Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методические_указания__

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
1.21 Mб
Скачать

Рис. 6. Промежуточные ребра жесткости главной балки

 

h

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При гибкости стенки red

w

 

 

 

3,2 промежуточные ребра жесткости требуются всегда (даже при отсутствии

 

 

w

tw

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

больших местных сосредоточенных нагрузок). При этом расстояние между ними (размер а) не должно превышать

2 hw .

Если red ≤ 3,2 , то предельное расстояние между ребрами равно

2,5 h .

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

Ширина ребер, мм, принимается большей из двух: b*

hw

 

40

и b** 20 2 (1,5 d ) , где d – диаметр болтов,

 

 

 

 

 

 

 

h

30

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мм, крепления вспомогательных балок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщина ребер жесткости принимается не менее толщины стенки вспомогательной балки, не менее th 2 bh

Ry

 

и

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

всоответствии с ГОСТ 19903-74*.

Кстенке балки ребра привариваются двухсторонними угловыми швами с минимальным катетом [2].

 

 

2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки

и ее элементов

Для

выполнения

 

проверок

подобранных размеров элементов поперечных сечений балки

необходимо определить их

геометрические характеристики для средней (основной) и приопорных (с измененным сечением)

частей (см. рис. 4):

- площадь поперечного сечения средней части, см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A 2 b f t f tw hw ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- момент инерции поперечного сечения средней части, см4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

h3

 

 

 

 

 

 

 

 

hf

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

2 (b f

 

t f )

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- момент сопротивления поперечного сечения средней части, см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

J 2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- площадь поперечного сечения зауженной части, см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ax 2 bx

t

f

t

w

h

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- момент инерции поперечного сечения зауженной части, см4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

h3

 

 

 

 

 

 

 

 

h f

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

w

w

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

2

(b f

t f

)

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- момент сопротивления поперечного сечения зауженной части, см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W x

 

J x

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- статический момент зауженного пояса относительно нейтральной оси, см3 S x

b x t

 

 

h f

 

;

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

f

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- статический

 

момент

 

 

полусечения

 

 

зауженной

 

части

относительно

нейтральной оси

сечения, см3

S x b x t

 

 

h f

 

t

w

h

w

 

h

w

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

2

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка прочности балки в месте действия максимального изгибающего момента

M mbgax (в нашем случае в этом месте

отсутствует поперечная сила, а

к поясам не прикладываются сосредоточенные силы) проверяется формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

max

 

M bg

 

100

Ry

c ,

max

 

 

 

 

 

 

 

 

c1

W

 

 

где c1 – определяется по табл. 66 [2].

Примечание: При наличии в сечении с максимальным изгибающим моментом поперечной силы (и (или) сосредоточенной силы, приложенной к поясу) необходимо обратиться к [1, 2, 7, 10].

Проверка прочности балки на срез в месте действия максимальной поперечной силы (у опоры) выполняется при соблюдении условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

Qbg

 

 

S x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

Rs c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J x t

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка прочности балки в месте изменения ее сечения

 

 

определяется приведенными напряжениями в крайних точках

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сечения стенки и выполняется по формуле

 

 

 

x

 

 

 

2

3 2 1,15 R

y

 

c

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ef

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

x

- нормальное напряжение, кН/см2,

в крайних точках сечения стенки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100 M x

 

 

hw

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J x

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

- среднее по высоте стенки касательное напряжение в ней, кН/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

Qx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hw

tw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка жесткости балки выполняется формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

100 M mbgax,n

lbg2

f

lbg

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9,6 E J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

no

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь

lbg - принимается в см, а величины и no

- определяются по табл. 3

и 2

настоящих указаний соответственно.

 

 

Проверка общей устойчивости балки необходима, если на ее верхний пояс не опирается (а значит и не крепится) настил.

