Курсовая на тему Металлические конструкции рабочей площадки
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-07-02Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»
РАСЧЁТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ РАБОТА
по дисциплине
Металлические конструкции и сварка
Металлические конструкции рабочей площадки
Выполнил: ст.гр. СГС-311
Козырев Ю.А.
МОСКВА – 2010
Исходные данные
Тип балочной клетки | нормальный |
Шаг колонн в продольном направлении (пролёт главных балок) | L = 12 м |
Шаг колонн в поперечном направлении (шаг главных балок) | l = 4 м |
Отметка верха настила рабочей площадки | H = 8,5 м |
Временная (технологическая) нормативная нагрузка на перекрытие | vn = 26 кН/м2 |
Марка стали (кроме балки настила) | С345 |
Класс бетона фундамента | В15 |
Сопряжение главной балки с колонной | шарнирное |
Сопряжение колонны с фундаментом | шарнирное |
Сбор нагрузок на элементы рабочей площадки
Нормативное значение рабочей (технологической) нагрузки на перекрытие:
vn = 26 кН/м2 (по заданию).
Нормативная линейная нагрузка на балку настила:
qn = vn × a × a = 26 × 1 × 1,05 = 27,3 кН/м = 0,273 кН/см,
где a – шаг балок настила; принимаем a = 1 м (рис. 2);
a – коэффициент, учитывающий собственный вес настила и балок настила; a = 1,05.
Расчётная линейная нагрузка на балку настила:
q = qn × gf × gn = 27,3 × 1,2 × 0,95 = 31,122 кН/м,
где gf – коэффициент надёжности по нагрузке; для временной нагрузки gf = 1,2;
gn – коэффициент надёжности по назначению сооружения; для сооружений обычного уровня ответственности gn = 0,95.
Расчётная линейная нагрузка на главную балку:
g = vn × l × a × gf × gn = 26 × 4 × 1,05 × 1,2 × 0,95 = 124,488 кН/м,
где l – шаг главных балок; l = 6 м (по заданию);
a – коэффициент, учитывающий собственный вес конструкций; a = 1,05.
Расчётное значение опорной реакции главной балки:
V = g × L / 2 =124,488 × 12 / 2 = 746,928 кН,
где L – пролёт главных балок; L = 12 м (по заданию).
Расчётная сосредоточенная нагрузка на колонну: N = 2V = 2 × 746,928 = 1493,856 кН.
Подбор и проверка сечения балки настила
Балка настила выполняется из прокатного двутавра, марка стали определяется непосредственно в процессе расчёта. =
В расчётной схеме балка настила рассматривается как статически определимая шарнирно опёртая пролётом l = 6 м (рис. 3).
Максимальные значения внутренних усилий в балке настила от расчётной нагрузки:
Сечение балки подберём из условия жёсткости (прогибов). Предельно допустимый прогиб балки для пролёта l = 6 м (по прил. 4):
.
Требуемый момент инерции сечения при действии нормативной нагрузки:
.
где E – модуль упругости стали; Е = 2,06 × 104 кН/см2 (независимо от марки стали).
Принимаем по сортаменту (прил. 7) наименьший двутавровый профиль, у которого момент инерции Jx будет выше требуемого. Назначаем сечение и выписываем его основные геометрические характеристики (рис. 4).
-
Номер профиля
I22
Момент инерции
Jx = 2550 см4
Момент сопротивления при изгибе
Wx = 232 см3
Статический момент полусечения
Sx = 131 см3
Высота сечения
h = 220 мм
Ширина полки
b = 110 мм
Толщина стенки
d = 5,4 мм
Средняя толщина полки
t = 8,7 мм
Марку стали назначаем из условия прочности балки по нормальным напряжениям:
,
где с – коэффициент, учитывающий возможность ограниченного развития пластических деформаций; для прокатных балок с = 1,12; Ry – расчётное сопротивление стали по пределу текучести;
gс – коэффициент условий работы; во всех случаях, кроме специально оговоренных, gс = 1,0.
Принимаем по таблице (прил. 1) наименьшую марку стали, для которой расчётное сопротивление Ry будет выше требуемого (расчётное сопротивление зависит от толщины полки t; в данном случае t = 8,7 мм).
