В приложенном файле

39 [1]. При этом расстояние следует округлять до 5 мм в большую или меньшую сторону (для минимальных и максимальных расстояний соответственно).Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт: = 39 391*126/(2*32 340) = 76,7 кН < = 99,2 кН, где = 126 см; m= 1; = 10²*(1,4²+4,2²+7²+9,8²+12,6²) = 32 340 см². Вертикальное усилие от поперечной силы, приходящееся на один высокопрочный болт: = 90,72/20 = 4,54кН, где = 2*10 = 20 болтов (см. лист 8 графической части).Равнодействующая усилий в болте от момента и поперечной силы: = (76,7²+4,54²)^0,5 = 76,8 кН < = 99,2 кН. Все проверки выполняются, соединение рассчитано верно.

4 Центрально-сжатая колонна4.

1 Подбор сечения.

Рис.. К расчету колонны. В работе требуется произвести расчет колонны нижнего этажа многоэтажного производственного здания. Предполагается, что колонна работает на центральное сжатие, а ветровые нагрузки воспринимаются системой вертикальных связей .Угол 25 — для снеговой нагрузки.Рис.. Конструктивная и расчетная схемы колонны. Расчетная длина стержня колонны при условии шарнирного закрепления на фундаменте: = 4,4+0,7+1,424 = 6,524 м, где Н = 4,4 м — высота этажа от пола до низа главной балки (см.задание);hz700 мм — высота заделки от обреза фундамента до уровня пола 1-го этажа;hг.б — высота главной балки. Задаемся типом сечения — двутавровое сварное. Для определения расчетной продольной силы в наиболее нагруженном сечении колонны N определяем грузовую площадь Агр: = 15,6*6,0 = 93,6 м².Рис.. К определению грузовой площади. Расчетная продольная сила N: где Агр= 93,6 м2- грузовая площадь; = 2,7*1,2+4,0*1,2 = 8кН/м2 — см. расчет второстепенной балки;= 15,6 м — по заданию;= 6,0 м — по заданию; = 2*28*1,2+0,6*140 = 151,2 см2 — площадь сечения главной балки; - объемный вес металла, равный 78,5 кН/м3;= 0,48 кН/пог.

м- линейная плотность металла второстепенной балки по сортаменту;= 1,05 — коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций, табл. 1 2;= 4- количество этажей по заданию;= 2,9 кН/м2- по заданию;= 0,5 кН/м2- по заданию;= 3,2*1,4 = 4,5 кН/м2- полное расчетное значение снеговой нагрузки 2, табл. 4; - средняя высота колонны в пределах одного этажа; = 4,4+1,424 = 5,824 м;= 4,4 м — высота этажа по заданию;= 1,424 м — высота главной балки по расчету;

1 кН/м — ориентировочный вес погонного метра стержня колонны; = (93,6*8+15,6*1,512*10^(-2)*78,5*1,05+0,48/3,9*93,6*1,05)*(4−1)+ 93,6*(2,9+0,5*1,2+4,5)+5,824*1*1,05*4 = 3114,3 кН.Рис.. Сечение колонны. Требуемая площадь сечения колонны определяется из условия устойчивости центрально-сжатого стержня. Расчетное сечение: = 3114,3/(0,612*24,5*1) = 207,70 см², где = 0,612- коэффициент продольного изгиба для предварительного расчета принимаем (при =90) по табл. 72 1. Размеры полок и стенки должны отвечать конструктивным требованиям:

1. — площадь сечения одной полки;

2. — площадь сечения стенки.

3. .

4.; отсюда, отсюда. Выполняем необходимые расчеты: = 0,4*207,7 = 83,1 см²; = 0,2*207,7 = 41,5 см²;принимаем = 10 мм, тогда = 41,5/1 = 41,5 см, принимаем = 42 см;принимаем = 20 мм, тогда = 83,½, 0 = 41,55, принимаем = 42 см.

4.2 Расчет колонны на устойчивость.