Выполняется она по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lbgef

 

 

 

 

 

b f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b f

 

 

 

b f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,41

 

0,0032

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,73

0,016

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b f

 

 

 

 

 

 

t f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t f

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

l ef

- свободная

(в горизонтальной плоскости)

длина балки. В нашем случае (если настил приподнят над главной

 

 

 

 

 

bg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

балкой)

-

 

l ef

l

bn

 

(или

l ef

шагу вспомогательных балок).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bg

 

 

 

 

bg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Местная

 

устойчивость

сжатого

пояса

 

сварной

 

 

 

балки

 

считается обеспеченной,

если

 

соблюдается условие

 

b f

 

 

b f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t f

 

 

t f

 

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При отсутствии сосредоточенных сил, приложенных к верхнему поясу балки (в нашем случае

вспомогательные балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

крепятся к ребрам жесткости, поэтому это условие соблюдается),

и выполнении условия

 

ef

 

 

 

h

w

 

Ry

 

3,5 , местная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

tw

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

устойчивость стенки считается обеспеченной. Если это условие не выполняется, то необходима проверка местной устойчивости всех отсеков стенки по формуле

мое

w

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

w

 

 

 

w

 

 

 

 

,

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cr

 

cr

 

 

 

 

где w - среднее на длине расчетного отсека (а*) сжимающее напряжение в стенке (вблизи верхнего пояса), принимае-

равным

 

 

100 M *

 

hw

;

w

 

 

 

 

J *

2

 

 

 

 

 

w - среднее на длине расчетного отсека (а*) и по его высоте касательное напряжение в стенке, принимаемое равным

 

Q *

;

 

 

 

 

 

 

 

 

tw hw

 

 

 

а* - длина расчетного отсека стенки, принимаемая равной: a* a при

a hw и

a* hw при

a hw ;

M * - средний на длине расчетного отсека изгибающий момент в балке, кНм;

 

 

12

Q * - средняя на длине расчетного отсека перерезывающая сила в балке, кН;

J * - момент инерции поперечного сечения балки в расчетном отсеке, см4;

cr - критическое сжимающее напряжение в стенке балки

 

 

 

 

ccr

Ry

 

;

 

 

cr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ef 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

cr - критическое касательное напряжение в стенке балки,

 

равное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,76

 

 

 

Rs

 

 

 

 

cr

10,3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mw in

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ccr - коэффициент, принимаемый равным 35,5 при непрерывном опирании настила на балку и 30,0 - в случае, если на-

стил рабочей площадки к балке не крепится (т.е. на нее не опирается);- отношение большей стороны отсека к меньшей (здесь за стороны пластики или отсека стенки принимаются разме-

ры а и hw, из которых меньшую обозначим величиной d);

m in - минимальная гибкость отсека стенки

min

d

 

 

Ry

 

.

 

 

w

w

tw

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

Вкурсовом проекте (при необходимости) достаточно проверить устойчивость одного отсека стенки – отсека, в котором выполнено изменение сечения поясов.

Согласно [2] балка считается запроектированной правильно, если по условиям прочности, жесткости и устойчивости левые части неравенств (условий) отклоняются (и только в меньшую сторону) от правых не более, чем на 5 %.

Вслучае невыполнения какого-либо условия необходимо ввести коррективы в размеры сечения и проверки повторить. Нежелательным считается и существенное (в курсовом проекте более 20 %) отклонение в сторону запаса левых частей

всех перечисленных условий. В этом случае также следует скорректировать сечение и проверки повторить.

2.3.Расчет колонны сплошного сечения

Всоответствии с заданием на проектирование необходимо рассчитать промежуточную колонну рабочей площадки сплошного сечения. Расчет колонны включает назначение расчетной схемы (способов закрепления концов колонны с последующим их обеспечением), подбор сечения стержня, конструирование и расчет базы и оголовка.

2.3.1. Расчетная схема. Усилия

Наиболее часто колонны рабочей площадки представляются центрально сжатым стержнем, с шарнирно закрепленными концами ( x y 1), устойчивость положения (или неизменяемость) которого обеспечивается системой связей и

анкерных болтов.

