- •А.И. Савенков, и.А. Мяконьких расчет и конструирование элементов рабочей площадки
- •Иркутский государственный технический университет
- •664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83 Ангарская государственная техническая академия
- •665835, Ангарск, ул. Чайковского, 60
- •Оглавление
- •1. Введение
- •1.1. Базовые положения расчета металлоконструкций
- •1.2. Расчет соединений металлоконструкций
- •1.2.1. Сварные соединения
- •1.2.2. Болтовые соединения
- •1.3. Курсовая работа, содержание и оформление
- •1.3. Выбор марки стали и назначение расчетной схемы
- •2. Технико-экономическое обоснование балочной клетки
- •2.1. Выбор компоновочной схемы
- •2.2. Расчет настила
- •Толщина и пролет железобетонной плиты
- •2.3. Расчет балок настила и вспомогательных балок
- •2.3.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •2.3.2. Определение усилий и подбор сечения
- •2.3.3. Проверка принятого прокатного профиля
- •Проверка нормальных напряжений
- •- При ограниченном развитии пластических деформаций
- •Проверка касательных напряжений Касательные напряжения следует определять и проверять в опорном сечении:
- •Проверка жесткости
- •2.4. Выбор оптимального варианта
- •3. Расчет главной балки
- •3.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •3.2. Определение усилий
- •Максимальная величина опорной реакции двухконсольной балки
- •3.3. Компоновка сечения
- •Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки
- •3.4. Проверка нормальных напряжений
- •Опорная реакция двухконсольной балки от собственного веса
- •3.5. Проверка жесткости
- •3.6. Изменение сечения балки по длине
- •Для измененного сечения балки вычисляют:
- •3.7. Проверка прочности балки в измененном сечении
- •3.8. Проверка касательных напряжений в опорном сечении
- •3.9. Проверка общей устойчивости
- •3.10. Проверка местной устойчивости элементов балки
- •3.11. Определение катетов поясных швов
- •3.12. Конструирование и расчет опорной части
- •3.13. Конструирование и расчет монтажного стыка главной балки
- •Lмакс@hw-(120-180) мм
- •4. Расчет колонны
- •4.1. Расчет стержня колонны сплошного сечения
- •Проверка местной устойчивости элементов стержня колонны
- •4.3. Расчет стержня колонны сквозного сечения
- •4.4. Расчет планок
- •4.5. Расчет оголовка колонны
- •4.6. Расчет базы
- •5. Пример выполнения курсовой работы Исходные данные расчета :
- •1.Технико-экономическое обоснование компоновки балочной клетки
- •1.1.Выбор компоновочной схемы
- •1.2. Выбор стали основных конструкций
- •1.3.Расчет настила
- •1.4.Расчет балок настила и вспомогательных балок
- •Нормативный изгибающий момент
- •Подбираем сечение вспомогательных балок
- •Сравнение вариантов балочной клетки
- •1.5.Выбор оптимального варианта
- •2.Расчет главной балки
- •2.1.Определение нормативных и расчетных нагрузок
- •2.2.Определение усилий
- •2.3.Компоновка сечения главной балки
- •2.4. Проверка нормальных напряжений
- •Изменение сечения балки по длине
- •2.6.Проверка прочности балки в измененном сечении
- •2.7.Проверка местной устойчивости элементов балки и расчет ребер
- •2.8.Проверка жесткости Проверяют жесткость разрезной балки
- •2.9.Расчет поясных швов
- •2.10.Конструирование и расчет опорной части балки
- •2.11.Расчет и конструирование монтажного стыка
- •Проверим прочность поясных накладок , ослабленных отверстиями под болты
- •3.Расчет колонны
- •3.1. Расчет стержня колонны сквозного сечения
- •Принимаем ветви из двух швеллеров № 40
- •3.2. Расчет планок
- •3.3.Расчет оголовка колонны
- •3.4. Расчет базы колонны
- •Список литературы
- •Исходные данные для проектирования
- •Расчетно-пояснительная записка
- •Продолжение приложения 2
4.6. Расчет базы
Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме способу закрепления нижнего конца колонны. Основные решения жестких и шарнирных баз приведены на рис. 24 и 25.
Расчетными элементами базы являются: размеры опорной плиты в плане, толщины опорной плиты и высота траверсы.
Требуемая площадь опорной плиты , (4.23)
где , g - коэффициент, равный 1,2; Rпр - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (призменная прочность), принимаемое по таб. 4.2.
Таблица 4.2
Призменная прочность бетона фундаментов
Класс бетона |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
Rпр , кН/см2 |
0,45 |
0,6 |
0,75 |
0,85 |
1,15 |
1,42 |
Ширина опорной плиты определяется конструктивно.
Толщина траверсы tт=16-20 мм ; вылет консоли плиты С£(40-120) мм .
