Расчёт опорной плиты колонны.
Конструкция базы должна отвечать принятому в расчётной схеме способу её сопряжения с основанием. Наиболее простой считается конструкция базы с фрезерованным торцом колонны (рис. 14). В этом случае плита базы должна иметь достаточную толщину для того, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент.
Рис. 14. Схема базы колонны
8.6.1 Исходные данные:
Фундамент выполнен из бетона класса В20. Расчётная прочность бетона на местное сжатие Rb,loc= φRb= 1,0x11,5 МПа = 117 кг/см2.
Расчётная нагрузка от колонны составляет N = 58000 кг (см. п. 8.4.1).
Опорная плита из стали С255, расчётное сопротивление Ry= 2395 кг/см2.
Расчёт.
При фрезерованном торце колонны плиту обычно принимают квадратной со стороной
То есть минимальная площадь опорной плиты из условия прочности бетона основания Аb,loc= 22,26х22,26 = 495,7 ≈ 500 см2.
Из условия расположения сварных швов и фундаментных болтов принимаем размер фундаментной плиты по конструктивным соображениям 40х35 см, площадь плиты Апл = 40х35 = 1400см2.
В нашем случае плита работает как пластина на упругом основании, воспринимающая давление, сконцентрированное на участке, ограниченном контуром стержня (рис. 15).
Рис. 15. К расчёту базы колонны
В запас прочности, изгибающий момент в плите по кромке колонны определяется как для консоли по формуле
где σф – напряжение в фундаменте под плитой базы,
А – площадь трапеции (заштрихованная на рис.15);
с =6,7 см – расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны.
Определяем напряжение в фундаменте:
σф= N/Апл = 58000/1400 =41,43 кг/см2.
Определяем площадь трапеции:
Изгибающий момент в плите по кромке колонны
кгсм
Минимально требуемая толщина опорной плиты
где b– основание трапеции, примыкающее к колонне (высота сечения колонны).
Принимаем опорную плиту толщиной 3,0 см.
Расчет экономических показателей.
На основании выполненных расчетов для фрагмента здания по схеме на рис. 1 выполним расчет технико-экономических показателей по расходу стали. Поскольку расчет балок покрытия не производился, в целях данной работыпринимаем: главные балки покрытия приняты из двутавра45Б2, прогоны покрытия – из 35Б2.
Таблица 8.
| Наименование | Сечение по СТО АСЧМ | Длина, м | Колич., шт. | Вес кг/ пог. м | Вес всего, кг | В % от общей массы |
| Главная балка покрытия | 45Б2 | 5,7 | 76,0 | 5198,4 | 20,0 | |
| Прогон покрытия | 35Б2 | 6,0 | 49,6 | 7440,0 | 28,5 | |
| Главная балка перекрытия | 40Б1 | 5,7 | 56,6 | 3871,5 | 14,8 | |
| Прогон перекрытия | 30Б2 | 6,0 | 36,7 | 5505,0 | 21,1 | |
| Колонна | 20Ш1 | 7,4 | 30,6 | 4076,0 | 15,6 | |
| ВСЕГО: | 26090,9 | 100,0 |
Для последующих сравнений определяем удельные показатели:
1. Расход стали на 1 кв.м общей площади:
общая площадь (упрощенно) равна 12х30х2 = 720 м2;
удельный расход на 1 кв. м 26090,9/720,0 = 36,24 кг/м2.
2. Расход стали на 1 куб м здания:
объем здания 720,0х6,05 = 4356,0 м3;
удельный расход на 1 куб. м 26090,9/4356,0 = 6,0 кг/м3.
Для оценки экономической эффективности проектов гаражей стоянок применяется также, показатель расхода стали на 1 машино/место. Для целей нашей работы примем, что на одном уровне располагается 12 машино/мест, всего на фрагменте – 24 машино/места.Расход стали на 1 машино/место:
26090,9/24 = 1087,1 кг на 1 машино/место.
Заключение.
В методических указаниях даны основные теоретические и практические материалы для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций". Даны примеры расчетов наиболее часто встречающихся отдельных элементов конструкций – балок и колонн.В приложениях к методическим указаниям даны необходимые справочные материалы и пример оформления графической части работы.
В графической части работы следует выполнять узлы конструкций в соответствии с заданием и подобранными в расчетах сечениями балок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Инженерные конструкции. Учебник под редакцией В.В. Ермолова. – М.:"Архитектура-С",2007.
2 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Е.И. Беленя,6-е издание.- М.: "Стройиздат", 1986.
