Рабочая площадка

Министерство образования и науки Украины Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Кафедра металлических конструкций ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту на тему:

«Рабочая площадка»

Выполнил:

ст. гр. ПГС — 60ж Татаренков Е. Ю.

Проверил:

Миронов А. Н.

Макеевка 2009 г.

Содержание Исходные данные.

1. Расчёт стального листового настила.

2. Расчёт соединения листа настила с балкой настила.

3. Подбор поперечного сечения балок настила.

4. Подбор поперечного сечения главной балки.

5. Изменение сечения главной балки.

6. Проверка общей и местной устойчивости.

7. Расчёт соединения поясов со стенкой балки.

8. Расчёт опорного ребра главной балки.

9. Расчёт центрально сжатой колонны.

10. Расчёт соединительных планок.

11. Расчёт базы колонны.

11.1 Расчёт опорной плиты.

11.2 Расчёт траверсы.

12. Расчёт оголовка колонны.

Исходные данные Размеры в плане: 3L? 3l.

Пролет главной балки: L = 14 м.

Шаг колон: l = 6,2 м.

Отметка верха площадки: 9000 мм.

Отметка заглубления базы колонны: -700 мм.

Сопряжение балок настила с главной балкой: этажная.

Сопряжение главной балки с колонной: сбоку.

Полезна нагрузка на площадку: .

Заводские соединения: сварка.

Монтажные соединения: болты нормальной точности.

Назначаем марку стали для балок настила и главной балки С255, с расчётным сопротивлением Ry = 240 МПа. Для колонны — С245, с расчётным сопротивлением Ry = 240 МПа.

Принимаем тип сварки полуавтоматическую.

Материалы для сварки:

· Марка сварочной проволоки Св-08А, постоянного сечения диаметром d < 1,4 мм. (по ГОСТ 2246–70*)

· Тип электродов: Э42 (по ГОСТ 9467–75*)

1. Расчёт стального листового настила Из расчёта на жёсткость определим отношение пролёта настила lн к его толщине tн:

где: — отношение пролёта настила к предельному прогибу. n0 = 150;

МПа (? — коэффициент Пуассона).

Принимаем пролёт настила lн = 1,4 м. Следовательно:

м По сортаменту принимаем tн = 16 мм.

2. Расчёт соединения листа настила с балкой настила Стальной настил крепится к балкам с помощью сварки. Определим катет сварного шва, крепящий настил к балке.

1. Расчётные сопротивления сварных швов:

R?f = 180 МПа

R?z = 0,45Run = 0,45· 370 = 166,5 МПа

2. Определим место, где произойдёт разрушение сварных швов:

?f· R? f = 0,7· 180 = 126 МПа

?z· R? z = 1· 166,5 = 166,5 МПа Вывод: разрушение произойдёт по металлу шва.

Определим растягивающее усилие в настиле по формуле:

Найдём значение катета сварного шва по формуле:

м где: ?с — коэффициент условий работы. ?с = 0,9.

По СНиП II-23−81* принимаем минимальное значение катета kf = 5 мм.

3. Подбор поперечного сечения балок настила Проектируем прокатные балки из двутавров с уклоном внутренних граней полок (ГОСТ 8239−89).

Расчётная схема

3.1 Сбор нагрузок на балку настила

а) Нормативная нагрузка:

б) Расчётная нагрузка:

где: 1,1 — коэффициент учитывающий собственный вес балки;

а — шаг балок настила. а = 1,4 м.

3.2 Расчёт внутренних силовых факторов Изгибающий момент:

кНм Поперечная сила:

кН

3.3 Определим требуемый момент сопротивления

м3

где: Ry — расчётное сопротивление стали. Ry = 240 МПа;

?c — коэффициент условий работы. ?с = 1,1;

сх — коэффициент учитывающий упругопластическую работу. сх = 1,2.

По сортаменту принимаем двутавр № 36:

3.4 Проверка подобранного сечения а) Проверка по нормальным напряжениям.

