144339 (620520), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

i_x,тр = 830/80 = 10.375 см;

По сортаменту ГОСТ 8240-89 принимаем два швеллера № 30

А₀ = 40.5 см² ; I_x0 = 5810 см⁴;

I_y0= 327 см⁴; b = 100 мм;

t = 11 мм; i_x0 = 12 см;

h = 300 мм; i_y0 = 2.84 см;

z₀ = 2.52 см; s = 6.5 мм;

Задаваясь гибкостью отдельной ветви относительно собственной оси λ_з = 35 и шириной планки ds = 250 мм, находим количество планок на колонне:

m lг /(λ1·i1 + ds) – 1, (4.2.3)

где i1= i_y0,

λ1= λ_з,

m 830 /(35·2,84 + 25) – 1 = 5,672

m =6,

lв= lг/(m+1) – ds, (4.2.4)

lв= 830/(6+1) – 25 = 96.571 см ≈ 94 см,

λ1 = lв/ i1, (4.2.5)

λ1 = 94/ 2.84 = 33.099,

λx= L_ef,x /i_x0, (4.2.6)

λx= 830/12 = 69.167.

Для нахождения ширины сечения используют условие равноустойчивости:

λx = L_ef,x = λy² + λ1²

λy = λx² – λ1², (4.2.7)

λy = 69.167² – 33.099² = 60.733,

i_y,тр = L_ef,y/ λ_y, (4.2.8)

i_y,тр = 830/ 60.733 = 13.66,

Используя известную зависимость между радиусом инерции и габаритом сечений, находят значение:

bтр = i_y,тр / 0.44, (4.2.9)

bтр = 13.66 / 0.44 = 31.059 см,

b = 31 см.

Принятый размер b должен обеспечивать необходимый зазор между кромками полок ветвей:

b 2·bf + 100 мм,

b 2·100 + 100 = 300 мм,

Конструирование планок:

Для обеспечения работы колоны, как безраскосной фермы планки должны обладать достаточной изгибной жесткостью относительно свободной оси х-х. Высота планки:

d_s = (0.5÷0.8)·b (4.2.10)

d_s = (0.5÷0.8)·310 = 190 мм.

Длина планки l_s назначается такой, чтобы нахлест на каждую ветвь был не менее 5t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов. Толщину планок назначают в пределах 6…12 мм. таким образом, чтобы обеспечить ее местную устойчивость:

t_s = (1/10…1/25)·d_s (4.2.11)

Принимаем: t_s= 8 мм; d_s = 180 мм; l_s = 250 мм.

1. Проверка сечения сквозной колонны

Для принятого сечения определяем фактические геометрические характеристики А, I_x, I_y, i_x, i_y и проводим проверки.

А =2·А0 =2·40.5 = 81 см²; (4.3.1)

I_x = 2·I_x0 =2·5810 = 11620 см⁴; (4.3.2)

I_y = 2• [I_y0 + A₀ ·(b₁/2)²] = 2· [327+40.5· (25.96/2)²] = 14300 см⁴; (4.3.1)

i_x = i_х0 = 12 см; (4.3.3)

i_y = I_y/A = 14300/81 = 13.287 см. (4.3.1)

λ_y= L_ef,у/ i_у (4.3.4)

λ_y = 830/13.287 = 62.467

λ_х= L_ef,х/ i_x (4.3.5)

λ_х = 830/12 = 69.167;

Проводим проверки прочности гибкости и общей устойчивости стержня колоны.

Проверка общей устойчивости выполняется по формуле:

N·γ_n /φ_min·A R_y·γ_с, (4.3.6)

где φ_min – определяется по максимальной величине λ_x, λ_y;

принимаем φ_min = 0.758, тогда:

1309·10³·0.95/0.758·81 = 202.5 МПа < 240 МПа.

Проверка выполняется, тогда автоматически выполняется проверка прочности.

