Расчет балочной клетки МК

-от центра болта до  края накладки вдоль усилия 2*27=54 мм. Принимаем 55 мм.

Максимально возможное расстояние между центрами болтов 8*27=216 мм. Минимально возможное – 2,5*dотв=2,5*27=67,5 мм.

Проверка ослабления нижнего пояса балки отверстиями под болты М24 диаметром 27мм. Площадь сечения пояса ослабленного отверстиями

Апосл=Ап-2dотв*tп=36-1*1,8*2,7=31,14 см2 > 0,85Ап=85см2; 0,85Ап -допускаемое ослабление полок.

Проверка ослабления накладок отверстиями под болты в середине стыка нижнего пояса. Площадь сечения накладок, ослабленных отверстиями под болты

Ан.осл=(Ан-4*tн*dотв)=(39,36-3*1,2*2,7)=29,64 см2 > 0,85Ап=33,46 см2.

Ослабление полок и накладок можно не учитывать.

Стык стенки главной балки

Стыковые накладки на стенке приняты той же толщины, что и сама стенка – 12мм. Расстояние между накладками полок и стенки примем 24мм. Расстояние от края накладки до центра ближайшего болта 60 мм. Расстояние между верхними и нижними болтами а1= 1470мм.

α=Мст/m*k*ymax*Qbh*γb=2142,41/2*2*1,87*101,6*1=2,82;

умах-расстояние между крайними болтами, симметрично расположенными относительно оси Х в метрах;

k=2 – число пов-стей трения.

При α=2,82 принимаем 16 рядов болтов вдоль накладки стенки.

амах/k-1=1870/16-1=124,67 мм.

Примем 16 рядов и 15 расстояний между ними.

Проверка прочности наиболее нагруженного болта в скомпонованном стыке

 

Прочность самого нагруженного болта обеспечена.

РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ

Общая характеристика колонн

В соответствии с заданием принимаем стал С255, у которой Ry=24 кН/см2.

Определение высоты колонны

Отметка верха настила Н=9м; опирание балок настила на главную балку – сверху.

Принимаем величину заглубления hзагл=600 мм, тогда высота колонны

hк=Н-hгл.б-20-hб.н.-tнаст.+hзагл.=9000-2000-330-10+600=7260 мм,

где 20мм – выступающая часть опорного ребра балки.

Определение нагрузки на колонну

N=1,02*2*Qmax=1,02*2*1329,42=2712,02 кН,

где 1,02- к-т, учитывающий собственный вес колонны.

Выбор расчетной схемы колонны

Принимаем шарнирное опирание колонны на фундамент.

Расчетная (приведенная) длина колонны равна

lрасч=μ*hк=1*726=726 см,

где μ=1 – к-т приведения длины колонны при шарнирном опирании ее на ф-т и шарнирном прикреплении балки к колонне.

 

Расчет сквозной колонны

Подбор сечения сквозной колонны

 

В первом приближении можно принять:

- гибкость колонны λх=50-70;

- условную гибкость λх=1,7-2,0;

- к-т φ=0,7-0,8.

 

Условная гибкость: lх =55 
lх  =lх =55*=1,883,7

φ=0,95-0,035*1,882=0,826

 

Требуемая площадь сечения одной ветви

,

=136,8 см2.

 
где φ – к-т устойчивости при центральном сжатии, принимаемы для сквозных колонн в зависимости от к-та δ

 
Требуемый радиус инерции сечения

iтр.х=lрасч/ λх

iтр.х = 7260/55= 13,2 см.  
 
По сортаменту швеллеров (ГОСТ 8240-89) принимаем 2 двутавра 40, у каждого A1 = 72,6 см2; bf1 = 15,5 см; Jx1 = 19062 см4; ix1 = 16,2 см; Jy1 = 667 см4; iy1 = 3,03 cм. 
Проверка устойчивости подобранного сечения колонны относительно материальной оси Х. 
Фактическая гибкость ветвей колонны

lх = 726/16,2 = 44,81.

 
Условная гибкость  
lх=lх =44,81*=1,53.

 
Коэффициент устойчивости: φ=0,876

Проверяем устойчивость

 

 

 
Расчет относительно свободной оси у - у  
 
Ширину сечения bтр, см определяем из условия равноустойчивости стержня λx=λef   где

 
λy=λef= 

iтр.х=lрасч/ λх=726/33,29=21,8 

iy=iтр.y=a2*b;  b= iтр.y/ a2=21,8/0,52=41,92 см (примем 42 см)

 
Расстояние между планками lb=λb*iy0=90*3,03=90,9 см (примем 91 см)

Высота планки d=(0,5…0,7)b=0,5*42=21 см

Толщина планки t=6…10 мм  (примем 10 мм)

 
Определяем условную поперечную силу Qfic  
,  
Qfic=7,15*10-6(2330-20600/24)2712,02/0,876=32,58 кН 
 

Проверка устойчивости подобранного сечения

Jby=667 см; Js=19062 см4; ioy=3,03 см - для двутавра 40

Для вычисления приведенной гибкости стержня относительно свободной оси у – у согласно п.5.6[1] вычислим отношение

N=Jby*b/Js*lb=(667*42)/(19062*91)=0,016

Гибкость стержня  
λb=lb/iy0=91/3,03=30. 