Определим коэффициент, учитывающий упругопластическую работу сх Площадь полки: Af = b· t = 145· 12,3 = 1738,5 мм²

Площадь стенки: A? = s (h — 2t) = 7,5(360 — 2· 12,3) = 2515,5 мм²

> cx = 1,099 (по СНиП II-23−81*, табл. 66)

Ry· ?c = 240· 1,1 = 264 МПа Условие выполнено б) Проверка по касательным напряжениям.

Определим расчетное сопротивление сдвигу Rs

МПа где: Ryn — нормативное временное сопротивление стали разрыву. Ryn = 245 МПа;

?m — коэффициент надёжности по материалу. ?m = 1,05

Rs· ?c = 135,33· 1,1 = 148,67 МПа Условие выполнено в) Проверка жёсткости балки.

где: [fпред] - предельное значение прогиба балки.

(204 — т.к. пролёт балки более 6 м) Условие выполнено.

Вывод: окончательно принимаем подобранный двутавр.

4. Подбор поперечного сечения главной балки Проектируем сварную составную главную балку симметричного сечения.

Расчётная схема

4.1 Сбор нагрузок на главную балку а) Нормативная нагрузка:

где: tн — толщина настила. tн = 16 мм;

а, l — соответственно шаг и длина балок настила. а = 1,4 м, l = 6,2 м;

gб.н — масса одного погонного метра балки настила. gб. н = 48,6 кг/м;

?ст — удельный вес стали. ;

gг.б — значение учитывающие собственный вес балки. .

б) Расчётная нагрузка:

где: ?m1, ?m2 — коэффициенты надёжности по материалу. ?m1 = 1,05, ?m2 = 1,2.

4.2 Расчёт внутренних силовых факторов Изгибающий момент:

кНм

кНм Поперечная сила:

кН

4.3 Определим требуемый момент сопротивления

м3

где: Ry — расчётное сопротивление стали. Ry = 240 МПа;

?c — коэффициент условий работы. ?с = 1,1;

4.4 Определим высоту балки а) Минимальная высота

м где: — нормативный прогиб.

б) Оптимальная высота Предварительно определим толщину стенки двутавра по формуле:

t? = 7 + 3· h = 7 + 3· 1,556 = 11,67 мм где: h — высота балки. h = (1/8? 1/10)· l = l/9 = 14/9 = 1,556 м.

Принимаем t? = 12 мм.

Оптимальную высоту определяем по формуле:

м где: k — коэффициент, зависящий от соотношения конструктивных коэффициентов поясов и стенки балки. k = 1,1.

Принимаем h = 1,3 м.

Проверим стенку балки на срез по формуле:

где: h? — высота стенки определяется по формуле:

h? = h — 2· tf = 1300 — 2· 30 = 1240 мм.

tf — толщина полки. Принимаем tf = 30 мм.

Определим расчетное сопротивление срезу Rs

МПа где: Ryn — нормативное временное сопротивление стали разрыву. Ryn = 245 МПа;

?m — коэффициент надёжности по материалу. ?m = 1,05

Rs· ?c = 135,33· 1,1 = 148,67 МПа Условие выполнено.

4.5 Определим ширину полки двутавра Определим требуемую площадь сечения полки по формуле:

Ширину полки назначаем с учётом конструктивных условий:

1.. Принимаем Af = 0,01 м²

Следовательно. Принимаем bf = 360 мм.

2.

где: bef — свес полки определяется по формуле:

мм.

. Условие выполнено.

3.. Условие выполнено.

Окончательно принимаем bf = 360 мм.

4.6 Определим геометрические характеристики подобранного сечения

1. Момент инерции:

см4

2. Момент сопротивления:

см3

3. Статический момент относительно нейтральной оси:

см3

4.7 Проверка подобранного сечения а) Проверка по нормальным напряжениям.

Ry· ?c = 240· 1,1 = 264 МПа Условие выполнено.

б) Проверка по касательным напряжениям.

Условие выполнено.

в) Проверка жёсткости балки.

где: [fпред] - предельное значение прогиба балки.

Условие выполнено.

Вывод: окончательно принимаем подобранное сечение двутавра.

