- •1. КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ
- •1.1. Состав каркаса
- •1.2. Компоновка однопролетной поперечной рамы
- •1.3. Связи
- •2.3. Подбор поперечного сечения подкрановой балки
- •2.5. Определение геометрических характеристик
- •2.6. Проверки прочности сечения
- •2.7. Проверки устойчивости подкрановой балки
- •2.8. Расчет опорного ребра подкрановой балки
- •3. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЦЕХА
- •3.2. Статический расчет поперечной рамы на ЭВМ
- •3.3. Определение расчетных усилий в сечениях рамы
- •4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ
- •4.1. Определение расчетных длин
- •4.2. Подбор сечения нижней части колонны
- •4.3. Расчет базы колонны
- •5.1. Сбор нагрузок на ферму
- •5.2. Определение усилий в стержнях ферм
- •5.3. Конструирование фермы и подбор сечений стержней
- •5.4. Конструирование и расчет узлов фермы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Стенки сплошных колонн при |
hcm 2,3 |
E |
[1, п.7.21*] нужно |
|
|||
|
tcm |
Rу |
укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5...3) hст одно от другого, которые увеличивают жесткость колонны при кручении. На каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер, максимальный шаг ребер, как диафрагм жесткости, 4 м.
Ш р на выступающей части ребра вр принимается[1, п. 7.10]:
вр |
hcm |
40 мм. |
|||||
30 |
|||||||
СТолщ на ребра tр: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Rу |
|
||
t |
|
2в |
|
||||
p |
р |
E |
|||||
|
|
|
|||||
б |
|||||||
в соответств с ГОСТом на полосовую сталь. |
|||||||
иСварные швы, соединяющие стенку и полку колонны, сплош- |
|||||||
ные, а х катет зав с т от толщины полок по [1, табл. 38*]. |
|||||||
А |
Под ор сечения верхней части колонны
Расчет и конструирование сечения верхней части колонны в проекте не производится, размеры сечения принимаются конструктивно по нижней части колонныД: высота сечения – по компоновке; толщина стенки – равной толщине в нижней части; ширина и толщина полки – равными размерам в нижней части.
4.3. Расчет базы колонны
База внецентренно сжатой колонны сплошногоИсечения имеет вытянутую форму в плоскости действия изгибающего момента.
База является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилий с колонны на фундамент. В состав базы входят: опорная плита, траверсы, ребра, анкерные болты (рис. 19).
База рассчитывается по усилиям M и N в сечении А при неблагоприятном сочетании нагрузок (см. табл. 7), соответствующем (в од-
ной комбинации) Mmax и Nсоотв. по абсолютной величине.
Опорная плита рассчитывается как пластинка на упругом основании, нагруженная равномерно распределённым реактивным давлением фундамента и подкреплённая траверсами, рёбрами, стенкой и полками колонны.
41
|
Последовательность расчета: |
– определение размеров опорной плиты в плане; |
|
– расчёт толщины опорной плиты; |
|
– |
расчёт траверс базы; |
– |
расчет анкерных болтов. |
С |
|
и |
|
|
б |
|
А |
|
И |
1 |
Рис. 19. База с жесткимДсопряжением: |
– колонна; 2 – траверса с выносной консолью; |
|
3 |
– анкерный болт; 4 – распределительная деталь (анкерная |
плитка); 5 – опорная плита; |
|
6 |
– фундамент |
Ширина опорной плиты В:
В = bn + 2tтр + 2а ,
42
где bn – ширина полки колонны; tтр – толщина траверсы, назначается конструктивно в зависимости от толщины полки колонны, tтр< tп, tтр = 10…16 мм; а – выступ плиты за траверсой, а =50…100 мм.
Ширина опорной плиты принимается по ГОСТ 82-70* с округлением в бóльшую сторону.
Длина опорной плиты определяется из условия прочности бетона фундамента на осевое сжатие:
|
|
N N 2 24M B R |
||||||||
|
Lоп |
|
|
|
|
|
|
|
bloc |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
при |
|
2Rbloc B |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сгде Rbloc= Rb· γф – местное расчётное сопротивление бетона фундамен- |
||||||||||
та на осевое сжат е; Rb - расчётное сопротивление бетона на осевое |
||||||||||
сжатие (табл. П. 5.1); γф – коэффициент увеличения Rb в зависимости |
||||||||||
|
б |
|||||||||
от соотношен я площадей о реза фундамента Аф и опорной плиты Аоп |
||||||||||
Aф |
= 2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aоп |
А |
|||||||||
|
|
f 3 |
|
|
ф |
≤ 1,5. |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
оп |
|
|
|
||
Минимальная длина плиты |
|
|
азы: |
|
|
|
||||
|
|
Lmin = m + 2c1 , |
||||||||
где m – высота сечения колонны; с1 – минимальная длина консольно- |
||||||||||
го выступа плиты, с1 = 250 мм. |
|
|
Lmin≤ L≤Lоп и должна быть кратной |
|||||||
Длина плиты принимается |
|
|
||||||||
100 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения её толщины в |
||||||||||
базе устанавливаются траверсы и ребра, которые совместно с колон- |
||||||||||
ной расчленяют опорную плиту |
Дна участки, опертые по трем и четы- |
|||||||||
рем сторонам. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вдоль стенки колонны ребра ставятся с шагом 25…30 см. |
||||||||||
Наибольшее и наименьшее давления по краям плиты определя- |
||||||||||
ются по формулам |
bmin |
|
|
N |
6M2 . |
|||||
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
BL |
|
BL |
|
Толщина опорной плиты.