3 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Ю.И. Кудишина, 11-е издание.- М.: Издательский центр "Академия", 2008.
4 Металлические конструкции. Файбишенко В.К. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: "Стройиздат", 1984.
5 СП 16.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
6 СП 53-102-2004 "Общие правила проектирования стальных конструкций".
7 СП 20.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия"
8 Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1972,
ПРИЛОЖЕНИЯ
к методическим указаниям для выполнения расчётно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций"
Приложение 1.
Схемы состава перекрытий
Приложение 2.
Сортамент СТО АСЧМ 20-93.
Двутаврыгорячекатаные с параллельными гранями полок
Таблица 1.
Нормальные двутавры
| Про-филь | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | ||||||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см4 | Wx, см3 | Sx, см3 | ix, см | Iy, см4 | Wy, см3 | iy, см | |||
| 10 Б1 | 4,1 | 5,7 | 10,32 | 8,1 | 34,2 | 19,7 | 4,07 | 15,9 | 5,8 | 1,24 | ||||
| 12 Б1 | 117,6 | 3,8 | 5,1 | 11,03 | 8,7 | 43,8 | 24,9 | 4,83 | 22,4 | 1,43 | ||||
| 12 Б2 | 4,4 | 6,3 | 13,21 | 10,4 | 30,4 | 4,9 | 27,7 | 8,7 | 1,45 | |||||
| 14 Б1 | 137,4 | 3,8 | 5,6 | 13,39 | 10,5 | 63,3 | 35,8 | 5,7 | 36,4 | 1,65 | ||||
| 14 Б2 | 4,7 | 6,9 | 16,43 | 12,9 | 77,3 | 44,2 | 5,74 | 44,9 | 12,3 | 1,65 | ||||
| 16 Б1 | 5,9 | 16,18 | 12,7 | 87,8 | 49,6 | 6,53 | 54,4 | 13,3 | 1,83 | |||||
| 16 Б2 | 7,4 | 20,09 | 15,8 | 108,7 | 61,9 | 6,58 | 68,3 | 16,7 | 1,84 | |||||
| 18 Б1 | 4,3 | 6,5 | 19,58 | 15,4 | 120,1 | 67,7 | 7,37 | 81,9 | 2,05 | |||||
| 18 Б2 | 5,3 | 223,95 | 18,8 | 146,3 | 83,2 | 7,42 | 100,8 | 22,2 | 2,05 | |||||
| 20 Б1 | 5,5 | 27,16 | 21,3 | 184,4 | 104,7 | 8,24 | 133,9 | 26,8 | 2,22 | |||||
| 25 Б1 | 32,68 | 25,7 | 285,3 | 159,7 | 10,4 | 254,8 | 41,1 | 2,79 | ||||||
| 25 Б2 | 37,66 | 29,6 | 324,2 | 182,9 | 10,37 | 293,8 | 2,79 | |||||||
| 30 Б1 | 5,5 | 40,80 | 424,1 | 237,5 | 12,44 | 441,9 | 59,3 | 3,29 | ||||||
| 30 Б2 | 6,5 | 46,78 | 36,7 | 480,6 | 271,1 | 12,41 | 507,4 | 67,7 | 3,29 | |||||
| 35 Б1 | 52,68 | 41,4 | 641,3 | 358,1 | 14,51 | 791,4 | 3,88 | |||||||
| 35 Б2 | 63,14 | 49,6 | 774,8 | 14,65 | 984,2 | 112,5 | 3,95 | |||||||
| 40 Б1 | 72,16 | 56,6 | 1011,1 | 16,66 | 1446,9 | 145,4 | 4,48 | |||||||
| 40 Б2 | 84,12 | 1185,3 | 663,2 | 16,79 | 1736,2 | 173,6 | 4,54 | |||||||
| 45 Б1 | 84,30 | 66,2 | 725,1 | 18,45 | 1579,7 | 158,8 | 4,33 | |||||||
| 45 Б2 | 96,76 | 1486,8 | 839,6 | 1871,3 | 187,1 | 4,4 | ||||||||
| 50 Б1 | 8,8 | 92,38 | 72,5 | 1497,8 | 853,5 | 19,97 | 1581,5 | 158,9 | 4,14 | |||||
