Подбор и проверка сечения стержня колонны

Задаемся гибкостью сечения колонны λ=60; при R_y=260 МПа φ=0,795 (по табл. 3.10[1]) и определим требуемую площадь сечения колонны:

где - коэффициент условий работы

Определим требуемые радиусы инерции:

см

Определяем минимальные требуемые размеры сечения:

где

В двутавровом сечении по конструктивным соображениям , поэтому принимаем . Принимаем .

Компонуем сечение колонны.

Из условия местной устойчивости стенки, толщина стенки должна быть не менее:

где - предельная условная гибкость стенки;

- условная гибкость колоны.

Принимаем , следовательно площадь стенки равна

Площадь полки равна: откуда толщина полки будет равна: , но из условия местной устойчивости полки, ее толщина должна быть не менее:

Окончательно принимаем: .

Определяем геометрические характеристики сечения:

.

Определяем геометрические характеристики сечения колонны:

Определяем максимальную гибкость колонны:

,

по гибкости определяем по т.3.10[1].

Проверяем устойчивость колонны:

недонапряжение 1,37 %<5%

Проверяем колону по предельной гибкости:

. Условие выполняется.

Проверка местной устойчивости стенки:

Проверка местной устойчивости полки:

Условие выполняется.

Рисунок 3.3 Сечение колонны

3.2.2 Расчёт базы колонны

Рис. 19 База колонны

Принимаем фундамент из бетона класса , для которого:

- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию (т. 6.1 [3]);

- частный коэффициент безопасности бетона;

-расчётное сопротивление бетона осевому сжатию;

- коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки (изменение №3 [3]);

- коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии.

.

Предварительно определяем требуемую площадь опорной плиты:

Базу колонны проектируем с фрезерованным концом.

Назначаем толщину траверсы , вылет консольной части плиты .

Ширина плиты:

.

Принимаем

Требуемая длина плиты:

.

Принимаем .

Получаем плиту с размерами в плане .

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

.

Определяем изгибающие моменты для участков 1, 2, 3.

Участок 1 опёрт на четыре канта:

,

где - коэффициент расчёта на изгиб прямоугольных пластинок, опёртых на четыре канта (т. 2.14 [1]) в зависимости от .

Участок 2 опёрт на три канта:

,

где (т. 2.15 [1]) в зависимости от

Участок 3 консольный:

.

Требуемая толщина плиты по максимальному моменту:

,

где -расчётное сопротивление стали С285 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине свыше 10 до 20 мм (т. 2.3 [1]).

Так как требуемая толщина плиты больше 2 см, что превышает выпускаемы толщины для стали С285, принимаем сталь С345, где -расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине свыше 40 до 60 мм (т. 2.3 [1]).

Принимаем толщину листа из стали С345 (т. 7.14 [1]).

Для крепления траверсы к стержню колонны принимаем сварку полуавтоматическую (ГОСТ 14771-76*) в углекислом газе (ГОСТ 8050-85) сварочной проволокой СВ-08Г2С (ГОСТ 2246-701*) Ø1.4-2.0 мм

Угловой шов крепления траверсы к колонне рассчитываем по металлу шва, т.к.

,

где и – коэффициенты глубины проплавления шва, для полуавтоматической сварки в углекислом газе, электродом Э50, и (т. 4.2 [1]);

– расчётное сопротивление металла шва (т. 4.4 [1]);

(т. 4.7 [1]), ;

– временное сопротивление свариваемости стали С345 (т. 2.3 [1]);

–коэффициенты условий работы сварного шва.

Высота траверсы определяется прочностью сварных швов, необходимых для прикрепления её к стержню колонны четырьмя вертикальными швами, и прочностью самой траверсы, работающей как балка на двух опорах.

Катет шва принимаем .

.

Принимаем высоту траверсы , толщину .

Производим проверку прочности траверсы ( , ).

Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента на траверсу:

Интенсивность погонной нагрузки на траверсу:

Рис.20 Грузовая площадь, расчётная схема и эпюра моментов

Производим проверку траверсы на прочность:

- на консольном участке

- на среднем участке

Определяем прочность сварных швов:

По табл.5.11 [1] конструктивно принимаем анкерные болты ВСт3кп2 диаметром 20мм, с площадью сечения и расчётным сопротивлением .

3.2.3 Расчёт оголовка колонны

Рисунок 3.5. Оголовок колонны.

Принимаем толщину плиты оголовка колонны .

Определяем толщину ребра оголовка из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением

где длина сминаемой поверхности

- нормативное временное сопротивление стали С345 (т. 2.3 [1]);

- коэффициент надёжности по нагрузке (т. 1.6 [2]);

По табл. 7.14 принимаем толщину ребра оголовка из стали класса С345.

Для крепления рёбер оголовка к стенке колонны принимаем полуавтоматическую сварку(ГОСТ-14771-76*) в углекислом газе (ГОСТ 8050-85) проволокой СВ-08Г2С (по ГОСТ2246-71*).

