40565

Расчёт пространственного одноэтажного промышленного 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 =3000021000=28000 Сечения верхней части колонны назначаем сплошного сечения двутавровым нижней сквозным.8 Тип фермы Пролет фермы L = 300 м Высота фермы H = 315 м Количество панелей верхнего пояса 10...

Русский

2013-10-17

1.31 MB

4 чел.

Оглавление

 Аннотация  …………………………………………………………..2

I.    Компоновка поперечной рамы …………………………………..4

II    Сбор нагрузок на поперечную раму…………………….............7

III     Статический расчет …………………………..…………….….12

VI    Расчет стропильной фермы……...………………………….….18

V   Расчет колонны……………………………………………..….…36

    Список литературы ………………………………………..……...48

Аннотация  

В данном курсовом проекте рассматривается расчёт пространственного одноэтажного промышленного здания, оборудованного одним мостовым краном. Расчёт производится на динамические нагрузки, влияющие на каркас здания.

Одноэтажное промышленное здание представляет собой пространственную конструкцию. Основной несущей конструкцией является поперечная рама, состоящая из колонн и ригеля. А также в состав здания входит подкрановые балки и фермы покрытия.

На поперечную раму одноэтажного промышленного здания действуют  следующие нагрузки:

- постоянные: вес ограждающих и несущих конструкций;

    - временные: динамические (от пуска и торможения мостового крана и от пуска и торможения крановой тележки) и атмосферные(снеговая, ветровая, перепад температур).

Временная нагрузка задается в зависимости от района строительства.


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 30 м

Шаг рам 6 м

Длина здания 228 м

УГР 9м

Кран грузоподъемностью Q = 50 т

Тип подвеса Ж

Режим работы Т

Соотношение моментов инерции:   JH/JB=6

JP/JH=4

JB=430000 см4

Сопряжение ригеля с колонной Ш

Место строительства город Пермь.

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= (3150+100)+350=3600мм

Принимаем 3600мм.

Высота цеха от уровня пола до низа стропильных ферм

Н021

Н1 – наименьшая отметка головки кранового рельса.

Н0=9000+3600=12600 мм

Ближайший больший размер, кратный 1200мм

принимаем Н0  =13200 мм

При высоте подкрановой балки с рельсом равный пролёта;

Размер верхней части колонны Нв=hб+hp+H2

hб – высота подкрановой балки

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

Нв=3600+(130+1000)=4730мм

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 =13200-4730+1000=9470 мм

Общая высота колонны рамы от низа базы до низа ригеля

Н=Нв+Нн ;Н=4730+9470=14200мм

Нфн =4500мм– высота фонаря

Сечения верхней и нижней частей колонны.

Горизонтальные размеры В1 по приложению 1(Беленя).

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

Привязка а=500мм (т.к. режим работы крана тяжелый и необходим проход в теле колонны), высота сечения верхней части колонны  hв=1000мм  hв=365 мм.

В пределах высоты фермы высоту сечения колонны назначаем 700мм.

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 =30000-2*1000=28000

Сечения верхней части колонны назначаем сплошного сечения - 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 распределёнными 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 = 6м

= 0,95  gркр = 3,12кПа

qп  = 3.12 * 0,95 * 6 (кПа * м) = 17.78(кН/м)

Опорная реакция ригеля рамы

 qп *  =17.78*30/2 = 266.76(кН)

Расчетный вес колонны:

Верхняя часть (20% веса)

G = 60 кг/м2 =0,6 (кН)

= 0,95

n = 1,05

b = 6м (шаг рам)

L = 30м

GB = 0,95*1,05*0.2*0.6*6*15 = 10.78 (кН)

Нижняя часть  веса (80%)

Gн = 0,95*1,05*0,8*6*15*0.6 = 43.09 (кН)

=200кг/м2     n = 1,2

= 35кг/м2      n = 1,2

F1= 0.95(1.2*2(6+0,7)*6+1.1*0.35*2,4*6)+10.78=198.05(кН)

F2 =0.95(1.2*2*7,7*6+1.1*0.35*4,8*6)+43.09=284.56 (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 Пермь  2.0 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=2.0 кПа при gнкр/p0= 2,71/2=1.36>1, коэффициент перегрузки n=1,4.

qсн= 0,95*1,4*1*2.0*6 = 15.96 кН/м

Опорная реакция ригеля: FR=15.96*30/2 = 239.4 (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 =0.48 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*0,48*0,8*6*k=2.09*k

Линейная распределенная ветровая нагрузка:

10м – 2.09*0,65 = 2,704 (кН/м)

20 м –2.09*0,9 = 3,494(кН/м)

14,2 м –2.09*0,79 = 3,286 (кН/м)

21,85 м – 2.09*0,93= 3,661 (кН/м)

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

qэ= qв10*α;

q'э= q'в10*α,

где qв10 – расчетная ветровая нагрузка на высоте 10 метров;

 α – коэффициент  (при H = 20 м – 1,05)

qэ=2,704*1,05 =2,84 (кН/м)

q'э=2,84*0,6/0,8 = 2,129 (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'=3,15+4,5=7,65м

Fв=(3,494+3,661)/2*7,65 = 27,37(кН);

F'в= 27,37*0,6/0,8 = 20,53 (кН).

                

   Расчетная схема поперечной рамы для ветровой  нагрузки

Вертикальные усилия от мостового крана

Нормативное максимальное давление колеса крана – 510 кН.

Находим максимальное давление от крана на колонну:

Где:

Найдем минимальное давление от крана на колонну:

Сосредоточенные моменты от вертикальных усилий :

,

,

Горизонтальнпая сила от мостовых кранов

передаваемая одним колесом составит:

Сила Т:

Условно считаем, что Т приложена в уровне уступа колонны

 

3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Для расчета рамы используется программный комплекс SCAD.

