Рассчёт металлического блока

q=1815/1800=1 кН/см

М₁ = 0,0925 × 1 ×  10,5² = 10,2 кН·см.

 

на консольном участке

 

М₂ = qc²/2; с = 58 мм; М₂ = 1·5,8·5,8/2=16,82 кН·см.

на участке с опиранием на три канта

М₃= βqа₁²

а₁=220 мм, в₁=140 мм.

Отношение сторон 220/140=1,57<2

140/220=0,64 =>β=0,074

М₃ = 0,074 × 1 × 22² = 37,5 кН×см

По наибольшему  моменту на участке М_max = 37,5 кН×см

Определим требуемую  толщину плиты:

, где g_С = 1,0

Принимаем .

 Таким  образом, с запасом прочности  усилие в колонне полностью  передается на траверсы, не учитывая  прикрепления торца колонны к  плите.

Нагрузка  со стержня колонны передается на траверсы через сварные швы, длина  которых и определяет высоту траверсы. Крепление траверс к колонне производим сваркой.

 

 Для стали  С235 по табл. 55^* СНиП II-23-81^* принимаем электроды Э-46.

Определим требуемую  высоту катета К_f поясного шва "в лодочку".

Катет шва принимаем  k=7 мм (СНиП II-23-81^*, табл.38).

4. Расчет по металлу шва.

Коэффициент глубины провара шва b_f =0,9 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wf = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wf =220 МПа

b_f g _wf R _wf = 0,9× 1×22 = 19,8 кН/см².

2. Расчет по  металлу границы сплавления.

Коэффициент глубины провара шва b_z =1,05 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wz = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wz =0,45 R _un = 0,45 ×360 = 162 МПа

b_z g _wz R _wz = 1,05× 1×16,2 = 17,01кН/см²

Сравнивания полученные величины, находим

(b g _w R _w)_min = 17,01 кН/см²

85·0,9·0,7=53,55 см

.

38,1<53,55.

Принимаем высоту траверсы 400 мм.

 

Крепление базы к фундаменту.

2. При жестком сопряжении колонны с фундаментом необходимы анкерные болты для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Принимаем четыре анкерных болта диаметром d = 24 мм.

 

 

 

 

 

7.2. Расчет оголовка колонны.

 

        

                                Рис.31.

Определим размеры столика, привариваемого к  колонне для крепления главной балки сбоку.

Определим требуемую  высоту катета К_f.

Катет шва принимаем  k=8 мм (СНиП II-23-81^*, табл.38)

5. Расчет по металлу шва.

Коэффициент глубины провара шва b_f =0,9 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wf = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wf =220 МПа

b_f g _wf R _wf = 0,9× 1×22 = 19,8 кН/см².

2. Расчет по  металлу границы сплавления.

Коэффициент глубины провара шва b_z =1,05 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wz = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wz =0,45 R _un = 0,45 ×360 = 162 МПа

b_z g _wz R _wz = 1,05× 1×16,2 = 17,01кН/см²

Сравнивания полученные величины, находим

(b g _w R _w)_min = 17,01 кН/см²

Примем  ширину столика 200 мм из конструктивных соображений. Найдем длину шва:

 

 

 

Принимаем высоту столика 120 мм.

 

                           Рис.32.

 

Определим размеры столика, привариваемого к  колонне для крепления вспомогательной балки.

Катет шва принимаем  k=6 мм (СНиП II-23-81^*, табл.38)

6. Расчет по металлу шва.

Коэффициент глубины провара шва b_f =0,9 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wf = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wf =220 МПа

b_f g _wf R _wf = 0,9× 1×22 = 19,8 кН/см².

2. Расчет по  металлу границы сплавления.

Коэффициент глубины провара шва b_z =1,05 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g _wz = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление  металла R _wz =0,45 R _un = 0,45 ×360 = 162 МПа

b_z g _wz R _wz = 1,05× 1×16,2 = 17,01кН/см²

Сравнивания полученные величины, находим

(b g _w R _w)_min = 17,01 кН/см²

Примем  ширину столика 184 мм. Найдем длину шва:

Принимаем уголок 200х125х12 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВАРИАНТ №3

6.3. Расчет болтового  соединения вспомогательной балки  с главной.

 

Сопряжение  вспомогательной балки с главной  производится через рёбра жёсткости.

 

Опорная реакция  вспомогательной балки равна:

Принимаем болты  нормальной точности, класс по прочности  – 4,6, диаметром 20 мм. Расчетное сопротивление срезу болтов для принятого класса прочности R_bs = 150 Мпа.

Расчетные усилия, которые может выдержать один болт работающий на срез:

N_b = R_bs×g_b×A×n_s,

где R_bs = 150 МПа,

g_b = 1 – коэффициент условия работы,

n_s = 1 – число срезов болта.

      Рис.26. Схема сопряжения вспомогательной  балки с главной.

 

А = pd²/4 = 3,14×2,0²/4 = 3,14см² – расчетная площадь сечения болта

N_b =15 × 1 × 3,14 × = 47,1 кН.

Требуемое количество болтов в соединении

Т.к. высота вспомогательной  балки 400 мм, то получаем по расчету (400-100)/5=75мм.  