Назначаем для балки настила сталь марки С245, у которой
расчётное сопротивление изгибу Ry = 240 МПа = 24,0 кН/см2 (при толщ. 2…20 мм);
расчётное сопротивление срезу Rs = 0,58Ry = 0,58 × 24 = 13,92 кН/см2.
Проверка прочности по касательным напряжениям:
; .
Проверка общей устойчивости балки настила не требуется, так как сжатая полка закреплена от горизонтальных перемещений приваренными к ней листами настила.
Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатной балки не требуется, так как она обеспечена их толщинами, принятыми из условий проката.
Подбор и проверка сечения главной балки
В расчётной схеме главная балка рассматривается как разрезная свободно опёртая, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (рис. 5, а-б). Сечение главной балки – двутавровое, сварное из трёх листов (рис. 5, в). Марка стали – по заданию.
Рис. 5. Главная балка:
а – конструктивная схема; б – расчётная схема; в – поперечное сечение
Максимальные значения внутренних усилий в главной балке от расчётной нагрузки:
Требуемый момент сопротивления сечения балки:
,
где Ry – расчётное сопротивление стали по пределу текучести; по прил. 1 принимаем Ry = 300 МПа = 30,0 кН/см2 (марка стали С345 – по заданию; предполагаемая толщина листового проката 20…40 мм).
Оптимальная высота балки – высота, при которой вес поясов будет равен весу стенки, а общий расход материала на балку – минимальным:
,
где k – конструктивный коэффициент; для сварной балки переменного по длине сечения k = 1,1;
tw – толщина стенки балки; предварительно принимаем tw = 1,2 см.
Минимальная высота балки – высота, при которой обеспечивается необходимая жесткость балки при полном использовании несущей способности материала:
,
где fu – предельно допустимый прогиб; балки для пролёта L = 12 м: fu = L/217 (по прил. 4);
gf – коэффициент надёжности по нагрузке; для временной нагрузки gf = 1,2.
Окончательно принимаем высоту балки так, чтобы она была примерно равна оптимальной (h » hopt), но не менее минимальной (h > hmin). Отступление от оптимальной высоты на 20…25% слабо влияет на расход материала. Высота стенки балки hw должна соответствовать ширине листов по сортаменту (прил. 5).
Назначаем высоту стенки hw = 900 мм; hmin = 67,81 см < hw = 90,0 см » hopt = 86,78 см.
Рекомендуемая толщина стенки (здесь hw принимается в мм):
,
Принимаем в соответствии с сортаментом (прил. 5) tw = 10 мм.
Наименьшая толщина стенки tw,min из условия её работы на срез:
где Rs – расчётное сопротивление стали срезу; марка стали С345 (по заданию); толщина листа соответствует толщине стенки tw: для листового проката толщиной 4…10 мм Rs = 0,58Ry = 0,58 × 33,5 = 19,43 кН/см2.
Момент инерции стенки:
Толщина полок (поясов) принимается примерно в два раза больше толщины стенки:
tf » 2tw = 2×10 = 20 мм.
В соответствии с сортаментом (прил. 5) принимаем tf = 20 мм.
Полная высота балки: h = hw + 2tf = 900 + 2×20 = 940 мм.
Расстояние между центрами тяжести полок: h0 = h – tf = 940 – 20 = 920 мм.
Уточняем расчётное сопротивление стали: для листового проката толщ. 10…20 мм Ry = 315 МПа = 31,5 кН/см2 (по прил. 1); тогда требуемый момент сопротивления сечения:
.
Минимально допустимая ширина полок (поясов) определяется из условия обеспечения прочности балки на изгиб:
В соответствии с сортаментом (прил. 5) принимаем bf = 34 см.
Для возможности размещения болтов ширина полки bf должна составлять не менее 18 см. Кроме того, ширина полки не должна превышать следующих значений:
bf £ 30 tf = 30×2,0 = 60 см (для обеспечения равномерности распределения напряжений по ширине полки);
(для обеспечения местной устойчивости).
Принятая ширина полки bf = 38 см этим требованиям соответствует.
Ширина рёбер жёсткости:
; принимаем bh = 70 мм (кратно 10 мм).