Расчетные длины колонны принимаются одинаковыми, равными ее высоте

 

 

lef , x lef , y

lef H H ,

 

 

 

где Н – высота колонны, м (рис. 7), H hns

(h ah

tn ) hbz ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hns

- отметка верха настила, м (приведена в задании на проектирование);

 

 

h ah

tn - высота балочной клетки, м (в нашем случае она складывается из

высоты главной балки, размера выступа ее опорного ребра и толщины настила);

 

 

hbz

- глубина заделки колонны под пол (обычно она принимается несколько

больше высоты базы и принимается в пределах 400…600 мм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.

К определению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высоты сечения

 

 

 

 

 

Расчетное усилие в колонне, кН,

принима-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ется равным N N * Gk ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

N* - расчетное продольное усилие в верхнем сечении промежуточной ко-

лонны, кН, на которую опираются две промежуточные главные балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N* 2 Q bg

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m ax

 

 

 

 

Gk

 

 

ориентировочный

вес,

кН,

промежуточной

колонны

G

 

 

 

100 N *

H

 

 

 

 

;

 

 

 

 

k

 

 

k

st

 

 

 

 

 

 

Ry c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

y

- расчетное сопротивление листовой стали, кН/см2, из которой выполня-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ется колонна;

13

- коэффициент продольного изгиба центрально сжатого стержня, определяемый по [1, 2, 7] в зависимости от задавае-

мой гибкости z : z = 50…80 для низких колонн (Н = 6…8 м) и z = 90…110 - для высоких (более 10 м);

k - конструктивный коэффициент, учитывающий вес дополнительных деталей колонны. Он принимается в пределах

1,2…1,3;

 

 

- объемный вес стали

 

78,5 10 6

кН

.

st

st

 

 

 

 

см3

 

 

 

 

 

2.3.2. Подбор сечения стержня колонны

Подбор сечения сплошной колонны заключается в определении габаритных размеров ее поперечного сечения (размеры bf и h, см рис. 8), его требуемой площади, назначении толщин стенки tw и полок tf при заданной гибкости стержня и с учетом требований обеспечения местной устойчивости элементов.

Сечение колонн рабочей площадки принимаем двутавровым с ориентировочными (или предварительными) габаритны-

ми размерами,

обеспечивающими

 

заданную гибкость

 

,

b*

 

 

lef , y

 

 

и

 

h*

lef , x

 

b*

и требуемой по проч-

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

0,24

z

 

 

 

 

 

0,42 z

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности площадью

 

A*

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

red

 

 

Ry

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для обеспечения местной устойчивости стенки ее толщина (при

hw h )

 

принимается не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менее

 

t *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

 

 

 

 

 

 

Ry

2,0

 

и

не

менее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z,red

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1,3 0,15 2

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z,red

 

 

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t *

 

 

 

 

 

 

hw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

 

 

2 . Окончательная толщина стенки tw

принимает-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z ,red

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Поперечное

 

 

(1,2 0,35 z,red )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сечение стержня сплошной

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ся по ГОСТ 19903-74* (с округлением в большую сторону). Ориентировочную

 

площадь сечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одного пояса

(из

 

условия прочности стержня колонны при заданной выше гибкости

и

при hw h ) определяем по фор-

 

 

A*f ,red

 

 

A*

 

h

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A*f ,red >> 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

муле

 

red

 

 

 

w

 

 

 

w

.

 

 

Если

то определяем требуемые

 

из условия прочности стержня размеры се-

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b f

 

0,72 0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чения пояса.

Обеспечивая его местную устойчивость соблюдением условия

 

 

 

E

 

и принимая во

 

t f

z,red

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

внимание, что b

 

t

 

A*

,

получим

 

требуемую толщину пояса t*

 

 

 

 

A*f ,red

 

 

 

 

 

 

 

.

Округлив ее

f

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ,red

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,72

0,2 z,red )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( t f

)

до ближайшего большего размера

по ГОСТ 19903-74* определяем требуемую

прочностью колонны

ширину пояса

 

 

 

A*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b**

 

 

f ,red

.