Для принятых размеров сечения колонны определяем его фактические геометрические характеристики. Площадь сечения: = 2*42*2+42*1 = 210 см². Моменты инерции относительно центральных осей:; = 1*42³/12+42*2*0,5*(42+2)^2 = 87 486 см4; = 2*42³/6 = 24 696 см4. Из полученных значений моментов инерции устанавливаем меньшее. Меньшим является = 24 696 см4. Определение минимального радиуса инерции сечения: = (24 696/210)^0,5 = 10,84 см. Гибкость стержня колонны: = 652,4*1/10,84 = 60 < 120. В зависимости от max определяем коэффициент продольного изгиба minпо табл. 72 1: = 0,805.Проверка устойчивости выполняется по формуле:; = 3114,3/(0,805*210) = 18,4 кН/см2< = 24,5 кН/см2.Сечение считается подобранным, если недонапряжение не превышает 5%. Проверяем это условие:(24−18,4)/24*100% = 23,33% > 5%.Сечение подобрано с большим запасом. Переходим к следующему приближению: = (0,612+0,805)/2 = 0,709; = 3114,3/(0,709*24,5*1) = 179,29 см²; = 0,4*179,29 = 71,72 см²; = 0,2*179,29 = 35,86 см²;принимаем = 10 мм, тогда = 35,86/1 = 35,86 см, принимаем = 36 см;принимаем = 20 мм, тогда = 71,72/2,0 = 35,86, принимаем = 36 см; = 2*36*2+36*1 = 180 см². = 1*36³/12+36*2*0,5*(36+2)^2 = 55 872 см4; = 2*36³/6 = 15 552 см4. = = 15 552 см4; = (15 552/180)^0,5 = 9,30 см; = 652,4*1/9,3 = 70 < 120 = 0,754; = 3114,3/(0,754*180) = 22,9 кН/см2< = 24,5 кН/см2;(24−22,9)/24,5*100% = 4,49% < 5%.Сечение подобрано.

4.3 Проверка местной устойчивости элементов колонны.

Для стенки колонны:

при :;при 0,8, но не более ;где = 36/1*(24,5/(2,06*10⁴))^0,5 = 1,24> 0,8 — приведенная гибкость; = (0,36+0,8*1,24)*(2,06*10⁴/24,5)^0,5 = 39,20;= 36 < = 39,2,условие выполняется, устойчивость стенки обеспечена. Для полки колонны, где = 17,5/2*(24,5/(2,06*10⁴))^0,5 = 0,302; = 36/2−½ = 17,5 см; = 17,5/2 = 8,75; = (0,36+0,1*0,302)*(2,06*10⁴/24,5)^0,5 = 11,3;8,75 < 11,3,условие выполняется. Устойчивость полки обеспечена. При невыполнении условия необходимо изменить размеры полки и повторить проверку.

5 База колонны с траверсами5.

1 Определение размеров опорной плиты.

Расчетная продольная силаN в колонне на уровне базы определяет размеры опорной плиты колонны.Рис.. К расчету базы колонны. Требуемая площадь опорной плиты, обеспечивающая передачу усилия от колонны на фундамент: = 3114,3/(1,26*0,765) = 3230,94 см², где Rв — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по 1 группе предельных состояний, принимаемое равным 0,765 кН/см2 для класса бетона В12,5;ф — коэффициент увеличения Rв в зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента и рабочей площади опорной плиты Аф и Апл;принимаем,.Опорная плита принимается квадратной, = 3230,94⁰, 5 = 56,84 см. Принимаем = 600 мм согласно сортамену (прил. 1 [5]).Уточнив по сортаменту размеры плиты, определяем фактическое реактивное давление со стороны фундамента, = 3114,3/60² = 0,865 кН/см2< = 1,26*0,765 = 0,964кН/см2.Условие выполняется, сечение опорной плиты подобрано верно.

5.2 Расчет траверс опорной плиты и ребер жесткости.