Угловой шов крепления ребра оголовка к стенке колонны рассчитываем по металлу шва, так как:

где: и - коэффициент глубины проплавления

расчётное сопротивление по металлу шва, (т.4.4 [1]);

расчётное сопротивление шва по металлу границы сплавления,

коэффициенты условий работы сварного шва.

Катет шва принимаем .

Принимаем высоту ребра оголовка 53см

Проверяем ребро на срез:

Проверяем напряжения в швах прикрепляющих оголовок к плите при

где: -длина сварных швов.

Так как условие выполняется то поперечные ребра устанавливать не надо.

Определяем толщину накладки

Принимаем толщину накладки

Введение

Балки широко используются в конструкциях рабочих площадок промышленных и гражданских зданий, эстакад, мостов и других сооружений.

Наиболее часто используют балки двутаврового сечения, которые могут быть прокатные или сварными, симметричными и не симметричными. В тяжелых конструкциях при больших динамических воздействиях применяют составные балки с соединением на высокопрочных болтах. По статической схеме балки бывают разрезные (однопролетные), не разрезные (много пролетные) и консольные.

Система несущих балок, образующих конструкцию перекрытия называется балочной клеткой. Нагрузка на балку передается через металлический настил. Затем балочная система передает воспринимаемую нагрузку на колонну.

Колонны бывают сплошные и сквозные, различного сечения. Колонна в свою очередь передает нагрузку на фундамент. Колонна имеет базу и оголовок. Оголовок служит для опирания на него балок балочной клетки, а база для опирания колонны на фундамент.

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..

1. Расчёт и конструирование балочной клетки……………………………………

1.1 Исходные данные для выполнения проекта…………………………………...

1. 2 Компоновка и выбор варианта балочной клетки……………………………..

1.2.1 Нормальный тип балочной клетки…………………………………………...

1.2.2 Усложнённый тип балочной клетки………………………………………...

1.2.3 Расчёт балок настила нормального типа балочной клетки…………………

1.2.4. Расчёт балок усложнённого типа БК………………………………………

1.2.4.1 Расчет балок настила……………………………………………………….

1.2.4.2 Расчёт вспомогательных балок …………………………………………...

1.2.5 Выбор наиболее экономичного варианта балочной клетки……………….

1.3. Расчёт крепления настила……………………………………………………...

2 Расчёт и конструирование главной балки……………………………………….

2.1 Подбор и проверка сечения главной балки……………………………………

2.2 Изменение сечения поясов главной балки и проверка сечения……………..

2.3 Проверка местной устойчивости элементов балки…………………………..

2.3.1 Проверка местной устойчивости пояса главной балки………………….....

2.3.2 Проверка местной устойчивости стенки главной балки …………………..

2.4 Расчет соединения пояса со стенкой главной балки…………………………

2.5 Расчёт опорной части главной балки………………………………………...

2.6 Расчет укрупнительного стыка главной балки………………………………..

2.7 Расчет стыка балки настила с главной балкой………………………………..

3 Расчет и конструирование колонны……………………………………………..

3.1 Определение расчётной длины колонны……………………………………..

3.2 Расчет сплошной колонны……………………………………………………...

3.2.1 Подбор и проверка сечения стержня колонны……………………………..

3.3 Расчет базы колонны…………………………………………………………...

3.3 Расчет и конструирование оголовка колонны………………………………...

Заключение…………………………………………………………………………..

Литература…………………………………………………………………………...

Заключение

При выполнении курсового проекта подробным образом ознакомились с методами расчета балочного перекрытия рабочей площадки. Балки являются основными и простейшими элементами работающими на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских и промышленных зданиях, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, складах, в подкрановых балках производственных зданий, в конструкциях гидротехнических шлюзов и затворов и в других сооружениях. Ознакомились с методом расчета настила и компоновки балочной клетки (нормального и усложненного типов), подбором наиболее экономичного варианта. Выяснили, что наиболее часто используемыми являются балки двутаврового сечения, которые могут быть прокатными и сварными, симметричными и ассиметричными. В ходе расчета проследили распределение нагрузок передающихся через металлический настил непосредственно через главную балку на колонну. Затронули расчет колонны и ее составляющих частей.

Литература

1. Справочные материалы для проектирования стальных конструкций зданий и сооружений./А.Б.Шурин, А.Б.Мухин. – Брест, Изд-во БрГТУ 2004г. – 84стр.

2. Металлические конструкции: учебник для студ. учреждений высш. проф. образов/ Ю. И. Кудишин и др. Под общей редакцией Ю.И.Кудишина. – 13-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 688 с.

3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов./Е. И. Беленя и др. Под общей редакцией Е.И. Беленя и др. – высшее издание переработанное и дополненное – М. Стройиздат 1985г. – 560 стр.

4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1998.-96стр.