3.4. Расчет соединений элементов балки
Поясные сварные швы балки из стали С245 выполняют полуавтоматической сваркой с использованием проволоки Св-0,8А согласно табл. 1.13.
Определяем, как дальше следует вести расчет: по металлу шва или по металлу границы сплавления. Для этого по табл. 1.14 определяем коэффициенты, характеризующие глубину проплавления:
βf = 0,9, βz = 1,05.
Расчетное сопротивление сварного шва получаем по табл. 1.13:
Rwf = 180 МПа
По табл. 13 приложения 2 определяем нормативное сопротивление стали С245: Run = 370 МПа, соответственно расчетное сопротивление по металлу границы сплавления составит:
Rwz = 0,45· 370 = 166,5 МПа.
Коэффициенты условий работы шва принимаем:
γwf = 1,0, γwz = 1,0, γc = 1,0.
Вычислим несущую способность металла сварного шва:
βf
·Rwf
·γwf
·γс
= 0,9
180
1,0
1,0 = 162 МПа
Вычислим несущую способность металла зоны сплавления:
βz ·Rwz ·γwz ·γс = 1,05· 166,5· 1,0· 1,0 = 174,8 МПа
Результат расчета показывает, что меньшую несущую способность имеет металл сварного шва, соответственно дальнейший расчет ведем по металлу шва.
Вычислим статический момент пояса относительно нейтральной оси
см3.
Требуемая толщина сварных швов определяется из условия:
Kf
см, но принимается не менее определенной
в соответствии с табл. 1.15. Принимаем kf
=
6 мм.
3.5. Расчет опорной диафрагмы
Требуемая площадь смятия торца опорной диафрагмы составляет
Ар
≥
Ар = 406,56 103/(360 100) = 2 см3.
Примем диафрагму из такого же листа, что и пояса балки – 25×2,2 см.
Тогда площадь смятия составит 25 2,2 = 55 см2, что больше требуемой Ар = 2 см2.
Нижний край диафрагмы выпускаем на 1,5· 2,2 = 3,3 см.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ПО ВАРИАНТАМ
Вариант |
Город проектирования |
Шаг колонн, м |
Пролет здания, м |
1 |
Москва |
4,5 |
12 |
2 |
Архангельск |
4,5 |
10 |
3 |
Астрахань |
4,5 |
15 |
4 |
Волгоград |
4,5 |
16 |
5 |
Екатеринбург |
4,5 |
12 |
6 |
Казань |
4,5 |
10 |
7 |
Мурманск |
4,5 |
15 |
8 |
Самара |
6,0 |
16 |
9 |
Тула |
6,0 |
12 |
10 |
Москва |
6,0 |
10 |
11 |
Архангельск |
6,0 |
15 |
12 |
Астрахань |
6,0 |
16 |
13 |
Волгоград |
6,0 |
12 |
14 |
Екатеринбург |
6,0 |
10 |
15 |
Казань |
6,0 |
15 |
16 |
Тула |
4,5 |
10 |
17 |
Москва |
4,5 |
15 |
18 |
Самара |
6,0 |
12 |
19 |
Архангельск |
4,5 |
16 |
20 |
Астрахань |
4,5 |
10 |
21 |
Мурманск |
6,0 |
15 |
22 |
Тула |
6,0 |
16 |
Таблица 1.2
Зависимость классов бетона от вида напряженной арматуры в изделии
Bид и класс напрягаемой арматуры
|
Класс бетона не ниже |
Стержневая арматура (без анкеров) диаметром: От 10 до 18 мм, классов: А600 (A-IV) А800 (A-V) А1000 (A-VI) 20 мм и более, классов: А600 (A-IV) А800 (A-V) А1000 (A-VI)
|
В15 В20 В30
В15 В20 В30 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Таблица 1
Расчетные значения веса снегового покрова на 1 м2
горизонтальной поверхности земли в зависимости от снегового района
Снеговой район |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
Sg, кПа |
0,8 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3,2 |
4,0 |
4,8 |
5,6 |
Примечания: 1. Нормативное значение снеговой нагрузки следует определять умножением расчетного значения на коэффициент 0,7.
2. Длительная часть снеговой нагрузки определяется умножением полного расчетного значения на коэффициент 0,5, а для районов со средней температурой января выше -5оС (по карте 5 приложения Г СП 20.13330.2011) она отсутствует.
3. Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на конкретный вид покрытия μ, принимаемый по приложению Г СП 20.13330.2011, для данного проекта равен 1,0.
