * м) = 35.57(кН/м)

Опорная реакция ригеля рамы

 qп *  =35.57*36/2 = 640.22 (кН)

Расчетный вес колонны:

Верхняя часть (20% веса)

G = 60 кг/м2 =0,6 (кН)

= 0,95

n = 1,05

b = 12м (шаг рам)

L = 36м

GB = 0,95*1,05*0.2*0.6*12*18 = 25.86 (кН)

Нижняя часть  веса (80%)

Gн = 0,95*1,05*0,8*12*18*0.6 = 103.42 (кН)

=200кг/м2     n = 1,2

= 35кг/м2      n = 1,2

F1= 0.95(1.2*2(1.9+3.6)*12+1.1*0.35*3*12)+25.86=189.51(кН)

F2 =0.95(1.2*2*6.5*12+1.1*0.35*4.8*12)+103.42=302.33 (кН)

Сила FН включает в себя собственный вес нижней части колонны и нагрузку от стен на участки от низа рамы до уступа колонны; аналогично сила FВ

включает в себя вес верхней части колонны и вес подвесных стен выше уступа.

Расчетная схема поперечной рамы для постоянной нагрузки.

Снеговая нагрузка

Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы от снега qсн определяется по формуле:

qсн= γн*n*c* p0* bф,

где p0 – вес снегового покрова, для г.Орск 1,2 кПа.

с – коэффициент перехода от нагрузки на земле к нагрузке на 1 м2 проекции кровли;

bф – шаг ферм;

n – коэффициент перегрузки.

Вес снегового покрова p0=1.20 кПа при gнкр/p0= 2.71/1.2=2,26>1, коэффициент перегрузки n=1,45.

qсн= 0,95*1,45*1*1.2*12 = 19,84 кН/м

Опорная реакция ригеля: FR=19,84*36/2 = 357,12 (кН).

Расчетная схема поперечной рамы для снеговой  нагрузки

                                Ветровая нагрузка

В связи с тем, что скорость ветра достаточно резко меняется, эта нагрузка воздействует динамически. Давление ветра на высоте 10 м над поверхностью земли в открытой местности, называемое скоростным напором ветра gо, зависит от района строительства. Ветровая нагрузка меняется по высоте, но в нормах принято, что до высоты 10м от поверхности земли скоростной напор не меняется. Он принят за нормативный, а увеличение его при большей высоте учитывается коэффициентами k, разными при разной высоте.

Нормативный скоростной напор ветра qO =0.38 кПа.

Расчетная линейная ветровая нагрузка определяется по формуле:

qв= γн*n* qO *k*c*b,

где    с – аэродинамический коэффициент, зависящий от расположения и конфигурации поверхности. Для вертикальных стен с=0,8 с наветренной стороны и с=0,6 для отсоса;

n – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, для зданий 1,2;

b- ширина расчетного блока, которая равна шагу рам b.

qв=0,95*1,2*0,38*0,8*12*k=4.16*k

Линейная распределенная ветровая нагрузка:

10м – 4.16*0,65 = 2,7 (кН/м)

20 м –4.16*0,9 = 3,74(кН/м)

30 м –4.16*1.05 = 4,37 (кН/м)

23.25 – 4.16*0.94=3,91 (кН/м)

Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку можно заменить эквивалентной qэ, равномерно распределенной по всей высоте.

qэ= qв10*α=2,7*1.051=2,84 кН/м

q'э= q'в10*α= 2,84 *0.6/0.8=2,13 кН/м,

Ветровая нагрузка, действующая на участке от низа ригеля до наиболее высокой точки здания, заменяется сосредоточенной силой, приложенной в уровне низа ригеля рамы. Величина этой силы от активного давления Fв и  отсоса F'в показана на рис.

Fв=(q1+q2)*h'/2;

F'в=(q'1+q'2)*h'/2

h'=7.65м

Fв=(3,74+3,91)7.65/2= 29,26(кН);

F'в= 29,26*0,6/0,8 = 21,95 (кН).

                                

 Вертикальные усилия от мостового крана

Расчётное давление на колонну к которой приближена крановая тележка:

Dmax=n ncPmaxFу+Gп 

Давление на другую колонну:

Dmin=nnc PminFу+Gп

где:

nc – коэффициент сочетаний = 0,95

n – коэффициент перегрузки = 1,2

Pmax1 = 420 кН

Pmax2 = 430 кН

Q = 2000 кН

G = 245т = 2450 кН

 Pmin = (Q + G)/n0 - Pmax = (2000+2450)/8-430=126 кН

Fy = 4,68 (согласно схеме)

Dmax  = 0,95 х 1,2 х 430 х 4,68 + 60= 2354 кН

Dmin = 0,95 х 1,2 х 126 х 4,68 + 60 = 732 кН

Силы  Dmax, Dmin приложены по оси подкрановой балки и поэтому не только сжимают нижнюю часть колонны, но и передают на нее изгибающие моменты:

Mmax= Dmaxeк;

Mmin= Dmineк,

где eк- расстояние от оси подкрановой балки до оси , проходящей через центр тяжести нижней части колонны.

eк=0,5hн= 0,5 х 1,5 = 0,75 м.

Mmax =0,75 х 2354 = 1766 кНм

Mmin =0,75 х 732 = 549 кНм

Горизонтальные усилия от мостового крана

Максимальная величина нагрузки, возникающей при торможении крановой тележки и передаваемой на каркас здания, определяется по формуле:

Ткр  = Ткрn  n  н  ns  у, где

n=1,1 – коэффициент перегрузки;

н=0,95 –  коэффициент надежности по назначению;

nс=1 – коэффициент сочетания;

у – сумма ординат линий влияния тормозной нагрузки.

Т крn – нормативная нагрузка от торможения крановой тележки:

Т крn = f  (Q + Gтел)/n0 = 0,05· (200 + 700) / 8 = 6кН

 f – коэффициент, учитывающий тип подвеса груза;

Q – грузоподъемность крана;

Gтел – вес тележки.  

Ткр= γн · n · nc ·Т· Σу = 0,95 · 1,1 · 1 · 6 · 4,68 = 29 кН

Эта сила приложена к раме в уровне верха подкрановой балки.

Расчетная схема поперечной рамы для крановой  нагрузки

                                       

3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ.

Для расчета рамы используется программный комплекс SCAD.

Единицы измеpения усилий: кН

Единицы измеpения напpяжений: кН/м**2

Единицы измеpения моментов: кН*м

Единицы измеpения pаспpеделенных моментов: кН*м/м

Единицы измеpения pаспpеделенных пеpеpезывающих сил: кН/м

Единицы измеpения пеpемещений повеpхностей в элементах: м

Используемые обозначения для загружений:

S1,S2, ... - расчетные значения

WND        - статическая составляющая ветровой нагрузки

SD         - суммарная динамическая составляющая нагрузки

ST         - шаг нелинейного нагружения

Разработан SCAD Group

         основная сxема     6.0001                            

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|                               У С И Л И Я /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ                                                 |

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| 002_  1-1          1-2           1-3          2-1          2-2         2-3         3-1         3-2           3-3         4-1           |

|           1               1               1            2              2             2            3             3             3             4            |

|           3               3               3            4              4             4            5             5             5             6            |