В случае,

если b**

b*

,

назначаем окончательную ширину пояса b**

b

 

b*

с округлением до раз-

 

 

f

f

 

 

t f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мера, кратного 20 мм, в большую сторону, а при большом количестве изготовляемых колонн (более нескольких десятков) ширину пояса (как и высоту стенки) необходимо увязать с шириной листа по ГОСТ.

В случае, если A*f ,red 0, а также, если b*f* b*f , необходимо скорректировать заданную гибкость, увеличив ее

(при этом необходимо помнить, что предельная гибкость колонн lim = 120), и подбор сечения повторить.

Примечание: В случае, если корректировка требуемых результатов не дает, необходимо с руководителем проектирования решить вопрос о переходе на сечение со стенкой, теряющей свою местную устойчивость или на сквозное сечение.

Пояса со стенкой в колонне свариваются двухсторонними угловыми швами с минимальным катетом шва (см. [2]).

2.3.3. Проверки жесткости, общей и местной устойчивости колонны и ее элементов

Необходимые для расчетов геометрические характеристики сечения:

- площадь сечения, см2 A 2 b

f

t

f

t

w

h

w

;

 

 

 

 

 

14

- момент инерции относительно оси х, см4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

w

h3

 

 

 

 

 

 

h f

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

w

2 (b

 

t

 

)

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

f

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

b3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- момент инерции относительно оси у, см4

J

 

2

 

 

f

f

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J y

 

 

 

 

- радиусы инерции сечения относительно осей х и у,

 

см, соответственно равны

i

 

 

 

 

 

J

x

;

i

 

 

 

.

 

 

 

x

 

 

A

y

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действительные гибкости стержня колонны относительно осей равны

 

 

 

 

lef , x

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

lef , y

 

 

 

. Если

 

x

 

ix

 

 

lim

 

y

i y

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

они не превышают предельной величины ( lim = 120), то жесткость колонны считается обеспеченной.

 

 

 

 

 

 

 

Далее по большей гибкости стержня ( y )

 

по

 

[1, 2, 7] определяем коэффициент продольного изгиба

(стержень

колонны считаем центрально сжатым) и проверяем его общую устойчивость

N

 

 

Ry

c .

 

При значительном от-

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

клонении левой части неравенства от правой (более, чем на 20 %), необходимо размеры элементов сечения скорректировать и расчет повторить.

При корректировках размеров сечения (их изменении) необходимо выполнить проверку местной устойчивости его элементов по формулам:

 

b f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,72 0,2

 

 

)

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- для пояса

 

 

 

z,red

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t f

 

 

 

 

 

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- для стенки

 

(1,3 0,15 2

)

 

E

при

 

 

 

 

2,0

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z ,red

 

 

 

 

 

 

 

tw

 

 

 

 

 

z,red

 

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1,2 0,35

 

 

 

 

)

E

и

 

2,3

E

 

при

 

2,0 .

 

 

 

 

 

 

 

z,red

 

 

 

 

 

 

z ,red

 

 

 

 

 

 

tw

 

 

 

 

 

 

 

 

Ry

 

tw

 

 

Ry

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.4. Конструирование и расчет оголовка

Конструирование оголовка колонны заключается в назначении размеров опорной плиты, ребер и отверстий под болты крепления балок (рис. 9).

Лист плиты оголовка принимается конструктивно толщиной ( t plo ) 22 или 25 мм, а его размеры в плане на 20…50 мм превышают габаритные размеры сечения стержня. Горизонтальные ребра также назначаются конструктивно: толщиной

8…14 мм и шириной не менее

h

40 мм (здесь h в мм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Оголовок сплошной колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вертикальные

ребра оголовка рассчитываются на восприятие опорных реакций двух

 

 

главных балок (на усилие N*). Ширина одного ребра оголовка

( bho ) увязывается с ши-

 

 

риной опорного ребра главной балки ( b

 

) и принимается равной

b

bh

t

 

. Тол-

 

 

h

 

plo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ho

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щина каждого ребра ( tho ) определяется прочностью его на местное (торцевое) смятие

 

 

tho

 

 

N *

и принимается по ГОСТ. Длина ребер определяется прочностью четы-

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Rp bh

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рех

 

сварных

швов,

которыми

 

они крепятся

к

стенке

 

колонны

 

 

hho

lwf

 

 

 

N *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, где k f

- катет сварного шва, принимаемый

равным

 

 

4 k f

f

 

 

 

 

 

 

 

 

Rwf c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

максимальному по [2].