Толщина рёбер жёсткости:
;
принимаем по сортаменту th = 0,8 см.
В целях экономии материала ширину полки у опор можно уменьшить (рис. 6). Назначаем место изменения сечения на расстоянии x1 = L/6 от опоры: x1 = 12/6 = 2м.
Расчётные внутренние усилия в месте изменения сечения:
Требуемый момент сопротивления сечения:
.
Уменьшенная ширина полки (пояса) b¢f определяется из пяти условий:
из условия обеспечения прочности балки на изгиб:
;
из условия обеспечения сопротивления балки кручению:
,
в целях уменьшения концентрации напряжений:
,
для обеспечения размещения болтов: ,
из условия установки поперечных ребер жесткости, которые не должны выступать за пределы полки
В соответствии с сортаментом принимаем: b¢f = 20 см.
Если уменьшенная ширина получается меньше исходной всего на 2…3 см, то изменение ширины устраивать нецелесообразно.
Геометрические характеристики сечения балки (в середине пролёта)
Площадь стенки:
,
Площадь полки:
,
Момент инерции сечения балки:
Момент сопротивления сечения балки:
.
Геометрические характеристики уменьшенного сечения
Площадь полки: .
Момент инерции сечения:
Момент сопротивления сечения:
.
Статический момент полусечения:
.
Статический момент сечения полки:
.
Проверка прочности по нормальным напряжениям (расчётные точки расположены на наружных гранях поясов в середине пролета):
Проверка прочности по касательным напряжениям (расчётная точка находится посередине высоты стенки у опоры):
Проверка прочности по приведённым напряжениям. Расчётная точка располагается: по высоте балки – в краевом участке стенки на уровне поясных швов; по длине пролёта – в месте изменения сечения балки).
Нормальные и касательные напряжения в расчётной точке:
;
Приведённые напряжения (англ. reduced – приведённый):
,
Проверки прочности балки по нормальным, касательным и приведённым напряжениям выполняются.
Проверка жёсткости балки. Принятая высота балки h больше минимальной hmin, поэтому прогиб балки не будет превышать предельного значения, и выполнять проверку жёсткости нет необходимости.
Расчёт и конструирование узлов соединения элементов главной балки
1. Опорный узел главной балки
Нагрузка от главной балки передаётся на колонну через опорное ребро, приваренное к торцу балки и выступающее вниз на величину аr = 10…15 мм (рис. 7). Для обеспечения равномерной передачи давления торец ребра необходимо строгать.
Определение размеров опорного ребра
Ширину опорного ребра удобно принять равной ширине пояса балки: .
Толщина ребра определяется из условия его работы на смятие:
,
где V – опорная реакция главной балки; V = Qmax = 746бб928 кН; Rp – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности; равно расчётному сопротивлению стали по временному сопротивлению Ru (прил. 1); для листовой стали толщиной 10…20 мм Rp = Ru = 460 МПа = 46,0 кН/см2.
В соответствии с сортаментом принимаем tr = 1,0 cм.
Расчёт сварных швов крепления опорного ребра к стенке балки
Через сварной шов Ш1 опорная реакция V передаётся с ребра на стенку балки. Сварное соединение осуществляется полуавтоматической сваркой.
Расчётное сопротивление металла шва Rwf = 240 МПа (прил. 2); коэффициент проплавления βf = 0,9 (табл. 34* СНиП [2]); Rwf βf = 240 × 0,9 = 216 МПа.
Расчётное сопротивление металла границы сплавления шва Rwz = 0,45 Run = 0,45 × 470 = 211 МПа, где Run – нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению, для листового проката толщиной 10…20 мм Run = 470 МПа (прил. 1); коэффициент проплавления βz = 1,05 (табл. 34* СНиП [2]); Rwz βz = 211 × 1,05 = 221 МПа.
Rwf βf < Rwz βz (216 МПа < 221 МПа), поэтому расчётной является проверка по металлу шва.
Необходимая величина катета шва крепления опорного ребра с учётом ограничения по предельной длине шва (lw < 85 bf kf):
,
где n = 2 (ребро приваривается двусторонними швами).
