Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Петрозаводский Государственный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

06-11-2014_17-26-50 / Пособие по Молодечно

.pdf

Скачиваний:

620

Добавлен:

14.05.2015

Размер:

1.79 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 107 8 9 10 > Следующая >>>

N N

µx = 2

µy = 1

а) б)

tw be f

hw h

в)

Рис. 59. Расчётные схемы колонны (а, б); расчётное сечение сплошной колонны (в)

Сечение колонны принимаем в виде сварного двутавра (рис. 59, в) высотой h = 30 см, установленной при компоновке поперечной рамы (см. пример 1). Материал – сталь С235. Для вычисления требуемой площади сечения определим приближенно следующие характеристики:

ix ≈ 0,42h = 0,42 30 =12,6 см;

ρx

≈ 0,35h = 0,35 30 =10,5 см;

λx

= lef , x / ix

Ry / E =1710 /12,6

23 / 20 600 = 4,5 ,

где Ry

= 23 кH/см2 для листов из стали С235 толщиной до 20 мм (прил. 4).

Значение коэффициента η для двутавра колеблется от 1,2 до 1,7. Примем в первом приближении η =1,5 . Относи-

тельный и расчётный эксцентриситеты определим по формулам

52,9 100 = 3 ;

= ηm

=1,5 3 = 4,5 .

Nρx

166 10,5

По прил. П11.1 при

x = 4,5 и mef

= 4,5 : ϕe = 0,155 .

Найдем требуемую площадь сечения колонны:

166

= 49 см2.

ϕe Ry γc

0,155 23 0,95

req

Принимаем предварительно t f = 0,8 см, тогда высота стенки

hw = h − 2t f = 30 − 2 0,8 = 28,4 см.

Определим предельное значение условной гибкости при 1 < mx

= = 3 <10 и

= 4,5 > 2 (П11.3):

uw =1,2 + 0,35

x =1,2 + 0,35 4,5 = 2,8 < 3,1.

Тогда

требуемая

толщина

стенки

исходя

из

требований

её

местной

устойчивости

tw =

Ry / E

28,4 23 / 20 600

= 0,34

см.

λuw

2,8

Назначаем толщину стенки минимальной по требованиям коррозионной стойкости tw = 0,6 см, тогда требуемая площадь полки

Af ,req = ( Areq − hwtw ) / 2 = (49 − 28,4 0,6) / 2 =16 см2.

Чтобы гибкость стержня колонны из плоскости рамы была меньше предельной, ширину полки колонны назначим не менее минимальной, исходя из

iy, min = 0,24bf , min ;		λmax = lef , y / iy, min ≤ λu ;
тогда	lef , y
bf , min =		=	855		= 24	см,
	0,24λu		0,24	150

где λu =120...150 (предварительно принято λu =150 ) – предельное значение гибкости колонны. Принимаем bf = 26 см, t f = 0,8 см, тогда

Af = bf t f = 26 0,8 = 20,8 см2 > Areq =16 см2 .

Проверим местную устойчивость полки колонны:

bef

= 12,7

=15,9 < (0,36 + 0,1

)

E / Ry

= (0,36 + 0,1 4)

20 600 = 37,4 ,

t f

0,8

где bef = (bf −tw ) / 2 = (26 − 0,6) / 2 =12,7 см – свес полки;

λx = 4,5;

λ = max

lef , y

855

= 4,6,

λy =

0,24bf

0,24 26

20 600

так как

= 4,6 > 4 , то принимаем

= 4 .

Местная устойчивость полки колонны обеспечена.