43
Принимая напряжение под плитой для каждого участка равномерно распределенным и равным наибольшему в пределах этого участка, определяются изгибающие моменты в каждом участке плиты по формулам:
- для участка, опертого по трём сторонам:
|
M i |
i ai2 , |
|
||||||
где β - коэффициент, определяемый по табл. 8 в зависимости от от- |
|||||||||
ношен я закрепленной стороны пластинки вi к свободной аi (табл. П. |
|||||||||
5.3). |
При отношен меньше 0,5 расчетный момент определяется как |
||||||||
|
|||||||||
Сдля вылетом вi, равным закрепленной стороне: |
|||||||||
|
M i |
|
в2 |
|
|
||||
|
i |
i |
|
, |
|
||||
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- для участка, опертого по четырём сторонам: |
|||||||||
консоли |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
M i |
i аi , |
|
||||||
где α - коэфф ц ент, определяемый в зависимости от отношения |
|||||||||
большего размера пластинки к меньшему (табл. П.5.2); ai – меньшая |
|||||||||
сторона пластинки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
||||||
|
Если величины моментов в разных отсеках имеют большие раз- |
||||||||
личия, то необходимо производить выравнивание их изменением по- |
|||||||||
ложения ребер или постановкой |
|
дополнительных ребер. |
|||||||
|
По наибольшему из моментов определяется толщина плиты ба- |
||||||||
зы: |
А |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tпл |
|
6M max |
|
40 мм, |
||||
|
|
Rу с |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
где Rу – расчетное сопротивление стали плиты; γс – коэффициент ус- |
|||||||||
|
|
Д |
|||||||
ловия работы [1, табл. 6*, поз.11], γс = 1,2. |
|
||||||||
|
Полученная толщина плиты округляется в большую сторону в |
||||||||
соответствии с ГОСТ 82-70* [1]. Обычно толщина плиты принимает- |
|||||||||
ся в пределах 20…40 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44
Си б А Д И
Рис. 20. Конструкция базы колонны:
а) Конструкция базы; б) Вид сверху; в) Эпюры напряжений при расчете опорной плиты; г) То же при расчете анкерных болтов в упругой стадии работы
45
|
|
|
|
Расчет траверсы базы |
|
|
|||||||||||
вий: |
Высота траверс базы сплошных колонн определяется из усло- |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
прочности угловых сварных швов, |
соединяющих стержень ко- |
|||||||||||||||
|
лонны с траверсами; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 прочности траверсы на изгиб; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3 прочности траверсы на срез. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Из услов я прочности угловых сварных швов, соединяющих |
||||||||||||||||
|
траверсу с полкой колонны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и R |
|
|
|||||||||||||||
|
h |
|
0,5B c 0,5( |
max |
3 ) 1 см, |
, |
|
||||||||||
С |
тр |
|
|
2k f f Rwf wf c |
|
|
|
||||||||||
где |
В – ш р на пл ты; с – величина консольного выступа плиты за |
||||||||||||||||
полку колонны; 0,5 (σmax + σз) – среднее напряжение под подошвой ба- |
|||||||||||||||||
|
табл |
|
|
|
|
|
|||||||||||
зы в пределах участка, σ3 |
– см. рис. 20. в; |
βf |
– по [1, табл.34*]; |
kf |
|||||||||||||
катет шва, пр н маемый по [1, |
|
|
|
.38*]; |
wf расчетное сопротив- |
||||||||||||
ление сварного углового шва срезу по металлу шва [1, табл. 56]; |
wf |
||||||||||||||||
|
|
|
А |
|
|
||||||||||||
коэффициент условий ра оты шва [1, п. 11.2*]; γс = 1 коэффициент |
|||||||||||||||||
условий работы конструкции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Из условия прочности траверсы на изгиб: |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
hmp |
|
|
|
6 М |
|
, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
тр |
R |
у |
|
с |
|
|
|
|
где М изгибающий момент, действующий в сечении одной траверсы |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
M 0,25 B c2( |
|
|
), |
|
|
||||||||
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
tтр – толщина траверсы; Rу расчетное сопротивление стали травер- |
|||||||||||||||||
сы: γс коэффициент условий работы конструкции, γс = 1. |
|
||||||||||||||||
|
Из условия прочности траверсы на срез: |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
0,5 B c 0,5( max |
3 ) |
|
|
|||||||||
|
|
|
mp |
|
|
|
tmp Rs с |
|
, |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Rs – расчетное сопротивление стали траверсы на срез [1, табл. 1*].
