Рабочая площадка промышленного здания

Расчетное усилие, которое воспринимается одним болтом на смятие:
,
где
Rbp – расчетное сопротивление болтового соединения смятию;
γb – коэффициент условия работы болта на смятие;
Σtmin – наименьшая суммарная величина элементов сминаемых в одном направлении.
– толщина стенки балки настила.
Количество болтов:
,
где
R – реакция на опоре балки настила;
Nmin – минимальное между значениями Nbp и Nbs.
Принимаю 5 болтов.

Проверка ослабленного сечения на срез:


Расчет колонны

Нагрузку на колонну определяю как сумму опорных реакций главных балок, опирающихся на колонну К1:
,
где 1,005 – коэффициент, учитывающий вес колонны.
Приближенно проверим значение N через грузовую площадь:
,
где 1,04 – коэффициент, учитывающий вес колонны и балок.
Отметка верха колонны:
,
где 0,015 – величина выступа опорного ребра главной балки.

Длина колонны

,
где – отметка низа колонны.
Расчетная схема колонны изображена на рис.5


Рисунок 5. Расчетная схема колонны

Расчетные длины относительно главных осей:


Подбор сечения и расчет устойчивости колонны

Определение сечения ветвей
Принимаю сквозную колонну из двух прокатных швеллеров, соединенных планками.
Сталь для колонны принимаю такую же как и для балок, а именно С245 (Вст3пс6 по ГОСТ27772-88) для фасованного проката толщиной 4-20мм, Ry=2450кг/см2. Ослабления в колонне отсутствуют (An=A), поэтому расчет на прочность по форме не требуется и определяющим будет расчет на устойчивость.
Определение сечения ветвей из расчета на материальную ось х-х:
Задаюсь гибкостью:
, тогда
Требуемая площадь одного швеллера (одной ветки):

Требуемый радиус инерции:

По сортаменту ГОСТ8240-89 определяю, что требуемый профиль находится между №24 (ix=9,73см; А=30,6см2) и №36 (А=53,4см2; ix=14,2см).
Принимаю швеллер №33 (ix=13,1см; А=46,5см2):
Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси х-х


При :


Перенапряжение:
Проверяю швеллер №36 (ix=14,2см; А=53,4см2):


При :


Недонапряжение:
Таким образом, окончательно принимаю в расчетах швеллер №33.

Таблица 5. Геометрические характеристики ветви колонны
h=33,0см
b=10,5см
tw=0,7см
tf=1,17см
А=46,5см2
Р=0,037т/м
Jx=7980,0см4
Wx=484,0см3
Sx=281,0см3
ix=13,1см
Jy=410,0см4
Wy=51,8см3
iy=2,97см
z=2,59см

Определение расстояния между ветвями

, где λв<40 – гибкость ветви относительно оси у-у.

Принимаю , тогда:

Требуемый радиус инерции:

Требуемое расстояние между центрами тяжести ветвей:

Требуемая ширина колонны:

Определю ширину колонны по приближенной формуле:

Принимаю bк=38см.
Зазор между ветвями не должен быть менее 10см:

Таким образом, расстояние между центрами тяжести ветвей:


Проверка устойчивости относительно свободной оси у-у




Приведенная гибкость относительно свободной оси у-у
, поэтому устойчивость относительно оси у-у можно не проверять.

Расчет соединительных планок

Определение размеров планок


Принимаю а=25см
Ширина планки принимается с учетом нахлеста на ветви 30-40мм.

Чтобы избежать выпучивания планки, должны быть соблюдены условия:
; ;
Принимаю толщину планки t=1см.



Требуемое расстояние между планками определяется по принятой ранее гибкости ветви .
см
Требуемое расстояние между осями планок:

Окончательное расстояние между осями планок определится при конструировании колонны. В любом случае оно должно быть не более lтр=114,1см.
.

Определение усилий в планках

Планки рассчитываются на условную фиктивную поперечную силу.
,
где
– коэффициент, принимаемый меньшим из значений:
1) ;
2) .


Поперечная сила, действующая в одной плоскости планок.


Сила срезывающая одну планку:

Момент изгибающий планку в ее плоскости


Проверка прочности сварных швов планки

Планки прикрепляются к ветвям сварными угловыми швами с высотой катета kf=8мм, с заводкой швов за торцы на 20мм.
Принимаю полуавтоматическую сварку в нижнем положении сварочной проволокой Св-08Г2С в среде СО. Для данной проволоки
,
Проверки:

Условие выполняется, поэтому расчет следует производить только по металлу шва:
Напряжения в шве (учитываются только вертикальные швы)


Условие прочности шва:

Уменьшаю kf до 0,6см.


Расчет базы
Определение размеров плиты в плане

Расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:
,
где
– относительная площадь обреза фундамента;
Rc=70кг/см2 для бетона М150.

Требуемая площадь плиты:

Ширина плиты принимается конструктивно:

Требуемая длина плиты:

Длина плиты из конструктивных соображений:
,
где а1 – принимается в диапазоне 100-120мм для размещения «плавающей» шайбы под гайки фундаментных болтов.
Таким образом принимаю

Определение толщины плиты

Плита работает как пластина, опертая на траверсы и торец стержня, нагруженная равномерно-распределенным реактивным давлением фундамента.

Определяю максимальные моменты для отдельных участков плиты (рис. 6):



Рисунок 6. Участки плиты базы колонны.

I участок. Плита оперта по контуру.
,
где α – коэффициент зависящий от отношения более длинной стороны участка «а» к более короткой «b».
, тогда α=0,055


II участок. Плита оперта по трем сторонам.
,
где α1 – коэффициент зависящий от отношения закрепленной стороны «а» к незакрепленной «b».
, поэтому участок проверяется как консольный:


III участок. Плита работает как консоль.

где с – консоль.


Принимаю для плиты сталь Вст3кп2 при t=21-40мм. Ry=2100кг/см2.

Принимаю tпл=40мм.

Расчет траверсы

Требуемая высота траверсы определяется необходимой длиной каждого из швов, соединяющих ее с ветвями колонны.
При kf=1,0см<1,2tтрав=1,2х1,0=1,2

Определим высоту траверсы :


Принимаю hТ=40см.

Проверка прочности траверсы
Нагрузка на единицу длины одного листа траверсы:

Изгибающий момент и поперечная сила в месте приварки к колонне:







Расчет оголовка колонн

Конструктивно принимаем tпл=2,0см, kf=1,0см.
Высота диафрагмы из условия прочности сварных швов:

Принимаю hд=38см.

Толщина ребра по условию работы его на смятие:

Принимаю tд.см.=22мм



Список литературы

СНиП II-23-81. Стальные конструкции. М. 1982. 96с.
СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. М. 1976. 54с.
Металлические конструкции. Учебник для Вузов. Под ред. Веденникова. 1978.
Рабочая площадка промышленного здания. Методические указания. ЛИСИ. Л. 1987.











1