Курсовая работа (т): Балочная клетка

м = 3,03 см.

Принимаем толщину опорного ребра мм.

Выступающую вниз часть опорного ребра принимаем м.

Опорный участок балки проверяется на устойчивость как условный опорный стержень, включающий в площадь сечения опорное ребро и часть стенки балки, шириной:

м = 7,4 см                           

и длиной, равной: .

Проверка опорного ребра на устойчивость производится по формуле:

,

где    - коэффициент снижения расчетного сопротивления, зависящий от гибкости стержня и стали.

см⁴;

см²;

см;

;

, ;

МПа< 230 МПа.

Устойчивость опорного участка балки обеспечена.

Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А (ГОСТ 8050-76)

Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение

 R_wz = 20,5

.

Определяем катет сварных швов, исходя из его прочности и максимальной допустимой длины.

см

Принимаем =10 мм.

Проверяем длину расчетной части шва

см < =183 см                                                      

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Рис. 2.8. Схема опорной части балки

2.9 Проектирование укрупнительного стыка главной балки

Произведем сварной монтажный стык. Сжатый пояс и стенку соединим прямым швом, а растянутый пояс - косым швом, под углом 60^О, так как на монтаже физические способы контроля затруднены. Такой стык равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться. Стык изображен в графической части работы.

Рис. 2.8 К расчету монтажного стыка

.10 Примыкание балок настила к главной балке

Строительная высота, получаемая при поэтажном сопряжении запроектированных элементов получается больше заданной, следовательно, принимаем сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне на болтах.

Балки настила к главной балки крепим поперечным рёбрам, привариваемым к стенке главной балки.

Исходя из размеров балок настила и реакции опоры необходимо подобрать сечение поперечного ребра.

,

м² = 2,18 см² - площадь сечения поперечного ребра.

Так как площадь сечения поперечного ребра очень мала из конструктивных соображений принимаем минимально возможную толщину листа равную 6 мм, и высоту равную 30 см.

Крепление рёбер жесткости к стенке осуществляем сваркой с катетом шва =4 мм.

Определим длину шва по формуле:

,

где опорная реакция балки;

 - коэффициент исполнения шва (0,7);

 - катет шва;

 - расчётная длина шва;

 - количество швов;

 - расчётное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва.

м

Так как нагрузка по длине шва распределяется неравномерно, , тогда

см

Прочность шва обеспеченна. По конструктивным соображениям принимаем шов по всей длине ребра.

3. Подбор сечения колонны

Исходные данные:

·   отметка верха настила H = 10 м;

·   материал - сталь С245;

·   толщина настила t_sh = 7 мм;

·   высота главной балки h_mb = 189 см;

·   реакция главной балки V_mb = Q_mb,max =2479,7;

·   главная балка опирается на колонну сверху.

3.1 Определение расчетной длины колонны

Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки h_b = 0,7 м.

l_c =H - t_sh - h_fb+0,6 =10 -0,007 - 1,89 + 0,6 =8,703 м.

3.2 Определение продольной силы

Рассчитывается средняя колонна, на которую опираются две главные балки (см рис 3.1). Расчетная продольная сила определяется по формуле

N = 2V_mb +Q_балки = 2×2479,7+87,6= 5047 кН

.3 Подбор сечения стержня колонны

Колонну сквозного сечения проектируем из двух прокатных профилей, соединенных планками.

Определяем требуемую площадь сечения колонны, принимая в первом приближении гибкость λ= 60.

Условная гибкость  которой соответствует (по табл. 72 СНиП [СНиП II-23-81*]) коэффициент продольного изгиба φ_х = 0,820

По сортаменту двутавр (ГОСТ 8239-89) принимаем 2[№30К3, у каждого A₁ = 138,72 см²;_f1 = 30 см; J_x1 = 23910 см⁴; i_x1 = 13,12 см; J_y1 = 7881 см⁴.

Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х:

Принимаем φ = 0,779; λ_с=1; отсюда

Запас:

Расчет относительно свободной оси у - у

Определяем расстояние между ветвями колонны из условий равноустойчивости колонны в двух плоскостях .

Расстояние между ветвями должно быть не меньше величины:

где    - ширина полки ветви колонны, см;

см - расстояние между ветвями, необходимое для окраски внутренней поверхности стержня.

По формуле (3.3) имеем:

Расстояние между центрами тяжести сечения ветвей колонны мм.

Момент инерции сечения относительно оси y:

Радиус инерции сечения:

см.

