4.5 Расчет соединительных планок

Планки в центрально-сжатых сквозных колоннах рассчитываем на условную поперечную силу, возникающую при продольном изгибе. Эта сила возникает в результате изгиба стержней при потере ими устойчивости. Условную поперечную силу следует распределять поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производится проверка устойчивости (рисунок 4.2). Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепления их к ветвям.

Условную поперечную силу определим из таблицы 5.2:

кН

Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани

кН

Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления планки

Н*м;

Н = 24,43кН

Рисунок 4.2 – К расчету планок

Принимаем катет шва примерно равным толщине планки мм.

Определяем, какое из сечений швов по прочности, по металлу шва или по границе сплавления, имеет решающее значение.

При ручной сварке по таблице 4.6 [7]принимаем электроды Э46, а по типу электродов из таблицы 4.7 [7] устанавливаем значениеМПа. Значения коэффициентов и устанавливаем по таблице 2.3. Вычисляем расчетное сопротивление угловых швов по прочности (по металлу границы сплавления) МПа

По наименьшему из произведений или ведем проверку прочности.

Прочность шва, прикрепляющего планку к ветви колонны, проверяем по равнодействующему напряжению от момента и поперечной силы по металлу шва

, (51)

где и - коэффициенты условий работы сварного соединения

;

.

4.6 Расчет и конструирование базы колонны

База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В данной курсовой работе выполняется расчет базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (рисунок 4.3). При небольших расчетных усилиях в колоннах применяются базы с траверсами [1]. Проектирование базы с траверсами начинают с определения размеров плиты в плане. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента

(52)

где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;

φ- коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой, равным 1,0;

A_pl – площадь опорной плиты;

- расчетное сопротивление бетона смятию.

Обычно площадь верхнего обреза фундамента А_f незначительно превышает площадь опорной плиты А_pl , а бетон применяют ниже класса В25. При этих усРисунок 4.3 – К расчету базы колонны

ловиях можно принимать:

; ;

Расчетное сопротивление бетона сжатию соответствует его классу прочности (таблица 5.3) [7]; кН/см²

см²

Ширину опорной плиты назначаем с учетом конструктивных особенностей см; [h – высота сечения ветви колонны (швеллера или двутавра); t_tr– толщина траверсы (10 мм), с – вылет консольной части опорной плиты (100 мм)]. Длина опорной плиты . Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Расчетной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте по контакту с плитой

Принимаем B_pl=50см

см. Принимаем см

Опорное давление фундамента

кН/см².

Определим изгибающие моменты в отдельных участках плиты:

участок 1 при опирании на 4 канта

(53)

где α - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой ; принимаем(по таблице 5.4 [7]).

кН*см.

Участок 2 – консольный; отношение >2

(54)

кН*см

По наибольшему из найденных для различных участков плиты изгибающих моментов определяем момент сопротивления плиты шириной 1 см

(55)

а по нему требуемая толщина плиты

см.

Принимаем толщину плиты 10 мм.

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых определяет высоту траверсы. Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонны четырьмя швами(каждая ветвь колонны приваривается к траверсе двумя швами), то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле м; принимаем см.

Подобранное сечение траверсы проверяем на прочность по нормальным напряжениям

(56)

где М – изгибающий момент в опорном сечении траверсы; определяется как для двухконсольной балки на двух опорах, загруженной равномерно распределенной нагрузкой на траверсу от реактивного давления грунта.

Погонная нагрузка на траверсу

кН/см,

где см – ширина грузовой площади для базы.

МПа < МПа; условие выполняется.

4.7 Расчет и конструирование оголовка колонны

При опирании главных балок на колонну сверху оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 20 мм. Нагрузка на колонну передается через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, а плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок (рисунок 4.4). Ребра оголовка привариваем к опорной плите и к стенке колонны. Сварные швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.

1– плита оголовка; 2 – вертикальное ребро; 3 – горизонтальное ребро

Рисунок 4.4 – К расчету оголовка колонны

Высоту ребра оголовка определяем требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше ):

(57)

м. Принимаем см

Толщину ребра оголовка определяем из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением

(58)

где - длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны; см;

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаем по таблице 5.5 [7] МПа.

м = 2см.

Принятую толщину ребра проверяем на срез

(59)

где - расчетное сопротивление стали сдвигу.

.

Литература:

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1985.-560 с.: ил.

2. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособие для техникумов. -2-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1991.-431 с.: ил.

3. Металлические конструкции. В 3-х т. Т.1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов и др.; Под ред. В.В.Горева.-М: Высш. шк., 1997.-527 с.: ил.

4. СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1991.-96 с.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-36 с.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. (Дополнения. Разд. 10. Прогибы и перемещения)/Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-8 с.

Изм. Колич Лист №док Подпись Дата

37