σ3 – см. рис. 20, в.
Высота траверсы принимается по бóльшему из трех размеров в соответствии с ГОСТом на универсальную широкополосную сталь.
46
Полученную высоту траверсы проверяют по допустимой расчетной длине шва [1, п. 12.8]:
lw hmp 2см 85 f k f ,
где βf – коэффициент, принимаемый по [1, табл. 34*].
Необходимо проверить условие |
|
С |
hтр ≤ Hз – 10 см, |
где Hз – заглубление обреза фундамента (см. рис. 3). |
|
|
Расчет анкерных болтов |
из |
|
При большом значении изгибающего момента усилие в болте Z |
|
может оказаться растягивающим и для восприятия его ставятся ан- |
|
керные болты. |
|
Требуемая площадь сечения анкерных болтов определяется ис- |
|
б |
ходя предположен я, что суммарная растягивающая сила Z в болтах, расположенных с одной стороны базы, равна равнодействующей эпюры напряжен й в растянутой зоне (рис. 20, г). Эту силу можно
определ ть з услов |
я равновесия |
|
|
|
|
|
||
|
А |
|
||||||
|
M – N · a – Z · y = 0, |
|
||||||
следовательно, |
Z |
M N a |
. |
|
||||
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
Требуемая площадь сечения одного анкерного болта равна |
||||||||
|
bn |
|
Z |
|
|
, |
|
|
|
n R |
|
|
|
||||
|
|
|
ba |
|
с |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
где M и N наибольший момент и наименьшая, |
соответствующая |
|||||||
моменту продольная сила (см. таблД. 7) для расчета анкерных болтов, |
||||||||
при этом постоянные нагрузки принимаются с коэффициентом на- |
||||||||
дежности по нагрузке γf = 0,9; n количество анкерных болтов c од- |
||||||||
ной стороны базы; |
Rba расчетное сопротивление анкерных болтов |
|||||||
растяжению, принимаемое для болтов [1, табл. 60*]; |
а и у размеры |
|||||||
(см. рис. 20, г). |
|
|
|
|
Абнт в соответствии с ГОСТ |
|||
По вычисленной площади сечения |
24379.1-80* по табл. 8 подбирают анкерные болты.
47
Крепление плиты базы к фундаменту анкерными болтами осуществляется при помощи накладок, связывающих траверсы в единую систему. Толщина накладок, tн принимается в пределах 14…16 мм,
|
ширина накладок bн определяется по формуле: |
|
|
|
||||||
С |
|
|
bн > е + 1,5da + 10 см, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
где е по табл. 8; da |
|
принятый диаметр анкерного болта. |
|
|
|||||
|
Принимаем анкерные болты (см. табл. 8) ГОСТ 24379.1-80*. |
|||||||||
|
|
|
|
|
Характеристика болтов |
Таблица 8 |
||||
|
|
|
|
|
болтов |
|
|
|||
|
диаметр |
|
|
|
|
|||||
|
Характер ст ка |
|
|
Длина заделки |
Размеры детали, |
|
||||
|
болтов |
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
Наружный |
Площадь |
|
Нормальная, |
Прибли- |
Отверс- |
Размер |
|
||
|
|
нетто Abn |
|
|
мм |
жение к |
тие или |
шайб |
|
|
|
da, мм |
см2 |
|
|
|
|
траверсе |
проуши- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
на для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
20 |
2,26 |
|
|
700 |
- |
30 |
30 |
- |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
||
|
22 |
2,26 |
|
|
800 |
- |
30 |
35 |
- |
|
|
|
б |
|
|
|
|
||||
|
24 |
3,24 850 - |
30 |
35 |
- |
|
||||
|
27 |
4,27 |
|
1000 |
- |
35 |
40 |
- |
|
|
|
30 |
5,19 |
|
1050 |
- |
40 |
50 |
140х20 |
|
|
|
36 |
7,58 |
|
1300 |
- |
45 |
60 |
200х20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||
|
42 |
10,45 |
|
- |
1500 |
50 |
70 |
200х20 |
|
|
|
48 |
13,75 |
|
- |
1700 |
60 |
80 |
240х25 |
|
|
|
56 |
19,02 |
|
- |
2000 |
70 |
90 |
240х25 |
|
|
|
64 |
25,2 |
|
- |
2300 |
80 |
100 |
280х30 |
|
|
|
72 |
32,8 |
|
- |
2600 |
90 |
110 |
280х30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
||
|
80 |
41,4 |
|
- |
2800 |
100 |
120 |
350х40 |
|
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
Геометрические параметры
Стропильная ферма трапецеидального очертания с восходящими опорными раскосами. Размеры фермы (пролет, высота на опоре, высота в середине пролета) приняты в разделе «Компоновка каркаса здания», решетка принята треугольная с дополнительными стойками
(рис. 21).
48