Определение размеров опорной плиты в плане

Размеры опорной плиты определяются из условия прочности бетона фундамента под опорной плитой.

_{Условие прочности}

_{N – усилие в колонне}

Аb – S поперечного сечения

Ψ – коэффициент, зависящий от характера распределения нагрузки под опорной плитой. При равномерном распределении нагрузки Ψ = 1.

Аf – площадь плиты.

Rb,loc – прочность бетона смятию под плитой

φb – коэффициент, учитывающий увеличение прочности бетона, при сжатии в стесненных условиях.

- площадь поверхности бетона под опорной плитой.

При назначении размеров плиты φb назначается равным 1,2 потом уточняется.

α – принимается в зависимости от класса бетона: до В25 α=1

Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию.

Размеры опорной плиты принимаются из конструктивных соображений, с целью размещения колонны, траверс и ребер жесткости.

Определение толщины опорной плиты

_{Ее определяют} из расчета на прочность при изгибе плиты от действия реактивного давления со стороны фундамента: _{. От действия реактивного давления опр. изгибающие моменты, действующие на полосе, шириной 1 см. , на участках плиты, подкрепленных ребрами жесткости.}

_{Определяется изгибающий момент: М1, М2, М3, выбирается максимальный и определяется толщина плиты.}

α – в зависимости от отношения более длинной стороны к более короткой.

β - в зависимости от отношения закрепленной стороны к свободной.

а, а1, с – соответственно размеры участков.

При определении изгибающего момента на 1-ом участке, дополнительно учитывать разгрузку за счет консольных участков:

Проверка местной устойчивости элементов балки

Местная устойчивость стенки балки

При действии нормальных и касательных напряжений может произойти потеря устойчивости стенки в сжатой зоне.

Потеря устойчивости характеризуется достижением напряжений в балке критических значений.

Для предотвращения потери устойчивости может быть увеличена толщина стенки (нерациональный способ) или установлены ребра жесткости.

Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если условная гибкость стенки

превышает 3,2 при отсутствии местных напряжений и 2,2 если . Расстояние между ребрами жесткости также принимается в зависимости от условной гибкости стенки. Размеры ребер жесткости принимаются по требованиям п.8.5.9. СП «Стальные конструкции».

При наличии местных напряжений (действие сосредоточенных сил на балку) стенка балки рассчитывается как условная стойка на сжимающие усилия.

Рис.

Выполняется расчет на устойчивость условной стойки:

. - коэффициент устойчивости при центральном сжатии. Зависит от формы поперечного сечения и гибкости стойки. . Если проверка устойчивости не выполняется, следует увеличивать размеры ребер жесткости.

На участках между ребрами жесткости требуется проверка стенки на местную устойчивость. Проверка устойчивости выполняется по формуле:

Компоненты напряжений см. в СП. Если проверка не выполняется, следует устанавливать дополнительные ребра жесткости с целью уменьшения стенки балки на участках между ребрами жесткости. Проверка выполняется в наиболее нагруженных отсеках стенки балки как правило на опорах или в середине пролета в местах изменения сечения.

При определении напряжений учитываются изгибающие поперечные усилия в пределах отсека.

Проверка местной устойчивости сжатой полки

Определяется свес сжатой полки и условная гибкость свеса(см. выше)

Проверка общей устойчивости балок

Определяется отношение . Если не выполняется, то требуется проверка

Проверка жесткости

Расчет соединения поясов балки со стенкой

Рассчитывается сварной поясной шов на действие сдвигающей силы, возникающей при изгибе балки. Учитывается также действие местных напряжений на участках балки, не укрепленных ребрами жесткости.

Рис.

Т – сдвигающее усилие, действующее на единицу длины сварного шва.

V – усилие, действующее на сварные швы от сосредоточенных сил при отсутствии ребер жесткости. - суммарные напряжения, определяемые по формуле:

n – количество сварных швов. n = 2 для сварного двутавра. - коэффициент, учитывающий вид сварного шва. - катет шва.

Рис.

Соединительные болты рассчитываются на срез и смятие металла под болтом на усилие Т и V по соответствующим формулам.

Расчет опорных частей балок составного сечения

Рис.

Опорное ребро рассчитывается на смятие при действии опорной реакции:

, , - расчетное сопротивление стали смятию. Принимается по

Ширина ребра b как правило не менее 180 мм.

Рассчитывается на устойчивость условная стойка (поперечное сечение см. разрез 3-3) по формуле:

N – действующая опорная реакция. Коэффициент принимается в зависимости от гибкости.

Толщина ребра в расчетах должна приниматься не более, чем

Проверяются на прочность сварные швы, прикрепляющие опорные ребра к главной балке, при этом расчетная длина сварных швов принимается для каждого сварного шва, прикрепляющего опорное ребро к стенке балки.

Основные виды балочных клеток:

1. Упрощенная балочная клетка

Предполагает опирание балок на несущие стены

НС – наружная стена

БН – балка настила

2. Нормальная балочная клетка

ГБ – главная балка

ВС – вертикальная связь

К – колонна

3. Сложная балочная клетка

ВБ – вспомогательная балка

В качестве настила используется листовой прокат (≤С235); железобетонный настил – сборные или монолитные плиты.

Указанные виды балочных конструкций применяются при пролетах главных балок от 6 до 18 м, балок настила и вспомогательных балок от 3 до 8 м. Шаг балок настила от 0,5 до 1,5 м.