Окончательно

 

hho принимается не менее 0,7 h .

При очень

 

 

тонкой стенке стержня колонны в зоне оголовка ее можно выполнить из более толстого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

листа. Это делается с целью возможного увеличения катета сварного шва и уменьшения длины ребра.

Отверстия в плите оголовка назначаются в соответствии с болтами, которыми крепятся главные балки к колонне.

2.3.5.Конструирование и расчет базы

Вкурсовом проекте рекомендуется принимать базу колонны с траверсами и опорной плитой (рис. 10). Расчету в такой базе подлежат: опорная плита (расчетом определяются все три ее размера) и траверса (определяется ее высота, а длина и толщина – назначаются).

 

Размеры плиты в плане, Apl,

определяются усилием в колонне и классом бетона фундамента:

 

Apl

 

 

N

, где

 

R f - рас-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R f

 

 

 

четное сопротивление сжатию материала фундамента, кН/см2,

R

f

0,75

b

R

b

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10. База сплошной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

центрально сжатой

 

 

здесь 0,75 – коэффициент, учитывающий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

колонны

 

 

неравномерность напряжений под плитой;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b - коэффициент,

учитывающий соотно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шение площади верха фундамента Af и

площади плиты

 

 

3

 

Af

 

 

2,5

 

(обычно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

Apl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

им задаются в пределах 1,2…1,5

и определяют необходимую площадь верха фундамен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

та);

Rb

- расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемое по СНиП 2.03.01-84*.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

задаваемых классов бетона В10,

В12,5,

В15,

В20 оно соответственно равно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6; 0,75; 0,85; 1,15 кН/см2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина плиты,

Bpl (см) принимается несколько больше ширины сечения стержня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

колонны

 

B pl

b f

2 (ttr d ) , где ttr – толщина траверсы, принимаемая в пределах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10…14 мм; d - ширина свеса плиты за траверсу, принимаемая в пределах 30…100 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принятая ширина плиты должна быть кратна 20 или 50 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуемая из условия прочности бетона фундамента длина плиты

 

 

должна быть не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менее L

 

 

Apl

и конструктивно не менее высоты сечения колонны (h).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B pl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончательный размер длины плиты должен быть кратен 20 или 50 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плита, воспринимая неравномерное давление фундамента, работает на изгиб, причем на различных участках (на которые

она разбита элементами стержня и траверсами, участки 1, 2 и 3 на рис. 10)

по разному. В проектировочных расчетах услов-

но принимается напряжение в фундаменте равномерным под

всей

плитой

и равным

f

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

(здесь размеры пли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bpl Lpl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ты принимаются в см). При этом прочность фундамента будет обеспеченной, если f

R f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

f

d 2

кН см

 

В консольных участках плиты (участки 1) максимальный изгибающий момент равен

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(здесь d

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимается в см).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На участках 2,

представляемых прямоугольными пластинками (со сторонами

а1

и b1), опертыми по трем сторонам, и

при отношении ее сторон

a1

2 плита работает как

консольная

с

вылетом

 

b

. При отношении этих сторон

меньше 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

максимальный изгибающий момент (в середине свободного края) определяется формулой

M

 

 

 

 

 

 

a2

кН см

, где

2

3

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент

3 - принимается по табл. 5; а1 – длина свободной стороны пластинки, см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5. Коэффициенты для расчета на изгиб прямоугольных пластинок, опертых на три канта

 

 

 

b1/a1

 

0,5

 

0,6

 

0,7

 

 

0,8

 

0,9

1,0

 