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|   1 -      ( постоянная)                                                                                                                               |

|  N    -1123.81 -957.887 -791.961 -1123.81 -957.887 -791.961 -785.019 -719.309 -653.598 -785.019   |

|  M     15.479  -86.2181 -187.915 -15.479   86.2181  187.915  107.768  53.8843           107.768            |

|  Q    -15.1786 -15.1786 -15.1786  15.1786  15.1786  15.1786 -15.1786 -15.1786 -15.1786 -15.1786    |

|   2 -      ( снеговая)                                                                                                                                    |

|  N    -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265 -293.265   |

|  M     5.75714 -32.0673 -69.8917 -5.75714  32.0673  69.8917  40.0826  20.0413           40.0826          |

|  Q    -5.64544 -5.64544 -5.64544  5.64544  5.64544  5.64544 -5.64544 -5.64544 -5.64544 -5.64544    |

|   3 -      ( ветровая)                                                                                                                                    |

|  M     431.326  156.591  53.4462  266.663  117.986  64.9249  53.4462 -13.2232          -64.9249           |

|  Q    -50.481  -31.4721 -22.4631 -29.2975 -19.0408 -20.7841 -22.4631  -16.3161  -11.5258  1.5828    |

|   4 -      ( вертикальная крановая нагрузка)                                                                                            |

|  N    -3822.01 -3822.01 -3822.01 -1293.65 -1293.65 -1293.65                                                                |

|  M    -988.995 -1758.76 -2528.53 -1223.32 -453.555  316.214  815.725  407.862           815.725          |

|  Q    -114.89  -114.89  -114.89   114.89   114.89   114.89  -114.89  -114.89  -114.89  -114.89               |

|   5 -      ( горизонтальная крановая нагрузка)                                                                                         |

|  M     1019.72  432.126 -155.476  448.911  302.193  155.476 -155.476 -77.7382          -155.476           |

|  Q    -87.7019 -87.7019 -87.7019 -21.898  -21.898  -21.898   21.8981  21.8981  21.8981  21.8981        |

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|   2_      4-2      4-3      7-1      7-2      7-3                                                                                                     |

|           4        4        5        5        5                                                                                                                |

|           6        6        6        6        6                                                                                                                |

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|   1 -      ( постоянная)                                                                                                                                 |

|  N    -719.309 -653.598  15.1786  15.1786  15.1786                                                                                  |

|  M     53.8843                    6004.92                                                                                                             |

|  Q    -15.1786 -15.1786  652.291 -.653598 -653.598                                                                                 |

|   2 -      ( снеговая)                                                                                                                                      |

|  N    -293.265 -293.265  5.64544  5.64544  5.64544                                                                                   |

|  M     20.0413    -12.3631              2694.36                                                                                                              

|  Q    -5.64544 -5.64544  292.678 -.293265 -293.265                                                                                   |

|   3 -      ( ветровая)                                                                                                                                       |

|  N                      -40.5258 -40.5258 -40.5258                                                                                               |

|  M    -45.8841                                                                                                                                               |   

|  Q     9.14435  40.5258                                                                                                                                 |

|   4 -      ( вертикальная крановая нагрузка)                                                                                               |

|  N                       114.89   114.89   114.89                                                                                                    |

|  M     407.862                                                                                                                                               |

|  Q    -114.89  -114.89                                                                                                                                   |

|   5 -      ( горизонтальная крановая нагрузка)                                                                                           |

|  N                      -21.898  -21.898  -21.898                                                                                                   |

|  M    -77.7382                                                                                                                                               |

|  Q     21.8981  21.8981                                                                                                                                 |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Разработан SCAD Group                                                               

   основная сxема     6.0002                            

------------------------------------------------------------------------                            

|             МАКСИМАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ  |                            

|                           РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ                            |                            

------------------------------------------------------------------------                            

|     |              max +            |             max -              |                            

| Имя |----------------------------------------------------------------|                            

|     | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp. | Величина | Элем.| Сеч.| Нагp.  |                            

------------------------------------------------------------------------                            

| N     114.89        7      1      4   -3822.        1      1      4                          |

| M     6004.92       7      2      1   -2528.5       1      3      4                        |

| Q     652.291       7      1      1   -653.59       7      3      1                        |

------------------------------------------------------------------------

                                     

  Эпюры усилий в раме от:

Постоянной нагрузки

Снеговой нагрузки

Ветровой нагрузки

                       

Вертикальной крановой нагрузки

Горизонтальной крановой нагрузки

     

N

Нагрузка

nc

Сечения стойки

1 – 1

2 – 2

3 – 3

4 – 4

M

N

M

N

M

N

M

N

Q

1

Пост.

1

0

-653,6

-107,77

-791,96

-187,92

-791,36

+15,48

-1123,81

-15,48

2

Снег.

1

0

-293,27

-40,08

-293,27

-69,89

-293,27

-5,75

-293,27

-5,64

0,9

0

-263,94

-36,07

-263,94

-62,9

-263,94

-5,18

-263,94

-5,08

3

Ветровая

лев

1

0

0

+53,45

0

+53,45

0

-431,33

0

+50,48

0,9

0

0

+48,11

0

+48,11

0

-388,2

0

+45,43

3*

прав

1

0

0

-64,92

0

-64,92

0

+266,66

0

-29,3

0,9

0

0

-58,43

0

-58,43

0

+239,99

0

  -26,37

4

Верт.кран.

нагрузка

лев

1

0

0

-815,73

0

+2528,53

-3822,01

+989

-3822,01

-114,89

0,9

0

0

 -734,16

0

+2275,68

-3439,81

+890,1

-3439,81

-103,4

4*

прав

1

0

0

-815,73

0

+316,21

-1293,65

-1223,32

-1293,65

-114,89

0,9

0

0

 -734,16

0

+284,59

-1164,29

-1100,99

-1164,29

-103,4

5

Горизонт кран. нагрузка

лев

1

0

0

±180,27

0

±180,27

0

±675,46

0

±87,7

0,9

0

0

±162,24

0

±162,24

0

±607,91

0

±78,93

5*

прав

1

0

0

±155,48

0

±155,48

0

±448,91

0

±21,9

0,9

0

0

±139,93

0

±139,93

0

±404,02

0

±19,71

max

Nсоот

1

-

1,5

1,4,5

1,5

Усил.

-

-

72,5

-791,96

2520,88

-4613,37

    957,6

-1123,81

42,92

0,9

-

1,3,5

1,3,4,5

1,3*,4,5

Усил.

-

-

  102,58

-791,96

2298,11

-4231,17

1780,15

-4563,62

-69,25

max

Nсоот

1

-

1,4*

1,3*

1,3,4*

Усил.

-

-

-923,5

-791,96

-252,84

-791,36

-1639,17

-2417,46

-79,89

0,9

-

1,2,3*,4

1,2,3*

1,2,3,4*

Усил.

-

-

-936,43

-1055,9

-309,25

-1055,3

-1478,89

-6374,05

-78,53

Nmax

соот

1

-

1,2

1,2,4

1,2,4

Усил.

-

-

-147,85

-1055,9

2270,72

-4906,64

998,73

-5239,09

-136,01

0,9

-

1,2,3,5

1,2,3,4,5

1,2,3*,4,5

Усил.

-

-

-316,4

-1055,9

2235,21

-4495,11

1748,3

-4827,56

-71,4

Nmax

соот

1

-

1,2

1,2,4

1,2,4

Усил.

-

-

-147,85

-1055,9

2270,72

-4906,64

998,73

-5239,09

-136,01

0,9

-

1,2,3*,4

1,2,3*,4

1,2,3,4

Усил.

-

-

-936,43

-1055,9

1966,43

-4495,11

512,2

-4827,56

-78,53

Nmin

соот

1

-

1,2

1,2

1,2

Усил.

-

-

-147,85

-1055,9

-257,81

-791,36

9,73

-1417,08

-21,12

Nmin

соот

1

-

1,2

1,2

1,2,4*

Усил.

-

-

-147,85

-1055,9

-257,81

-791,36

-1213,59

-2710,73

-136,01

Qmax

0,9

-

-

-

1,2,3*,4,5

Усил.

-

-

-

-

-

-

-

-

-71,4

                             

3.РАСЧЁТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.

1.Сбор нагрузок

Постоянная нагрузка

Нагрузка от покрытия:

q'кр= (qкр-nqф)*γн = (3,12-1,05*0,1)*0,95 = 2,86 (кН/м2)

Вес фонаря учитываем в местах фактического опирания фонаря на ферму.

Вес каркаса фонаря на единицу площади горизонтальной проекции фонаря  qф= 0,1(кН/м2).

Вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки qб.ст=2 (кН/м2).