Размещаем болты в соответствии с табл. 39 СНиП II-23-81^*.

 

 

 

     7.4.Конструирование  и расчет укрупнительного стыка.

 

Стык выполняется  на высокопрочных болтах.

Стык в  середине пролета балки, где М=5318,7кНм,Q=0.

Стык на высокопрочных  болтах d=20мм из стали 40Х «селект» ,обработка пескоструйная.

Несущая способность 1 болта

 

Стык поясов. Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечения 400х12мм и 180х12мм,общей площадью сечения

 

Усилия в поясе определяются

 

-момент инерции поясов балки,

-полный расчетный момент инерции  всего сечения в месте стыка  балки.

 

, где

Количество болтов

              Принимаем 14 болтов.

    Стык стенки.

Момент действующий на стенку

Принимаем расстояние между  крайними по высоте рядами болтов

 

             Коэффициент стыка      

m- количество рядов вертикальных на полунакладке =2

При 2648 количество рядов болтов по вертикали к=14.

                                            

                                              

 

Отверстия в стенке под  болты выполнены диаметром 22мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ.

 

Таблица 12

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	gf	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Кислотоупорные керамические плиты(15мм)	0,45	1,2	0,54
2	Битумная мастика(8мм)	0,15	1,3	0,195
3	Гидроизоляция 2сл. рубероида на мастике	0,1	1,3	0,13
4	Полезная нагрузка	22	1,05	23,1
5	Стальной настил	0,942	1,05	0,989
6	Балки настила	0,184	1,05	0,193
7	Вспомогательная балка	0,57	1,05	0,6
8	Главная балка	0,57	1,05	0,6
9	Итого:	24,97		26,35

 

Принимаем собственный  вес колонны 10 кН. Тогда N=2608,65+10=2618,65 кН.

При опирании балок на колонну сверху, колонна рассмат-

ривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце.

 Соединение с фундаментом  легких колонн в расчете при-

мем жестким. Поэтому длина колонны определяется при m = 0,7:

l_ef = mL = 0,7× 7 м = 4,9 м.

Принимаем сталь  С235 (т.к. III гр. по табл. 50 СНиП II-23-81^*.).

 R_y=230 МПа.

2.3.2. Подбор  сечения колонны.

Задаёмся гибкостью колонны  l=600, из условия устой-

чивости определяем требуемую площадь одной ветви. Коэф-

фициент продольного изгиба определяется по

СНиП II-23-81*,  j=0,8115.Определим требуемую площадь

 сечения и радиус  инерции:

Подбираем по сортаменту соответствующий профиль  двутавра: [№40:

А=72,6

Определим по действительной гибкости:

Подбираем по сортаменту соответствующий профиль  швеллера: [№40:

h=400мм;

b=115мм;

d=8мм;

t=13,5мм;

А=61,5

расстояние  от оси у-у до наружней грани стенки .

 

Переходим к расчету на устойчивость сквозной колонны относительно свободной оси .Устойчивость сквозной колонны относительно свободной оси проверяется по приведенной гибкости , учитывающей деформативность решетки:

Принимаем 

 

Принимаем просвет = 340мм

Гибкость  ветви  на участке между планками должна быть не более 40, при этом должно выполняться условие , в противном случае возможна потеря несущей способности ветви ранее потери устойчивости колонны в целом.

Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси

Проверка  выполняется

 

Длина планки назначается таким образом, чтобы нахлестка планки на каждую ветвь была не менее  , где t-наименьшая толщина соединяемых элементов:

Толщина планки: .

;

 

Условие выполняется. Принимаем  подобранное сечение.

 

 

Расчет решетки.

 

Элементы соединительной решетки (планки, раскосы, стойки) и  их прикрепление к ветвям рассчитывают на усилия, возникающие в них от условной поперечной силы , принимаемой постоянной по всей длине стержня:

 ;

где -коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов по .Или принимается по таблице исходя из расчетного сопротивления R=230МПа

Условная  поперечная сила распределяется поровну  между элементами решетки, лежащими в двух плоскостях.

Соединительные  планки рассчитываются на силу, срезывающую  планку,

;

и на момент, изгибающий планку в ее плоскости:

;

где - условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости (при двух плоскостях планок ).

;

;

;

.

Сварные угловые швы, прикрепляющие планки к ветвям колонны, рассчитываются на совместное действие усилий в планке и :

;

;

где - напряжение в шве от изгибающего момента;

      - напряжение в шве от поперечной силы;

  Рассчитаем прикрепление планок к швеллеру колонны ручной сваркойсваркой, электродом Э-42А (табл. 55^* СНиП II-23-81^*). По табл. 56^* СНиП II-23-81^*  принимаем R_wf=180 МПа=18 кН/см², R_wz=0,45R_un=0,45·360=162МПа=16,2 кН/см², β_f=0,7,

β_z=1.

β_f R_wf=0,7·18=12,6 кН/см²;

β_z R_wz=1,0·16,2=16,2 кН/см²;

16,2>12,6

Проверка  выполняется по металлу шва β_f R_wf=0,7·18=12,6 кН/см²;

 

 

;

;

где - катет шва;

      - расчетная длина шва.

;

;