Определяем момент инерции сечения относительно свободной оси Iy, см4  
 
Iy=2*Iy0+2Ab(b/2)2=2*667+145,2(42*0,5)2 =65367.2см4

 
Радиус инерции iy, см  
iy==450.19 см

 
λef==43,1

lef=lef =43,1*=1,47 

ll= 9,87(1-0,04+0,09*1,47)+1,472=12,94

λef=ll

 

Проверка устойчивости колонны: 
 

 

2712,02/0,88*145,2*24*1=0,8841 устойчивость обеспечена 

 

Расчёт оголовка колонны

Размеры плиты оголовка

Толщину плиты оголовка принимаем tпл.ог.=25мм. Размеры в плане 480х1740мм. 
Высота ребер оголовка

Расчетные сопротивления:

- по шву Rwf=21,5кН/см2;

- по металлу границы  сплавления Rwz=0,45Run=0,45*37=16,65;

- по шву βf=0,9;

- по зоне сплавления  βz=1,05.

==1,13>1.

Находим более слабое сечение сварного соединения - металл границы сплавления.

 

Определяем длину шва, предварительно задавшись катетом шва при однопроходной сварке kf=7мм.

 

Требуемая длина шва менее величины , следовательно, шов работает по всей длине. Искомая высота ребер равна

hребр.ог.=lw+10мм=550+10=56 см,

где 10мм – учитывает непровар в начале и конце сварного шва.

Принимаем высоту ребер оголовка hр=560мм.

Ширина и толщина ребер оголовка

 

Требуемая площадь смятия ребра

==1329.42/36*1=36,9 см2.

Ширина пов-сти смятия ребер оголовка

bсм=bоп.р.гл.б.+2*tпл.ог.=20+2*2,5=25см.

Требуемая толщина ребер оголовка

tр=Асм.ребр.ог./bсм=36,9/25=14,8 см,

принимаем tр=15 мм.

Расчет базы колонны

Требуемая площадь плиты Апл назначают такой, чтобы давление плиты на бетон ф-та не превышало прочности бетона ф-та.

,

где Rb - прочность бетона на сжатие;

=0,9 – к-т, учитывающий длительность действия нагрузки;

- к-т равный

=,

где

Аф-площадь обреза ф-та.

=1,1-1,5.

Требуемая площадь плиты

Атр=

где Rb=0,85кН/см – расчетное сопротивление бетона ф-та класса В15 по прочности на осевое сжатие.

Принимаем =1,3.

Находим размеры плиты в плане

Впл=2с+2tтр+bп=2*4+2*1,5+40=51 см,

где с – консольный свес. Принимаем с=40мм;

tтр – толщина траверсы. Принимаем tтр=15мм;

bп – ширина полки колонны , bп=400 мм.

В соответствии с сортаментом широкополосного универсального проката, принимаем Впл=510мм.

Уточняем размер консольного свеса с

с=0.5(51-40-2*1,5)=4 см.

Длина плиты равна Lпл=Атр/Впл=

Принимаем Lпл=650 мм.

Фактическая площадь плиты базы

Апл.ф.=Lпл.*Впл.=51*65=3315 см2,

где Впл и Lпл имеют уточненные размеры плиты в плане.

Реактивный отпор бетона

qбет=N/Апл.ф.<Rb*γb2*Ψb=2712,02/3315=0,818 кН/см2 < Rb*γb2*Ψb=

=0,85*0,9*1,3=0,995 кН/см2.

Толщина плиты

Плита условно разбивается ветвями (двутаврами) и траверсами на три расчетных участка:

-консольные;

-опертые на 3 канта;

-опертые на 4 канта.

Участок 1- консольный с вылетом консоли с. Максимальный изгибающий момент на этом участке

М1=qбет*с2/2=0,818*42/2=6,54 кНсм.

Участок 2 – пластина, опертая по 3 сторонам. Максимальный момент действует в середине свободного края

На участке2 отношение сторон

а1/b1=115/400=0,28 < 2; следовательно, момент на участке 2 рассчитываем как в консоли с вылетом 35мм

М2=0,818*11,12/2=50,39 кНсм.

Участок 3 – пластина, опертая по 4 сторонам с размерами сторон а и b. Наибольший момент имеет место в центре участка

М3=α*qбет*а2,

а – меньшая сторона пластинки а=40 см;

α – к-т, принимаемый в зависимости от отношения большей стороны участка к меньшей b/а.

На участке 3 отношение сторон

b/а=412/400=1,03 < 2; α=0,048.

М3=α*qбет*а2=0,048*0,818*402=62,82 кНсм. (Ммах)

tпл=,

где с - к-т условий работы опорных плит. Принимаем с=1,2

Принимаем плиту толщиной 380 мм.

Расчет высоты траверсы

Расчетные сопротивления:

-по металлу шва: Rwf=21,5кН/см2;

-по металлу границы  сплавления

Rwz=0,45∙Run=0,45∙37=16,65кН/см2.

К-ты глубины проплавления при однопроходной сварке и нижнем положении шва равны:

по шву βf=0,9;

по зоне сплавления βz=1,05.

==1,13>1.

,

Задаемся величиной катетов швов, прикрепляющих траверсу к колоне kf=7мм

Требуемая длина швов, которая не должна превышать расчетную lр=85*βf*kf

=,

где n=4 – кол-во швов, прикрепляющих траверсу к колонне.

Требуемая длина шва

=

,

Высота траверсы равна:

hтр=55+1=56 см.

Принимаем высоту траверсы hтр=56 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Список литературы

 

1. Металлические конструкции/под ред. Ю.И. Кудишина.- М.: Изд. Центр «Академия», 2006.
2. СНиП II-23-81*.  Стальные конструкции/ Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2003.