Балочные клетки могут предусматриваться в нескольких уровнях. Балки как правило предусматриваются разрезными, в отдельных случаях главные балки в сложных балочных клетках могут быть неразрезными

Балки настила и вспомогательные балки предусматриваются из швеллеров или прокатных двутавров. Главная балка – составной или прокатный двутанр.

Виды сопряжений балок:

1. Этажное сопряжение

1-1

2-2

Монтажные болты предусматриваются с целью обеспечения проектного положения при монтаже конструкции. Размеры, количество и расстояние между болтами назначаются конструктивно

2-2 (вариант крепления балок настила)

Катеты длины сварного шва принимаются из конструктивных соображений

2. Сопряжение в одном уровне

I вариант

При небольших сечениях:

3-3

фасонка (толщина листового проката определяется из расчета на прочность)

Количество, диаметры и класс прочности болтов определяется из расчета болтового соединения на действие опорных реакций балок настила или вспомогательных балок.

II вариант

Радиус закругления необходим для снятия концентраций напряжений.

4-4

III вариант

3. Пониженное сопряжение

Пониженное сопряжение применяется в сложных балочных клетках.

Расчет листового настила.

Конструктивная схема.

Расчетная схема.

Основные положения расчета:

Настил рассчитывается по 2й группе предельных состояний, толщина настила определяется из условия:

Сварные швы, прикрепляющие настил к балкам рассчитываются на действие распорных горизонтальных усилий, возникающих на опорах.

Расчет сварных швов выполняется по металлу шва и по границе сплавления.

-по металлу шва

-расчет по границе сплавления

Коэффициенты β _z, K _f и β _f принимаются из условия выполнения сварных швов вручную с помощью электродов.

Размеры катетов K _f принимаются из min значений, настил (листовой) применяется, как рпавило, из рифленой стали.

Расчет прокатных балок.

Конструктивные схемы опирания прокатных балок.

Схема опирания балок на несущие стены.

1-1

Опорный узел рассчитывается на действие опорной реакции. При необходимости устанавливаются двухсторонние опорные ребра.

2-2

Расчет прокатных балок выполняется из условия I и II группы предельных состояний. Расчет на прочность балок при изгибе выполняется или в упругой области работы, или с учетом развития пластических деформаций в части сечения. Для учета пластических деформаций используется диаграмма Прандтля для описания зависимости деформаций и нагрузок.

Расчет прочности изгибаемых элементов сплошного поперечного сечения.

Расчет балок I класса.

Условие прочности при изгибе балки в одной плоскости: ; где: макс-й изгиб-й мом-т относ-о оси х; минимальный момент сопротивления относительно х; путкт 6 СНиП; табл.1.

Проверка касательных напряжений при действии поп-й силы: ; где: максимальная поп-я сила; статический момент инерции сдвигаемой части сечения; момент инерции; толщина стенки; расчетное сопротивление стали срезу ( )

Проверка прочности при изгибе балки в 2х плоскостях: ; ; где: х,у- расстояние от центра тяжести до соответствующей наиболее удаленной точки сечения.

Расчет на прочность при одновременном действии поперечных сил и изгибающих моментов: ; где: приведенные напряжение при 2хосном напряженно- деформированном состоянии; 1,15- коэф-т запаса несущей способности (учитывает развитие пластических деформаций в сечении).

При наличии сосредоточенных сил должна выполняться проверка прочности при наличии местных напряжений: ; где: сосредоточенная сила действующая в сечении; условная длина распределения нагрузки.

При отсутствии изгибающего момента относительно оси у: и местных напряжений: , проверка приведенных напряжений изменится:

При наличии отверстий, ослабляющих сечение, касательные напряжения следует умножить на коэф-т ; где: шаг отверстий; их диаметр.

Фермы с параллельными поясами:

Применяются при использовании кровель из рулонных материалов с внутренним водоотводом здания. В силу отличия конфигурации фермы от формы эпюры изгибающих моментов их применение приводит к некоторому перерасходу стали. При этом прямолинейность элементов поясов и решетки, унификация узловых соединений позволяет снизить трудоемкость и уменьшает количество отходов при изготовлении.

Треугольные фермы:

Применяются при использовании прогонной системы кровли, позволяют немного снизить расход стали на пояса фермы. Элементы решетки как правило недогружены, подбор сечения элементов решетки выполняется из условия: ; где максиальная гибкость; -предельная. Опорные узлы фермы обладают относительно небольшой жесткостью, что требует установки ребер жесткости, соединительных фасонок и прочего.

Трапецевидные фермы:

Это промежуточное решение между фермами с параллельными поясами и треугольными.

С полигональным верхним поясом:

Применяются при больших пролетах или нагрузках с целью снижения расхода стали, при этом увеличивается трудоемкость изготовлния.

По схеме решетки фермы бывают:

- с треугольной решеткой: простая, с восходящими раскосами, с нисходящими

-раскосная решетка(раскосы и стойки чередуются)

- крестовая решетка

- ромбическая и полураскосная

-шпренгельная

Угол наклона раскосов к поясам фермы назначают не менее 30 градусов и не более 50.

Верхние пояса фермы изготовляются из гнуто-сварных квадратных или прямоугольных профилей, парных уголков, тавров, элементов из прямошовных и безшовных круглых труб. При больших пролетах из широкополочных двутавров из прокатного или составного сечения.