![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Предисловие
- •Задание на проектирование (заполняется на отдельном листе)
- •2. Содержание, объем, порядок выполнения и оформления курсовой работы
- •Исходные данные для выполнения курсовой работы
- •3. Проектирование балочной клетки
- •Компоновка балочной клетки
- •Компоновка и выбор оптимальных значений шага балок настила (пролета настила) и пролета балок настила.
- •Значение коэффициента а в формуле (3.7)
- •Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций
- •Определение массы элементов балочной клетки
- •Расчет главной балки
- •3.5. Расчет центрально-сжатой колонны
- •Приложения
- •Спецификация металла
- •Ведомость отправочных марок (или «Требуется изготовить»)
- •Расчет узлов балочной клетки
- •Пояснительная записка к курсовой работе на тему:
- •Выполнил ст. Гр. Пгс-
- •1. Компоновочные решения балочных клеток
- •1.1. Балочная клетка нормального типа:
- •1.2. Балочная клетка усложненного типа:
- •2. Расчет балочной клетки нормального типа
- •2.1. Расчет стального настила балочной клетки нормального типа
- •2.2. Расчет балки настила балочной клетки нормального типа
- •3. Расчет балочной клетки усложненного типа
- •3.1. Расчет стального настила балочной клетки усложненного типа
- •3.2. Расчет балки настила балочной клетки усложненного типа
- •3.3. Расчет второстепенной балки балочной клетки усложненного типа
- •4. Расчет главной балки
- •4. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны
- •Литература для курсовой работы
- •Содержание
- •1. Задание на проектирование 4
- •2. Содержание, объем, порядок выполнения и оформления курсовой работы 5
- •3. Проектирование балочной клетки 12
4. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны
Требуется Выполнить расчет центрально-сжатой колонны под балочную клетку усложненного типа с размерами в плане – L х l=14,0 х 4,0 м. Отметка верха настила – Н = 12,0 метров. Заглубление колонны ниже уровня пола – -0,8 метра. Примыкание главной балки к колонне – опирание сверху. Компоновка балочной клетки приведена ниже:
Высота главной балки – 1300 мм; сечение второстепенных балок – двутавр № 30Б1; сечение балки настила – двутавр № 10. Толщина настила балочной клетки tн = 6 мм. Примыкание балки настила к второстепенной балке – опирание сверху; примыкание второстепенной балки к главной – в один уровень.
Максимальная
поперечная сила на опоре главной балки
–
729,82
кН.
Материал колонн – сталь С235 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением стали Ry = 230 МПа – для фасонной стали толщиной 4 t 20 мм.
Решение. Сбор нагрузок на центрально-сжатую колонну и определение расчетных длин колонны:
|
|
|
Поперечное сечение колонны
|
Расчетная нагрузка
на центрально-сжатую колонну
.
Определяем расчетные
длины колонны по формуле –
,
где
-
геометрическая длина колонны;
-
коэффициент расчетной длины; при
шарнирном закреплении нижнего конца
колонны к фундаменту и шарнирном
примыкании главной балки к колонне и
второстепенной балки к главной балке
коэффициент расчетной длины равен –
.
Тогда, расчетные длины колонны:
;
.
Задаемся
предварительной гибкостью колонны
равной
и находим коэффициент продольного
изгиба
по таблице 72 СНиП II-23-81* при материале
колонны из стали С235 по ГОСТ 27772-88 с
расчетным сопротивлением стали Ry
= 230 МПа (для фасонной стали толщиной 4
t
20 мм).
При
и Ry
= 230 МПа коэффициент продольного изгиба
равен
(согласно табл. 72 СНиП II-23-81*).
Определяем требуемую площадь поперечного сечения ветви колонны:
,
где
-
(примечание табл. 6 СНиП II-23-81*).
По полученному значению требуемой площади поперечного сечения ветви колонны принимаем его сечение из прокатного двутавра - № 35Б2 с А=54,0 см2; Iх=11600 см4; Iy=653 см4; ix=14,7 см; iу=3,48 см.
Определяем гибкость колонны относительно материальной оси х-х
-
табл. 19* СНиП II-23-81*,
где
при
и Ry
= 230 МПа (табл. 72 СНиП II-23-81*);
(табл. 19* СНиП
II-23-81*).
Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х-х:
.
Определяем разнос ветвей из условия равноустойчивости сквозной колонны по формуле:
,
где
=0,41
и
=0,52.
Окончательно
принимаем разнос ветвей колонны (округляя
в большую сторону) равным
.
Определяем геометрические характеристики сечения относительно свободной оси у-у:
,
,
тогда гибкость сечения –
.
|
Принимаем
расстояние между планками в свету
равным
Задаемся размерами
планки: ширина планки –
Определяем
расстояние между центрами планок -
Определяем собственный момент инерции планки – |
|
|
|
Определяем отношение
.
Если данное отношение больше 5, то
приведенная гибкость сквозной колонны
относительно свободной оси у-у определяется
по формуле:
,
в противном случае, по формуле:
,
где
.
Тогда
.
Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси у-у:
- устойчивость
обеспечена.
где
при
и Ry
= 230 МПа (табл. 72 СНиП II-23-81*).
Расчет соединительных планок
Соединительные
планки центрально-сжатых колонн
рассчитывают на условную поперечную
силу
,
принимаемую постоянной по всей длине
стержня. Условная поперечная сила
определяется по формуле
,
где - продольное
усилие в составном стержне;
- коэффициент продольного изгиба,
принимаемый для составного стержня в
плоскости соединительных элементов.
При допускаемом
незначительном округлении значений
условной силы можно принять, что
при Ry = 215
МПа и
при Ry = 275
МПа. Тогда для стали С235 с Ry = 275
МПа условную поперечную силу путем
интерполяции можно принять равной
.
Условная поперечная сила, приходящая на планку одной грани
.
Определяем усилия в планке
;
.
Проверяем прочность сварного шва, прикрепляющего планку к ветви колонны:
|
По металлу шва
По металлу границы сплавления
|
Сварку выполняем полуавтоматической с f = 0,7 и z = 1,0 (табл. 34 СНиП II-23-81*); расчетное сопротивление металла сварного шва – Rwf = 215 МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*) для сварочной проволоки Св08Г2С по ГОСТ 2246-70*;
Расчетное сопротивление Rwz = 0,45Run = 0,45360 = 162,0МПа (табл. 3);
Расчетная длина
-
;
катет сварного шва –
.
Тогда прочность сварного шва, прикрепляющего планку к ветви колонны равна:
а) по металлу шва
,
где
,
;
б) по металлу границы сплавления
,
где
,
.
Расчет и конструирование базы колонны
Базу колонны рекомендуется принимать двух типов; с ребром жесткости по плите базы и без него. К первому типу базы относится база без ребра жесткости. Ко второму типу относится база с ребрами жесткости плиты (эскизы различных типов баз представлены ниже):
Второй тип базы колонны принимаем в случае, когда при расчете толщины плиты базы она получается больше 40 мм.
Следовательно, первоначально базу принимаем первого типа.
Определяем требуемую площадь плиты базы колонны по формуле:
,
где
-
расчетное сопротивление бетона фундамента
под колонну. Принимаем бетон фундамента
класса В7,5 с
.
Тогда:
.
Определяем ширину плиты базы колонны:
,
где
- ширина консольной части плиты, принимаем
;
- толщина траверсы,
принимаем
;
- высота сечения
двутавра ветви колонны.
Окончательно,
принимаем ширину плиты равной
,
тогда
.
Определяем длину по формуле:
;
принимаем
.
Определяем напряжение в фундаменте:
.
Для определения толщины плиты базы колонны определяем изгибающие моменты в плите на каждом из его участков.
Участок 1, опертый на четыре канта:
,
где
-
коэффициент, определяемый в зависимости
от отношения
,
Следовательно,
при
-
,
где
-
большая сторона участка 1,
;
-
меньшая сторона участка 1,
;
- толщина стенки
двутавра ветви колонны;
- разнос ветвей
колонны.
Участок 2, опертый на три канта:
,
где
-
коэффициент, определяемый в зависимости
от отношения
,
Следовательно,
при
-
,
где
-
закрепленная сторона отсека участка
2,
;
-
свободная сторона отсека участка 2,
.