Узловые силы:

F0=q'кр*В* (кН)

F1= F2= F3=q'крBd=2,86*12*3 =102,96 (кН)

F4=q'кр*B*d+(q'фон*B*0,5*d+qб.ст*B)*γн=2,86*12*3+(0,1*12*0,5*3+2*12)*0,95=

135,48(кН)

F5=q'крB(0,5*d+d)+[q'фон*B*(0,5*d+d)]*γн=2,86*12*1,5*3+(0,1*12*1,5*3)*0,95=159,58(кН)

Опорные реакции колонны.

      

Снеговая нагрузка

1 вариант

с2=1+

Рсн=(р0ncγн )*с=

F0= F12р=52,678/2=26,33 (кН)

F1= F2= F=  рBdс2=1,33*12*3*1.1 =52,678 (кН)

F4= рBd12)/2= 1,33*12*3*(0.8+1.1)/2= 45,49(кН)

F5= F6B(d+0,5d1= 1,33*12*4,5*0,8= 57,46(кН)

Опорные реакции колонны.

      

2 вариант

с=1+0,5а/Sф= 1+0,5*12/4,5 = 2,33

F0= F12р=47,88/2=23,94 (кН)

F1= F2= р*B*d*с=1,33*12*3*1 = 47,88(кН)

F3= р*B*d*с=1,33*12*3*2,33= 111,56(кН)

F4= р*B*d/2*с=1,33*12*1.5*2,33= 55,78(кН)

F5= F6= F7=0(кН)

Усилия в стержнях фермы определили с помощью программного комплекса SCAD. Все полученные усилия сводим в таблицу.

ФЕРМА

Общие характеристики

Группа конструкции по таблице 50* СНиП: 2

Сталь: C245 - лист 2-20 мм

Расчетное сопротивление стали Ry= 24,0 кН/см2

Коэффициент надежности по ответственности 0,95

При подборе и проверке элементов ферм приняты следующие значения коэффициента условий работы:

- поясов, опорных раскосов, растянутых элементов решетки, сжатых элементов решетки крестового сечения - 0.95

- сжатых элементов решетки таврового сечения при гибкости их больше 60 - 0.8

Тип фермы

Пролет фермы L = 36,0 м

Высота фермы H = 3,15 м

Количество панелей верхнего пояса 12

Раскрепления из плоскости

Узлы верхнего пояса: все

Узлы нижнего пояса: крайние и посредине пролета

Сечение верхнего пояса - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Сечение нижнего пояса - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Сечение раскосов - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Сечение стоек - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Сечение опорных раскосов - Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Сечение верхнего пояса

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Геометрические характеристики сечения

 

Параметр

Значение

A

Площадь поперечного сечения

***

см2

Av,y

Условная площадь среза вдоль оси Y

***

см2

Av,z

Условная площадь среза вдоль оси Z

***

см2

Iy

Момент инерции относительно оси Y

***

см4

Iz

Момент инерции относительно оси Z

***

см4

It

Момент инерции при стесненном кручении

***

см4

Iw

Секториальный момент инерции

***

см6

iy

Радиус инерции относительно оси Y

***

см

iz

Радиус инерции относительно оси Z

***

см

Wy+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wy-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wz+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wz-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wpl,y

Пластический момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wpl,z

Пластический момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

ay+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)

***

см

ay-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)

***

см

az+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)

***

см

az-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)

***

см

Сечение нижнего пояса

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Геометрические характеристики сечения

 

Параметр

Значение

A

Площадь поперечного сечения

***

см2

Av,y

Условная площадь среза вдоль оси Y

***

см2

Av,z

Условная площадь среза вдоль оси Z

***

см2

Iy

Момент инерции относительно оси Y

***

см4

Iz

Момент инерции относительно оси Z

***

см4

It

Момент инерции при стесненном кручении

***

см4

Iw

Секториальный момент инерции

***

см6

iy

Радиус инерции относительно оси Y

***

см

iz

Радиус инерции относительно оси Z

***

см

Wy+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wy-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wz+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wz-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wpl,y

Пластический момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wpl,z

Пластический момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

ay+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)

***

см

ay-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)

***

см

az+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)

***

см

az-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)

***

см

Сечение раскосов

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Геометрические характеристики сечения

 

Параметр

Значение

A

Площадь поперечного сечения

***

см2

Av,y

Условная площадь среза вдоль оси Y

***

см2

Av,z

Условная площадь среза вдоль оси Z

***

см2

Iy

Момент инерции относительно оси Y

***

см4

Iz

Момент инерции относительно оси Z

***

см4

It

Момент инерции при стесненном кручении

***

см4

Iw

Секториальный момент инерции

***

см6

iy

Радиус инерции относительно оси Y

***

см

iz

Радиус инерции относительно оси Z

***

см

Wy+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wy-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wz+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wz-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wpl,y

Пластический момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wpl,z

Пластический момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

ay+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)

***

см

ay-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)

***

см

az+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)

***

см

az-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)

***

см

Сечение стоек

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Геометрические характеристики сечения

 

Параметр

Значение

A

Площадь поперечного сечения

***

см2

Av,y

Условная площадь среза вдоль оси Y

***

см2

Av,z

Условная площадь среза вдоль оси Z

***

см2

Iy

Момент инерции относительно оси Y

***

см4

Iz

Момент инерции относительно оси Z

***

см4

It

Момент инерции при стесненном кручении

***

см4

Iw

Секториальный момент инерции

***

см6

iy

Радиус инерции относительно оси Y

***

см

iz

Радиус инерции относительно оси Z

***

см

Wy+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wy-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wz+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wz-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wpl,y

Пластический момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wpl,z

Пластический момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

ay+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)

***

см

ay-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)

***

см

az+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)

***

см

az-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)

***

см

Сечение опорных раскосов

 

Сечение: Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Геометрические характеристики сечения

 

Параметр

Значение

A

Площадь поперечного сечения

***

см2

Av,y

Условная площадь среза вдоль оси Y

***

см2

Av,z

Условная площадь среза вдоль оси Z

***

см2

Iy

Момент инерции относительно оси Y

***

см4

Iz

Момент инерции относительно оси Z

***

см4

It

Момент инерции при стесненном кручении

***

см4

Iw

Секториальный момент инерции

***

см6

iy

Радиус инерции относительно оси Y

***

см

iz

Радиус инерции относительно оси Z

***

см

Wy+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wy-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wz+

Максимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wz-

Минимальный момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

Wpl,y

Пластический момент сопротивления относительно оси Y

***

см3

Wpl,z

Пластический момент сопротивления относительно оси Z

***

см3

ay+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U)

***

см

ay-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U)

***

см

az+

Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V)

***

см

az-

Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V)

***

см

Загружения

Загружение 1 - Постоянное

Пояс, к которому приложена нагрузка: верхний

 

Загружение 2 - Снеговое

Пояс, к которому приложена нагрузка: верхний

 

Загружение 3 - Снеговое

Пояс, к которому приложена нагрузка: верхний

 

Усилия в элементах фермы

(Значения усилий приведены в кН)

№ эл.