Выбираем расчётную схему, задаём нагрузки и строим получившиеся эпюры.

Загружения

Номер

Наименование

1

пост

2

снег

3

ветер

4

верт

5

гориз

Максимальные перемещения узлов расчетной схемы, мм, рад*1000

Наиме-

нование

MAX+

MAX-

Значение

Номер

узла

Номер

загру-

жения

Значение

Номер

узла

Номер

загру-

жения

X

10,5809

5

5

-15,3104

5

4

Z

,208499

5

5

-2,86057

5

4

Uy

1,12967

6

5

-1,96015

6

4

Максимальные перемещения узлов произведенной выборки, мм, рад*1000

Наиме-

нование

MAX+

MAX-

Значение

Номер

узла

Номер

загру-

жения

Значение

Номер

узла

Номер

загру-

жения

X

10,5809

5

5

-15,3104

5

4

Z

,208499

5

5

-2,86057

5

4

Uy

1,12967

6

5

-1,96015

6

4

Перемещения узлов, мм, рад*1000

Номер

узла

Номер

загру-

жения

Перемещения

X

Z

Uy

3

1

-,317632

-1,40456

-,142631

 

2

-,074507

-,271118

-,033457

 

3

3,92598

0,

,44084

 

4

-9,55372

-2,38284

-1,91088

 

5

7,63191

0,

,833998

4

1

,317632

-1,40456

,142631

 

2

,074507

-,271118

,033457

 

3

3,13395

0,

,39054

 

4

-6,90854

-,825566

-,723075

 

5

5,26241

0,

,713321

5

1

-,02384

-1,85806

,154464

 

2

-,005592

-,394437

,036233

 

3

6,13334

,11021

,389839

 

4

-15,3104

-2,86057

-,673805

 

5

10,5809

,208499

,41764

6

1

,02384

-1,85806

-,154464

 

2

,005592

-,394437

-,036233

 

3

6,00528

-,097635

,628216

 

4

-15,1118

-,644797

-1,96015

 

5

10,5141

-,17833

1,12967

Загружения

Номер

Наименование

1

пост

2

снег

3

ветер

4

верт

5

гориз

Максимальные усилия элементов расчетной схемы, кН, м

Наиме-

нование

MAX+

MAX-

Значение

Номер

эл-та

Номер

сече-

ния

Номер

загру-

жения

Значение

Номер

эл-та

Номер

сече-

ния

Номер

загру-

жения

N

53,6406

7

3

4

-1163,2

1

3

4

M

4136,11

7

2

1

-893,844

1

3

4

Q

541,357

7

1

1

-542,442

7

3

1


Усилия и напряжения элементов, кН, м

Номер

эл-та

Номер

сечен.

Номер

загруж.

Усилия и напряжения

N

M

Q

1

1

1

-1084,55

38,8201

-12,8822

 

 

2

-178,73

9,10615

-3,02183

 

 

3

0,

330,115

-43,9977

 

 

4

-1163,2

-223,336

-53,6406

 

 

5

0,

583,272

-54,3164

 

2

1

-925,774

-41,6941

-12,8822

 

 

2

-178,73

-9,78031

-3,02183

 

 

3

0,

160,376

-26,2654

 

 

4

-1163,2

-558,59

-53,6406

 

 

5

0,

243,794

-54,3164

 

3

1

-766,995

-122,208

-12,8822

 

 

2

-178,73

-28,6667

-3,02183

 

 

3

0,

95,7532

-8,53322

 

 

4

-1163,2

-893,844

-53,3406

 

 

5

0,

-95,6836

-54,3164

2

1

1

-1084,55

-38,8201

12,8822

 

 

2

-178,73

-9,10615

3,02183

 

 

3

0,

239,145

-28,8456

 

 

4

-439,18

-546,623

53,6406

 

 

5

0,

321,352

-18,0535

 

2

1

-925,774

41,6941

12,8822

 

 

2

-178,73

9,78031

3,02183

 

 

3

0,

145,295

-15,5464

 

 

4

-439,18

-211,369

53,6406

 

 

5

0,

208,518

-18,0535

 

3

1

-766,995

122,208

12,8822

 

 

2

-178,73

28,6667

3,02183

 

 

3

0,

107,6486

-2,24726

 

 

4

-439,18

123,884

53,6406

 

 

5

0,

95,6836

-18,0535

3

1

1

-756,88

68,276

-12,8822

 

 

2

-178,73

16,0157

-3,02183

 

 

3

0,

95,7532

-7,82322

 

 

4

0,

284,295

-53,6406

 

 

5

0,

-95,6836

18,0535

 

2

1

-649,661

34,138

-12,8822

 

 

2

-178,73

8,00786

-3,02183

 

 

3

0,

-39,18428

-0,29723

 

 

4

0,

142,147

-53,6406

 

 

5

0,

-47,8418

18,0535

 

3

1

-542,442

0,

-12,8822

 

 

2

-178,73

0,

-3,02183

 

 

3

0,

0,

7,22876

 

 

4

0,

0,

-53,6406

 

 

5

0,

0,

18,0535

4

1

1

-756,88

68,276

-12,8822

 

 

2

-178,73

16,0157

-3,02183

 

 

3

0,

-107,6486

2,77976

 

 

4

0,

284,295

-53,6406

 

 

5

0,

-95,6836

18,0535

 

2

1

-649,661

34,138

-12,8822

 

 

2

-178,73

8,00786

-3,02183

 

 

3

0,

-29,8032

8,42426

 