5. Изменение сечения главной балки Данный расчёт выполняем с целью экономии метала. Выбираем расчётное сечение на расстоянии L/6 от опоры балки.

м. Принимаем x = 2,34 м

5.1 Определим внутренние силовые факторы Изгибающий момент:

кНм Поперечная сила:

кН Определим требуемый момент сопротивления

м3

5.2 Определим ширину полки двутавра Определим требуемую площадь сечения полки по формуле:

м.

Принимаем мм.

Принятая ширина полки должна удовлетворять конструктивным условиям:

1. .

0,5bf = 0,5· 360 = 180 мм.. Условие выполнено.

2. .

0,1h = 0,1· 1300 = 130 мм.. Условие выполнено.

3... Условие выполнено.

5.3 Определим геометрические характеристики подобранного сечения

1. Момент инерции:

см4

2. Момент сопротивления:

см3

3. Статический момент относительно нейтральной оси:

см3

5.4 Проверка изменённого сечения балки по сварному шву а) Проверка по нормальным напряжениям.

где: Rwy — расчётное сопротивление сварного шва растяжению.

Rwy = 0,85Ry = 0,85· 240 = 204 МПа.

Rwy· ?c = 204· 1,1 = 224,4 МПа.

Условие выполнено.

б) Проверка по касательным напряжениям.

Условие выполнено.

в) Проверка на совместное действие изгибающего момента и поперечной силы.

Так как присутствует местная нагрузка на верхнем поясе балки, приведенные напряжения будут равны:

где: ?A — нормальные напряжения в стенке балки на уровне поясных швов;

?A — касательные напряжения на уровне поясных швов;

?loc — местные сжимающие напряжения;

Определим ?A по формуле:

Па.

где: м.

Определим ?A по формуле:

Па.

где: S’f — статический момент изменённого сечения пояса балки относительно нейтральной оси, определяется по формуле:

см3

Определим ?loc по формуле:

Па.

где: F — расчётная сосредоточенная нагрузка, определяется по формуле:

кН (- реакция опоры балки настила);

lef — условная длина распределения местного давления, определяется по формуле:

lef = b + 2· tf = 145 + 2· 30 = 205 мм (b — ширина пояса балки настила).

Определим ?прив

1,15Ry· ?c = 1,15· 240·1,1 = 303,6 МПа Условие выполнено.

Вывод: окончательно принимаем изменённое сечение главной балки.

6. Проверка общей и местной устойчивости Проверка общей устойчивости главной балки не требуется, так как она закреплена в пролёте балками настила по всей длине через 1,4 м.

Проверим местную устойчивость стенки балки.

6.1 Определим условную гибкость стенки Так как присутствует местная нагрузка на верхнем поясе балки, должно выполняться условие .

где: hef — расчётная высота стенки. hef = h?.

Местная устойчивость стенки не обеспечена, следовательно, необходимо установить поперечные рёбра жёсткости на всю высоту стенки.

6.2 Определим расстояние между рёбрами жёсткости Так как условная гибкость, то расстояние между рёбрами жёсткости не должно превышать 2h?.

2h? = 2· 1,24 = 2,48 м.

Так как присутствует местная нагрузка на верхнем поясе балки, то необходимо учитывать местное давление на верхний пояс балки? loc = 107,589 МПа.

Поскольку ?loc < Ry· ?c = 264 МПа, в местах сосредоточенной силы рёбра жёсткости устанавливать ненужно.

Принимаем расстояние между ребрами жёсткости — а = 2 м.

6.3 Проверим местную устойчивость стенки Проверку выполняем в двух наиболее опасных отсеках: крайнем (первый отсек) и центральном (второй отсек). Так как присутствует местная нагрузка на верхнем поясе балки, то расчёт на устойчивость стенки выполняем по формуле:

где: ?i — сжимающее напряжение у расчётной границы стенки;

?cr — критическое значение сжимающих напряжений;

?i — касательные напряжение у расчётной границы стенки;

? cr — критическое значение касательных напряжений;

?loc, cr — критическое значение местных сжимающих напряжений;

1. Первый отсек.

