3.4 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Схема узла представлена на рисунке 3.4.1. Сопряжение осуществляется при помощи траверсы.

Производим расчет стыковых швов А между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассматриваем напряжение от двух комбинаций усилий.

Из таблицы расчетных сочетаний усилий выписываем для сечения 2-2:

кН·м, кН,

кН·м, кН.

Комбинация 1:

- наружная полка

, (3.4.1)

где - расчетное сопротивление металла стыкового сварного соединения, ;

- внутренняя полка

; (3.4.2)

Комбинация 2:

- наружная полка

; (3.4.3)

- внутренняя полка

; (3.4.4)

Все условия выполняются, следовательно, прочность стыковых сварных швов обеспечена.

Производим конструирование траверсы.

Проверяем траверсу на прочность по торцевому смятию:

, (3.4.5)

где - максимальное давление от подкрановой балки, кН;

- расчетное сопротивление стали С255 смятию,

, (3.4.6)

где - временное сопротивление стали С 255, 380 МПа;

- коэффициент надежности по материалу, ;

МПа;

.

Фактическая площадь смятия траверсы:

, (3.4.7)

где - ширина распространения напряжения снятия,

, (3.4.8)

где - ширина пояса подкрановой балки, мм;

- толщина пояса подкрановой балки, мм;

мм;

.

Определяем высоту траверсы по длине сварных швов В. Для этого находим расчетное продольное усилие, воспринимаемое швами:

; (3.4.9)

кН.

Требуемая длина четырех швов В:

, (3.4.10)

где - коэффициент, учитывающий ручную сварку, ;

- принятый катет шва, см;

- расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва для электрода Э42, .

см.

Требуемая длина сварных швов С:

, (3.4.11)

где - усилие во внутренней полке,

, (3.4.12)

- площадь сечения внутренней полки,

; (3.4.13)

;

- наибольшее значение из двух комбинаций усилий.

;

.

Принимаем высоту траверсы:

, (3.4.14)

где - толщина полок траверсы.

мм.

Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб.

Момент, действующий на траверсу:

; (3.4.15)

кН·м.

Момент инерции в сечении относительно оси х:

; (3.4.16)

.

Момент сопротивления относительно оси х:

; (3.4.17)

.

Условие прочности на изгиб:

; (3.4.18)

.

Условие выполняется, следовательно, сопряжение верхней и нижней частей колонны сконструировано верно.

3.5 Расчет базы колонны

Ширина нижней части колонны более 100 см, поэтому к проекту принимается раздельная база колонны.

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

кН·м, кН;

кН·м, кН.

Усилия в ветвях колонны составляют:

- в подкрановой ветви:

; (3.5.1)

кН;

- в наружной ветви:

; (3.5.2)

кН;

К расчету принимаем наружную ветвь колонны.

Требуемая площадь плиты:

, (3.5.3)

где - расчетное сопротивление фундамента,

; (3.5.4)

- расчетное сопротивление бетона класса В 12,5 на сжатие, МПа;

МПа;

м².

По конструктивным соображениям свес плиты должен быть не менее 40 мм. Тогда ширина плиты:

; (3.5.5)

мм.

Принимаем мм. мм.

Длина плиты:

; (3.5.6)

м.

, (3.5.7)

где - ширина равнобокого уголка, мм;

мм;

- толщина траверсы, мм;

- свес плиты, мм;

мм.

Фактическая площадь плиты:

; (3.5.8)

м² .

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

; (3.5.9)

МПа МПа;

Принимаем толщину траверсы 10 мм.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

- участок 1 (консольный свес ):

; (3.5.10)

кН·м;

- участок 2 (консольный свес ):

; (3.5.11)

кН·м;

- участок 3 (плита оперта по четырем сторонам, таблица 5.1 источника [1])

; (3.5.12)

кН·м;

- участок 4 (плита оперта по четырем сторонам, таблица 5.1 источника [1])

; (3.5.13)

кН·м;

Принимаем для расчета кН·м.

Требуемая толщина плиты:

; (3.5.14)

.

Принимаем толщину плиты .

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны:

; (3.5.15)

см.

Из конструктивных соображений и для учета непроваров принимаем мм.

Конструктивно принимаем длину траверсы:

; (3.5.16)

см.

Произведем расчет анкерных болтов. Расчетные усилия в сечении 4-4 (анкерная комбинация – из таблицы расчетных сочетаний усилий):

кН; кН·м.

Усилие в анкерных болтах:

; (3.5.17)

кН.

Принимаем минимальное количество болтов с одной стороны (в растянутой зоне): n=2.

Требуемая площадь сечения болта:

, (3.5.18)

где - сопротивление растяжению для стали марки ВСт3кп2, кН/см² .

см².

Согласно таблице 3 приложения источника [1], принимаем болт диаметром мм, площадью поперечного сечения см².

Длина анкеровки болта в бетоне мм.

4 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

4.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В соответствии с заданием на курсовой проект исходными данными являются:

Пролет фермы – 24 м;

Место строительства – город Самара;

Расчетный район по снеговому покрову – 4;

Материал ферм – сталь С245;

В первой части курсового проекта были рассчитаны следующие нагрузки на ферму:

1) Равномерно распределенная расчетная постоянная нагрузка от собственного веса покрытия с учетом массы фермы и связей кН/м;

2) Расчетная снеговая нагрузка кН/м.

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФЕРМЫ

   1. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

При составлении расчетной схемы фермы (рисунок 4.2.1.1) и ее расчете принимается:

1. Все стержни в узлах соединены шарнирно;

2. Стержни ферм центрируются по осям, проходящим через центры тяжести сечений;

3. Нагрузка на ферму прикладывается в узлах.

Рисунок 4.2.1.1 – Расчетная схема фермы

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СТЕРЖНЯХ ФЕРМЫ

Для фермы с параллельными поясами небольшого пролета наиболее целесообразно использовать графический метод (построение диаграммы Максвелла-Кремоны). Наиболее невыгодным загружением такой фермы является загружение по всему пролету постоянной и временной нагрузками. Диаграмму Максвелла-Кремоны можно строить на половине фермы от единичной нагрузки кН/м, так как и ферма, и нагрузка являются симметричными.

Прикладываем нагрузку на верхний пояс и определяем узловые силы:

; (4.2.2.1)

кН;

кН;

кН;

Определяем реакции на опорах фермы