Рис.. К расчету траверс и ребер жесткости. Задавшись толщиной траверс tтр=10−14 мм, определяем высоту траверс из условия прочности сварных швов, прикрепляющих траверсы к стержню колонны (принимаем tтр=10 мм):при срезе по металлу шва:;3114,3/(4*1*0,9*18,5*1*1)+2 = 48,76 см;при срезе по металлу границы сплавления:; 3114,3/(4*1*1,05*16,2*1*1)+2 = 47,77 см, при этом kш принимать, принимаем = 10 мм. Согласно сортаменту прил. 1 [5] принимаем = 500 мм. Все обозначения см. разд. 3.

4. Полученная hтр не должнапревышать:(мм); = 500 мм <

— 100 = 700−100 = 600 мм. Для равномерной передачи нагрузки от колонны на опорную плиту базы кроме траверс устанавливают ребра жесткости:

высотой = 0,8*500 = 400 мм;толщиной = 10−2 = 8 мм.

5.3 Определение толщины опорной плиты.

Для определения толщины плиты базы находим изгибающие моменты на участках 1, 2, 3, 4. Каждый участок рассматриваетсякак свободно опертая пластинана ребра, траверсы или стерженьколонны и загруженная равномерно распределенной нагрузкой реактивным давлением со стороны фундамента на полосе шириной 1см:; = 0,865*1 = 0,865 кН/см.Рис.. К определению толщины опорной плиты. Участок 1 — будет изгибаться как пластина, опертая по четырем сторонам (на четыре канта). Изгибающий момент в такой пластине, где а1= = 0,5*(36−1) = 17,5 см- меньшая сторона контура; - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны в1 к более короткой а1(Таблица 1); = 36 см; = 36/17,5 = 2,1; = 0,125; = 0,125*0,865*17,5² = 33,1 кН*см.Таблица. Определение коэффициента 11,11,21,31,41,51,61,71,81,92,02,10,0480,0550,0630,0690,0750,0810,0860,0910,0940,0980,1000,125Участки 2 и 3 — по трем сторонам (на три канта);, где — коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны пластинки вi к свободной аi (определяется аналогично коэффициенту a по таблице — Таблица 1); = = 36 см; = = 0,5*(60−36−2*2) = 10 см; = 10/36 = 0,3< 0,5; = 0,5*0,865*10² = 43,3 кН*см; = = 36 см; = = 0,5*(60−36−2*1) = 11 см; = 11/36 = 0,3< 0,5; = 0,5*0,865*11² = 52,3 кН*см;Если, то плита проверяется как консоль вылетом «а1»,.Участок 4 — опирается по двум сторонам. Момент определяется как для пластинки, опертой по трем сторонам, но с условными размерами а4 и в4:; = = 0,5*(60−36−2*0,8) = 11,2 см; = = 0,5*(60−36−2*1) = 11 см; = 11,2/11 = 1,02 1,0 = 0,048; = 0,048*0,865*11,2² = 5,2 кН*см.По наибольшему из найденных моментовопределяется момент сопротивленияплиты шириной 1 см: = 52,3/24,5 = 2,135 см³, а по нему требуемая толщина плиты:= (6*2,135/1)^0,5 = 3,58 мм. Обычно толщину плиты принимают в пределах 20−40 мм. Принимаем по сортаменту прил. 1 [5] = 36 мм. При большей толщине плиты (40) необходимо уменьшить (за счет постановки дополнительных ребер) изгибающий момент в наиболее загруженной пластинке.

Список литературы

СНиП 11−23−81*.Стальные конструкции/Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. СНиП 2.

01.07−85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2003.

Металлические конструкции: В 3 т. Т.

1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строительных вузов/ В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Уваров, В. В. Филиппов и др.; Под ред. В. В. Горева. — М.: Высш.

шк., 1997.

Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/ Е. И. Беленя, В. А. Балдин, Г. С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е. И. Беленя. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1986.

Расчет и конструирование балочной клетки перекрытия и колонны: Методические указания к расчетно-графической работе по курсу"Металлические конструкции"/Сост.:Н. Н. Разливкина, И. М. Ивасюк, Р. М. Кононова.−Омск: Изд-во Сиб.

АДИ, 2006.− 32 с.