Комбинации

Загружения

Расчетные

усилия

 

Nmin

Nmax

1

2

3

4

Верхний пояс

1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

2

-1771,323

-999,69

-1052,305

-446,952

-455,543

-1507,85

3

-1771,323

-999,69

-1052,305

-446,952

-455,543

-1507,85

4

-2790,637

-1626,762

-1712,381

-693,219

-668,038

-2405,6

5

-2790,637

-1626,762

-1712,381

-693,219

-668,038

-2405,6

6

-2981,808

-1771,144

-1864,362

-747,943

-668,038

-2612,305

7

-2981,808

-1771,144

-1864,362

-747,943

-668,038

-2612,305

8

-2790,637

-1626,762

-1712,381

-693,219

-668,038

-2405,6

9

-2790,637

-1626,762

-1712,381

-693,219

-668,038

-2405,6

10

-1771,323

-999,69

-1052,305

-446,952

-455,543

-1507,85

11

-1771,323

-999,69

-1052,305

-446,952

-455,543

-1507,85

12

0

0

0

0

0

0,0

Нижний пояс

13

546,422

973,181

575,181

248,562

250,571

825,752

14

1359,803

2394,426

1431,371

595,171

614,914

2046,285

15

1771,144

2981,808

1864,362

747,943

668,038

2612,305

16

1771,144

2981,808

1864,362

747,943

668,038

2612,305

17

1359,803

2394,426

1431,371

595,171

614,914

2046,285

18

546,422

973,181

575,181

248,562

250,571

825,752

Раскосы

19

-1411,112

-792,312

-834,012

-360,415

-363,329

-1197,341

20

657,238

1157,306

691,83

287,666

297,209

989,039

21

-903,5

-522,164

-549,647

-214,918

-231,089

-780,736

22

387,091

574,505

407,464

142,169

77,03

549,633

23

-284,736

-209,354

-220,372

-79,35

0

-299,722

24

0

0

0

0

0

0

25

0

0

0

0

0

0

26

-284,736

-209,354

-220,372

-79,35

0

-299,722

27

387,091

574,505

407,464

142,169

77,03

549,633

28

-903,5

-522,164

-549,647

-214,918

-231,089

-780,736

29

657,238

1157,306

691,83

287,666

297,209

989,039

30

-1411,11

-792,312

-834,012

-360,415

-363,329

-1197,341

Стойки

31

-42,981

0,0

0,0

-26,33

-23,94

-26,33

32

-183,791

-97,812

-102,96

-52,68

-47,88

-155,64

33

-215,292

-128,706

-135,48

-45,49

-55,78

-191,26

34

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

35

-215,292

-128,706

-135,48

-45,49

-55,78

-191,26

36

-183,791

-97,812

-102,96

-52,68

-47,88

-155,64

37

-42,981

0,0

0,0

-26,33

-23,94

-26,33

Опорные реакции

Сила слева (кН)

Сила справа (кН)

По критерию Nmax

603,94

603,94

По критерию Nmin

1120,864

1120,864

2. Подбор сечений

Верхний пояс

а) Для стержней 2,3,10,11-го

Nmax=-1507,85 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,805, γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х18, А=54,8*2=109,6(см2), ix=4,87см, iy=7.22см,

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б) Для стержней 4,5,8,9 -го

Nmax=-2405,6 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,805, γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 200х20, А=76,5*2=153(см2), ix=6,12см, iy=8,86см.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ= 

в) Для стержней 6,7 -го

Nmax=-2612,305 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,805, γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 200х20, А=76,5*2=153(см2), ix=6,12см, iy=8,86см.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ= 

Нижний пояс

а) Для стержней 13,18-го

Nmax=825,752 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки125х10, А=28,9*2=57,8(см2), ix=3,82см, iy=5.7см.

Проверка:

σ=

б)Для стержней 14,17-го

Nmax=2046,285 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 200х20, А=76,5*2=153(см2), ix=6,12см, iy=8,86см.

Проверка:

σ=

 

в)Для 15,16-го стержня

Nmax=2612,305 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 200х20, А=76,5*2=153(см2), ix=6,12см, iy=8,86см.

Проверка:

σ=

Раскосы

а)Для 19,30-го стержней

Nmax=-1197,341 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х18, А=54,8*2=109,6(см2), ix=4,87см, iy=7.22см,

lx=√2,82+3,152=4,21м,

 lу =2lx =8,42м

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б)Для 20,29-го стержней

Nmax=989,039 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х14, А=33,4*2=66,8(см2), ix=3,8см, iy=5,75см.

Проверка:

σ=

в)Для 21,28-го стержней

Nmax=-780,736 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,8, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х18, А=54,8*2=109,6(см2), ix=4,87см, iy=7.22см,

lу=√32+3,152=4,35м,

 lx=0,8lx =3,48м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

г)Для 22,27-го стержней

Nmax=549,633 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при γс=0,95, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х10, А=28,9*2=57,8 (см2), ix=3,82см, iy=5,7см.

Проверка:

σ=

д)Для 23,26-го стержней

Nmax=-299,722 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,8, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х10, А=28,9*2=57,8 (см2), ix=3,82см, iy=5,7см.

lу=√32+3,152=4,35м,

 lx=0,8lx =3,48м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

Стойки

а)Для 31,37-го стержней

Nmax=-26,33 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,8, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х10, А=28,9*2=57,8(см2), ix=3,82см, iy=5,7см,

 lу=3,15м, lx=0,8ly =2,52м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б)Для 32,36-го стержней

Nmax=-155,64 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,8, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х10, А=28,9*2=57,8 (см2), ix=3,82см, iy=5,7см, lу=3,15м, lx=0,8lx =2,52м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

 в)Для 33,35-го сечений

Nmax=-191,26 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, γс=0,8, Rу=24 кН/см2.

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 125х10, А=28,9*2=57,8 (см2), ix=3,82см, iy=5,7см, lу=3,15м, lx=0,8lx =2,52м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ= 

Элемент

Усилие

Сечение

lx / ly

ix / iy

λx / λy

[λ]

φmin

Проверка

В – 1

0,0

┘└160×18

-

4,87/7,22

-

-

-

-

В – 2

-1507,85

┘└160×18

300/300

4,87/7,22

61,6/41,55

120

0,82

167,8<228

В – 3

-1507,85

┘└160×18

300/300

4,87/7,22

61,6/41,55

120

0,82

167,8<228

В – 4

-2405,6

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

186,5<228

В – 5

-2405,6

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

186,5<228

В – 6

-2612,305

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

202,5<228

В – 7

-2612,305

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

202,5<228

В – 8

-2405,6

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

186,5<228

В - 9

-2405,6

┘└200×20

300/300

4,94/7,02

49,18/33,86

120

0,843

186,5<228

В - 10

-1507,85

┘└160×18

300/300

4,87/7,22

61,6/41,55

120

0,82

167,8<228

В - 11

-1507,85

┘└160×18

300/300

4,87/7,22

61,6/41,55

120

0,82

167,8<228

В - 12

0,0

┘└160×18

-

4,87/7,22

-

-

-

-

Н – 13

825,752

┘└125×10

600/600

3,82/5,7

157,07/105,26

250

-

142,9<228

Н – 14

2046,285

┘└160×18

600/600

4,87/7,22

98,04/67,72

250

-

133,7<228

Н – 15

2612,305

┘└160×18

600/600

4,87/7,22

98,04/67,72

250

-

170,7<228

Н – 16

2612,305

┘└160×18

600/600

4,87/7,22

98,04/67,72

250

-

170,7<228

Н – 17

2046,285

┘└160×18

600/600

4,87/7,22

98,04/67,72

250

-

133,7<228

Н – 18

825,752

┘└125×10

600/600

3,82/5,7

157,07/105,26

250

-

142,9<228

Р – 19

-1197,341

┘└160×18

348/435

4,87/7,22

71,45/60,24

120

0,574

190,3<228

Р – 20

989,039

┘└125×14

348/435

3,8/5,75

91,58/75,65

250

-

148,1<228

Р – 21

-780,736

┘└160×18

348/435

4,87/7,22

71,45/60,24

120

0,655

108,8<192

Р – 22

549,633

┘└125×10

348/435

3,82/5,7

91,1/76,32

250

-

95,1<228

Р – 23

-299,722

┘└125×10

348/435

3,82/5,7

91,1/76,32

250

-

101,1<192

Р – 24

0

┘└125×10

-

3,82/5,7

-

-

-

-

Р - 25

0

┘└125×10

-

3,82/5,7

-

-

-

-

Р – 26

-299,722

┘└125×10

348/435

3,82/5,7

91,1/76,32

250

-

101,1<192

Р – 27

549,633

┘└125×10

348/435

3,82/5,7

91,1/76,32

250

-

95,1<228

Р – 28

-780,736

┘└160×18

348/435

4,87/7,22

71,45/60,24

120

0,655

108,8<192

Р – 29

989,039

┘└125×14

348/435

3,8/5,75

91,58/75,65

250

-

148,1<228

Р – 30

-1197,341

┘└160×18

348/435

4,87/7,22

71,45/60,24

120

0,574

190,3<228

С – 31

-26,33

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

10<192

С – 32

-155,64

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

59,1<192

С – 33

-191,26

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

72,6<192

С - 34

0,0

┘└125×10

-

3,82/5,7

-

-

-

-

С – 35

-191,26

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

72,6<192

С – 36

-155,64

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

59,1<192

С – 37

-26,33

┘└125×10

252/315

3,82/5,7

66/55

150

0,456

10<192

4.Расчет узлов фермы

Узел А

1. Рассчитаем прикрепление опорного раскоса 19, расчетное усилие N19=1197,34(кН), сечение из двух уголков 160х18, сварка ручная:

βf=0,7-коэффициент, учитывающий качество и способ сварки;

k=0,7-коэффициент распределяющий силы на обушок.

βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=20мм, а у пера kf=16мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*1197,34/(2*0,7*2*1*18*0,95)=17,5 (см). Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва)

 lb=17,5+1,5= 19см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*1197,34/2(0,7*1,6*18*0,95)=9,38(см).  Принимаем lр= 9,38+1,62 =11(см).

2.Рассчитаем прикрепление стойки 31, расчетное усилие N26=26,33 (кН), сечение из двух уголков 125х10, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=8мм, а у пера kf=6мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*26,33/(2*0,7*0,8*1*18*0,95)=0,96 (см).

Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=0,69+1.31=2(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*26,33/(2*0,7*0,6*1*18*0,95)=0,55 (см).  Принимаем lр=0,55+1,45 =2 (см).

3.Рассчитаем прикрепление нижнего пояса 13, расчетное усилие N2=825,75 (кН), сечение из двух уголков 125х10, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1. Принимаем толщину шва у обушка kf,b=16мм, а у пера kf=14мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*825,75/(2*0,7*1,6*18*0,95)=15,09 (см). Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=15,09+1,91= 17(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*825,75/(2*0,7*1,4*18*0,95)=7,39 (см).  Принимаем lр= 7,39+1,61= 9(см).

Узел Б

  

1.Рассчитаем прикрепление раскоса 20, расчетное усилие N20=989,04(кН), сечение из двух уголков 125х14, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=16мм, а у пера kf=14мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*989,04/(2*0,7*1,6*1*18*0,95)=18,07 (см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=18,07+1.93=20(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*989,04/(2*0,7*1,4*1*18*0,95)=8,85(см).  Принимаем lр= 8,85+1.15=10(см).

2. Рассчитаем прикрепление раскоса 21, расчетное усилие N21= 780,74(кН), сечение из двух уголков 160х18, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=16мм, а у пера kf=14мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*780,74/(2*0,7*1,6*1*18*0,95)=14,27(см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=14,27+1,73=16(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*780,74/(2*0,7*1,4*1*18*0,95)=6,99 (см).  Принимаем lр=6,99+1,01=8 (см).

3.Рассчитаем крепление стойки 32, расчетное усилие N32=155,64(кН), сечение из двух уголков 125х10, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=8 мм, а у пера kf=6 мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*155,64/(2*0,7*0,8 *1*18*0,95)=5,69 (см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=5,69+1.31=7(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*155,64/(2*0,7*0,6 *1*18*0,95)=3,25 (см).

Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lр=3,25+1,75=5(см).

Длина фасонки lw = 110см, принимаем 105 см. Определяем требуемую толщину сварных швов:

N=N14-N13=2046,29 -825,75=1220,54 (кН)

Принимаем у обушка kb=14 мм, у пера kр=12 мм.

Узел В

F=135,48+45,49=180,97(кН)

Длина фасонки lw = 30см, принимаем 26 см. Определяем требуемую толщину сварных швов:

        N=N4-N3=0 (кН)

 Принимаем у обушка kb=12мм, у пера kр=10 мм.

Аналогично рассчитываем остальные узлы.

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

Расчет опорного узла фермы

Опорное давление: Fф= Fаg+ Fар= 643,98+287,04=931,02 (кН).

Aф- площадь фланца;

F-опорная реакция фермы;

Rcм=336 МПа – расчётное сопротивление стали смятию.

Принимаем по конструктивным соображениям фланец δ=2,5см, l=11,08см

   Таблица расчета швов          

Узел фермы

№ стержня

Расчетное усилие, кН

Толщина шва, мм

Расчетная длина шва, см

Конструктивная длина шва, см

у обушка

kb

у пера kр

у обушка

у пера

у обушка lб

у пера lр

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

Р-19

1197,341

20

16

17,5

9,38

19

11

С-31

26,33

8

6

0,96

0,55

2

2

Н-13

825,752

16

14

15,09

7,39

17

9

Б

Р-20

989,04

16

14

18,07

8,85

20

10

Р-21

780,74

10

14

14,27

6,99

16

8

С-32

155,64

8

6

5,69

3,25

7

5

Н-13

825,75

14

12

10,35

4,67

12

6

Н-14

2046,29

14

12

16,95

9,24

18

11

     В

В - 4

2405,6

12

10

13,23

8,74

15

10

В - 5

2405,6

12

10

13,23

8,74

15

10

С - 33

191,26

12

10

7,36

4,81

9

6

                       

5.РАСЧЁТ КОЛОННЫ

1.Исходные данные

Требуется подобрать сечение сплошной верхней и сквозной нижней частей колонны одноэтажного производственного здания (ригель имеет шарнирное сопряжение с колонной).

Расчетные усилия:

Для верхней части колонны сечение 2-2:

N=-923,5 (кН) ; M=-791,96 (кН*м)

Для нижней части колонны (сечение 3-3,4-4)

N1= -4906,64(кН); M1=2270,72 (кН*м) (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь);

N2= -4827,56(кН); M2=1748,3 (кН*м)  (изгибающий момент догружает наружную ветвь) ; Qmax=-71,4 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны Iн/Iв=7;

Материал колонны – сталь класса Вст3кп2;

Бетон фундамента марки М150 .

    

2.Определение расчетной длины колонны

Расчетные длины верхней и нижней частей колонны определяются по формулам

lx1=m1*l1 и lx2=m2*l2.

т.к. Нвн=lв/lн=7.67/9.03=0,85

β =Nн/Nв=4827,56/4906,64=0,98

n = Jвlн/Jнlв = 1*9,03/7*7.67= 0,17

α1 =

В однопролетной раме с шарнирным сопряжения ригеля с колонной

μ1=2,5, m2=m11=2,5/2,27 =1,1

Таким образом,  расчетные длины участков колонны:

в плоскости действия момента

lx1=m1*l1=2,5*9,03=22,58 (м) – для нижней части колонны;

lx2=m2*l2=2,5*7,67=19,18 (м) – для верхней части колонны.

из плоскости действия момента

lу1= Нн=9,03(м) – для нижней части колонны;

lу2= Нв-hб=7,67-1,8=5,9 (м) – для верхней части колонны.

3.Подбор сечения верхней части колонны

Сечение верхней части колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой hВ =1000мм из стали марки Вст3кп-2 фасонного проката с расчетным сопротивлением R = 240 МПа. Определим требуемую площадь поперечного сечения.

Для симметричного двутавра:

i ≈ 0,42h = 0,42*100 = 42(см) – радиус инерции;

ρХ ≈ 0,35h = 0,35*100= 35(см) – ядровое расстояние;

– условная гибкость стержня;

mx =  - относительный эксцентриситет;

Значение коэффициента  влияния формы сечения η при АПСТ = 1  и 0,1<m<5,по табл. 6.1. п.5 уч. под ред. Мандрикова принимаем η =1,626

Найдем приведенный эксцентриситет по формуле:

m1X = η·mX = 1,626·1,32 =2,15

Тогда прих=0,81 и m=2,15 φвн=0,633

             Атр=

3.1.Компоновка сечения 

Высота стенки hст=hв-2*tп=100-2*1,8=96,4cм (принимаем предварительно толщину полок tп=1,8 см).

При m>1 и >0,8 из условия местной устойчивости

tCT≥96,4/40,39=2,39см. Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично, принимаем tст=1см (hст/tст=80…120).

Включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по а=0,85*tст*√E/R=0,85*1*√2,06* 104/21,5 = 26,31 cм.