Минимальный катет шва определяем по прил. 3 в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов: kf,min = 5 мм (соединение тавровое с двусторонними угловыми швами, стенка толщиной tw = 10 мм соединяется с ребром толщиной tr = 12 мм). Принимаем окончательно катет шва kf = 6 мм > kf,min .
Расчётная длина шва не должна превышать высоту стенки балки (с учетом 2 см на дефекты по концам шва):
2. Сопряжение главной балки и балки настила
Сопряжение балок происходит в одном уровне и выполняется на болтах. Стенка балки настила прикрепляется к поперечному ребру жесткости главной балки, для этой цели предусматривается обрезка полок и части стенки балки (рис. 8).
Определение необходимого количества болтов
Для соединения используем болты нормальной точности, класса точности С, класса прочности 5.6, диаметром 20 мм (db = 20 мм). Диаметр отверстия назначаем на 2 мм больше диаметра болта: d0 = 22 мм.
Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на срез:
,
где Rbs – расчетное сопротивление болтов срезу; для болтов класса прочности 5.6
Rbs = 190 МПа = 19 кН/см2 (табл. 58* СНиП [2]);
γb – коэффициент условий работы болтового соединения; при установке нескольких болтов для учёта неравномерности их работы принимается γb = 0,9 (табл. 35* СНиП [2]);
Аb – расчётная площадь сечения болта; для болтов диаметром 20 мм Аb = 3,14 см2 (табл. 62* СНиП [2]);
ns – число расчётных срезов болта; ns = 1 (односрезное соединение).
Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом из условия работы на смятие поверхности отверстия:
где tmin – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; болты соединяют стенку балки настила толщиной d = 0,65 см (двутавр I30, è см. п. 2) с ребром жёсткости толщиной th = 0,8 см (см. п. 3), тогда tmin = d = 0,65 см;
Rbp – расчётное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами; определяется по табл. 59* СНиП [2] (см. ниже) в зависимости от сопротивления Run элемента, имеющего tmin: для балки настила Run = 370 МПа (сталь С245), тогда Rbp = 450 МПа = 45 кН/см2.
Run, МПа | 370 | 380 | 390 | 470 | 490 | 510 |
Rbp, МПа |
450 | 465 | 485 | 675 | 690 | 735 |
Наименьшее значение расчетного усилия, воспринимаемого одним болтом:
Необходимое число болтов в соединении:
шт.,
где 1,2 – коэффициент, учитывающий возможное увеличение опорной реакции вследствие частичного защемления балки в закреплении;
D = Qmax = 62,24 кН – опорная реакция балки настила (из п. 2).
Принимаем n = 2 (крепление на двух болтах).
Размещение болтов
Назначаем расстояния между центрами болтов и от центров болтов до края элемента (рис. 8).
Таблица 4.1.
Расстояние | между центрами болтов | от центра болта до края элемента (вдоль усилия) |
Минимальное | s1 ³ 2,5 db = 2,5×20 = 50 мм | s2 ³ 2 db = 2×20 = 40 мм |
Максимальное | s1 £ 8 db = 8×20 = 160 мм s1 £ 12 tmin = 12×5,4 = 64б8 мм | s2 £ 4 db = 4×20 = 80 мм s2 £ 8 tmin = 8×5,4= 43,2 мм |
Принятое | s1 = 50 мм | s2 = 40 мм |
Высота стенки балки настила на участке размещения болтов (при двух болтах):
аw = s1 + 2s2 = 50 + 2×40 = 130 мм < h = 300 мм.
Проверка опорного сечения балки настила на срез
Срез ослабленного (отверстиями и вырезом полок) сечения балки настила не произойдёт, если выполняется условие:
,
где Rs – расчетное сопротивление стали балки настила на срез; Rs = 13,92 кН/см2 (из п. 2); d – толщина стенки балки настила; γс – коэффициент условий работы; для учёта упругопластической работы материала соединяемых элементов принимается γс = 1,1 (табл. 6* СНиП [2], поз. 8); ls – расчетная длина среза; при двух болтах (n = 2):
,
тогда
Если проверка не выполняется, устанавливают три болта, заново вычисляют аw, ls, t:
аw = 2s1 + 2s2=180; ls = aw – 3d0=180-3*22=1,14; t =12,31
При необходимости уменьшают диаметр болта.