Поскольку длина отсека, а = 2 м превышает высоту отсека численно равную высоте стенки h? = 1,24 м, то расчётную длину отсека принимаем равной высоте стенки.

Определим среднее значение момента и поперечной силы в пределах отсека.

Сечение 1−1 (x1 = 0):

M1 = 0;

Q1 = = 1226,628 кН.

Сечение 2−2 (x2 = 1,24 м):

кНм.

кН.

кНм.

кН.

Определим ?1 по формуле:

Па Определим? 1 по формуле:

Па Определим? cr по формуле:

Па где:? — отношение большей стороны пластинки к меньшей:

;

.

Определим ?cr по формуле (81) СНиП II-23−81*:

(;)

Па где: с2 — коэффициент, определяемый по табл. 25 СНиП II-23−81*. с2 = 46,72

Определим ?loc, cr по формуле (80) СНиП II-23−81*:

Па где: с1 — коэффициент, определяемый по табл. 23 СНиП II-23−81* в зависимости от? вычисляемого по формуле:

(? — коэффициент, принимаемый по табл. 22 СНиП II-23−81*)

с1 = 40,03;

Выполним расчёт на устойчивость первого отсека:

Устойчивость стенки в первом отсеке обеспечена.

2. Второй отсек.

Так как в пределах отсека поперечная сила меняет знак, то средние значения момента и поперечной силы вычисляем на участке отсека с одним знаком.

Определим среднее значение момента и поперечной силы в пределах отсека.

Сечение 3−3 (x3 = 6 м):

кНм.

кН.

Сечение 4−4 (x4 = 7 м):

кНм.

кНм.

кН.

Определим ?1 по формуле:

Па Определим? 1 по формуле:

Па Определим? cr по формуле:

Па Определим? cr по формуле (75) СНиП II-23−81*:

(;)

Па где: сcr — коэффициент, определяемый по табл. 21 СНиП II-23−81*. сcr = 33,376

Определим ?loc, cr по формуле (80) СНиП II-23−81*:

Па

где: с1 — коэффициент, определяемый по табл. 23 СНиП II-23−81* в зависимости от? = 2,117 и 0,5а = 1 м. с1 = 16,269;

Выполним расчёт на устойчивость первого отсека:

Устойчивость стенки во втором отсеке обеспечена.

Вывод: Местная устойчивость стенки обеспечена.

6.4 Назначение размеров рёбер жёсткости Принимаем размеры согласно ГОСТ 103–76*.

Ширину ребра жёсткости определяем по формуле:

мм Принимаем bh = 85 мм.

Толщину ребра жёсткости определяем по формуле:

мм Принимаем ts = 6 мм.

7. Расчёт соединения поясов со стенкой балки Определим, где произойдёт разрушение шва.

1. Расчётные сопротивления сварных швов:

R?f = 180 МПа

R?z = 0,45Run = 0,45· 370 = 166,5 МПа

2. Определим место, где произойдёт разрушение сварных швов:

?f· R? f = 0,7· 180 = 126 МПа

?z· R? z = 1· 166,5 = 166,5 МПа Вывод: разрушение произойдёт по металлу шва.

Так как присутствует местная нагрузка на верхнем поясе балки, то необходимый катет сварного шва определяем по формуле:

где: T — сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой;

V — давление от сосредоточенного груза;

?с — коэффициент условий работы. ?с = 0,9.

Определим T по формуле:

где: Sf — статический момент неизменённого сечения пояса балки относительно нейтральной оси, определяется по формуле:

см3.

Определим V по формуле:

Определим катет шва:

м По СНиП II-23−81* принимаем минимальное значение катета kf = 7 мм.

Катет шва, соединяющий стенку балки с опорным ребром, назначаем конструктивно (при наибольшей толщине свариваемых элементов конструкции).

Принимаем минимальное значение катета kf = 5 мм.

8. Расчёт опорного ребра главной балки

8.1 Определение геометрических характеристик опорного ребра Ширина опорного ребра bр = 210 мм.