Геометрические характеристики сечения:

A = h t

+ 2b

= 28,4 0,6 + 2 26 0,8 = 58,6 см2 ;

bf t3f

h −t f 2

0,6 28,43

+ 2

+ Af

0,83

+ 20,8

−

0,8 2

;

=10 015 см

I y

t f b3f

0,8 263

= 2

= 2343 см

;

10 015

=13,1 см;

I y

2343

= 6,3 см;

58,6

10 015

= 667,7 см3 ;

ρx =

667,7

=11,4 см .

h / 2

30 / 2

58,6

Гибкости стержня:

λx

= lef ,x / ix =1710 /13,1 =131;

λx = λx

Ry / E =131

23 / 20 600 = 4,4 ;

λy

= lef ,y / iy

= 855/ 6,3 =136 ; λy = λy

Ry / E =136

23 / 20 600 = 4,5 .

Проверим устойчивость колонны в плоскости действия момента.

Относительный эксцентриситет mx =	M	=	52,9 100	= 2,8 .
	Nρx		166 11,4

При Af / Aw = 20,8 /(28,4 0,6) =1,2 >1 и 0,1 ≤ mx = 2,8 ≤ 5 значение коэффициента η определим по П10:

η = (1,9 −0,1mx ) −0,02 (6 −mx )λx = (1,9 −0,1 2,8) −0,02 (6 −2,8)4,4 =1,34 .

Расчётный эксцентриситет mef			= ηmx =1,34 2,8 = 3,75 .
По прил. 11 при		x = 4,4 и mef	= 3,75 : ϕe = 0,175 .
По прил. 11 при	λ	x = 4,4 и mef	= 3,75 : ϕe = 0,175 .
				N	166
					=		= 0,74 <1 .
				ϕe ARy γc	=	0,175 58,6 23 0,95	= 0,74 <1 .

Устойчивость колонны в плоскости действия момента обеспечена. Предельная гибкость колонны

				λu =180 −60α =180 −60 0,74 =136 ,
где α =	N	=	166,3	= 0,74 > 0,5 .
где α =	ϕe ARy γc	=	0,175 58.6 23 0,95	= 0,74 > 0,5 .

λx =131 < λu =136 , λy =136 = λu =136 .

Гибкость колонны не больше предельно допустимой.

Проверим устойчивость колонны из плоскости действия изгибающего момента.

Для определения mx найдём максимальный момент в средней трети расчётной длины стержня (рис. 60) при сочетании нагрузок1 + 2 + 3*(табл. 5).

H/3 H/3 H/3

M2 = –8,1 кН м

Mx = 32,6 кН м

M1 = 52,9 кН м

Рис. 60. Определение расчётного момента Mx

M x = M1 −	M1 − M 2			= 52,9 − 52,9 +8,1		= 32,6 кН м > 0,5M max =
		3			3
= 0,5 52,9 = 26,5 кН м.
Относительный эксцентриситет mx	=	M x	=	32,6 100	=1,7 .
Относительный эксцентриситет mx	=		=	166 11,4	=1,7 .
		Nρx		166 11,4

При mx =1,7 < 5 коэффициент c определяем по формуле:

c =

1,31

= 0,58 ,

1+ 0,74 1,7

+ αmx

где

α =0,65+0,05mx =0,65+0,05 1,7 =0,74

(1<mx =1,7 <5 ); β= ϕc / ϕy

= =

0,598 / 0,35 =1,31 (

y = 4,5 >

c = 3,14 ), здесь

ϕc = 0,598

при

λc = 3,14 /

Ry / E = 3,14 /

23 / 20 600 = 94 ,

ϕy = 0,35

при

λy =136 .

σ =

166

=14 кН/см2 < Ry γc = 23 0,95 = 21,8 кН/см2 .

cϕy A

0,58 0,35 58,6

Устойчивость колонны из плоскости действия изгибающего момента обеспечена.

Конструирование и расчёт узлов колонны. Оголовок колонны. Конструкцию оголовка принимаем с использованием надопорной стойки (рис. 61).

200

lr=110

200	br = 70	br
	br = 70	br
	N = 169 кН

tr = 6

tpl = 20

200 100 h = 300 b = 260

Рис. 61. К расчёту оголовка колонны

Так как высота сечения колонны h = 300 мм, а высота сечения над-опорной стойки 200 мм, то нагрузку со стропильной фермы на стержень колонны передаём через опорную плиту оголовка, далее с помощью опорных рёбер оголовка на стенку колонны.