Определяют длину плиты
Рис. 24. База, имеющая расчетную схему шарнирного типа.
Окончательно размеры B и L должны быть кратными 20 мм. Подсчитывается площадь плиты A=BL (4.24)
Определяется напряжение в фундаменте под плитой: (4.25)
Рис. 25. База колонны с расчетной схемой – защемление.
Определяются моменты на консольном участке плиты: (4.26)
Момент на участке, опертом по трем сторонам,
где b - длина свободного края плиты; a - коэффициент, принимаемый по табл.4.3
Таблица 4.3
Значение коэффициентов
а/b |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
2,0 |
> 2 |
a |
0,06 |
0,074 |
0,088 |
0,097 |
0,107 |
0,112 |
0,12 |
0,126 |
0,132 |
0,133 |
При а/b<0,5 плита рассчитывается как консоль (4.27)
Определяется момент на участке, опертом по четырем сторонам,
(4.28)
где b1 - длина короткой стороны участка; b - коэффициент, принимаемый по табл. 4.4
Определяется толщина опорной плиты , (4.29)
где М - наибольший изгибающий момент из подсчитанных на отдельных участках.
Таблица 4.4
Значения коэффициентов
a1/b1 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2 |
b |
0,048 |
0,055 |
0,063 |
0,069 |
0,075 |
0,081 |
0,086 |
0,091 |
0,094 |
0,098 |
0,1 |
0,125 |
Если tпл получается большой, то можно уменьшить значения изгибающих моментов на участках плиты путем постановки дополнительных ребер (рис.26).
Для наиболее экономичного использования материала плиты необходимо добиться выравнивания моментов на различных участках путем рационального назначения размеров отсеков.
Рис. 26. Расположение дополнительных ребер.
Толщина траверсы принимается в пределах 10-16 мм. Задавшись высотой швов (максимально возможными по конструктивным соображениям), определяется высота траверсы
, или , (4.30)
где qт - погонная нагрузка на траверсу; если нет дополнительных ребер, то - расчетная схема траверсы - однопролетная балка с консолями.
Проверяются нормальные напряжения в пролете
, где , (4.31)
где h - высота сечения колонны,
Проверяются приведенные напряжения на опоре:
(4.32) где ; ;
Q=qm×a - со стороны консоли; - со стороны пролета.
Расчет ребра производится аналогично консольным участкам траверсы.
Определив расчетные усилия Mр и Qp и задавшись tр=10-16 мм, находится требуемая высота ребра но не более hm.
Поверяется касательное напряжение (4.33)
Задавшись высотой сварных швов, производится проверка прочности по результирующему напряжению
или
Катет швов, прикрепляющих траверсы и ребра к опорной плите, определяется по таблице 2 приложения 5.
Если торец колонны фрезеруется, а опорная плита строгается (это обязательно указывать на чертеже), то сварные швы конструктивно минимальной толщины.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Каким образом для металлоконструкций назначается марка стали?
В чем заключается дискретность расчетного сопротивления сталей?
Как определяется грузовая площадь балок и колонн?
В чем состоит различие в узле примыкания балок настила при сопряжении в одном уровне и этажном?
В каких случаях балки настила должны примыкать к главным или вспомогательным балкам в одном уровне?
В каких случаях балки настила должны примыкать этажно к главным или вспомогательным балкам?
Какие необходимо произвести проверки после подбора сечения балки настила и вспомогательной балки?
Почему не проверяется общая и местная устойчивость балок настила?
От каких факторов зависит высота главной балки?
В каких случаях требуется корректировка расчетного сопротивления стали для главной балки?
В чем состоят преимущества применения биметаллических главных балок?
Почему проверка по приведенным напряжениям (от совместного действия нормальных, касательных и местных напряжений) в главной балке производится на уровне поясных швов?
В каких зонах по длине главной балки необходимо производить такую проверку?
В каких случаях расчет местной устойчивости элементов главной балки следует производить с учетом локальных напряжений, а когда – без учета?
Докажите целесообразность установки продольных ребер жесткости в главной балке.
В каких зонах по длине главной балки возможно вырезание отверстий большого диаметра?
Почему болтовой стык главной балки следует выполнять на высокопрочных болтах?
Как определяется геометрическая длина колонны?
Относительно какой оси величина коэффициента расчетной длины m=1, (m=2) для сплошной и сквозной колонны?
Как расположена материальная и свободная ось сквозной колонны?
Как определяется гибкость относительно материальной и свободной оси сквозной колонны?
В каких случаях в сквозной колонне устанавливаются диафрагмы?
Проверьте траверсу сквозной колонны как балку, работающую на изгиб?
Каким образом определяется толщина опорной плиты в колонне и возможна ли оптимизация этой величины при определении ее на разных участках?