 

4

0,

142,147

-53,6406

 

 

5

0,

-47,8418

18,0535

 

3

1

-542,442

0,

-12,8822

 

 

2

-178,73

0,

-3,02183

 

 

3

0,

0,

-34,5987

 

 

4

0,

0,

-53,6406

 

 

5

0,

0,

18,0535

7

1

1

12,8822

0,

541,357

 

 

2

3,02183

0,

178,372

 

 

3

-34,5987

0,

0,

 

 

4

53,6406

0,

0,

 

 

5

-18,0535

0,

0,

 

2

1

12,8822

4136,11

-0,542442

 

 

2

3,02183

1362,81

178,372

 

 

3

-34,5987

0,

0,

 

 

4

53,6406

0,

0,

 

 

5

-18,0535

0,

0,

 

3

1

12,8822

0,

-542,442

 

 

2

3,02183

0,

-178,73

 

 

3

-34,5987

0,

0,

 

 

4

53,6406

0,

0,

 

 

5

-18,0535

0,

0,

                                        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

-542,44

-68,28

-767

-122,21

-767

+38,82

-1084,55

-12,88

2

Снег.

1

0

-178,73

-16,02

-178,73

-28                                                                                                                                                                                                    ,67

-178,73

-9,1

-178,73

-3,02

0,9

0

-160,86

-14,42

-160,86

-25,8

-160,86

-8,19

-160,86

-2,72

3

Ветровая

лев

1

0

0

+95,75

0

+95,75

0

-330,12

0

+44

0,9

0

0

+86,18

0

+86,18

0

-297,11

0

+39,6

3*

прав

1

0

0

-107,65

0

-107,65

0

+239,15

0

-28,85

0,9

0

0

-96,89

0

-96,89

0

+215,24

0

   -25,97

4

Верт. усилия

лев

1

0

0

-284,3

0

+893,84

-1163,2

+223,34

-1163,2

-53,64

0,9

0

0

 -255,87

0

+804,46

-1046,88

+201,01

-1046,88

-48,28

4*

прав

1

0

0

-284,3

0

+123,88

-439,18

-546

-439,18

-53,64

0,9

0

0

-255,87

0

+111,49

-395,26

-491,4

-395,26

-48,28

5

Горизонт.усилия

лев

1

0

0

±103,56

0

±103,56

0

±205,27

0

±54,32

0,9

0

0

±93,2

0

±93,2

0

±184,74

0

±48,89

5*

прав

1

0

0

±95,68

0

±95,68

0

±321,35

0

±18,05

0,9

0

0

±86,11

0

±86,11

0

±289,22

0

±16,25

max

Nсоот

1

-

1,5

1,4,5

1,3*,4

Усил.

-

-

35,28

-767

875,19

-2337,85

501,31

-2655,4

-95,37

0,9

-

1,3,5

1,3,4,5

1,3*,4,5

Усил.

-

-

   117,93

-690,3

-873,85

-2104,07

635,93

-2498,32

-36,95

max

Nсоот

1

-

1,4*

1,3*

1,3,4*

Усил.

-

-

-352,58

-767

-229,86

-767

-1237,3

-1084,55

-22,52

0,9

-

1,2,3*,4

1,2,3*

1,2,3,4*

Усил.

-

-

-463,89

-851,16

-232,67

-927,86

-761,76

-1644,64

-25,24

Nmax

соот

1

-

1,2

1,2,4

1,2,4

Усил.

-

-

-84,3

-945,73

742,96

-2516,58

253,06

-2834,13

-69,54

0,9

-

1,2,3,5

1,2,3,4,5

1,2,3*,4,5

Усил.

-

-

86,17

-927,86

835,83

-2341,63

622,54

-2659,18

-40,96

Nmax

соот

1

-

1,2,4

1,2,4

1,2,4

Усил.

-

-

-368,6

-945,73

742,96

-2516,58

253,06

-2834,13

-69,54

0,9

-

1,2,3*,4

1,2,3*,4

1,2,3,4

Усил.

-

-

-463,89

-851,16

661,17

-2341,63

-65,47

-2659,18

-24,28

Nmin

соот

1

-

1,2

1,2

1,2

Усил.

-

-

-84,3

-945,73

150,88

945,73

29,72

-1263,28

-15,9

Nmin

соот

1

-

1,2

1,2

1,2,4*

Усил.

-

-

-84,3

-945,73

150,88

945,73

-516,28

-180,52

-69,54

Qmax

0,9

-

-

-

1,2,3*,4,5

Усил.

-

-

-

-

-

-

-

-

-44,07

                              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'крBd /2=2,86*9*2,8/2=36.03 (кН)

F1= q'крBd=2,86*9*3 =77.22 (кН)

F2=F3=q'крBd+( q'фон*B*0,5*d+ qб.ст*B)*γн =2,86*9*3+0,1*9*3/2+2*1*9+0,35*1,25*12=83.22 (кН)

F4=q'крB*1,5d +qфон *b*1.5d  =2,86*9*1,5*3+0,1*9*1,5*3=119.88 (кН)

Fаg= F0+F1+F2+F3+F4 =36.03+77.22+83.22+119.88=316.35 (кН)

Fаg= Fbg= 316.35(кН)

Снеговая нагрузка

1 вариант

                 

с2=1+

Рсн=(р0ncγн )*с=

F0=(кН)

F1= F2= рBdс2=0.931*9*3*1.2 =30.16 (кН)

F3= рBd12)/2= 0.931*9*3*(0.8+1.2)/2= 25.14 (кН)

F4= рB(d+0,5d1= 0,931*9*4,5*0,8= 30.16 (кН)