Проверку гибкости колонн, производим по формулам:

λ_x = L_ef,x/i_x |λ|, λ_y = L_ef,y/i_y |λ|, (4.3.7)

где |λ| - предельная гибкость колонн, определяем по СНиПу II-23-81*:

|λ| = 180 – 60·α, (4.3.8)

α = N·γ_n /R_y·γ_c·A·φ_min = 1309·10³·0.95/240·10⁶·1·81·10^-4·0.758 = 0.844; (4.3.9)

|λ| = 180 – 60·0,893 = 129.36

тогда:

λ = 830/12 = 69.17 < 129.36; λ = 830/13.287 = 62.47 < 129.36,

гибкость колонн обеспечена.

Расчет планок центрально-жатых колон и их соединений ведут на усилия, возникающие от условной поперечной силы, которую принимают постоянной по всей длине колонны:

Q_fic = 7.15∙10^-6·(2330 – E/R_y)·N·γ_n /φ ; (4.3.10)

Q_fic = 7.15·10^-6· (2330-2.06∙10⁵/240)·1309·10³·0.95/0.758=17.26 кН,

где φ – коэффициент продольного изгиба, принимается в плоскости соединительных элементов по λ_ef . Условная поперечная сила распределяется поровну между планками двух граней:

Q_s = Q_fic /2 (4.3.11)

Q_s = 17.26/2 = 8.63 кН,

В каждой планке, как в стойке безраскосной фермы возникает поперечная сила:

F_s=Q_s·l/b (4.3.12)

F_s= 8.63·10³·0.25/0.31 =6.96 кН,

и изгибающий момент в месте прикрепления к ветвям:

M_s=Q_s·l/2 (4.3.13)

M_s=8.63·10³·0.25/2 = 1.09 кНм,

Проверка прочности планок:

σ =M_s·γ_n /W_s≤ R_y·γ_c (4.3.14)

W_s=t_s·d_s²/6 (4.3.15)

W_s= 0.8·19²/6 =48.133 см³

σ = 1.09·10³·0.95/48.133·10^-6 = 39.18 МПа < 240 МПа.

Сварные угловые швы, прикрепляющие планки к ветвям колоны, рассчитываются на совместное действие усилий в планке M_s и F_s по формулам (проверка прочности по металлу):

σ_ω² + τ_ω² ≤ R_ωf ·γ_ωf ·γ_c (4.3.16)

σ_ω= M_s·γ_n /W_ω (4.3.17)

σ_ω=1.09·10³·0.95/30.24·10^-6 = 34.24 МПа

τ_ω=F_s·γ_n /A_ω (4.3.18)

τ_ω=6.96·10³·0.95/10.08·10^-4 = 6.56 МПа

W_ω=β_f · k_f · l_ω²/6 (4.3.19)

W_ω=0.7∙0.8·18²/6 = 30.24 см³

A_ω= β_f · k_f ·l_ω (4.3.20)

A_ω= 0.7·0.8·18 = 10.08 см²

34.24² + 6.56² = 34.863 ≤ 180 МПа

где β_f - коэффициент проплавления углового шва β_f =0,7мм.

l_ω - расчетная длина сварного шва:

l_ω=d_s – 10мм (4.3.21)

l_ω = 190 - 10 = 180 мм.

катет шва принимается в пределах 6мм≤ K_f ≤1.2·t_s Принимаем: K_f = 8 мм. Стержень колоны должен укрепляться сплошными диафрагмами, располагаемые у концов отправочного элемента и по длине колоны не реже чем через 4м. Диафрагмами служат опорные плиты базы и оголовка колоны.

1. Конструирование и расчет оголовка колонны

Следуя рекомендациям, располагаем главные балки на колонне сверху с передачей нагрузки на вертикальные консольные ребра.

Расчетными параметрами оголовка являются:

1. габариты консольных ребер: ширина b_s, высота h_s и толщина t_s;

2. катеты швов крепления ребер к стенке балки k_f1 и опорной плиты k_f2;

3. толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.