Таблица 2
Коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций и грунтов (извлечение из табл. 7.1 СП 20.13330.2011)
Конструкции сооружений и вид грунтов |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Конструкции Металлические Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные Бетонные (со средней плотностью1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые: в заводских условиях на строительной площадке |
1,05
1,1
1,2 1,3 |
Таблица 3
Нормативные значения нагрузок на перекрытия зданий
различного назначения (извлечение из табл. 8.3 СП 20.13330.2011)
Здания и помещения |
Нормативные значения нагрузок, кПа |
|
Полное |
пониженное |
|
|
1,5 |
0,3 |
|
2,0 |
0,7 |
|
не менее 2,0 |
не менее 1,0 |
|
|
|
а) читальные |
2,0 |
0,7 |
б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых) |
3,0 |
1,0 |
в) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные |
4,0 |
1,4 |
г) торговые выставочные и экспозиционные |
Не менее 4,0 |
Не менее 1,4 |
|
Не менее 5,0 |
Не менее 5,0 |
|
Не менее 5,0 |
Не менее 1,8 |
8.Чердачные помещения |
0,7 |
- |
11.Участки обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях |
Не менее 1,5 |
- |
12.Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях |
|
|
а) 1, 2 и 3 |
3,0 (300) |
1,0 (100) |
б) 4, 5, 6 и 11 |
4,0 (400) |
1,4 (140) |
Примечание. Коэффициенты надежности по нагрузке γf следует принимать равными: 1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2,0 кПа; 1,2 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2,0 кПа и более.
Таблица 4
Нормативные и расчетные сопротивления, модуль упругости стержневой арматуры
Класс арматуры |
Нормативное сопротивление Rsn МПа |
Расчетное сопротивление, МПа |
Модуль упругости Еs, МIIа |
||
растяжению |
сжатию |
||||
продоль-ной Rs |
попереч-ной Rru |
Rsc |
|||
А–I (А240) |
235 |
225 |
175 |
225 |
210000 |
A-II (А300) |
295 |
280 |
225 |
280 |
210000 |
A-III (А400) 6…8 мм |
390 |
355 |
285 |
355 |
200000 |
A-III (А400) 10… 40 мм |
390 |
365 |
290 |
365 |
200000 |
A-IV (А600) |
590 |
510 |
405 |
400 |
190000 |
A-V (А800) |
785 |
680 |
545 |
400 |
190000 |
Таблица 5
Нормативные и расчетные сопротивления, модуль упругости проволочной арматуры
Класс арматуры |
Диаметр, мм |
Нормативное Сопротивление Rst МПа |
Расчетное сопротивление, МПа |
Модуль Упругости Еs, МIIа |
||
растяжению |
Сжатию |
|||||
продоль-ной Rs |
попереч-ной Rsu |
Rsc |
||||
В500 |
3 |
410 |
375 |
270 |
375 |
170000 |
В500 |
4 |
405 |
365 |
265 |
365 |
170000 |
В500 |
5 |
395 |
360 |
260 |
360 |
170000 |
Таблица 6
Расчетные и нормативные сопротивления, начальный модуль упругости тяжелого бетона при сжатии и растяжении, МПа
Характеристика бетона |
Класс бетона по прочности на сжатие |
||||
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
||
Сжатие осевое (призменная прочность) |
Rb |
8,5 |
11,5 |
14,5 |
17,0 |
Rbn |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
|
Растяжение осевое |
Rbt |
0,75 |
0,9 |
1,05 |
1,2 |
Rbtn |
1,15 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
|
Начальный модуль упругости для бетона, подвергнутого тепловой обработке |
Eb |
20500 |
24000 |
27000 |
29000 |
Таблица 7
Коэффициент условий работы бетона
(извлечение из п.6.1.12 СП 63.13330.2012)
Факторы, обусловливающие введение коэффициента условий работы бетона |
Обозначение коэффициента |
Значение |
Длительность действия нагрузки (при расчете на прочность): а) при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, кроме нагрузок непродолжительного действия - для бетонов естественного твердения и подвергнутых тепловой обработке, если конструкция эксплуатируется и в благоприятных для наращивания прочности бетона условиях -в остальных случаях |
γb2
γb2 |
1
0,9 |
Таблица 8
Соотношение между диаметрами свариваемых стержней в сетках и каркасах, изготавливаемых с помощью контактной точечной сварки
Диаметры продольных стержней, мм |
3-10 |
12 |
14-16 |
18 |
20 |
22 |
25 |
28 |
32 |
36-40 |
Диаметры поперечных стержней, мм |
3 |
3 |
4 |
5 |
5 |
6 |
8 |
8 |
8 |
10 |
Таблица 9
Коэффициент для расчета центрального сжатия железобетонных элементов
Nl/N |
lo/h |
|||||||
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
|
|
Коэффициент φb |
|||||||
0 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,89 |
0,86 |
0,83 |
0,80 |
0,5 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,88 |
0,85 |
0,80 |
0,73 |
0,65 |
1 |
0,92 |
0,91 |
0,89 |
0,86 |
0,81 |
0,74 |
0,63 |
0,55 |
|
Коэффициент φr |
|||||||
0 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,89 |
0,87 |
0,84 |
0,81 |
0,5 |
0,92 |
0,92 |
0,91 |
0,89 |
0,87 |
0,84 |
0,80 |
0,75 |
1 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,88 |
0,86 |
0,83 |
0,77 |
0,70 |
Примечание. Nl - продольное усилие от постоянных и длительных нагрузок.