1,4

 

 

2,0

 

 

 

 

>2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0,060

 

0,074

0,088

 

 

0,097

 

0,107

0,112

 

0,126

 

0,132

 

 

 

0,133

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

На участках 3, представляемых прямоугольными пластинками (со сторонами

а

и b), опертыми по всем (четырем) сто-

ронам, максимальный изгибающий момент определяется формулой

M

 

 

 

 

 

b2

кН см

, где

 

 

- коэффициент,

3

4

f

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

принимаемый по табл. 6; b - меньшая сторона пластинки, см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6. Коэффициенты для расчета на изгиб прямоугольных пластинок, опертых на четыре канта

a/b

 

1,0

1,1

1,2

1,4

 

1,5

1,7

1,8

 

 

 

≥ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

0,048

0,055

0,063

0,075

 

0,081

0,091

0,094

 

 

0,125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание к табл. 6: При разбивке плиты на пластинки желательно назначить такие размеры последних, при кото-

рых их максимальные изгибающие моменты будут близки между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуемая толщина плиты определяется формулой

t red

6 M m ax

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pbz

Ry, pl

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где M m ax - наибольший из трех изгибающих моментов, определенных выше для участков плиты, кНсм/см;

Ry , pl - расчет-

ное сопротивление материала плиты, кН/см2

(материал плиты может быть отличным от материала стержня и оголовка, а

также значительно толще последнего !). Окончательная толщина листа принимается по ГОСТ.

 

 

 

 

Требуемая высота траверс определяется длиной, необходимой по прочности четырех сварных швов, которыми они (тра-

версы) крепятся к поясам стержня,

htr lwf

 

 

N

 

 

 

. Окончательный размер высоты траверсы принима-

 

 

 

 

 

 

4 k f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f Rwf c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ется не менее, чем 0,7 от высоты сечения стержня (h)

и кратным 20 или 50 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Анкерные болты (не менее двух) назначаются конструктивно диаметром не менее 20 мм.

2.4.Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов балочной клетки

Вэтом разделе конструируются и рассчитываются следующие узлы:

-прикрепление настила к балке настила;

-опирание балки настила на вспомогательную балку (как правило, этажное);

-опирание вспомогательной балки на главную (в нашем случае пониженное);

-укрупнительный узел сопряжения отправочных частей главной балки.

2.4.1. Расчет прикрепления настила

Настил к балке настила крепится сплошным или шпунтовым (прерывистым) сварным швом. При погонном (на 1 см на-

 

 

 

 

2

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стила) растягивающем усилии в настиле (кН/см)

H 1,1 fp

 

 

 

 

 

 

 

E tn

требуемая высота катета непрерывно-

 

 

 

2

 

 

no

 

 

го сварного шва (по прочности его металла) определяется по формуле k f

 

 

H

 

 

и принимается не меньше, рег-

 

 

 

 

f

Rwf c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ламентированного в [2]. При шпунтовом шве с заданной высотой катета (в пределах от 0,6 см

до 1,2 tn ) и длиной шпон-

 

*

 

 

*

 

 

f

 

c

k

f

R

wf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ки,

l w (см), расстояние между шпонками (в свету) можно определить условием

aw lw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

. Размер

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aw

округляется только в меньшую сторону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4.2. Расчет узла этажного опирания балки настила на вспомогательную балку

Балки настила на вспомогательные балки обычно опираются этажно (обычно непосредственно (рис. 11,а) и реже через опорную деталь из уголка, как показано на рис. 11,б).

При непосредственном опирании одной балки на другую (см. рис. 11, а) расчет узла заключается в проверке местной прочности стенки вспомогательной балки (см. п. 2.1.3).

17

Рис. 11. Этажное опирание балок в рабочей площадке

При опирании балки настила через опорную деталь (рис. 11, б) рассчитывается высота вертикальной полки уголковой детали (размер bу) и длина детали ly при заданных ширине горизонтальной полки (ау) и толщине полок уголка (ty).