Требуемая площадь полки:

Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки:

bnly2/20     bn≥590/20=29,5 (см)  

Из условия местной устойчивости полки по формуле 

bсв/tп≤(0,36+0,1)=(0,36+0,1*0,81) =13,65

где  bсв=(bп-tст)/2

Принимаем bn=38см, tп=1,8 см,

АП=38*1,8=68,4см2

bсв/tп =(38-1)/2*1,8=10,28<13,65

3.2.Геометрические характеристики сечения

Полная площадь сечения

А0= 2*bn *tп +h ст *t ст

А0=2*38*1,8+96,4*1=233,2 (см2)

Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:

А= 2*bn *tп +2*а*t ст

А=2*38*1,8+2*1*26,31=178,9 (см2)

Момент инерции относительно оси х:

Jx= +2*bn *tп*()2

Jx=1*96,43/12+2*38*1,8[(100-1,8)/2)]2=404452,26(см4);

Момент инерции относительно оси у:

Jy=

Момент сопротивления:

Wx= Jx /ymax =404452,26/50=8089,05 (см3)

Полярный момент инерции:

Wx/A0=8089,05 /233,2=34,67 (см)

Радиус инерции относительно х:

ix=(см)

Радиус инерции относительно у:

iy=(см)

 

3.3.Проверка устойчивости верхней части колонны

в плоскости действия момента

  λх= lx/ix=1918/41,65=25,23

  = λ х

Относительный эксцентриситет:

mx=ex/rx =M/(N*rx)=79196 /923,5*34,67=2,47

АПСТ =1,8*2*38/1*96,4=1,42>1

Значение коэффициента влияния формы сечения η при АПСТ<1,  0.1<m<5 и <5, η = 1,3

Приведенный эксцентриситет m1X = η·mX  = 1,3 *2,47=3,21

Коэффициент для проверки устойчивости внецентренно - сжатых стержней

φВН = 0,332, условие выполняется.

Недонапряжение:

3.4Проверка устойчивость верхней части колонны

из плоскости действия момента

 lу= lу/iу=590/8.4 = 70,24Þ jу=0,75

Для определения mх найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня.

М1/3х=(572,97*5,9*2/3)/4 =563,42 кН*м

Мх < Ммах/2=791,96/2=395,98 (кН×м)

mх = (Мх*А0) / (N*Wх) = (39598*233,2)/(923,5 *8089,05) = 1,24>1

При mх >1 и

lу=70,24< lc=3,14

коэффициент c определяется по формуле:

                                                                 

β=1; α=0,7 – коэффициенты определяются из уч. под ред. Беленя прил. 11

с- коэффициент, учитывающий влияние момента mх при изгибно-крутильной форме потнри устойчивости.

Поскольку hст / tст = 96,4/1 =96,4> 3,8*ÖE/R =3,8*Ö2.06*104/21,5=117,61 (условие местной устойчивости обеспечено), в расчетное сечение включаем

полное сечение стенки.

s =N/(cφA) = 923,5/(0,535*0,75 *178,9)= 12,87 кН/см2 < R=21,5 кН/см2.

Т.к. нет ослабления сечения и m<20 проверка прочности не требуется.

4.Подбор сечения нижней части колонны

Расчетные усилия для нижней части колонны:

N1= -4906,64 (кН),  М1= 2270,72 (кН*м) – догружает подкрановую ветвь.

N2= -4827,56 (кН),  М2= 1748,3(кН*м) – догружает наружную ветвь.

Qmax=-71,4 кН

Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения hн=1750 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из  двутавра, наружную – из составного швеллера. Определим ориентировочное положение центра тяжести.

Принимаем z0=5 см; h0=175 – 5= 170 (см). Т.к. N1N2 (разница 8%)

y2=h0-y1=170-73,95= 96,05 (см).

у – расстояние от центра тяжести двутавра до центра тяжести всего сечения.

Определим продольные усилия в каждой ветви колонны по формуле:

Nв1=N1*( y2/h0)+М1/h0 

Nв2=N2*( y1/h0)+М2/h0 , где

N, M-расчетные продольная сила и изгибающий момент;

 y1, y2- расстояние от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести соответствующих ветвей;

h0=y1+y2-   расстояние между центрами тяжести ветвей колонн.

Усилия:

в подкрановой ветви: Nв1=73,95*4906,64 /170 + 2270,72/170 = 2147,75 (кН);

в наружной ветви: Nв2=96,05 *4827,56/170 +1748,3/170 = 2737,85(кН).

Определим требуемую площадь ветвей и назначим сечение по формуле:

А= Nв/φ*R*γ

где φкоэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости.

Для подкрановой ветви задаемся φ=0,8, R = 22,5 кН/см2 (сталь Вст3 кп2 фасонный прокат):

Ав1= 2147,75/0,8*22,5=119,32 (см2)

По сортаменту подбираем  двутавр 55 Б2; А в1=124,75 см2, iy1=4,7cм, ix1=22,43см.

h=547мм

Для наружной ветви

А в2= Nв2/j*R*γ=2737,85/0,8*22,5 = 152,1(см2)

(R=22,5 кН/см2 – фасонный прокат из стали Вст3кп2).

А=Ав2-tCT*hCT/2, принимаем tCT= tполки с верхней части колонны т.е.1,8

А=152,1-1,8*54,7/2=102,92 (см2)

bn/tn<(0,38+0,08)ÖE/R=15

bn=15*1,4=21,принимаем bn=19см

Ав2= hCT* tCT+2Аn

Ав2=54,7*1,8+2*19*1,8=166,86

т.к. z0= (tCT * hCT * tCT /2+ Аn *2*( bn/2+ tCT))/ Ав2

Jx= hCT* tCT*( z0 - tCT /2)2+2* tn* bn3/12+ Аn*2*а2

а = tCT+ bn- z0- bn/2=1,8+19-5,59-19/2=5,71 см

Jx=1,8*54,7*(5,59-1,8/2)2+2*1,8*193/12+25,55*2*5,712=4223,44 (см4)

Jу= tCT* hCT3/12+ Аn*2*с2

Jу=1,8*54,73/12+1,8*19*2*28,152=78751,8 (см4)

ix=(см),

iу=(см)    

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

у1В2h0/(Aв1в2)=166,86 *170/(124,75+166,86)= 97,27(см)

у2=170-97,27=72,73(см)

Отличие от первоначальных принятых размеров мало, поэтому усилия в ветвях не пересчитываем.

4.1.Проверка устойчивости ветвей

из плоскости рамы (относительно осей y-y)

ly=903cм.

Подкрановая ветвь:

λy=ly1/iy=903/22,43=59,74;  φy = 0,82

σ =Nв1/φA= 2147,75 /0,82*124,75 = 21 кН/см2 < R =22,5 кН/см2

Наружная ветвь:

λy=ly1/iy=903/21,72=61,69;  φy = 0,837

σ =Nв2/φA= 2737,85/0,837 *166,86= 19,6кН/см2 < R =21,5 кН/см2.

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определим требуемое расстояние между узлами решетки:

λx= λу =59,74

lв1= λx * ix1=59,74*4,7 =260,78(см).

Принимаем lв1=268см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей (5)

4.2.Проверка устойчивости ветвей

в плоскости рамы (относительно осей x1-x1, x2-x2).

Для подкрановой ветви

λx1=268/4,7=57,02;  φх = 0,807

σ =Nв1/φх A= 2147,95 /0,807*124,75=21,34кН/см2 < R =22,5 кН/см2

Для наружной ветви

λx2=228/5,03=52,28;  φх = 0,867

σ =Nв2/φх A= 2737,85/0,867*166,86= 18,93 кН/см2 < R =21,5 кН/см2

5.Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны при сочетании нагрузок  Qmax=-71,4 кН.

Условная поперечная сила Qусл=0,2А=0,2*(166,86+124,75)=58,32 кН < Qmax

Расчет решетки проводим на Qmax.