Толщину опорной плиты и её размеры в плане назначаем конструктивно, с учётом свесов (15…20 мм) плиты по контуру колонны для размещения сварных швов: t pl = 20 мм , hpl = 330 мм , bpl = 290 мм . Принимаем ширину опорного

ребра, исходя из обеспечения передачи нагрузки с фермы через их торец:

br =110 мм > bfl / 2 +t pl −tw / 2 =180 / 2 + 20 −6 / 2 =107 мм,

где tw = 6 мм – толщина стенки колонны; bfl =180 мм – ширина опорного фланца фермы.

Торец колонны перед приваркой опорной плиты фрезеруем, тогда толщину опорных рёбер определяем исходя из работы материала на смятие:

tr ≥	N	=	169,6	= 0,22 см,
	lef Rp γc		22 35 1

где lef = bfl + 2t pl =18 + 2 2 = 22 см – длина сминаемой поверхности; Rp = 35 кН/см2 – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (П4).

Принимаем tr =8 мм>br /(0,5 E/ Ry ) =110/(0,5 20 600/ 23) =7,4 мм.

Опорные рёбра привариваем к стенке колонны электродами типа Э42 с катетом сварного шва 5 мм ( k f = 5 мм > k f , min = 4 мм, П6.5). Длину рёбер определяем из условия размещения сварных швов, обеспечивающих пе-

редачу нагрузки с рёбер на стенку колонны:

hr =	N		+1 см =		169,6	+1 см = 6,7 см < 85βf k f	=
	4k f (βRwγw )min	γc		4	0,5 12,6 1

= 85 0,7 0,5 = 30 см.

Принимаем hr =11 см. Проверим стенку колонны по граням крепления рёбер оголовка на срез:

N	=		169,6	=12,8 кН/см2 < Rs γc =13,5 кН/см2 .
2twhr		2	0,6 11

Прочность стенки обеспечена. Так как толщина опорного ребра больше толщины стенки колонны, то его прочность на срез обеспечена.

База колонны. Базу колонны проектируем без траверсы (рис. 62).

Для фундамента принимаем бетон класса В10 с Rb = 0,6 кН/см2 (табл. 15). Задаёмся шириной плиты, исходя из размещения на ней стержня колонны, анкерных болтов и сварных швов:

B = b +100 = 260 +100 = 360 мм ,

тогда требуемая длина плиты:

L =

46 см >

6 M

2BψR

BψR

b, loc

166

6 52,9 100

= 44,9 см ,

2 36 0,75 0,72

36 0,75 0,72

где N =166 кН и M = 52,9 кН см – продольная сила и изгибающий момент в сечении 1–1 при расчётной комбинации уси-

лий, дающей наибольшее сжатие у края плиты (табл. 5);	R	= ϕ	R =1,2 0,6 = 0,72 кН/см2	– расчётное сопротивление
	b, loc		b b

бетона смятию, здесь предварительно принято ϕb =1,2 ; ψ = 0,75 – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений в бетоне.

а)

M N

t pl

в)	2
	2
a1 = 30	a2 = 50
105	100
	=
75	3
75	а
75	100
	=
	3
105	а
105

Грузовая площадь анкерного болта

б)	30		200		1
б)					1
Торец стержня и
опорную плиту					1
фрезеровать			3		1
фрезеровать

			2
			а = 284
	C = 80		150	150
	2		230	230
	/см		L = 460
	кН		M		1
г)	= 0,41		M	N


				8	80
	min
	σ
				σ1
				147	88
	2	225		235
д)	/см		Ms
	кН		Ms	Nmin
	кН
	0,42=	y	= 346		ц.т.
	0,42=				ц.т.

	min
	σ
		Z
		d = 146
				168	84
				252

50	180
130	180	360
130	180	=
50	180	B
с = 80
2	2
кН/см	кН/см
= 0,28	= 0,43
σ	max
2
	σ

σmax = 0,51 кН/см2

Рис. 62. К расчёту базы колонны

Принимаем

плиту

размерами

см.