3. Соединение поясов балки со стенкой
Соединение поясов балки (толщина tf = 20 мм) со стенкой (толщина tw = 10 мм) осуществляется двусторонними (n = 2) поясными сварными швами; швы выполняются в заводских условиях автоматической сваркой.
Расчётное сопротивление металла шва Rwf = 240 МПа (прил. 2); коэффициент проплавления βf = 1,1 (табл. 34* СНиП [2]); Rwf βf = 240 × 1,1 = 264 МПа.
Расчётное сопротивление металла границы сплавления шва Rwz = 0,45 Run = 0,45 × 470 = 211 МПа, где Run – нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению, для более толстого элемента – пояса балки (толщ. 10…20 мм) Run = 470 МПа (прил. 1); коэффициент проплавления βz = 1,15 (табл. 34* СНиП [2]); Rwz βz = 211 × 1,15 = 242 МПа.
Rwf βf > Rwz βz (264 МПа > 242 МПа), поэтому расчётной является проверка по металлу границы сплавления металла шва с основным металлом.
Сдвигающая сила, приходящаяся на 1 см длины балки (Qmax принимается из п.3):
.
Сдвигающая сила стремится срезать поясные швы, поэтому сопротивление швов срезу должно быть не меньше силы Т, тогда необходимый катет шва:
.
Минимальная величина катета шва по табл. 38* СНиП [2] kf,min = 6 мм (вид соединения: тавровое с двусторонними угловыми швами; вид сварки: автоматическая; толщина более толстого свариваемого элемента – пояса балки 20 мм).
Принимаем kf = kf,min = 6 мм.
Предельная длина сварного шва в данном не ограничивается, так как усилие возникает на всём протяжении шва.
4. Стыки балок
Устраивать монтажный стык нет необходимости, т.к. длина балки L = 12 м < 18 м.
Заводские стыки располагаются в местах изменения ширины поясов балки. Листы верхнего (сжатого) пояса соединяются прямым стыковым швом, листы нижнего (растянутого) – наклонным с уклоном 1:2 (см. рис. 6).
Подбор и проверка сечения колонны
1. Формирование конструктивной и расчётной схемы
Колонна состоит из трёх основных частей: оголовка, стержня и базы (рис. 9,а). В расчётной схеме колонна представлена стержнем, шарнирно закреплённым по концам (рис. 9,б). Тип сечения колонны: сквозное из двух швеллеров (рис 9, в).
Высота колонны определяется как расстояние от верха фундамента до точки опирания главной балки:
Hk = H – t – h – ar + hf = 8 500 – 10 – 1 940 – 15 + 800 = 8 335 мм,
где H – отметка верха настила рабочей площадки (по заданию) H = 9 м = 9 000 мм,
t – толщина настила; принимаем t = 10 мм; h – высота главной балки; h = 1290 мм (из п. 3);
ar – выступающая вниз часть опорного ребра; принимаем аr = 15 мм,
hf – заглубление фундамента относительно нулевой отметки пола; принимаем hf = 800 мм.
Рис. 9. Центрально-сжатая колонна:
а – конструктивная схема; б – расчётная схема; в – поперечное сечение.
2. Определение номера профиля
Задаём оптимальную величину гибкости колонны λ = 65.
По принятой величине гибкости и табл. прил. 6 определяем коэффициент продольного изгиба (сталь С345 – по заданию): для Ry = 320 МПа
φ = (766 + 687)/2000 = 0,7265.
Требуемая площадь сечения ветви колонны из условия устойчивости:
,
Ry назначается здесь уже для стали толщиной 10…20 мм.
Необходимый радиус инерции сечения:
где lef – расчётная длина колонны; в соответствии с условиями закрепления lef = Hk.
По сортаменту подбираем подходящий номер профиля (по параметрам А1 и ix) и выписываем его характеристики (если в сортаменте не оказывается подходящего швеллера, принимают двутавр):
Номер профиля: [33, площадь сечения: А1 = 46,5 см2;
Радиусы инерции относительно осей х, у:
ix = 13,1 см; iy1 = 2,97 см;
Моменты инерции относительно осей х, у:
Jx = 7980 см4; Jy1 = 410 см4;
Геометрические размеры (см. рис 7, в):
h = 330 мм, bf = 105 мм, tw = 7 мм, tf = 11,7 мм, z0 = 2,59 см.