Определим толщину опорного ребра по формуле:

м где: Rр — расчетное сопротивление стали сжатию по временному сопротивлению, определяется по формуле:

МПа Принимаем по сортаменту tр = 16 мм.

Определим высоту опорного ребра по формуле:

hр = hб + 20 — 10 = 1300 + 20 — 10 = 1310 мм = 1,31 м.

8.2 Проверка подобранного сечения опорного ребра а) Проверка по нормальным напряжениям.

где: Aр — площадь опорной части. Aр = b’р· tр = 210· 16 = 3360 мм² = 3,36· 10−3 м2.

Rр· ?с = 352,38· 1,1 = 387,62 МПа.

Условие выполнено.

б) Проверим опорную стойку на устойчивость.

настил балка сечение ребро где: Aст — площадь опорной части вместе с частью толщины стенки балки, определяется по формуле:

Aст = b’р· tр + lст· t? = 0,21· 0,016 + 0,2285· 0,012 = 6,102· 10−3 м2.

м.

Определим момент инерции данного сечения:

см4.

Определим радиус инерции сечения:

Определим гибкость опорного ребра:

Зная гибкость, определим коэффициент? x по табл. 72 СНиП II-23−81*, для стали с расчётным сопротивлением 240 МПа. ?x = 0,936.

Условие выполнено.

Вывод: Окончательно принимаем подобранное сечение опорного ребра:

hр = 1310 мм, bр = 210 мм, tр = 16 мм.

8.3 Расчёт катета сварного шва опорного ребра Необходимый катет сварного шва определяем по формуле:

мм По СНиП II-23−81* принимаем минимальное значение катета kf = 7 мм.

9. Расчёт центрально сжатой колонны

9.1 Определение расчётной длины Расчётную длину колонны определяем по формуле:

.

.

где: ?х — коэффициенты расчётной длины сжатых элементов. ?х = ?y = 0,7.

мм.

мм.

(Н — отметка верха площадки; tн — толщина листа настила; hб.н. — высота сечения балки настила; hг.б. — высота сечения главной балки; Hзаглуб — отметка заглубления базы колонны.)

9.2 Подбор поперечного сечения Проектируя колонну с гибкостью? = 80. Следовательно, коэффициент? = 0,686 (по табл. 72 СНиП II-23−81*, для стали с расчётным сопротивлением 240 МПа). Сечение колонны проектируем сквозным, соединение ветвей планками.

Определим расчётную нагрузку по формуле:

кН Определяем ориентировочную требуемую площадь сечения по формуле:

где: Ry — расчётное сопротивление стали. Ry = 240 МПа;

?c — коэффициент условий работы. ?с = 0,95.

Значит, требуемая площадь сечения для одной ветви колонны будет равна:

1. Принимаем сечение колонны из двух двутавров № 45 с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8239–89.

А1 = 84,7 см²; ix1 = 18,1 см; iу1 = 3,09 см; Iу1 = 808 см4; bf = 160 мм.

Проверим устойчивость колонны относительно оси х-х (материальной оси) по формуле:

где: ?x — коэффициент, зависящий от гибкость стержня.

Гибкость будет равна:

. Следовательно, ?x = 0,9272.

Ry· ?с = 240· 0,95 = 228 МПа.

Условие выполняется.

Недонапряжение составляет, что недопустимо. Значит необходимо уменьшить сечение колонны.

2. Принимаем сечение колонны из двух двутавров № 36 с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8239–89.

А1 = 61,9 см²; ix1 = 14,7 см; iу1 = 2,89 см; Iу1 = 516 см4; bf = 145 мм.

Проверим устойчивость колонны относительно оси х-х, для которой:

. Следовательно, ?x = 0,9006.

Условие выполняется.

Недонапряжение составляет, что допустимо.

9.3 Определение расстояния между ветвями колонны Принимаем? x = ?у.пр., исходя из равноустойчивости колонны.

см.

Принимаем b = 35 см.

Просвет между ветвями составит:

b1 = b — bf = 35 — 14,5 = 20,5 см.