Уточним

расчётное

сопротивление бетона смятию

=1,36 0,6 = 0,82 кН/см2 , здесь

= 3

= 3 (70 60) (46 36) =1,36 < 2,5 ,

и проверим прочность бетона на

b, loc

смятие под плитой колонны (рис. 62, г):

+ 6 (−5290) = −0,43 кН/см2 < 0,75 0,82 =

σf , max =

−166

BL2

46 36

36 462

= 0,61 кН/см2 .

Прочность бетона фундамента обеспечена.

Определим положение нулевой точки в эпюре напряжений (рис. 62, г):

x =

σmin L

0,41 46

= 22,5 см;

σmin −σmax

0,41+ 0,43

здесь σf , min =

−

−166

− 6 (−5290) = 0,41 кН/см2 .

BL2

36 46

36 462

Напряжения на участке сжатия эпюры напряжений по граням внутренней и наружной полок колонны

σ = σ

147

= −0,43147 = −0,27 кН/см2 ,

max 235

235

σ2 = σmax 155

= −0,28 кН/см2 .

235

Для определения толщины плиты вычислим изгибающие моменты на характерных участках плиты (рис. 62, б).

Участок 1 –

= σ

A c = 0,43 248 4,2 = 447,9 кН см, здесь

A =

36 + 26

8 = 248 см2 – площадь трапеции ус-

max 1 1

ловного консольного участка плиты;

= 26 8 0,5 8 + 2 0,5 5 8 2 / 3 8 = 4,2 см – расстояние от центра тяжести

248

трапеции до опорной кромки участка плиты (сечение 1–1 на рис. 62, б).

Требуемая толщина плиты

treq, pl

6M1

6 447,9

= 2 см,

bRy γc

26 22 1,2

где Ry = 22 кН/см2 (табл. П4 при толщине листового проката 21…40 мм), γс =1,2 (табл. П5.1 для опорных плит толщиной до 40 мм).

Участок 2 – M

= σ

A c

= 0,43 190 2,7 = 220,6 кН см, здесь

A =

46 + 30

5 =190 см2

– площадь трапеции ус-

max 2

ловного консольного участка плиты; с2

= 30 5 0,5 5 + 2 0,5 5 8 2 / 3 5 = 2,7 см – расстояние от центра тяжести трапе-

ции до опорной кромки участка плиты.

190

Требуемая толщина плиты

treq, pl =

6M 2 =

6 220,6

=1,7 см.

hRy γc

30 22 1,2

Участок 3 рассчитываем как пластину, опёртую на три канта – M3 = σ1βa2 = 0,27 0,06 28,42 =13,1 кН см, где β определенпотабл. 17 при соотношении сторон 130 / 284 = 0,46 ≈ 0,5 .

Требуемая толщина плиты

treq, pl =	1	6M3	=	6 13,1	=1,8 см.
	1	Ry γc		1 22 1,2

Окончательно принимаем плиту толщиной 22 мм с учётом 2 мм на фрезеровку и не менее максимально требуемой. Проверим прочность плиты в сечении 1–1:

σx =	M1−1	=	495,2	=17,1 кН/см2 ;	τxy =	Q1−1 =	123,8	=1,6 кН/см2 ;
	Wpl		29				36 2,2
						Btpl

σef = σ2x +3τ2xy = 17,12 +3 1,62 =17,3 <1,15Ry γc = =1,15 22 1 = 25,3 кН/см2 ,

где W

Bt2pl

= 36 2,22

= 29 см3 ; Q

= σ

max

A = 0,43 36 8 =123,8 кН ;

1−1

= Q

c / 2 =123,8 8 / 2 = 495,2 кН см.