Таблица 10
Сортамент арматуры
Диа-метр, мм |
Расчетная площадь поперечного сечения(см2) при количестве стержней |
Вес 1 пог м кг |
Наличие в ассортименте арматуры указанного диаметра |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
А240А400 |
А300 |
А600 Ат600 |
А800 Ат800 |
В500 |
|||
3 |
0,071 |
0,141 |
0,212 |
0,283 |
0,353 |
0,424 |
0,495 |
0,565 |
0,636 |
0,055 |
|
|
|
|
+ |
||
4 |
0,126 |
0,251 |
0,377 |
0,502 |
0,628 |
0,754 |
0,879 |
1,005 |
1,13 |
0,099 |
|
|
|
|
+ |
||
5 |
0,196 |
0,393 |
0,589 |
0,785 |
0,982 |
1,178 |
1,375 |
1,571 |
1,767 |
0,154 |
|
|
|
|
+ |
||
6 |
0,283 |
0,57 |
0,85 |
1,13 |
1,41 |
1,7 |
1,98 |
2,26 |
2,54 |
0,222 |
+ |
|
|
|
|
||
8 |
0,503 |
1,01 |
1,51 |
2,01 |
2,51 |
3,02 |
3,52 |
4,02 |
4,53 |
0,395 |
+ |
|
|
|
|
||
10 |
0,785 |
1,57 |
2,36 |
3,14 |
3,93 |
4,71 |
5,50 |
6,28 |
7,07 |
0,617 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
12 |
1,131 |
2,26 |
3,39 |
4,52 |
5,65 |
6,79 |
7,92 |
9,05 |
10,18 |
0,888 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
14 |
1,539 |
3,08 |
4,62 |
6,16 |
7,69 |
9,23 |
10,77 |
12,31 |
13,85 |
1,208 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
16 |
2,011 |
4,02 |
6,03 |
8,04 |
10,05 |
12,06 |
14,07 |
16,08 |
18,1 |
1,578 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
18 |
2,545 |
5,09 |
7,63 |
10,18 |
12,72 |
15,27 |
17,81 |
20,36 |
22,9 |
1,998 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
20 |
3,142 |
6,38 |
9,42 |
12,56 |
15,71 |
18,85 |
21,99 |
25,13 |
28,28 |
2,466 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
22 |
3,801 |
7,60 |
11,40 |
15,20 |
19,0 |
22,81 |
26,61 |
30,41 |
34,21 |
2,984 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
25 |
4,909 |
9,82 |
14,73 |
19,63 |
25,54 |
29,45 |
34,36 |
39,27 |
44,18 |
3,84 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
||
28 |
6,158 |
12,32 |
18,47 |
24,63 |
30,79 |
36,95 |
43,1 |
49,26 |
55,42 |
4,83 |
+ |
+ |
+ |
|
|
||
32 |
8,043 |
16,09 |
24,13 |
32,17 |
40,21 |
48,26 |
56,3 |
64,34 |
72,38 |
6,31 |
+ |
+ |
+ |
|
|
||
36 |
10,18 |
20,36 |
30,54 |
40,72 |
50,89 |
61,07 |
71,25 |
81,43 |
91,61 |
7,99 |
+ |
+ |
|
|
|
||
40 |
12,57 |
25,13 |
37,7 |
50,27 |
62,83 |
75,40 |
87,96 |
100,5 |
113,1 |
9,865 |
+ |
+ |
|
|
|
||
Таблица 11
Предельные вертикальные прогибы
(извлечение из табл. Е.1 СП 20.13330.2011)
Элементы конструкций |
Предъявляемые требования |
Предельные прогибы fu |
Нагрузки для определение прогибов |
Балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы (включая поперечные ребра плит и настилов): покрытий и перекрытий, открытых для образа, при пролете l,м: l = 3 l = 6 l =24 (12) l ≥ 36 (24) |
Эстетико- психологические |
l/150 l/200 l/250 l/300 |
Постоянные и временные длительные |
Таблица 12
Марки сталей, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88
Сталь по ГОСТ 27772-88 |
Заменяемые марки сталей |
С235 |