2 вариант

   

с3=1+0,6а/Sф= 1+0,6*12/4,5 = 2,6

с4=1

Рсн40ncγн = 0,7*1*0.95*1.05*с=0,698

Рсн30ncγн =0,7*2,6*0.95*1.05=1,82

F'= рBdс2/2=0,698*9*2.8/2=8.79

F'=  0,698*9*3=18.85(кН)

F'2p= 1,82*9*3=49.14(кН)

F'3p= 1,82*9*3/2=24.57 (кН)

F'4p= 0

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: 1

Расчетное сопротивление стали Ry= 23,544 кН/см2

Коэффициент надежности по ответственности 1,15

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 = 30,0 м

Высота фермы H = 3,15 м

Количество панелей верхнего пояса 10

Раскрепления из плоскости

Узлы верхнего пояса: все

Узлы нижнего пояса: только крайние

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)

Опорные реакции

Сила слева (кН)

Сила справа (кН)

По критерию Nmax

400,77

400,77

По критерию Nmin

605,079

605,079

Результаты расчета

Проверено по СНиП

Фактор

Коэффициент использования

п.5.1

прочность верхнего пояса

***

п.5.3

устойчивость верхнего пояса в плоскости фермы

***

п.5.3

устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы

***

пп. 6.1-6.4,6.15

гибкость верхнего пояса

***

п.5.1

прочность нижнего пояса

***

пп. 6.1-6.4,6.16

гибкость нижнего пояса

***

п.5.1

прочность раскосов

***

п.5.3

устойчивость раскосов в плоскости фермы

***

п.5.3

устойчивость раскосов из плоскости фермы

***

пп. 6.1-6.4,6.15

гибкость раскосов

***

п.5.1

прочность стоек

***

п.5.3

устойчивость стоек в плоскости фермы

***

п.5.3

устойчивость стоек из плоскости фермы

***

пп. 6.1-6.4,6.15

гибкость стоек

***

п.5.1

прочность опорных раскосов

***

п.5.3

устойчивость опорных раскосов в плоскости фермы

***

п.5.3

устойчивость опорных раскосов из плоскости фермы

***

пп. 6.1-6.4,6.15

гибкость опорных раскосов

***

Коэффициент использования *** - устойчивость верхнего пояса в плоскости фермы

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

2

-1076,995

-714,38

-621,2

-191,505

-158,848

-812.705

3

-1076,995

-714,38

-621,2

-191,505

-158,848

-812.705

4

-1539,85

-1068,777

-929,371

-272,895

-182,248

-1202.27

5

-1539,85

-1068,777

-929,371

-272,895

-182,248

-1202.27

6

-1539,85

-1068,777

-929,371

-272,895

-182,248

-1202.27

7

-1539,85

-1068,777

-929,371

-272,895

-182,248

-1202.27

8

-1076,995

-714,38

-621,2

-191,505

-158,848

-812.71

9

-1076,995

-714,38

-621,2

-191,505

-158,848

-812.71

10

9,33809e-14

1,41787e-13

8,53504e-14

3,7943e-14

-4,14957e-15

0

Нижний пояс

11

399,477

604,939

347,371

110,114

88,4

457.485

12

937,48

1378,824

815,2

244,171

182,248

1059.37

13

1068,777

1539,85

929,371

272,895

182,248

1202.27

14

937,48

1378,824

815,2

244,171

182,248

1059.37

15

399,477

604,939

347,371

110,114

88,4

457.485

                                                              Раскосы

16

-877,162

-579,242

-503,689

-159,666

-128,18

-663.36

17

456,609

684,48

397,051

118,016

102,149

515.07

18

-437,652

-323,495

-281,3

-76,367

-33,93

357.68

19

190,381

238,278

165,549

41,65

-3,76791e-15

207.12

20

-9,24393e-15

0,0

0,0

0,0

-8,0382e-15

0

21

3,85164e-14

5,58487e-14

3,34925e-14

8,37313e-15

8,37313e-15

0

22

190,381

238,278

165,549

41,65

-4,30618e-15

207.2

23

-437,652

-323,495

-281,3

-76,367

-33,93

357.67

24

456,609

684,48

397,051

118,016

102,149

515.07

25

-877,162

-579,242

-503,689

-159,666

-128,18

663.36

Стойки

26

-60,654

-41,434

-36,03

-9,78

-8,79

45.81

27

-178,738

-96,393

-83,82

-30,16

-49,4

133.22

28

-172,546

-137,862

-119,88

-30,16

0,0

150.04

29

-172,546

-137,862

-119,88

-30,16

0,0

150.04

30

-178,738

-96,393

-83,82

-30,16

-49,4

113.98

31

-60,654

-41,434

-36,03

-9,78

-8,79

45.81

Опорные реакции

Сила слева (кН)

Сила справа (кН)

По критерию Nmax

530,82

530,82

По критерию Nmin

808,101

808,101


2. Подбор сечений

Верхний пояс

а) Для стержней 1,2,3,8,9,10-го

Nmax=-812.71 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 80х10,А=15.14*2=30.28(см2), ix=2.42, iy=3.04см.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б) Для стержней 4-7 -го

Nmax=-1202.27 (кН).

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

Атр=

Гибкость элемента:

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х12, А=37.39*2=74.78(см2), ix=4.94 см, iy=3.04 см.

λх=

λу=

Проверка:

σ= 

Нижний пояс

а) Для стержней 11,15-го

Nmax=457.49 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 80х10, А=15.14*2=30.28(см2), ix=2.42см, iy=3.04см.

Проверка:

σ=

б)Для стержней 12,14-го

Nmax=1059.37 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х14, А=43,57*2=87,14(см2), ix=4,92см, iy=6,2см.