1−1

Анкерные болты рассчитываем на комбинацию усилий

Nmin = −72,3 кН,

−M s = −59,2 кН м.

Краевые напряжения в бетоне фундамента при этой комбинации усилий (рис. 62, д)

σ f , max =

−72,3

+ 6 (−5920)

= −0,51 кН/см2 ;

46 36

BL2

36 462

σ f , min = 0,42 кН/см2 .

Положение нулевой точки в эпюре напряжений

x =

σmax L

−0,51 46

= 25,2 см .

σmax − σmin

−0,51 + 0,42

Растягивающее усилие в анкерных болтах

Z =

−

= 5920 − 72,3 14,6

=141 кН ,

34,6

где d = 46 / 2 − 25,2 / 3 =14,6 см – расстояние от геометрической оси колонны до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений бетона под опорной плитой; y = 46 −3 −25,2 / 3 = 34,6 см – расстояние от оси анкерных болтов до центра тяже-

сти сжатой зоны эпюры напряжений бетона под опорной плитой. Определяем требуемую площадь сечения нетто анкерного болта:

A	=	Z	=	141	= 3,81 см2 ,

bn,req		nRba γc		2 18,5 1

где n = 2 – принятое количество анкерных болтов с одной стороны колонны; Rba = 18,5 кН/см2 – расчётное сопротивление растяжению фундаментных болтов из стали ВСт3кп2 (П7.5).

По прил. П7.8 принимаем болт диаметром 27 мм ( Abn = 4,27 см) с глубиной заделки 1000 мм.

Проверим прочность плиты по приведённым напряжениям в зоне действия анкерных болтов по сечению 2–2 (рис. 62, в):

σx =

M 2−2

705

= 43,8 кН/см2

> Ry γc

= 23 кН/см2 ,

Wp, 2−2

16,1

где W

2a3t2pl

2 10 2,22

=16,1 см;

= Z =141 кН; M

−2

= Q

−2

=141 5 = 705 кН см.

1−1

Так как напряжения в плите превышают расчётное сопротивление, увеличиваем толщину плиты до 32 мм.

Wpl =

2a3t2pl

2 10 3,22

34 см3 ; σx =

705

= 20,7 кН/см2

;

τxy

Q2−2

141

= 2,2 кН/см2 ;

10 3,2

2a3t pl

σef = 20,72 +3 2,22 =21 кН/см2 <1,15Ry γc =25,3 кН/см2 .

Прочность плиты по сечению 2–2 обеспечена.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования / Госстрой России. – М. : ГУП ЦПП, 2003. –

55 с.

2.СНиП II-23–81*. Стальные конструкции. – М. : ОАО «ЦПП», 2008. – 90 с.

3.Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиПII-23–81* «Стальные конструкции») / ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 148 с.

4.Металлические конструкции : учебник для вузов / Ю.М. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева [и др.] ; под ред. Ю.М. Кудишина. – 9-е изд., стер. – М. : Академия, 2007. – 688 с.

5.Металлические конструкции : учебник для строит. вузов. Т. 1 : Элементы конструкций / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов [и др.] ; под ред. В.В. Горева. – М. : Высшая школа, 2004. – 551 с.

6.Металлические конструкции : учебник для строит. вузов Т. 2 : Конструкции зданий / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов [и др.] ; под ред. В.В. Горева. – М. : Высшая школа, 2004. – 528 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Нагрузки от веса конструкций

	Нормативная	Коэффициент	Расчётная
Элементы конструкций	нагрузка,	надежности по	нагрузка,
	кН/м2	нагрузке	кН/м2

Ограждающие элементы стен

Стеновые панели

Керамзитобетонные:

ПС (5980 × 885 × 300) ПС (5980 × 1185 × 300) ПС (5980 × 1785 × 300) ПС(11 970 × 1180 × 300) ПС(11 970 × 1780 × 300)