Высоту ребер h_f назначаем из условия прочности сварных швов, крепящих ребра к стенке колонны, не менее 0.6·h, где h – высота сечения колонны:

где N – продольная сила в колонне;

k_f – принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее 6мм;

l_ω,тр = 1309·10³·0.95/0.7·0.008·180·10⁶·1·1 = 123.4 см,

h_s (123.4/4) + 1 = 23.425 см, h_s 0.6·30 = 31.85 см,

Принятая высота ребра ограничивается величиной:

85·β_f ·k_f = 85·1.1·0.6 = 56.1 см.

Принимаем h_s = 32 см.

Толщину ребра t_s назначаем из условия среза:

t_s 1.5·Q·γ_n/h_s·R_s·γ_c, Q = N/2, (4.4.2)

Q = 1309·10³/2 = 654.5 кН,

t_s 1.5·654.5·10³·0.95/0.24·139.2·10⁶·1 = 2.1 см.

Принимаем t_s = 2.2 см.

Ширину ребра b_s назначаем :

b_s = 300 - 2·6.5 = 287 мм = 28.7 см.

Принятая толщина и ширина ребра должны удовлетворять условию сопротивления смятию торца под давлением опорного ребра балки и условию обеспечения местной устойчивости. Из условия смятия:

t_s N·γ_n/R_p·b_см, (4.4.3)

где R_p – определяем по СНиПу II-23-81*;

b_см – расчетная длина площадки смятия: b_см = b_s + 2·t,

b_s – ширина опорного ребра балки;

t – толщина опорной плиты колонны;

b_см = 22 + 2·2 = 26 см,

t_s 1309·10³·0.95/368.975·10⁶·0.26 = 1.3 см.

Из условия местной устойчивости:

b_s/t_s 0.5·E/R_y, (4.4.4)

28.7/2.2 = 13.0.5 0.5· 2.06·10⁵/240 = 14.65.

Проверяем стенку колонны на прочность по срезу в сечениях, где примыкают консольные ребра:

τ = 1.5·N·γ_n/2·t_w·h_s, (4.4.5)

τ = 1.5·1309·10³·0.95/4·0.011·0.32 = 132.5 МПа ≤ 139.2 МПа.

Низ опорных ребер обрамляется горизонтальными поперечными ребрами толщиной 6 мм, чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенку стержня колонны.

1. Конструирование и расчет базы колонны

Конструкция базы должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент, а также простоту монтажа колонн. Следуя рекомендациям, принимаем базу с траверсами, служащими для передачи усилия с поясов на опорную плиту.

Расчетными параметрами базы являются размеры опорной плиты. Размеры опорной плиты определяем из условия прочности бетона фундамента в предположении равномерного распределения давления под плитой.

Требуемая площадь плиты:

А_пл = N·γ_n/R_ф, (4.5.1)

где R_ф – расчетное сопротивление бетона фундамента:

R_ф = R_пр.б ·³А_ф/А_пл, (4.5.2)

А_ф/А_пл – отношение площади фундамента к площади плиты, предварительно принимаем равным: 1.1 – 1.2;

R_{пр. б} – призменная прочность бетона, принимаем в зависимости от класса бетона, для бетона В12.5: R_пр.б = 7.5 МПа;

R_ф = 7.5·³1.1 = 7.742 МПа,

А_пл = 1309·10³·0.95/7.742·10⁶ = 1610 см².

Для определения размеров сторон плиты задаемся ее шириной:

B_пл = b_f + 2·t_s + 2·c, (4.5.3)

t_s – толщина траверсы, принимаем 10мм;

c – ширина свеса, принимаемая 60 – 80мм;

В_пл = 31 + 2·1 + 2·7 = 47 см.

Требуемая длина плиты:

L_пл = А_пл/В_пл, (4.5.4)

L_пл = 1610/47 = 34.26 см,

L_пл = 35 см.

Из конструктивных соображений принимаем размеры плиты равными: В_пл = 48 см, L_пл = 52 см. Должно выполняться условие:

Характеристики

Список файлов курсовой работы