ВСт3кп2 |
С245 |
ВСт3псб-1 |
С255 |
ВСт3сп5-1 |
С275 |
ВСт3псб-2 |
С285 |
ВСт3сп5-2 |
С345 |
09Г2,09Г2С,14Г2,15ХСНД,10ХНДП |
С375 |
09Г2С-2,14Г2,10Г2С1,15ХСНД,10ХНСД |
С390 |
10Г2С1Т,10ХСНД,14Г2АФ |
С440 |
16Г2АФ |
С590 |
12Г2СМФ |
Таблица 13
Нормативные и расчетные сопротивления стали
(по ГОСТ 27772-88) сварных и болтовых соединений, МПа
Сталь |
Вид проекта |
Толщина, мм |
Ryn/Run |
Ry |
Rp |
R |
Rwz |
Rbp |
C235 |
Лист,фасон Лист,фасон Лист |
До 20 21-40 41-100 |
235/360 225/360 215/360 |
230 220 210 |
350 350 350 |
135 125 120 |
160 160 160 |
475 475 475 |
C245 |
Лист,фасон Фасон |
2-20 21-30 |
245/370 235/370 |
240 230 |
360 360 |
140 135 |
165 165 |
485 485 |
C255 |
Лист Фасон Лист Фасон |
4-10 4-10 11-20 21-40 |
245/380 255/380 245/370 235/370 |
240 250 240 230 |
370 370 360 360 |
140 145 140 135 |
170 170 165 165 |
500 500 485 485 |
C275 |
Лист,фасон Лист Фасон |
12-10 11-20 11-20 |
275/380 265/370 275/380 |
270 260 170 |
370 360 370 |
155 150 155 |
170 165 170 |
500 485 500 |
C285 |
Лист Лист Фасон Фасон |
4-10 11-20 4-10 11-20 |
275/390 265/380 285/400 275/390 |
270 260 280 270 |
380 370 390 380 |
155 150 160 155 |
175 170 180 175 |
515 500 525 515 |
C345 |
Лист,фасон |
2-10 11-20 21-40 |
345/490 32,5/470 305/460 |
335 315 300 |
480 460 450 |
195 180 175 |
220 210 205 |
645 620 605 |
C375 |
Лист,фасон |
2-10 11-20 21-40 |
375/510 355/490 335/480 |
365 345 325 |
500 480 470 |
210 200 190 |
230 220 215 |
670 645 630 |
C390 |
Лист |
4-50 |
390/540 |
380 |
525 |
220 |
245 |
710 |
C440 |
Лист |
4-30 31-50 |
440/590 410/570 |
430 400 |
575 555 |
250 230 |
265 255 |
775 750 |
C590 |
Лист |
10-36 |
540/635 |
515 |
620 |
300 |
285 |
830 |
Таблица 14
Сталь листовая горячекатаная по ГОСТ 19903-74
Толщина листов, мм (по сокращенному сортаменту) |
Ширина листов, мм (по сортаменту) |
3,4,5 |
От 600 до1800 |
6 |
От 700 до 2000 |
8,10 |
От 700 до 2500 |
12 |
От 1000 до 2500 |
14,16,18,20,22,25
|
От 1000 до 2800 |
28,30,32,36,40 |
От 1250 до 3600 |
42,45,50,60,80,100,120,140,160 |
От 1250 до 3800 |
Градация ширины листов по сортаменту: 500, 510, 600, 650, 670, 700, 710, 750, 800, 850, 900, 950, 1000,1100, 1250, 1400, 1420, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800. |
|
Таблица 15
Сталь широкополосная универсальная горячекатаная
по ГОСТ 82-70 (сокращенный сортамент)
Толщина листов, мм |
Ширина листов С прокатными кромками, мм |
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60. |
200, 210, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 450, 460, 480, 500, 520, 530, 560, 600, 630, 650, 670, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050. |
Примечание. Ширина листов относится ко всем указанным толщинам.
Таблица 16
Коэффициенты μ для определения расчетных длин колони и стоек постоянного сечения
Схема закрепления и вид нагрузки |
|
|||||||
μ |
1,0 |
0,7 |
0,5 |
2,0 |
1,0 |
2,0 |
0,725 |
1,12 |