| 50 Б2 | 1011,27 | 79,5 | 1688,4 | 957,3 | 20,33 | 1844,4 | 185,4 | 4,27 | ||||||
| 50 Б3 | 114,23 | 89,7 | 1087,7 | 20,47 | 2140,3 | 4,33 | ||||||||
| 55 Б1 | 9,5 | 13,5 | 113,36 | 2050,9 | 1165,1 | 22,16 | 2404,5 | 218,6 | 4,61 | |||||
| 55 Б2 | 15,5 | 124,75 | 97,9 | 2295,8 | 1301,6 | 22,44 | 2760,3 | 250,9 | 4,7 | |||||
| 60 Б1 | 120,45 | 94,6 | 2306,1 | 1325,5 | 23,89 | 198,9 | 4,05 | |||||||
| 60 Б2 | 134,41 | 105,5 | 2587,9 | 1489,5 | 24,03 | 2277,5 | 227,8 | 4,12 | ||||||
| 70 Б0 | 11,8 | 15,2 | 153,05 | 120,1 | 3295,5 | 1913,1 | 27,31 | 3097,7 | 269,4 | 4,5 | ||||
| 70 Б1 | 15,5 | 164,74 | 129,3 | 3644,9 | 2094,9 | 27,65 | 4556,4 | 350,5 | 5,26 | |||||
| 70 Б2 | 12,5 | 18,5 | 183,64 | 144,2 | 4186,9 | 2392,8 | 28,19 | 5436,7 | 418,2 | 5,44 |
Широкополочные двутавры
| Профиль | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | ||||||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см4 | Wx, см3 | Sx, см3 | ix, см | Iy, см4 | Wy, см3 | iy, см | |||
| 20Ш1 | 39,01 | 30,6 | 277,3 | 154,3 | 8,3 | 507,1 | 67,6 | 3,61 | ||||||
| 25Ш1 | 56,24 | 44,1 | 501,8 | 279,2 | 10,43 | 984,3 | 112,5 | 4,18 | ||||||
| 30 Ш1 | 72,38 | 56,8 | 771,4 | 429,5 | 12,52 | 1602,9 | 160,3 | 4,71 | ||||||
| 30 Ш2 | 87,38 | 68,6 | 947,4 | 529,9 | 12,75 | 2033,8 | 202,4 | 4,82 | ||||||
| 35 Ш1 | 83,17 | 65,3 | 1024,4 | 563,8 | 14,34 | 2834,1 | 227,6 | 5,84 | ||||||
| 35 Ш2 | 101,51 | 79,7 | 1275,2 | 706,1 | 14,61 | 3650,5 | ||||||||
| 40 Ш1 | 9,5 | 12,5 | 112,91 | 88,6 | 1595,6 | 880,8 | 16,45 | 5575,4 | 372,9 | 7,03 | ||||
| 40 Ш2 | 135,95 | 106,7 | 1983,4 | 16,87 | 7207,1 | 480,5 | 7,28 | |||||||
| 45 Ш1 | 157,38 | 123,5 | 2548,7 | 1412,5 | 18,88 | 8110,3 | 540,7 | 7,18 | ||||||
| 50 Ш1 | 145,52 | 114,2 | 1395,7 | 20,37 | 6762,4 | 450,8 | 6,82 | |||||||
| 50 Ш2 | 14,5 | 17,5 | 176,34 | 138,4 | 2951,4 | 1666,7 | 20,19 | 7896,4 | 526,4 | 6,69 | ||||
| 50 Ш3 | 15,5 | 20,5 | 198,86 | 156,1 | 1912,8 | 20,48 | 9249,7 | 616,6 | 6,82 | |||||
| 50 Ш4 | 16,5 | 23,5 | 221,38 | 173,8 | 3818,9 | 2161,5 | 20,75 | 10603,4 | 706,9 | 6,92 | ||||
| 60 Ш1 | 174,49 | 3529,8 | 1981,5 | 24,26 | 511,2 | 6,63 | ||||||||
| 60 Ш2 | 20,5 | 217,41 | 170,7 | 4285,3 | 24,09 | 9257,4 | 617,2 | 6,53 | ||||||
| 60 Ш3 | 24,5 | 252,37 | 198,1 | 5026,6 | 2869,9 | 24,38 | 11067,3 | 737,8 | 6,62 | |||||
| 60 Ш4 | 28,5 | 287,33 | 225,6 | 5767,2 | 3305,6 | 24,64 | 12879,3 | 858,6 | 6,7 | |||||
| 70 Ш1 | 211,49 | 4983,7 | 2814,6 | 28,55 | 9022,9 | 601,5 | 6,53 | |||||||
| 70 Ш2 | 242,53 | 190,4 | 3233,6 | 28,63 | 10381,1 | 692,1 | 6,54 | |||||||
| 70 Ш3 | 27,5 | 289,09 | 226,9 | 6761,9 | 3867,2 | 28,76 | 12422,4 | 828,2 | 6,56 | |||||