9.4 Определение размера планок

1. Длина планки определяется по формуле:

lпл = b1 + 2· (40? 50) мм = 205 + 2· 50 = 305 мм.

Принимаем lпл = 310 мм.

2. Ширину планки определим по формуле:

dпл = (0,5? 0,75)· b = 0,6· 350 = 210 мм.

где: bf — ширина полки двутавра колонны. bf = 145 мм.

3. Толщину планки определяем по формуле:

мм.

Принимаем tпл = 8 мм.

9.5 Определим расстояние между планками Принимаем? в = 25. Тогда расстояние между планками составит:

lв = ?в· iy1 = 25· 2,89 = 72,25 см.

Принимаем lв = 75 см.

Определим расстояние по центрам планок:

l = lв + dпл = 75 + 21 = 96 см.

Проверим устойчивость участка колонны между планками относительно оси у-у, для которой:

. Следовательно, ?в = 0,9436.

Условие выполняется.

9.6 Проверка устойчивости колонны относительно оси у-у (свободной оси) Определим момент инерции сечения относительно оси у-у:

см4

где: x = b/2 = 35/2 = 17,5 см.

Вычислим радиус инерции и гибкость стержня:

см Вычислим приведенную гибкость:

. Следовательно, ?у = 0,8729.

Проверим устойчивость колонны:

Условие выполняется.

Недонапряжение составляет, что допустимо.

Вывод: окончательно принимаем сечение колонны состоящее из двух двутавров № 36.

10. Расчёт соединительных планок Для проверки прочности планок и прикрепляющих швов определим перерезывающую силу и момент действующие на одну планку.

Определим условную поперечную силу, приходящуюся на планку одной грани:

кН где: Qfic — условная поперечная сила, определяется по формуле:

кН Определим силу, срезывающую планку по формуле:

кН где: bc — расстояние между осями ветвей. bc = b = 0,35 м.

Определим момент изгибающий планку в её плоскости по формуле:

кН

10.1 Проверка прочности соединительных планок а) Проверка по нормальным напряжениям.

где: Wпл — момент сопротивления планки, определяется по формуле:

см3

Условие выполнено.

б) Проверка по касательным напряжениям.

Определим расчетное сопротивление сдвигу Rs

МПа где: Ryn — нормативное временное сопротивление стали разрыву. Ryn = 245 МПа;

?m — коэффициент надёжности по материалу. ?m = 1,05

Rs· ?c = 135,33· 0,9 = 128,57 МПа Условие выполнено.

в) Проверка прочности сварных швов.

Определим, где произойдёт разрушение шва.

1. Расчётные сопротивления сварных швов:

R?f = 180 МПа

R?z = 0,45Run = 0,45· 370 = 166,5 МПа

2. Определим место, где произойдёт разрушение сварных швов:

?f· R? f = 0,7· 180 = 126 МПа

?z· R? z = 1· 166,5 = 166,5 МПа Вывод: разрушение произойдёт по металлу шва.

Определим момент сопротивления сварного шва:

см3

где: kf — минимальное значение катета шва. Принимаем kf = 5 мм (по табл. 38* СНиП II-23−81*).

Определим нормальные напряжения в шве:

R?f· ?c = 180· 0,95 = 171 МПа.

Условие не выполняется. Значит, увеличиваем катета шва и ширину планки.

Принимаем kf = 6 мм и dпл = 26 см.

Определим момент сопротивления сварного шва:

см3

Определим нормальные напряжения в шве:

Условие выполняется.

Определим касательные напряжения в шве:

Условие выполняется.

Определим равнодействующее напряжение по формуле:

Условие выполняется.

Вывод: окончательно принимаем ширину планки dпл = 26 см.

11. Расчёт базы колонны Принимаем фундаментную плиту из бетона марки В15, для которого Rb = 8,5 МПа и? b = 0,9.

11.1 Расчёт опорной плиты

1. Определим ширину плиты.

Bпл = hсеч + 2· tтр + 2· с = 360 + 2· 10 + 2· 60 = 500 мм.