Гибкость сквозного стержня:

.

Задаемся высотой планки d=50, толщиной t_d=1 см, а также гибкостью ветки λ₁=30.

Момент инерции сечения планки относительно собственной оси х:

Радиус инерции ветви относительно собственной оси (по сортаменту)

; .

Расстояние между осями планок ;

.

 и следовательно приведенная гибкость

Условная приведенная гибкость .

Проверка: .

.4 Расчет планок

Определяем условную поперечную силу по ф (23) п. 5.8. [СНиП II-23-81*].

Усилия в планках определяем по ф (24) и (25) [СНиП II-23-81*]:

Q_s = Q_fic/2 =32,33 / 2 = 31,166 кН

Принимаем высоту угловых швов для крепления планок к ветвям колонны k_f = 1 см, для ручной сварки - электрод Э42. Расчетная длина шва l_w= h_s - 1=49 см. Расчетное сопротивление наплавленного металла R_wf = 18 кН/см² по табл. 56 [СНиП II-23-81*]. По таблице 34* [СНиП II-23-81*] принимаем β_f = 0,7, коэффициент условий работы шва γ_wf = 1.

Момент сопротивления и площадь сечения шва:

Прочность шва проверяем по формуле:

Прочность сварных швов, необходимых для крепления планок к ветвям, обеспечена. Заведомо обеспечена и прочность планок.

3.5 Расчет оголовка

Оголовок колонны состоит из опорной плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Опорная плита передает давление от двух главных балок на ребра оголовка и фиксирует проектное положение балок при помощи монтажных болтов.

Толщину плиты оголовка принимаем мм. Толщину ребра определяем из условия смятия:

,

где    МПа - расчетное сопротивление торцевой поверхности на смятие (табл. 52* СНиП II-23-81*).

По формуле (3.9) имеем:

см².

Усилие передается на колонну на длине:

,

где    мм - ширина опорного ребра главной балки.

По формуле (3.10) имеем:

см.

Толщину ребра определим по формуле:

Принимаем толщину ребра см.

Высота ребра колонны определяется требуемой длиной швов, которые передает нагрузку на стержень колонны. Сварка - полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой СВ-08Г2С. Принимаем катет шва по табл. 38* СНиП II-23-81* мм.

МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*) ; (табл. 34* СНиП II-23-81*);

МПа - min;

МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*);

 (табл. 34* СНиП II-23-81*);

МПа.

Разрушение считаем по шву.

Определяем длину шва по формуле:

см

Полную длину шва принимаем с учетом дефектов на концевых участках равной см. Высота ребра равна полной длине шва: см.

Толщина стенки колонны в месте приварки ребер меньше толщины этих ребер. Стенку необходимо проверить на срез по формуле:

,

где    - толщина стенки двутавра, см;

кН/см² - расчетное сопротивление на сдвиг по табл. 1* СНиП II-23-81*.

По формуле (3.11) имеем:

кН/см² < кН/см².

Рис. 3.1 К расчету оголовка колонны

3.6 Расчет базы центрально сжатой колонны

Исходные данные:

продольная сила N = 5047кН;

сечение колонны: b_с =710 мм, h_с = 304 мм, ветви из двутавров №30К3

материал элементов базы - сталь С345 по ГОСТ 27772-88;

материал фундамента бетон B30

Определение требуемой площади опорной плиты

R_b,loc = 1,7 кН/см² по табл. 8.4 учебника Кудишина.

Требуемая площадь опорной плиты

Определение размеров опорной плиты в плане

Принимая толщину траверсы t_tr = 15 мм, величину свеса с= 100 мм, находим ширину плиты

B_p = h_c +2t_tr +2 c = 30,4 + 2×1,5 + 2× 10 = 53,4 см

Требуемая длина плиты равна

Принимаем размеры опорной плиты из условия постановки анкерных болтов L_pхB_p=80x53,4 см.

Определение толщины опорной плиты

Среднее напряжение в бетоне под плитой базы равно

Рассматриваем участки плиты, отличающиеся условиями опирания

Участок 1. Плита закрепленная одной стороной. Вылет консоли с = 10 см. Изгибающий момент равен

Участок 2. Плита опирается на три стороны. Размеры участка b =30,4 см (незакрепленная сторона), b =(L_p - b_c)/2+(300 - 1.15)/2 = (80-71)/2+(30 - 1.15)/2 = 15.94 см. Отношение b/а =15.94/30.4 = 0,524 α=0.0635