Трехслойные со стальной обшивкой при толщине панели

50…80 мм

Трехслойные с алюминиевой обли-

цовкой при толщине панели 46,6…91,6 мм

Стеновые ригели с нагрузкой

0,7…1,7 Н/м:

рядовые

опорные

стыковые

Окна из спаренных труб с остеклением (одинарное/двойное):

с глухими переплетами размером, м:

6 × 1,2

6 × 1,8

6 × 2,4

переплеты с фрамугами размером, м:

6 × 1,2

6 × 1,8

6 × 2,4

3,91	1,2	4,69
3,85	1,2	4,62
3,84	1,2	4,61
3,82	1,2	4,59
3,85	1,2	4,62
0,165…0,183	1,1	0,182…0,201
0,079…0,1	1,1	0,087…0,11
0,022…0,052	1,05	0,023…0,055
0,042…0,068	1,05	0,044…0,071
0,053…0,078	1,05	0,056…0,082

0,183/0,278	1,1	0,201/0,306
0,167/0,261	1,1	0,184/0,287
0,174/0,269	1,1	0,191/0,295
0,229/0,326	1,1	0,252/0,359
0,206/0,299	1,1	0,227/0,329
0,196/0,292	1,1	0,216/0,321

Ограждающие элементы стен

Гравийная защита
толщиной 15…20 мм	0,3…0,4	1,3	0,39…0,52
Защитный слой
из битумной мастики
с втопленным гравием
толщиной 10 мм	0,21	1,3	0,273
Гидроизоляционный
ковер из 3…4 слоёв
рубероида	0,15…0,2	1,3	0,195…0,26
Асфальтовая или
цементная стяжка
толщиной 20 мм	0,36…0,4	1,3	0,468…0,52
Утеплитель (пенобетон
γ = 6 кН/м3, минераловат-
ныеплитыγ = 1…3 кН/м3,
пенопластγ = 0,5 кН/м3)	γ	1,2…1,3
Пароизоляция из одного
слоя рубероида или	0,05	1,3	0,06
фольгоизола	0,05	1,3	0,06

	Несущие элементы	кровли
Стальной профилирован-
ный настил толщиной
0,6…1 мм	0,09…0,15	1,05	0,095…0,158

Каркасы стальных
панелей размерами, м	0,1…0,15	1,05	0,105...0,158
3 × 6	0,1…0,15	1,05	0,105...0,158
3 × 12	0,15…0,25	1,05	0,158…0,263
Железобетонные плиты
из тяжелого бетона
марок:
ПГ-АIVв
(5980 × 2980 × 300)	1,472	1,1	1,619
ПГ-АIIIв
(5970 × 1490 × 3000)	1,667	1,1	1,834
ПГ-АIVв
(11 960 × 2980 × 455)	2,056	1,1	2,262

Несущие конструкции покрытия
Стропильные фермы	0,2…0,4	1,05	0,21…0,42
Подстропильные фермы	0,05…0,15	1,05	0,053…0,159
Прогоны:
прокатные профили про-
летом 6 м	0,06…0,08	1,05	0,063…0,084
решётчатые профили
пролетом 12 м	0,15…0,25	1,05	0,158…0,263
Связи по покрытию	0,04…0,1	1,05	0,042…0,105

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 107 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке 06-11-2014_17-26-50

#
14.05.2015908.18 Кб29Изменение 1.docx
#
14.05.201588.58 Кб67Конструкция кровли Молодечно.doc
#
14.05.20151.79 Mб620Пособие по Молодечно.pdf
#
14.05.20152.88 Mб280Расчет фланцевых соединений.docx
#
14.05.20151.81 Mб38СП 131.13330.2012 Строительная климоталогия.pdf
#
14.05.20154.84 Mб43Стат расчет Канск.docx
#
14.05.201575.93 Кб24стр.6_таблица данных по кранам Q=5 -12,5 тс.png
#
14.05.201570.5 Кб23стр.7_таблица данных по кранам Q=5 -12,5 тс.png