Проектирование металлической балочной клетки

 Гибкость  относительно оси у:

   - для колонн с планками по табл. 7;  .

   Задаются  гибкостью ветви   . гибкость одной ветви

   Принимаем  ; .

   Расстояние  между ветвями

    см; .

   ; см; 

    Конструктивно  принимаем  мм. 

      Момент  инерции по оси у

;

;

;   . 

Устанавливаем на колонну 2 диафрагмы жесткости. 

      Размеры соединительных планок и расстояния между ними.

Принимаем см;  мм; см 

 

;  ;  .

Проверка. 

      Приведенная гибкость:

      

      Для ; кН/см по табл. 72 . 
 

1. Проверка общей  устойчивости

      ; 

      кН/см - общая устойчивость колонны обеспечена. 

      2. Проверка устойчивости одной  ветви между планками

;   ;

 кН/см - устойчивость одной ветви колонны между планками обеспечена. 
 

      Расчет  планок. 

Условная поперечная сила 

       .

По табл.8.2 Беленя

   Условная  поперечная сила   

    кН.

Расчет ведем  по кН.

   Поперечная сила, приходящаяся  на планку одной грани   

 кН.

   Поперечная  сила в месте прикрепления  планки

      кН.

  Изгибающий  момент в месте прикрепления  планки

     .

                         ;

                          

    Проверяем сечение планки

      кН/см < кН/см .

      кН/см < кН/см .

   

    Крепление планки к ветвям  осуществляется угловыми сварными швами.

Принимаем ручную сварку, по табл. 55 принимаем электрод Э50.

Минимально допустимый катет шва определяем по [1, табл. 38] для таврового соединения с двухсторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов = 11,7 мм.

Минимальный катет  шва равен  = 6 мм.

Окончательно  принимаем катет сварных швов = 6 мм. 

6.4 Расчёт оголовка  для колонны К4. 

Определяем толщину  ребра из условия смятия:

;  ;   .

-толщина опорной плиты (принимается  конструктивно 20-30мм);

; -по [1, табл. 2]; ; -по [1, табл.51];

. 

;  ;

.

Принимаю толщину  ребра 18мм. 

Определяем высоту ребра:

Высоту ребра  оголовка определяем по требуемой длине  сварных швов, передающих нагрузку на стержень колонны. Сварку принимаем  ручную электродом Э50 для стали С375. ;  ; ; ; ; .

Катет шва назначаем  из следующих условий:

,

- для колонны сплошного сечения;

- для колонны сквозного сечения;

- по [1, табл. 38];

Принимаю  .

1. по металлу шва.

2. по металлу  границы сплавления.

Граничное условие: 

Принимаю высоту ребра 480 мм. 

Проверяем принятое сечение на срез:

;  ;

.

Прочность сечения  обеспечена. 

 
 

Рис. 6.8 Оголовок колонны сплошного сечения. 
 
 
 
 
 

6.5 Расчёт базы для  колонны К4 сквозного сечения. 

  6.5.1. Определение размеров  опорной плиты. 

Для колонны  сквозного сечения принимаем  базу с распределительным устройством.

Рис. 6.10 База колонны сквозного сечения. 

    Требуемая площадь опорной плиты

      .     Усилие в колонне кН. 

Расчётное сопротивление  на сжатие фундамента

.

Расчётное сопротивление  бетона на сжатие по табл. 13 СНиП 2.03.01-81*, класс бетона фундамента В10, сталь С375.

    Принимаем .

Определяем площадь  опорной плиты

    .

    Принимаем толщину траверсы мм; свес  мм, тогда

ширина плиты  см;

длина плиты  см.  Принимаем см.

Определяем размеры  фундамента

см;

см;

см².

Уточняем  :  

Давление под  опорной плитой:

      ;

        

Определяем максимальную толщину плиты по участкам:

1 участок –  плита рассчитывается как консоль

;

2 участок –  плита опирается на 3 канта 

      ,  мм; мм,

при    - по табл.8.8 Беленя

;

3 участок – плита опирается на 4 канта

,  мм; мм,

при    - по табл.8.7 Беленя

    Максимальный момент .

    Толщина плиты   ;

    Принимаю  мм по ГОСТ 82 - 70 . 

  6.5.2. Определяем высоту  траверсы из условия  размещения вертикальных  сварных швов:

Высоту траверсы определяем по требуемой длине сварных  швов, передающих нагрузку со стержня  колонны. Сварку принимаем ручную электродом Э50 для стали С375. ;  ; ; ; ; .

Катет шва назначаем  из следующих условий:

,

;

- по [1, табл. 38];

Принимаю  .

3. по металлу шва.

      

4. по металлу  границы сплавления.

      

Граничное условие: 

Принимаю высоту траверсы 480мм. 

3. Проверка  траверсы.

 

Рис. 6.10 Расчетная схема траверсы. 

    ;

   Опорная  реакция 

   Опорный  момент   

   Нормальные  напряжения 

;

   Касательные  напряжения

;

Прочность траверсы обеспечена.

Принимаем 2 фундаментных болта Ø 20 мм, диаметр отверстия 35 мм, болты из стали 09Г2С по ГОСТ 19281-73 , глубина заделки болтов .

Конструктивно принимаем катет швов для крепления  траверсы к опорной плите  мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.6 Расчёт базы для  колонны К4 сплошного сечения. 

  6.6.1. Определение размеров  опорной плиты. 

Для колонны  сплошного сечения принимаем  базу в виде опорной плиты. 

Рис. 6.12 База колонны сплошного сечения. 

    Требуемая площадь опорной плиты

      .     Усилие в колонне кН. 

Расчётное сопротивление  на сжатие фундамента

.

Расчётное сопротивление  бетона на сжатие по табл. 13 СНиП 2.03.01-81*, класс бетона фундамента В10, сталь С375.

    Принимаем .

Определяем площадь  опорной плиты

    .

      Определяем  размеры плиты:

       ;

      Принимаю  ширину плиты  ; длину плиты ;

свес  мм, тогда см². 

Определяем размеры  фундамента

см;

см;

см².

Уточняем  :  

Давление под  опорной плитой:

      ;

        

Определение толщины  плиты:

Толщину плиты  определяем, рассматривая трапецеидальный, консольный участок плиты.

Рис. 6.13 Определение толщины плиты. 

    Момент ;

      Площадь трапеции   ;

                               .

    Толщина плиты  

    Принимаю  мм по ГОСТ 82 - 70 . 
 

  6.6.2. Уточняем толщину плиты более точным методом.

Плиту и сечение  колонны заменяем равновеликими  кругами.

Рис. 6.14 Уточнение толщины плиты. 

Моменты в радиальном и тангенциальном направлении.

,

,

 

Напряжения в  плите

Прочность плиты  не обеспечена, требуется увеличить  сечение плиты.