Расчет и конструирование элементов центрально сжатой сквозной колонны

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

Колонны запроектированы стальные, на планках, из двух прокатных двутавров.

Материал конструкций колонны - С235.

Класс бетона фундамента - В7,5.

Расчетное усилие на колонну - 2108кН

Расчетная длина колонны - 10,292м



2. Расчет и конструирование элементов центрально сжатой сквозной колонны

2.1 Подбор сечения стержня колонны

Рисунок 1 - Сечение колонны

Согласно исходным данным стержень колонны проектируется из двух прокатных двутавров с параллельными гранями полок на планках.

Расчетная длина колонны: .

Расчетное усилие на колонну:

Сталь для колонны С235 , при фасонного проката.



Рисунок 2 - Конструктивная и расчетная схема колонны

2.1.1 Расчет стержня колонны относительно оси x-x

Задаемся гибкостью , при этом, при .

Требуемая площадь сечения двух двутавров по формуле:

.

Требуемый радиус инерции:

По

Проверяем двутавр 35Б2 со следующими геометрическими характеристиками: ; ; ; .

Проверим принятый двутавр на устойчивость.

Гибкость:



;

Коэффициент продольного изгиба, при и равен

Тогда получаем, что:

;

Имеем перенапряжение

что меньше 5%.

Поэтому окончательно принимаем

I 35Б2 : ; ; ; .

2.1.2 Расчет стержня колонны относительно оси y-y

Принимая и задаваясь гибкостью ветви , из формулы получаем:

.

С другой стороны:

или ;



Где ; .

Отсюда .

Принимаем .

Проверяем зазор между полками ветвей:

.

2.2 Конструирование и расчет элементов решетки

Согласно исходным данным требуется запроектировать решетку колонны на планках.

Определяем условную поперечную силу по формуле, при ; ; ; тогда:

На одну систему планок приходится: .

Высоту сечения планок назначаем: и толщину .

Расстояние между осями планок по высоте колонны:

Находим усилия и по формулам:



;

.

Принимаем сварные швы, выполняемые полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой, марки Св-08Г2С диаметром менее 1,4 мм ; катет шва , принимаем коэффициенты ;

Рисунок 3 - К расчёту планок

Расчетное сопротивление углового шва по металлу шва , по металлу границы сплавления: .

Так как , то расчет сварных швов необходимо вести по металлу шва.

Проверим сварные швы, прикрепляющие планки к ветвям колонны, по формулам:

;

;

.

Условие не выполнено.

Увеличим ширину планки до 250 мм, т.е. . Тогда изменится расстояние между осями планок:

;

возрастут усилия в сварных швах:

;

;

Изменятся напряжения:

;

;

.

Увеличим ширину планки до 280 мм, т.е. . Тогда изменится расстояние между осями планок:

;

возрастут усилия в сварных швах:

;

;

Изменятся напряжения:

;

;

В итоге напряжения в сварных швах снизились за счет увеличения их длины.

.

Вычислим следующие величины:

Условие выполнено.

2.3 Конструирование и расчет базы колонны

Принимаем класс бетона В7,5, что соответствует прочности бетона на сжатие.

Расчетное сопротивление бетона смятию:

Требуемая площадь плиты в плане:

Ширину плиты «В» назначаем конструктивно, принимая толщину траверс по , консольный свес плиты , :

Рисунок 4 - План базы колонны

Принимаем

Тогда длина плиты будет:

Полная ширина сечения колонны:

принимаем ,

Фактическая площадь плиты , что больше требуемой, равной .

Фактическое давление фундамента на плиту:

Согласно принятой конструкции плита имеет 3 участка для определения изгибающих моментов:

Участок 1 - опирание плиты на 4 канта:

Отношение большей стороны плиты к меньшей: .

Изгибающий момент:

Участок 2 - консольный:

Отношение ;

Изгибающий момент:

Участок 3 - консольный:

Изгибающий момент:

Наибольшее значение изгибающего момента получилось на участке 2.

Определяем толщину плиты по формуле:

;

- для стали С235, при листового проката.

;

Рисунок 5

При этом следует ввести диафрагму толщиной 10 мм на участке 2, чтобы уменьшить требуемую толщину плиты. Тогда отношение большей стороны плиты к меньшей

Изгибающий момент:

Получаем

Тогда получаем:

Принимаем окончательную толщину плиты .