Усилие в раскосе найдем по формуле:

Nр= Qmax /(2sinα)= 71,4/2*0,794=44,96 (кН)

sinα=hн/lp=175/Ö1752+(268/2)2=0,794

α=58° (угол наклона раскоса)

Задаем λр=100; φ = 0,542

Требуемая площадь раскоса определяется

Ар.тр=Np/(jR γ)= 44,96 /(0,542*22,5*0,75)=4,92см2

R=22,5 кН/см2 (фасонный прокат из стали Вст3кп2);

γ=0,75 (сжатый уголок, прикрепленный одной полкой).

Принимаем ë70х8

Ap=10,7см2  imin=3,22;

lp=hн/sinα=175/0,794= 220,4(см)

λр=lp/ imin =220,4 /3,22=68,45 ,  j = 0,77

Напряжения в раскосе

σ =Nр/φAр= 44,96/0,77 *10,7=5,46кН/см2 < R =16,8 кН/см2

5.1.Проверка устойчивости колонны

в плоскости действия момента как единого стержня

Геометрические характеристики всего сечения:

А = Ав1+ Ав2= 124,75+166,86= 291,61 (см2)

Jx = Ав1y12 + Ав2 y22= 124,75*97,272+166,86*72,732 = 2062947,73(см4)

ix=(см)

λх= lx1/ix=2144/84,11=25,49

Приведенная гибкость:

λпр=

Коэффициент α1 зависит от угла наклона раскосов. При α=45…60° можно принять α1 =27,

Ар1=2Ар = 2*10,7 = 21,4см2 – площадь сечения раскоса по двум граням сечения колонны;

λпр=

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь N2= -4827,56(кН),

М2=1748,3 (кН*м).

m = ;  φвн = 0,81

σ =N2/φвнA= 4827,56/0,81 *291,61=20,44кН/см2 < R =21,5 кН/см2.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь

 N1= -4906,64 (кН),  М1= 2270,72 (кН*м).

m = ;  φвн = 0,99

σ =N1/φвнA=4906,64/0,99 *291,61 = 17кН/см2 < R =22,5 кН/см2.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия

момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

  1.  Расчет и конструирование узла сопряжения

верхней и нижней частей колонны.

Расчетные комбинации усилий в сечение над уступом:

М=-936,43 (кН*м); N= -1055,9 (кН) (загружение1,2,3*,4)

Давление крана Dmax=3822,01кН

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади колонны.

1-я комбинация М и N:

наружная полка

σ=N/A0+│M│/W=1055,9/133,2+93643/8089,05=16,1 кН/см2<Rсв=21,5кН/см2

внутренняя полка

σ=N/A0-│M│/W=1055,9/233,2-93643/8089,05= -7,05 кН/см2<Rсв=21,5кН/см2

т.к.комбинация усилий в сечение над уступом имеет только отрицательные значения рассчитываем только по 1-ой комбинации.

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:

tDmax/lсмRcмтγ=3822,01/34*35=3,21 (см)

lсм=bop+2*tпл=30+2*2=34см

bop=30см; принимаем tпл=2см; Rcмт=350МПа=35кН/см2

Принимаем  tтр=3,3см

Усилие во внутренней полке верхней части колонны

Nп=N/2+M/hв=1055,9/2+31640/100=844,35(кН)

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2)

lш2=Nп/4kш(βRyсвγyсв)minγ

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d=1.4…2мм,

βшRyшсвγyшсв=0,9*18=16,2< βRyссвγyссв=1,05*16,5=17,3кН/см2;

lш2=844,35/4*0,6*16,2=21,72 (см)  

lш2 < 85kшβш=85*0,9*0,6=46 (см)

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку

траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.

Такой комбинацией будет сочетание 1,2,3,5 N= -1055,9 (кН),М=-316,4 (кН*м).

F=Nhв/2hн-M/hн+Dmax0,9=1055,9*100/2*175+316,4/175+3822,01*0,9=3743,3(кН)

Требуемая длина шва:

lш3 = F/4kш(βRyсвγyсв)minγ=3743,3/4*0,6*16,2=96,28 (см).

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр по формуле:

hтрF/2tст.вRсрγ=3743,3/2*1,55*13=92,89 (см)

где tст.в=15,5 мм – толщина стенки двутавра 55 Б2;

Rср – расчетное сопротивление срезу фасонного проката стали Вст3кп2.

Принимаем hтр=100см

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N,M и Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 420х12 мм, верхние горизонтальные ребра – из двух листов 180х12 мм.

6.1.Геометрические характеристики траверсы

Положение центра тяжести сечения траверсы:

ун=S0-0/ΣА

S0-0-статический момент сечения относительно наружней грани полки

ун=( 1,2*18*100+1,2*42*50+1,2*42)/(1,2*18+42*1,2+1,75*97,6)=

=19,48см

Jx=1,75 *97,63/12+97,6*1,15*(50-18,875)2+2*18*1,2*19,462+1,2*42*24,942=

=292026,03см4

Wmin=Jx/yн=292026,03/19,48=14991,07см3.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

Мтр=Fтр1(hн-hв)=(-М/hн+Nhв/2hн)(hн-hв)=( 31640 /175+1055,9*100/2*175)(175-100) =37250,91 (кН*см)

σтр = Мтр /Wmin=37250,91 /14991,07=2,48кН/см2 < R=21.58кН/см2 .

Qmax=Nhв/2hн - М/hн+kDmax*0,9/2

Qmax =1055,9*100/2*175- 31640/175+1,2*3822,01*0,9/2=2551,7(кН)

τтр = Qmax/tтр*hтр = 2551,7/3,3*100= 7,73 кН/см2 < Rср=12,5 кН/см2

7. Расчет и конструирование базы колонны

 

Ширина нижней части колонны (hн =1,75м) превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны(сечение 4 - 4)

1) М=1748,3 (кН*м), N=-4827,56 (кН) – для расчета подкрановой ветви

2)М=998,73 (кН*м), N=-5239,09 (кН) – для расчета наружной ветви.

В комбинаций усилий не учтена нагрузка от снега, так как она разгружает подкрановую ветвь.

Определим усилия в ветвях колонны:

В подкрановой ветви: Nв1=(4827,56 /170)*92,27+174830 /170=3790,63(кН)

В наружной ветви: Nв2=(5239,09 /170)*72,73 + 99873/170=2828,9(кН)

7.1.База наружной ветви

Требуемая площадь плиты

Апл.тр.= Nв2 /Rф=2828,9 /0,84=3367,74 (см2 );

RфRб=1,2*0,7=0,84кН/см2      

Rб=0,7кН/см2  (бетон М150).

По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4см. Тогда В≥bк+2с2=34,6+2*4=42,6 (см), принимаем В=80 см;  

Lтр= Апл.тр./В=3367,74 /80=41,96 (см), принимаем L=42 (см).

Апл.факт.=80*42=3360 см2)

Среднее напряжение в бетоне под плитой

σф=Nв2/ Апл.факт.= 2828,9 /3360=0,83(кН/см2).

При толщине траверсы 12мм с1=(42-19-2*1,2-1,4)/2=9,6 (см)                                                                                                                 

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты

участок1 (консольный свес с= с1=9,6 (см)

М1ф с12/2=0,83 *9,62/2=38,25 (кН*см);

участок 2 (консольный свес с=с2=10,4см)

М2=0,83*10,42/2= 44,89(кН*см)

участок 3; в/а=52,3/19=2,75 ( α=0,125)

М3= ασфа2=0,125*0,83*192=36,1 (кН*см)

участок 4 в/а=52,3/9,8=5,34(  α=0,125)

М4= α σфа2=0,125*0,83*9,82=9,6 ( кН*см)

Принимаем для расчета Мmax3=44,89 (кН*см)

Требуемая толщина плиты:tпл= Ömax/R=Ö6*44,89 /20,5=3,62

R=205МПа для стали Вст3кп2 толщиной 21-40мм

Принимаем tпл=40мм

Высоту  траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-0,8А, d=1.4…2мм; kш=8мм.

Требуемая длина шва определяется по формуле

 lштр = Nв2/4kш(βRyсвγyсв)minγ=2828,9/4*0,8*16,2=54,57см .

 lш< 85kшβш=85*0,9*0,8=61

  Принимаем hтр=60см.