Размер bу, см, определяется длиной двухстороннего углового сварного шва, прикрепляющего

деталь

 

к

балке

настила

by lwf

 

 

Qbn

 

 

(здесь k f - ка-

2 f

k f Rwf

c

 

 

 

тет шва, см, принимаемый по [2]).

 

Длина уголковой детали

( l y ,

см) определяет-

ся прочностью на изгиб ее горизонтальной полки

l y

 

6 Qbn

a y

(здесь

a y и t y принимаются в

 

 

 

 

 

t 2

R

y

 

c

 

 

y

 

 

 

 

см).

2.4.3. Расчет и конструирование узла пониженного опирания балок

При примыкании вспомогательной балки к главной балке сбоку (рис. 12) прикрепление первой ко второй осуществляется на болтах диаметром 16, 18, 20, 22 или 24 мм.

Рис. 12. Пониженное сопряжение балок в рабочей площадке

Число болтов (n) из условия прочности их на срез (в нашем случая болты односрезные) в узле прикрепления вспомогательной балки определяется по формуле

n

 

1,2 Qbv

 

 

 

 

.

Rbs

b c

 

d 2

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

где - 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительное усилие от частичного защемления конца вспомогательной балки в узле;

R

- расчетное сопротивление болтов срезу, кН/см2, принимается по [2];

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

- коэффициент условия работы болтов в соединении, принимаемый по [2]. В нашем случае он может быть принят

равным 0,9;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d b - диаметр болтов, см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число болтов из условия прочности их на смятие определяется формулой n

 

 

1,2 Qbv

 

 

 

,

 

R

 

 

 

 

d

 

t

 

 

 

bp

 

b

 

c

 

b

 

min

где Rbp - расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами, кН/см2, принимаемое по [2];

18

tm in - толщина более тонкого листа (см) в соединении (см. рис 12).

 

Число болтов в узле должно быть не менее двух.

 

 

При большом числе болтов

в узле они могут

не разместиться в один ряд. Это возможно при

условии

3 (n 1) db 4 db hwo , где

hwo - высота стенки

вспомогательной балки в узле (со срезанными поясами

и участ-

ками стенки). При сохранении последнего условия – вспомогательные балки опирают на специальные столики, приваренные к стенке главной балки [1, 7, 10].

2.4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного) узла главной балки

При длине главной балки более 9 м (а также с целью обеспечения условия задания на проектирование по ограничению предельных длин отправочных частей конструкций) следует предусмотреть членение ее на части (марки заводского изготовления). При этом монтажный стык не рекомендуется устраивать ближе150 мм от ребра жесткости и совмещать его с местом изменения сечения балки.

Из-за пониженной прочности ручной стыковой сварки при растяжении, выполняемой в площадочных условиях, монтажный стык желательно размещать в сечениях, где изгибающий момент составляет не более 0,85 максимальной его величины, т.е. M стыкамонтажн 0,85 M mbgax. В случае размещения монтажного стыка вблизи середины пролета или вблизи максимально-

го изгибающего момента - его выполняют совмещенным (все элементы стыкуются в одном сечении), но с косым стыковым швом в нижнем поясе (рис. 13).

С целью снижения сварочных напряжений от сварки монтажного стыка, его выполняют в определенной последовательности (см. номера на рис. 13), причем в последнюю очередь завариваются участки поясных швов (по 500 мм), специально не сваренных в заводских условиях.

Рис. 13. Последовательность выполнения сварного монтажного стыка составной балки

Для обеспечения провара всех элементов в стыке на всю толщину кромки их обрабатываются.

3. КОМПОНОВКА КАРКАСА

Каркас одноэтажного производственного здания представляет собой несущие конструкции, связанные в неизменяемую пространственную систему.

На стадии общей компоновки каркаса по заданной длине здания, отметкам чистого пола и головки кранового рельса, грузоподъемности мостовых кранов и району строительства определяются конструктивные схемы элементов каркаса и их основные размеры.