Проверка:

σ=

 

в)Для 13-го стержня

Nmax=1202.27 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 160х14, А=43,57*2=87,14(см2), ix=4,92см, iy=6,2см.

Проверка:

σ=

Раскосы

а)Для 16,25-го стержней

Nmax= -663.36 (кН).

Требуемая площадь сечения уголка  при φ =0,542, 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.

 lx=√2,82+3,152=4,21м,

 lу =2lx =8,42м

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б)Для 17,24-го стержней

Nmax=515.07 (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=

в)Для 18,23-го стержней

Nmax=-357.68 (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=

г)Для 19-22-го стержней

Nmax=207.12 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 70х5, А=6,86*2=13,72 (см2), ix=2,16см, iy=5,07см.

Проверка:

σ=

Стойки

а)Для 26,31-го стержней

Nmax=-45.81 (кН).

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

Атр=

Из сортамента находим равнополочные уголки 70х5, А=6,86*2=13,72 (см2), ix=2,16см, iy=5,07см.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

б)Для 27,30-го стержней

Nmax=-133.22 (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 (см2), ix=3,82см, iy=5,7см, lу=3,15м, lx=0,8lx =2,52м.

Гибкость элемента:

λх=

λу=

Проверка:

σ=

 в)Для 28,29-го сечений

Nmax=-150.04 (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 (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

┘└80х10

-

2.42/3.04

-

120

-

-

В – 2

-1168,4

┘└80х10

300/300

2.42/3.04

60,73/48,15

120

0,893

175 < 228

В – 3

-1168,4

┘└80х10

300/300

2.42/3.04

60,73/48,15

120

0,893

175 < 228

В – 4

-1709,02

┘└80х10

300/300

6,12/8,86

49,02/33,86

120

0,918

122< 228

В – 5

-1709,02

┘└200×20

300/300

6,12/8,86

49,02/33,86

120

0,918

122< 228

В – 6

-1709,02

┘└200×20

300/300

6,12/8,86

49,02/33,86

120

0,918

122< 228

В – 7

-1709,02

┘└200×20

300/300

6,12/8,86

49,02/33,86

120

0,918

122< 228

В – 8

-1168,4

┘└160×12

300/300

4,94/6,23

60,73/48,15

120

0,893

175 < 228

В - 9

-1168,4

┘└160×12

300/300

4,94/6,23

60,73/48,15

120

0,893

175 < 228

В - 10

    0

┘└160×12

-

4,94/6,23

-

120

-

-

Н – 11

652,38

┘└160×14

600/600

4,92/6,2

122/96,8

250

-

74,9< 228

Н – 12

1518,49

┘└160×14

600/600

4,92/6,2

122/96,8

250

-

174< 228

Н – 13

1709,02

┘└160×14

600/600

4,92/6,2

122/96,8

250

-

196< 228

Н – 14

1518,49

┘└160×14

600/600

4,92/6,2

122/96,8

250

-

174< 228

Н – 15

652,38

┘└160×14

600/600

4,92/6,2

122/96,8

250

-

75< 228

Р – 16

-945,95

┘└200×20

421/842

6,12/8,86

68,79/95,03

120

0,815

75,9< 228

Р – 17

748,23

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

250

-

130< 192

Р – 18

-507,62

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

120

0,655

134< 228

Р – 19

276,27

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

250

-

191< 192

Р – 20

      0

┘└70×5

-

2,16/5,07

-

120

-

-

Р – 21

       0

┘└70×5

-

2,16/5,07

-

120

-

-

Р - 22

  276,27

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

250

-

191< 192

Р – 23

-507,62

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

120

0,655

134< 228

Р – 24

 748,23

┘└125×10

348/435

3,4/4,92

91,1/76,3

250

-

130< 192

Р – 25

 -945,95

┘└200×20

421/842

6,12/8,86

68,79/95,03

120

0,815

75,9< 228

С – 26

 -18,77

┘└70×5

252/315

2,16/5,07

117/62

120

0,456

30< 192

С – 27

-199,53

┘└125×10

252/315

2,18/3,59

115/87

120

0,456

75,9< 192

С – 28

-200,06

┘└125×10

252/315

2,18/3,59

115/87

120

0,456

75,9< 192

С - 29

-200,06

┘└125×10

252/315

2,18/3,59

115/87

120

0,456

75,9< 192

С – 30

-199,53

┘└125×10

252/315

2,18/3,59

115/87

120

0,456

75,9< 192

С – 31

 -18,77

┘└70×5

252/315

2,16/5,07

117/62

120

0,456

30< 192

4.Расчет узлов фермы

Узел А

1. Рассчитаем прикрепление опорного раскоса 16, расчетное усилие N16=945,95(кН), сечение из двух уголков 200х20, 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*663.36/(2*0,7*2*1*18*0,95)=9.69 (см). Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва)

 lb=9.69+1,17= 10.86см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*663.36/2(0,7*1,6*18*0,95)=7.41(см).  Принимаем lр= 7.41+1,59 =9(см).

2.Рассчитаем прикрепление стойки 26, расчетное усилие N26=45.81 (кН), сечение из двух уголков 70х5, 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*45.81/(2*0,7*0,8*1*18*0,95)=1.67 (см).

Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=1.6+1.33=3(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*45.81/(2*0,7*0,6*1*18*0,95)=0,72 (см).  Принимаем lр=0,72+1,28 =3 (см).