Сварные швы, прикрепляющие траверсы к колонне, используем такие же, как и для соединения планок:

катет шва , коэффициенты ,,

, то расчет сварных швов необходимо вести по металлу шва.

Высоту траверсы тогда получим:

Принимаем .



Рисунок 6 - К расчёту траверсы колонны

Проведем расчет сварных швов, прикрепляющих траверсы к плите базы. Назначим полуавтоматическую сварку проволокой диаметром 1,4 - 2,0мм, для которой ;; .

Получаем , то расчет выполним по металлу границы сплавления.

В расчетную длину сварных швов включаются длина швов, прикрепляющих траверсы с одной стороны, а так же длины двух шагов диафрагмы:

;

;

Тогда расчетная длина швов равна:

Требуемый катет шва:



Принимаем

2.4 Конструирование и расчет оголовка колонны

Сварные швы для оголовка выполняются полуавтоматической сваркой так же, как и для базы колонны, т.е проволокой диаметром 1,4 - 2,0мм, для которой .

Получаем , то расчет выполним по металлу границы сплавления.

Высота опорного ребра оголовка:

Принимаем .

Толщину ребра находим из условия смятия торца по формуле: ;

где ; - ширина опорного ребра главной балки; .

Назначим , тогда

Расчетное сопротивление торца смятию: ;

Следовательно

Принимаем .

Рисунок 7 - Оголовок колонны

Полученная толщина ребра превосходит толщину стенки двутавра, что не рекомендуется при наложении сварных угловых швов. В пределах оголовка колонны выполнить стенку можно более толстой. Определим требуемую толщину стенки из условия среза в месте примыкания к ней опорного ребра:

; где .

Получаем:

Принимаем .

Проверим опорное ребро на срез:

колонна решетка сварной плита

Сечение горизонтального ребра принимают конструктивно, например - 200Ч10 мм.

Следует предусмотреть фрезерование верхнего торца колонны. В этом случае сварные швы, соединяющие верхнюю плиту с опорным ребром и с торцами ветвей колонны, принимаются конструктивно - .

2.5 Расчет количества планок

Длина участка колонны для размещения планок:

Расстояние между планками в свету: .

Расстояние от плиты до оси первой планки (то же от верха траверсы до оси соседней планки):

.

Принимая эти расстояния и расстояния между осями смежных планок, можно найти требуемое число планок: . Принимаем .

Тогда расстояние между планками в свету изменится.

Принимаем



3. Расчёт расхода металла на 1 м3 балочной клетки

Спецификацию металла составляем на колонну.

Таблица 1

Отпр. марка	Сбор. Марка	Число	Сечение	Длина, мм	Масса, кг	Примич.
		т	н			шт.	общ.	марк.
	1	2		I40Б2	7242	478	956	1308	С235
	2	2		650 Ч 10	670	32	64
	3	1		300 Ч 10	362	9	9
	4	1		500 Ч 30	650	77	77
К1	5	8		340 Ч 10	370	10	80
	6	1		420 Ч 20	650	43	43
	7	1		362 Ч 30	540	45	45
	8	2		342 Ч 10	540	14	28
	9	1		200 Ч 10	360	6	6
							Итого : 3826 кг
							На швы 1,5% - 56 кг

По данным спецификации стали (табл. 1) определяем расход стали на 1 м2 пола балочной клетки по формуле:

Колонна К1:

Общий расход металла на 1 м2



Список литературы

1. Металлические конструкции / Под. ред. Е.И. Беленя - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 560 с.

2. Нехаев Г.А. Примеры расчёта соединений и элементов стальных конструкций. - Тула: ТулПИ, 1988. - 104 с.

3. Маршалко В.Ф., Хохлов С.В. Методические указания по выполнению курсовой работы «балочная клетка». - Тула: ТулПИ,1984. 30 с.

4. Мандриков А.П. Примеры расчётов металлических конструкций. - М.: Стройиздат, 1991. - 429 с.

5. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М: Стройиздат, 1999. - 96 с.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986. - 35 с.

7. СТО АСЧМ 20-93 Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок

Размещено на Allbest.ru

...