При проектировании каркас здания обычно расчленяют на две системы – поперечную, условно называемую рамой и включающую в себя колонны и ригель (ферму) покрытия, и продольную, включающую в себя колонны (входящие одновременно и в поперечную раму), подкрановые и подстропильные конструкции, вертикальные и горизонтальные связи и прогоны покрытия.

3.1. Сетка колонн

При длине здания меньше указанной в табл. 42 [2], в стальном каркасе здания не требуется устройства поперечного температурного шва, поэтому сетка колонн определяется заданными пролетом здания и шагом рам (или колонн) вдоль здания. При этом следует помнить, что для удобства устройства сопряжения торцовой стены с покрытием и продольными наружными стенами, поперечные рамы, расположенные у торцов здания (или температурного блока) сдвигаются от внутренней грани торцовой стены (или от первой и последней поперечных разбивочных осей) внутрь здания (или блока) на 500 мм. Остальные

19

поперечные рамы здания располагаются на поперечных разбивочных осях. Привязку колонн к продольным разбивочным оcям см. в п. 3.2.2.

3.2.Компоновка поперечной рамы

Впоперечной раме каркаса колонны предлагается проектировать одноступенчатыми, жестко заделанными (в плоскости рамы) в фундаменте, что обеспечивает неизменяемость рам при шарнирном прикреплении ригелей.

При компоновке поперечной рамы определяются ее габаритные вертикальные и горизонтальные размеры и назначаются типы сечений колонн и элементов ригеля.

3.2.1.Определение вертикальных размеров

Вертикальный габарит здания, Н, определяется задаваемым расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса, h1, и расстоянием от головки кранового рельса до проектного уровня оси нижнего пояса фермы покрытия, h2, (рис. 14): h2 = Hкр + 100 + a, где Нкр – габаритный размер высоты мостового крана над головкой кранового рельса, принимаемый по прил. 1; 100 мм – нормируемый условиями техники безопасности зазор между верхней точкой тележки крана и нижней точкой прогнувшейся фермы покрытия; а – величина, учитывающая размер и прогиб узлов нижнего пояса фермы и принимаемая равной 200…400 мм, в зависимости от пролета фермы (большему пролету соответствует большая величина). Окончательный размер h2 принимается обычно кратным 200 мм.

Для соблюдения условий унификации полезная высота цеха от пола до низа фермы, равная Н = h1 + h2, принимается кратной 600 мм.

Высота верхней (надкрановой) части колонны определяется по формуле hv = h2 + hpp, где hрр - высота подкранового пути (подкрановой балки с крановым рельсом), принимаемая в предварительных расчетах равной 1000 мм при шаге поперечных рам 6 м и 1500 мм при шаге рам 12 м.

Высота нижней (подкрановой) части колонны равна hn = h1 - hpp + hb, где hb – высота базы колонны или величина заглубления колонны под пол. Обычно она принимается в пределах 600…800 мм.

Полная расчетная высота колонны равна h = hn +hv.

Высоту надколонника, ho, (или надопорной стойки) при уклоне верхнего пояса фермы 1,5 % можно принять равной 2500 мм при пролете рамы до 24 м, 3000 мм – при пролете рамы 30 м и 3500 мм – при пролете рамы 36 м и более.

Высота шатра, hh, определяется с учетом принятого уклона и конструкции кровли. При этом необходимость наличия фонаря в здании определяется студентом.

Рис. 14. Схема поперечной рамы однопролетного здания

3.2.2. Определение горизонтальных размеров

Горизонтальные размеры рамы и ее элементов определяются высотой здания, грузоподъемностью, режимом работы мостовых кранов, а также принятой привязкой колонн к модульным разбивочным продольным осям здания.

В зданиях высотой до 30 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т с облегченным и нормальным типами (режимами работы), продольная разбивочная ось крайнего ряда ступенчатых колонн (в нашем случае обе колонны поперечной рамы являются крайними, т. к. здание однопролетное) располагается на расстоянии bо , равном 250 мм от наружной грани колонны (при кранах тяжелого типа – bо=250 или 500 мм).

20