3.Рассчитаем прикрепление нижнего пояса 11, расчетное усилие N2=457.48 (кН), сечение из двух уголков 160х14, 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*457.48/(2*0,7*1,6*18*0,95)=8.36 (см). Принимаем  (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=8.36+1.64= 10(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*457.48/(2*0,7*1,4*18*0,95)=3.58 (см).  Принимаем lр= 3.58+1,42= 5(см).

Узел Б

  

1.Рассчитаем прикрепление раскоса 17, расчетное усилие N20=515.07(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*515.07/(2*0,7*1,6*1*18*0,95)=9.41 (см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=9.41+1.59=11(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*515.07/(2*0,7*1,4*1*18*0,95)=4.03(см).  Принимаем lр= 4.03+9.7=6(см).

2. Рассчитаем прикрепление раскоса 18, расчетное усилие N18= 357.68 (кН), сечение из двух уголков 125х10, сварка ручная: βf=0,7, βz=1,γf= γz=1.

Принимаем толщину шва у обушка kf,b=12мм, а у пера kf=10мм.

Вычисляем длины швов:

обушок lb=kN/2(βkf)Rfγfγc=0,7*357.68/(2*0,7*1,2*1*18*0,95)=8.7(см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=8.7+1,3=10(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*357.68/(2*0,7*1*1*18*0,95)=3.74 (см).  Принимаем lр=3.74+1,26=5 (см).

3.Рассчитаем крепление стойки 27, расчетное усилие N27=133.22(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*133.22/(2*0,7*0,8 *1*18*0,95)=4.87 (см). Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lb=4.87+1.13=6(см).

перо lр=(1-k)N/2(βkf)Rfγfγc=0,3*133.22/(2*0,7*0,6 *1*18*0,95)=2.08(см).

Принимаем (с учетом добавления 1-2 см на непровар по концам шва) lр=2.08+1,92=4 (см).

Длина фасонки lw = 110см, принимаем 104 см. Определяем требуемую толщину сварных швов:

N=N12-N11=1059.37 -457.485=601.89 (кН)


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

Узел В

F=200,06+134,01=334,07(кН)

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

        N=N4-N3=0 (кН)

  

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

Аналогично рассчитываем остальные узлы.

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

Расчет опорного узла фермы

Опорное давление: Fф= Fаg+ Fар= 316.35+125.4=441.75 (кН).

Aф- площадь фланца;

F-опорная реакция фермы;

Rcм=336 МПа – расчётное сопротивление стали смятию.

Принимаем по конструктивным соображениям фланец δ=2,5см, l=8,58см

   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-16

663.36

20

16

13,83

7,41

15

9

С-31

45.81

8

6

0,69

0,39

2

2

Н-13

457.48

16

14

11,92

5,84

13

7

Б

Р-20

515.07

16

14

9.41

4.03

11

6

Р-21

357.68

12

10

12,37

6,36

14

8

С-32

133.22

8

6

7,29

4,17

9

6

Н-13

457.48

12

10

12,83

6,67

14

8

Н-14

1059.37

12

10

16,95

9,24

18

11

     В

В - 4

1709,02

14

12

16,23

9,74

18

11

В - 5

1709,02

14

12

16,23

9,74

18

11

С - 33

200,06

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=-767 (кН) ; M=352,58 (кН*м)

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

N1= -2516,58(кН); M1=742,96 (кН*м) (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь);

N2= -2834,13(кН); M2=253,06 (кН*м)  (изгибающий момент догружает наружную ветвь) ; Qmax=-44,07 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны Iн/Iв=6;

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=4,73/9.47=0,5

β =Nн/Nв=2659,18/2516,58=1,06

n = Jвlн/Jнlв = 1*9,47/6*4,73= 0,33

α1 =

В однопролетной раме с шарнирным сопряжением ригеля с колонной

μ1=1,6, m2=m11=1,6/1,18 =1,36

Таким образом,  расчетные длины участков колонны:

в плоскости действия момента

lx1=m1*l1=1,6*9.47=15,15 (м) – для нижней части колонны;

lx2=m2*l2=1,36*4,73=6,43 (м) – для верхней части колонны.

из плоскости действия момента

lу1= Нн=9.47 (м) – для нижней части колонны;

lу2= Нв-hб=4,73-1=3,73 (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 = 1,626·0,84 =1,366

Тогда прих=0,64 и m=0,84 φвн=0,682

             Атр=

3.1.Компоновка сечения 

Высота стенки hст=hв-2*tп=100-2*1,4=97,2cм (принимаем предварительно толщину полок tп=1,4 см).

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

tCT≥97,2/37,76=2,57см. Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично, принимаем tст=0,8см (hст/tст=80…120).

Включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по а=0,85*tст*√E/R=0,85*0,8*√2,06* 104/21,5 = 21,05 cм.

Требуемая площадь полки:

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

bnly2/20     bn≥373/20=19 (см)  

Из условия местной устойчивости полки по формуле 

bсв/tп≤(0,36+0,1)=(0,36+0,1*0,64) =14,12

где  bсв=(bп-tст)/2

Принимаем bn=38см, tп=1,4 см,

АП=38*1,4=53,2см2

bсв/tп =(38-0,8)/2*1,4=13,29<14,12

3.2.Геометрические характеристики сечения

Полная площадь сечения

А0= 2*bn *tп +h ст *t ст

А0=2*38*1,4+97,2*0,8=184,16 (см2)

Расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:

А= 2*bn *tп +2*а*t ст

А=2*38*1,4+2*0,8*21,05=140,08 (см2)

Момент инерции относительно оси х:

Jx= +2*bn *tп*()2

Jx=0,8*97,23/12+2*38*1,4[(100-1,4)/2)]2=319826,14(см4);

Момент инерции относительно оси у:

Jy=

Момент сопротивления:

Wx= Jx /ymax =319826,14/50=6396,52 (см3)

Полярный момент инерции:

Wx/A0=6396,52 /184,16=34,73 (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=643/41,67=20,09

  = λ х

Относительный эксцентриситет:

mx=ex/rx =M/(N*rx)=35258 /767*34,73=1,32

АПСТ =1,4*2*38/0,8*97,2=1,37>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 *1,32=1,72

Коэффициент для проверки устойчивости внецентренно - сжатых стержней

φВН = 0,272, условие выполняется.