Площадь всего сечения: А = 2А1 = 2 × 46,5 = 93 см2.
Фактическая гибкость стержня колоны относительно материальной оси:
lx | Ry | ||
| 280 | 320 | 315 |
60 | 785 | 766 | 768,4 |
70 | 724 | 687 | 691,6 |
63,62 |
|
| 740,6 |
.
Коэффициент продольного изгиба по прил. 6:
φ = 0,74 (по интерполяции è).
Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси:
;
.
Проверка выполняется.
3. Проверка устойчивости ветви
Задаем оптимальную величину гибкости ветви: λ1 = 30.
Расстояние между центрами планок определяется по условию равноустойчивости:
l1 » λ1iy1 = 30 × 2,97 = 89,1 см;
принимаем l1 = 90 см (кратно 10 мм).
Фактическая гибкость ветви:
< 40.
Коэффициент продольного изгиба ветви по прил. 6: φ1 = 0,9166.
Нагрузка, приходящаяся на ветвь колонны: N1 = N / 2 = 933,66 кН.
Проверка устойчивости ветви:
;
.
Проверка выполняется.
4. Определение расстояния между ветвями
Необходимая гибкость колонны относительно свободной оси:
Требуемый радиус инерции сечения:
.
Требуемая ширина сечения:
,
где a2 – отношение радиуса инерции к ширине сечения; определяется по справочной таблице (табл. 8.1 [3]): для сечения из двух швеллеров полками внутрь a2 = 0,44; из двух двутавров a2 = 0,50.
Для окраски внутренней поверхности колонны между полками ветвей необходимо обеспечить зазор не менее 10 см, поэтому ширина сечения также должна быть не менее
.
Окончательно принимаем ширину колонны b = 35 cм (кратно 10 мм).
Расстояние между центрами тяжестей ветвей: с0 = b – 2z0 = 35 – 2×2,59 = 29,82 cм,
Величина зазора между ветвями: b0 = b – 2bf = 35 – 2×10,5 = 14 cм > 10 см.
Момент инерции сечения колонны относительно свободной оси:
.
Радиус инерции сечения:
.
Физическая гибкость:
Приведённая гибкость:
,
поэтому проверку устойчивости колонны относительно свободной оси можно не проводить.
Иначе определяется коэффициент продольного изгиба φy по прил. 6 и выполняется проверка устойчивости колонны относительно свободной оси из условия:
.
5. Определение высоты оголовка колонны
Высота оголовка колонны определяется из условия прочности стенки швеллера на срез:
,
где 4 – расчётное число срезов (по 2 на каждой ветви); tw – толщина стенки швеллера; tw = 0,7 см;
Rs – расчетное сопротивление стали на срез; Rs = 0,58Ry = 0,58 × 33,5 = 19,43 кН/см2.
Принимаем hr = 35 см (кратно 10 мм).
6. Определение площади опорной плиты базы колонны
Требуемая площадь опорной плиты определяется из условия сопротивления бетона фундамента местному сжатию:
где Rb – расчётное сопротивление бетона класса В15 осевому сжатию; Rb = 8,5 МПа = 0,85 кН/см2;
Класс бетона (по заданию) | В12,5 | В15 | В20 |
Rb, МПа | 7,5 | 8,5 | 11,5 |
φb – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона за счёт включения в работу ненагруженной части фундамента; принимаем φb = 1,2.
Размеры опорных плит в плане принимаются из двух условий:
из условия обеспечения требуемой площади, необходимой для обеспечения прочности бетона фундамента;
из конструктивных соображений, обусловленных необходимостью обеспечения величины свесов плиты не менее 5…6 см.
Длина плиты по конструктивным соображениям:
L = b + (10…12) cм = 35 + (10…12) cм = 45…47 cм;
принимаем L = 46 см (кратно 10 мм).
Необходимая ширина плиты:
по конструктивным соображениям:
В = h + 2ttr + (10…12) cм = 33 + 2 × 1,2 + (10…12) cм = 45,4…47,4 cм,
где ttr – толщина траверсы; принимаем ttr = 12 мм (обычно ttr = 10…14 мм);
по условию обеспечения требуемой площади:
;
принимаем В = 46 см (кратно 10 мм).