Прикрепление траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, принимая

катет угловых швов kш=8мм.

σш=Nв2/4kш lш. < (βRyсвγyсв)minγ =2828,9/4*0,8*60 = 14,73 < 16,62 (кН/см2).

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами kш=10мм.

σш=Nв2/kш Σlш. < (βRyсвγyсв)minγ =2828,9/1*175,2 =16,15< 16,62 (кН/см2).

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами kш=6 мм, так как эти швы в расчете не учитывались.

7.2.База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты

Апл.тр.= Nв1Rф=3790,63/0,84=4512,65 (см2 );

RфRб=1,2*0,7=0,84кН/см2     

 Rб=0,7кН/см2  (бетон М150).

С2=4,В=34,6+2*4=42,6, принимаем 80см.

атр=4512,65/80=56,42,принимаем 57 см

Апл.ф =80*57=4560см2

Рассчитываем напряжение под плитой базы:

σф=Nвпл.= 3790,63/4560=0,83 (кН/см2) ≈Rпрγ=0,7*1,16 =0,812.

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 12мм, приваривая их к полкам колонны и к плите угловыми швами.   

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок1

М1=σфс2/2=0,812*9,572/2=35,94кНсм;

участок 2

М2= σфа2/2 = 0,812*12,652/2= 45,18 (кН*см)

М3= ασфа2=0,125*0,812*10,52=11,19 (кН*см)

М4= М3

Принимаем для расчета Мmax3= 45,18 (кН*см)

Требуемая толщина плиты: Ömax/R=Ö6*45,18/20,5=3,64

R=205МПа для стали Вст3кп2 толщиной 21-40мм

Принимаем tпл=40мм (3мм – припуск на фрезеровку).

Прикрепление траверс к колонне выполняем полуавтоматической сваркой проволокой марки Св-0,8А, d=1.4…2мм.

Толщину траверс принимаем tтр=1,2 см, высоту hтр=65 см.

Расчетные характеристики:Ryшсв=21,5кН/см2;Ryссв=0,45*36,5 = 16,4 кН/см2; βш =0,7; βс=1; γyшсв =γyссв =1.

βшRyшсвγyшсв=0,7*21,5=15,05 < βсRyссвγyссв=1*16,4=16,4 кН/см2;

Прикрепление траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов kш=14мм.

σш=Nв1/4kш lш. < (βRyсвγyсв)minγ =3790,63/4*1*65 =14,58 < 15,05 (кН/см2).

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами kш=14мм.

σш=Nв1/kш Σlш. < (βRyсвγyсв)minγ =3790,63/1,4*197,2=13,73<15,05 (кН/см2).

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами kш=6 мм, так как эти швы в расчете не учитывались.

7.3.Расчет анкерных болтов

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4 - 4):

М=-1639,17 (кНм), N=-1123,81 (кН).

Требуемая площадь нетто сечения анкерных болтов определяют по формуле:

Аб= (М-Nа)/уRба, где

а – расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви, а=97,27 см;

у – расстояние между осями подкрановой и наружной ветви,

у=170см;

Rба – расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов из стали марки 09Г2С, Rба=17,5 кН/см2.

Аб=(163917-1123,81*97,27)/170*17,5=18,35(см2).

Площадь поверхности сечения одного болта:

Аб1= Аб/4 =18,35/4 = 4,59(см2).

По ГОСТ 24379.0-80 находим диаметр 52 мм, расчетная площадь сечения нетто Аб1нт= 27,54 см2. Длина заделки болта в бетон должна быть 2,6м при отсутствии опорной шайбы или 1,3м при ее наличии.

Список литературы

Беленя Е.И., Балдин В.А., Ведеников Г.С. и др. Металлические конструкции. – 6-е изд. М.: Стройиздат, 1985.

Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В. и др. Металлические конструкции. – 3-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2004.

Мандриков А.П., Лялин И.М. Примеры расчета металлических конструкций. – М.: Стройиздат, 1982.

ГОСТ 24379.0-80 Болты фундаментные.

СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23712. Степень числа 46.5 KB
  Цели урока: – сформировать понятие степени способность к чтению и записи выражений со степенями; – повторить и закрепить смысл умножения натуральных чисел понятия простого и составного числа зависимость между компонентами и результатами арифметических действий тренировать вычислительные навыки способность к анализу и решению задач Самоопределение к деятельности. – Доброе утро ребята – Что нового и интересного вы узнали на предыдущих уроках Мы научились раскладывать числа на простые множители находить НОД и НОК чисел разными...
23713. Задачи для самопроверки (подготовка к контрольной работе) 99 KB
  – Какие свойства чисел используются при упрощении буквенных выражений Переместительное сочетательное распределительное. На доске: – Какие методы работы с моделями мы знаем Нахождение значений выражений решение уравнений используя распределительное свойство метод проб и ошибок метод полного перебора решение уравнений методом весов. 1 16x – 7x – 2x = x16 – 7 – 2 = 7x; Используем распределительное свойство умножения относительно вычитания ac – bc = ca – b 2 x : 5 Количество варенья в одной...
23714. Запись, чтение и составление выражений 40.5 KB
  Цели урока: формировать представление о математических выражениях как о словах математического языка повторить понятия числового и буквенного выражения учить делать перевод текстов с русского языка на математический и наоборот повторить и закрепить приёмы устных вычислений нумерацию натуральных чисел смысл сложения и вычитания взаимосвязь между ними сложение и вычитание многозначных чисел решение задач понятие периметра многоугольника развивать внимание логическое мышление способности к обобщению исследовательские умения...
23715. Запись, чтение и составление выражений 58 KB
  Запишите выражения для ответа на вопрос задачи: а Площадь прямоугольника с см2 а ширина – 7см. – Почему в классе разные ответы а часть ребят совсем не справилась с заданием Что необходимо знать что бы с заданием справились все Для решения первой задачи надо знать как найти ширину прямоугольника по его площади и длине а для решения второй задачи формулу площади прямоугольника. – Поднимите руку те кто не знает формулу нахождения площади прямоугольника К решению этой задачи учащиеся были подготовлены на этапе актуализации по этому...
23716. ХУДОЖНЄ ВИХОВАННЯ В УМОВАХ НОВОЇ ЕСТЕТИЧНОЇ СОЦІАЛЬНОЇ РЕАЛЬНОСТІ В УКРАЇНІ 71 KB
  На основі аналізу феномена „масова культура” з’ясувати проблему його впливу на поведінку людей та необхідність прищеплення естетичного смаку особистості...
23717. Значение выражения, урок рефлексии 59 KB
  Повторить и закрепить понятия буквенного и числового выражения взаимосвязь между арифметическими действиями решение уравнений на сложение и вычитание алгоритмы сложения и вычитания многозначных чисел. Здравствуйте ребята Чему мы учились на прошлых уроках Составлять читать и записывать математические выражения. В каком виде мы записывали ответ В виде числового или буквенного выражения.
23718. Значение выражения 66 KB
  – Какие выражения ещё мы учились составлять и записывать Буквенные выражения. – Сегодня на уроке мы продолжим работать с буквенными выражениями. – Как вы думаете что можно делать с буквенными выражениями Находить их значения.
23719. Метод весов 52.5 KB
  – Решите уравнение: а методом проб и ошибок; б методом перебора: 3. Решите уравнение: 3а 33 = 8а 8 3. – Чем отличается это уравнение от уравнений которые решали раньше В этом уравнении переменная стоит в обеих частях уравнения. – Как же быть Надо найти способ который позволит решить такое уравнение.
23720. Метод перебора 76.5 KB
  – Установите закономерность и продолжите ряд на три числа. – Что вы можете сказать о множителях в произведении Они являются делителями числа 252 252 делится на x и на y. x – 1y 6 = 252 – Что вы можете сказать о втором уравнении Множители во втором уравнении являются делителями числа 252. – Что вы можете сказать о корнях первого и второго уравнения Одни и те же числа.