Участок 3, консольный:
По максимальному
моменту (на участке 1)
определяем требуемую толщину плиты
базы колонны:
,
где Ry = 220 МПа – для листовой стали С235 по ГОСТ 27772-88 толщиной 20 t 40 мм;
- коэффициент
условий работы, принимаемый по п.11 табл.
6 СНиП II-23-81*).
Толщину плиты
принимаем равной
.
Следовательно, окончательно принимаем
тип базы I.
Определяем высоту траверсы базы колонны из условия работы на срез сварных швов (четыре сварных шва), прикрепляющих траверсу к ветвям колонны.
Сварку принимаем ручной, выполненную электродами Э-42 по ГОСТ 9467-75 со следующими расчетными характеристиками:
f = 0,7 и z = 1,0 – коэффициенты, принимаемые по табл. 34 СНиП II-23-81*;
Rwf = 180 МПа – расчетное сопротивление металла сварного шва (табл. 56) для электродов типа Э-42;
Rwz = 0,45Run = 0,45360 = 162,0МПа (табл. 3 СНиП II-23-81*) - расчетное сопротивление сварного шва по границе сплавления;
и
- согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*;
- согласно прим.
таблицы 6 СНиП II-23-81*.
Катет сварного
шва, прикрепляющего траверсу к ветви
принимаем согласно рекомендациям табл.
38 СНиП II-23-81*
–
.
Тогда требуемая высота траверсы составит при расчете:
а) по металлу шва
;
б) по металлу границы сплавления
.
Принимаем высоту
траверсы, равной
.
Определяем нагрузку на траверсу по формуле:
.
Усилия, возникающие в траверсе:
,
,
где
.
Проверяем прочность траверсы:
,
.
Прочность траверсы обеспечена.
Определяем катет сварного шва, прикрепляющего траверсу к плите базы колонны.
Сварку принимаем ручной, выполненную электродами Э-42 по ГОСТ 9467-75 со следующими расчетными характеристиками:
f = 0,7 и z = 1,0 – коэффициенты, принимаемые по табл. 34 СНиП II-23-81*;
Rwf = 180 МПа – расчетное сопротивление металла сварного шва (табл. 56) для электродов типа Э-42;
Rwz = 0,45Run = 0,45360 = 162,0МПа (табл. 3) - расчетное сопротивление сварного шва по границе сплавления;
и - согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*;
- согласно прим. таблицы 6 СНиП II-23-81*.
Тогда:
а) по металлу шва
;
б) по металлу границы сплавления
.
Принимаем катет
сварного шва крепления траверсы к
плите в соответствии с расчетом и
рекомендациями таблицы
38 СНиП II-23-81* равным –
.
Расчет и конструирование оголовка колонны
|
Определяем площадь опорного ребра оголовка колонны из условия смятия:
где
Тогда:
Принимаем ширину опорного ребра оголовка колонны равной:
Тогда требуемая толщина опорного ребра оголовка колонны будет равна:
|
Принимаем
с учетом сортамента толщину ребра равной
.
Определяем высоту диафрагмы из условия работы стенок ветвей колонны на срез
,
где - толщина стенки двутавра ветви колонны (для двутавра № 35Б2), принимаемая из сортамента;
- расчетное
сопротивление стали С235 на срез.
Окончательно
высоту диафрагмы принимаем равной -
.
Проверяем прочность опорного ребра из условия среза по формуле:
- условие обеспечено.
Определяем толщину диафрагмы из условия среза по формуле:
,
окончательно принимаем
.
Определяем катет сварного шва, прикрепляющие опорные ребра оголовка к диафрагме (швы «в»):
по металлу сварного шва –
;
по металлу границы сплавления –
,
где f = 0,7 и z = 1,0 (табл. 34 СНиП II-23-81*) для ручной сварки электродами типа Э-42 по ГОСТ 9467-75 с расчетным сопротивлением металла сварного шва Rwf = 180 МПа (табл. 56);
Rwz = 0,45Run = 0,45360 = 162,0МПа (табл. 3 СНиП II-23-81*);
и - согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*;
- согласно прим. таблицы 6 СНиП II-23-81*.
Окончательно в соответствии с расчетом и с рекомендациями таблицы 38 СНиП II-23-81* катет сварного шва крепления опорного ребра оголовка колонны к диафрагме принимаем равным .
Приложение 6.
Примеры выполнения графической части курсовой работы.