где: hсеч — высота двутавра колонны. hсеч = 360 мм;

tтр — толщина траверсы. tтр = 10 мм;

с — свободный участок плиты. с = 60 мм.

2. Определим длину плиты.

Требуемая длина плиты будет равна:

м.

Требуемая длина плиты равна:

мм.

где: b2 — свободный участок плиты. b2 = 100 мм;

bf — ширина полки двутавра колонны. bf = 145 мм.

Принимаем длину плиты Lпл = 700 мм.

3. Определим толщину плиты.

Требуемую толщину плиты определим по максимальному моменту, возникающему в опорной плите.

Определим напряжения под плитой:

Определим максимальный изгибающий момент.

Участок № 1.

кНм Участок № 2 (операние на три канта).

кНм где:? — коэффициент, зависящий от отношения меньшей стороны к большей стороне участка плиты.

Участок № 3 (операние на четыре канта).

кНм где:? — коэффициент, зависящий от отношения большей стороны к меньшей стороне участка плиты.

По максимальному моменту на участке № 2 определим требуемую толщину плиты:

мм Принимаем tпл = 40 мм.

11.2 Расчёт траверсы Определим высоту траверсы по величине сварных швов прикрепляющих колонну к траверсе.

Принимаем количество расчётных сварных швов равным 8 (так как просвет между ветвями колонны составляет 20,5 см) и катет шва kf = 10 мм.

Высоту траверсы определяем по формуле:

85?f· kf = 85· 0,7·0,01 = 0,595 м.

м.

Принимаем hтр = 0,3 м.

Проверим траверсу на прочность.

Определим напряжение под траверсой по формуле:

Определим максимальный изгибающий момент.

Участок № 1.

кНм Участок № 2.

кНм Проверку ведём по максимальному моменту на участке № 1. Определим момент сопротивления траверсы по формуле:

см3

Определим нормальные напряжения по формуле:

Условие выполняется.

Определим прочность сварных швов прикрепляющих колонну к траверсе.

где: — суммарная расчётная длина швов, определяется по формуле:

см Условие выполняется.

Вывод: окончательно принимаем высоту траверсы hтр = 0,3 м.

12. Расчёт оголовка колонны Определим высоту опорного столика по величине сварных швов прикрепляющих колонну к опорному столику.

Определим ширину опорного столика по формуле:

bст = hсеч — (50? 80 мм) = 360 — 80 = 280 мм.

Определим минимальное значение суммарной длины сварных швов по формуле:

м.

где: kf — катет сварного шва. Принимаем kf = 9 мм.

Суммарная длина сварных швов будет равна:

. Следовательно, высота опорного столика будет равна:

85?f· kf = 85· 0,7·0,009 = 0,536 м.

Условие не выполняется, высота опорного столика превышает максимальную длину.

Изменим вид сварки на полуавтоматическую с диаметром сварочной проволоки d = 2 мм. Принимаем катет сварного шва kf = 8 мм и коэффициент для расчёта углового шва по металлу шва? f = 0,9 мм.

Проверим прочность сварных швов. Для этого определим, где произойдёт разрушение шва.

1. Расчётные сопротивления сварных швов:

R?f = 180 МПа

R?z = 0,45Run = 0,45· 370 = 166,5 МПа

2. Определим место, где произойдёт разрушение сварных швов:

?f· R? f = 0,9· 180 = 162 МПа

?z· R? z = 1,05· 166,5 = 174,83 МПа Вывод: разрушение произойдёт по металлу шва.

м.

85?f· kf = 85· 0,9·0,008 = 0,612 м.

Принимаем высоту опорного столика lст = 0,49 м.

Вывод: окончательно принимаем размеры опорного столика:

bст = 28 см, lст = 49 см, tст = 40 мм.

Использованная литература

1. СНиП II-23−81* «Стальные конструкции». (1990 г.)

2. Я. М. Лихтарников, В. М. Клыков. «Расчёт стальных конструкций. Справочное пособие». (1975 г.)

3. В. В. Кузнецов. «Справочник проектировщика. Металлические конструкции. Том 1. Общая часть». (1998 г.)