Недонапряжение:

3.4Проверка устойчивость верхней части колонны

из плоскости действия момента

 lу= lу/iу=373/8.34 = 45.56Þ jу=0,95

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

М1/3х=(235,05*3,8*2/3)/4 =148,87 кН*м

Мх < Ммах/2=352,58/2=176,29 (кН×м)

mх = (Мх*А0) / (N*Wх) = (17629*184.16)/(767 *6396.52) = 0,66>1

При mх >1 и

lу=45.56< 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 потери устойчивости.

Поскольку hст / tст = 97,2/0,8 =121,5> 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) = 767/(0,68*0,95 *140.08)= 9,01 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= -2516,58 (кН),  М1= 742,96 (кН*м) – догружает подкрановую ветвь.

N2= -2834,13 (кН),  М2= 253,06(кН*м) – догружает наружную ветвь.

Qmax=-44,07 кН

Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения hн=1500 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из  двутавра, наружную – из составного швеллера. Определим ориентировочное положение центра тяжести.

Принимаем z0=5 см; h0=150 – 5= 145 (см). Т.к. N1N2 (разница 8%)

y2=h0-y1=145-36,84= 108,16 (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=36,84*2516,58 /145 + 7429,6/145 = 690,62 (кН);

в наружной ветви: Nв2=108,16 *2834,13/145 +25306/145 = 2288,59(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= 690,62/0,8*22,5=38,37 (см2)

По сортаменту подбираем  двутавр 35 Б1; А в1=49.53см2, iy1=3,27cм, ix1=14.25см.

h=346мм

Для наружной ветви

А в2= Nв2/j*R*γ=2288,59/0,8*22,5 = 127,14(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.1,4

А=127,14-1,4*34.6/2=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=34.6*1,4+2*19*1,4=101.64

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=1,4+19-6.17-19/2=4.73 см

Jx=1,4*34.6*(6.17-1,4/2)2+2*1,4*193/12+26,6*2*4,732=4901.69 (см4)

Jу= tCT* hCT3/12+ Аn*2*с2

Jу=1,4*34.63/12+1,4*19*2*28,152=46989.42 (см4)

ix=(см),

iу=(см)    

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

у1В2h0/(Aв1в2)=101,64 *145/(38,37+101.64)= 100.85(см)

у2=145-100.85=44.15(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=947cм.

Подкрановая ветвь:

λy=ly1/iy=947/14,25=96.14;  φy = 0,811

σ =Nв1/φA= 690,62 /0,811*49,53 = 17,19 кН/см2 < R =22,5 кН/см2

Наружная ветвь:

λy=ly1/iy=947/21,5=63.72;  φy = 0,93

σ =Nв2/φA= 2288,59/0,93 *127,14= 19,36кН/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 =58,14

lв1= λx * ix1=58,14*3,27 =190,12(см).

Принимаем lв1=208см, 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=208/3,27=63,71;  φх = 0,807

σ =Nв1/φх A= 690,62 /0,807*49,53=17,28кН/см2 < R =22,5 кН/см2

Для наружной ветви

λx2=208/3,27=63,71;  φх = 0,95

σ =Nв2/φх A= 2288,59/0,95*127,14= 18,95 кН/см2 < R =21,5 кН/см2

5.Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны при сочетании нагрузок  Qmax=-44,07 кН.

Условная поперечная сила Qусл=0,2А=0,2*(127,14+49,53)=35,33 кН < Qmax

Расчет решетки проводим на Qmax.

Усилие в раскосе найдем по формуле:

Nр= Qmax /(2sinα)= 44,07/2*0,82=26,87 (кН)

sinα=hн/lp=150/Ö1502+(208/2)2=0,82

α=55° (угол наклона раскоса)

Задаем λр=100; φ = 0,542

Требуемая площадь раскоса определяется

Ар.тр=Np/(jR γ)= 26,87 /(0,542*22,5*0,75)=2,94см2

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=150/0,82= 182,93(см)

λр=lp/ imin =182,93 /3,22=56,81 ,  j = 0,648

Напряжения в раскосе

σ =Nр/φAр= 26,87/0,648 *10,7=3,88кН/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= 38,37+127,14= 165,51 (см2)

Jx = Ав1y12 + Ав2 y22= 38,37*100,852+127,14*44,152 = 638074,77(см4)

ix=(см)

λх= lx1/ix=1515/62,09=32,21

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= -2659,18(кН),

М2=936,68 (кН*м).

m = ;  φвн = 0,83

σ =N2/φвнA= 2659,18/0,83 *165,51= 19,36кН/см2 < R =21,5 кН/см2.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь

 N1= -2516,58 (кН),  М1= 742,96 (кН*м).

m = ;  φвн = 0,97

σ =N1/φвнA=2516,58/0,97 *165,51 = 15,68кН/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=-463,89 (кН*м); N= -851,16 (кН) (загружение1,2,3*,4)

Давление крана Dmax=1163,2кН

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=851,16/184,16+46389/6396,52=11,87 кН/см2<Rсв=21,5кН/см2

внутренняя полка

σ=N/A0-│M│/W=851,16/184,16-46389/6396,52= -2,63 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=1163,2/34*35=1,32 (см)

lсм=bop+2*tпл=30+2*2=34см

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

Принимаем  tтр=1,5см

Усилие во внутренней полке верхней части колонны

Nп=N/2+M/hв=927,86/2+19131/100=1119,17(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=1119,17/4*0,6*16,2=28,79 (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= -927,86 (кН),М=-86,17 (кН*м).