| 70 Ш4 | 20,5 | 31,5 | 329,39 | 258,6 | 7696,2 | 4426,7 | 28,9 | 14240,2 | 949,3 | 6,58 | ||||
| 70 Ш5 | 36,5 | 375,69 | 294,9 | 8821,9 | 5099,5 | 29,18 | 16512,3 | 1100,8 | 6,63 | |||||
| 80 Ш1 | 13,5 | 209,71 | 164,6 | 5254,7 | 3018,9 | 31,3 | 7676,7 | 511,8 | 6,05 | |||||
| 80 Ш2 | 243,45 | 191,1 | 6405,4 | 3644,1 | 32,28 | 9928,9 | 661,9 | 6,39 | ||||||
| 90 Ш1 | 18,5 | 243,96 | 191,5 | 6642,1 | 3861,2 | 34,63 | 8278,5 | 553,7 | 5,83 | |||||
| 90 Ш2 | 270,87 | 212,6 | 7760,3 | 35,71 | 10283,3 | 687,8 | 6,16 | |||||||
| 100Ш1 | 293,8 | 230,6 | 9010,9 | 5234,1 | 38,96 | 11517,9 | 719,9 | 6,26 | ||||||
| 100Ш2 | 328,88 | 258,2 | 10348,2 | 5982,6 | 39,62 | 856,9 | 6,46 | |||||||
| 100Ш3 | 363,96 | 285,7 | 11684,5 | 6736,2 | 40,18 | 993,9 | 6,61 | |||||||
| 100Ш4 | 19,5 | 32,5 | 400,58 | 314,5 | 12940,7 | 40,45 | 17828,8 | 1114,3 | 6,67 |
Колонные двутавры
| Профиль | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | ||||||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см4 | Wx, см3 | Sx, см3 | ix, см | Iy, см4 | Wy, см3 | iy, см | |||
| 20 К1 | 6,5 | 52,69 | 41,4 | 392,5 | 216,4 | 8,54 | 1314,4 | 132,1 | 4,99 | |||||
| 20 К2 | 63,53 | 49,9 | 471,6 | 262,8 | 8,62 | 1601,4 | 160,1 | 5,02 | ||||||
| 25 К1 | 79,72 | 62,6 | 745,6 | 410,7 | 10,73 | 3089,9 | 248,2 | 6,23 | ||||||
| 25 К2 | 92,18 | 72,4 | 866,6 | 480,3 | 10,84 | 3648,6 | 291,9 | 6,29 | ||||||
| 25 К3 | 15,5 | 102,21 | 80,2 | 960,8 | 535,4 | 10,9 | 4088,6 | 325,8 | 6,32 | |||||
| 30 К1 | 110,80 | 1265,1 | 694,7 | 13,04 | 6240,9 | 417,5 | 7,51 | |||||||
| 30 К2 | 119,78 | 1360,7 | 750,6 | 13,05 | 6754,5 | 450,3 | 7,51 | |||||||
| 30 К3 | 134,78 | 105,8 | 1433,7 | 806,9 | 12,64 | 7104,4 | 465,9 | 7,26 | ||||||
| 30 К4 | 134,82 | 105,8 | 1538,2 | 852,8 | 13,17 | 7732,3 | 513,8 | 7,57 | ||||||
| 35 К1 | 139,03 | 109,1 | 1827,4 | 1001,2 | 14,99 | 10541,7 | 605,8 | 8,71 | ||||||
| 35 К2 | 173,87 | 136,5 | 2302,6 | 1272,7 | 15,22 | 13585,3 | 776,3 | 8,84 | ||||||
| 40 К1 | 186,81 | 146,6 | 2850,1 | 1559,3 | 17,34 | 18921,9 | 950,8 | 10,06 | ||||||
| 40 К2 | 218,69 | 171,7 | 3331,2 | 1936,3 | 17,45 | 1120,6 | 10,12 | |||||||
| 40 К3 | 254,87 | 200,1 | 3844,4 | 2139,9 | 17,5 | 26199,5 | 1300,2 | 10,14 | ||||||
| 40 К4 | 295,39 | 231,9 | 4481,8 | 2513,2 | 17,72 | 31026,2 | 1532,2 | 10,25 | ||||||
| 40 К5 | 35,5 | 370,49 | 290,8 | 3198,6 | 18,02 | 37914,2 | 1895,7 | 10,12 |
Приложение 3.
Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп.
Для определения усилий в неразрезной балке
Приложение 4.
Металлические конструкции. Файбишенко В.К. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: "Стройиздат", 1984. Стр. 34.