F=Nhв/2hнM/hн+Dmax0,9=927,86*100/2*150+86,17/150+1570,85*0,9=

=1724,33(кН)

Требуемая длина шва:

lш3 = F/4kш(βRyсвγyсв)minγ=1724,33/4*0,6*16,2=44,35 (см).

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

hтрF/2tст.вRсрγ=1724,33/2*1,3*13=51,02 (см)

где tст.в=13 мм – толщина стенки двутавра 35 Б1;

Rср – расчетное сопротивление срезу фасонного проката стали Вст3кп2.

Принимаем hтр=60см

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*60+1,2*42*30+1,2*42)/(1,2*18+42*1,2+1,75*57,6)=

=16,54см

Jx=1,75 *57,63/12+57,6*1,15*(30-18,875)2+2*18*1,2*19,462+1,2*42*24,942=

=83775,87см4

Wmin=Jx/yн=83775,87/16,54=5065,05см3.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

Мтр=Fтр1(hн-hв)=(-М/hн+Nhв/2hн)(hн-hв)=( 19131 /150+927,86*100/2*150)(150-100) =21841,33 (кН*см)

σтр = Мтр /Wmin=21841,33 /5065,05=4,31кН/см2 < R=21.58кН/см2 .

Qmax=Nhв/2hн - М/hн+kDmax*0,9/2

Qmax =927,86*100/2*150- 19131/150+1,2*1570,85*0,9/2=1030,01(кН)

τтр = Qmax/tтр*hтр = 1030,01/1,5*60= 11,44 кН/см2 < Rср=12,5 кН/см2

7. Расчет и конструирование базы колонны

 

Ширина нижней части колонны (hн =1,5м) превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.

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

1) М=945,78 (кН*м), N=-2480,45 (кН) – для расчета подкрановой ветви

2)М=262,16 (кН*м), N=-2655,4 (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=(2480,45 /145)*100,85+94578 /145=2377,46(кН)

В наружной ветви: Nв2=(2655,4 /145)*44,15 + 26216/145=989,32(кН)

7.1.База наружной ветви

Требуемая площадь плиты

Апл.тр.= Nв2 /Rф=989,32 /0,84=1177,77 (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=50 см;  

Lтр= Апл.тр./В=1177,77 /50=23,56 (см), принимаем L=32 (см).

Апл.факт.=50*32=1600 см2)

Среднее напряжение в бетоне под плитой

σф=Nв2/ Апл.факт.= 989,32 /1600=0,61(кН/см2).

При толщине траверсы 12мм с1=(32-19-2*1,2-1,4)/2=4,6 (см)                                                                                                                 

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты

участок1 (консольный свес с= с1=4,6 (см)

М1ф с12/2=0,61 *4,62/2=6,45 (кН*см);

участок 2 (консольный свес с=с2=7,7см)

М2=0,61*7,42/2= 16,7(кН*см)

участок 3; в/а=33,2/19=1,75 ( α=0,125)

М3= ασфа2=0,125*0,61*192=27,53 (кН*см)

участок 4 в/а=33,2/9,8=3,39(  α=0,125)

М4= α σфа2=0,125*0,61*9,82=7,32 ( кН*см)

Принимаем для расчета Мmax3=27,53 (кН*см)

Требуемая толщина плиты:tпл= Ömax/R=Ö6*27,53 /20,5=2,84

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

Принимаем tпл=31мм

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=989,32/4*0,8*16,2=19,08см .

 

lш< 85kшβш=85*0,9*0,8=61

  Принимаем hтр=50см.

Прикрепление траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов kш=8мм.

σш=Nв2/4kш lш. < (βRyсвγyсв)minγ =989,32/4*0,8*50 = 6,18 < 16,62 (кН/см2).

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

σш=Nв2/kш Σlш. < (βRyсвγyсв)minγ =989,32/1*175,2 =5,65< 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=2377,46/0,84=2830,31 (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 65см.

атр=2830,31/70=40,43,принимаем 41 см

Апл.ф =70*41=2870см2

Рассчитываем напряжение под плитой базы:

σф=Nвпл.= 2377,46/2870=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*10,952/2=48,68кНсм;

участок 2

М2= σфа2/2 = 0,812*10,462/2= 44,42 (кН*см)

М3= ασфа2=0,125*0,812*7,442=5,62 (кН*см)

М4= М3

Принимаем для расчета Мmax3= 48,68 (кН*см)

Требуемая толщина плиты: Ömax/R=Ö6*48,68/20,5=3,6

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=50 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=10мм.

σш=Nв1/4kш lш. < (βRyсвγyсв)minγ =2377,46/4*1*50 =11,89 < 15,05 (кН/см2).

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

σш=Nв1/kш Σlш. < (βRyсвγyсв)minγ =2377,46/1*197,2=12,06<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=1237,3 (кНм), N=-1084,55 (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=100,85 см;

у – расстояние между осями подкрановой и наружной ветви,

у=145см;

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

Аб=(123730-1084,55*100,85)/145*17,5=5,66(см2).

Площадь поверхности сечения одного болта:

Аб1= Аб/4 =5,66/4 = 1,4(см2).

По ГОСТ 24379.0-80 находим диаметр 52 мм, расчетная площадь сечения нетто Аб1нт= 32,83 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.