Толщина опорной плиты определяется из условия её работы на изгиб под действием реактивного отпора (давления) фундамента; в данной работе принимаем (условно) плиту толщиной 30 мм.
7. Расчёт сварных швов крепления траверсы к колонне
Принимаем высоту траверсы htr = 40 см, тогда расчётная длина шва:
lw = htr – 1 см = 40 – 1 = 39 см.
Требуемая величина катета шва:
,
где 4 – число швов крепления траверсы к колонне; при выполнении шва полуавтоматической сваркой расчёт осуществляется по металлу шва (см. п. 4): Rwf = 240 МПа; βf = 0,9; Rwf βf = 240 × 0,9 = 216 МПа.
Принимаем kf = 0,6 см; kf > kf,min = 0,5 cм (kf,min определяется по табл. 38 СНиП [2]).
Проверка по предельной длине шва:
lw,max = 85bkf = 85 × 0,9 × 0,6 = 45,9 см > lw = 39 см.
Конструктивное решение колонны показано на рис. 10.
Список литературы
СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 44 с.
СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 96 с.
СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций. – М., 2005. // www.complexdoc.ru
Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. Е.И. Беленя. – М.: Стройиздат, 1986. – 560 с.
Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. Г.С. Веденикова. – М.: Стройиздат, 1998. – 760 с.
Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. А.Ю. Кудишина. – М.: Академия, 2006.
Мандриков А.П. Примеры расчёта металлических конструкций. Учебное пособие для техникумов. – М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.
Строительные конструкции: Учебник для ВУЗов / Под ред. В.П. Чиркова. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. – 448 с.
Левитский В.Е. Металлические конструкции рабочей площадки: Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». – [Электронная версия].
Приложения
Приложение 1
Нормативные и расчётные сопротивления проката, МПа (по табл. 51* СНиП [2])
Марка стали | Толщина проката, мм | Нормативные | Расчётные | ||||||
|
| листового, широкополочного, универсального | фасонного | листового, широкополочного, универсального | фасонного | ||||
|
| Ryn | Run | Ryn | Run | Ry | Ru | Ry | Ru |
С 245 | от 2 до 20 св. 20 до 30 | 245 - | 370 - | 245 235 | 370 370 | 240 - | 360 - | 240 230 | 360 360 |
С 255 | от 4 до 10 св. 10 до 20 св. 20 до 40 | 245 |
245
235
380
370
370
255
245
235
380
370
370
240
240
230
370
360
360
250
240
230
370
360
360
С 275
от 2 до 10
св. 10 до 20
275
265
380
370
275
275
390
380
270
260
370
360
270
270
380
370
С 345
от 2 до 10
св. 10 до 20
св. 20 до 40
345
325
305
490
470
460
345
325
305
490
470
460
335
315
300
480
460
450
335
315
300
480
460
450
С 375
от 2 до 10
св. 10 до 20
св. 20 до 40
375
355
335
510
490
480
375
355
335
510
490
480
365
345
325
500
480
470
365
345
325
500
480
470
Примечания:
За толщину фасонного проката принимается толщина полки; минимальная его толщина 4 мм.
Чем больше толщина элемента, тем сильнее сказывается влияние дефектов структуры материала, поэтому сопротивления с увеличением толщины снижаются.
Если неизвестно, какой толщиной обладает рассчитываемый элемент, используется наиболее вероятное её значение, при котором расчётное сопротивление материала будет наименьшим.
Приложение 2
Материалы для сварки, соответствующие стали (по табл. 55*, 56 СНиП [2])
Марка стали | Материалы для сварки | Rwf , МПа | |
| автоматической и полуавтоматической – сварочная проволока | ручной - электроды |
|
С 245 С 255 С 275 | Св – 08А | Э42 | 180 |
С 345 С 375 | Св – 10НМА |
| 240 |
|
| Э50 | 215 |
Примечание. Указанные материалы применяются для выполнения сварных швов в конструкциях 2-й группы (балки перекрытий) и 3-й группы (колонны, элементы настила) в нормальных климатических районах строительства (не характеризующихся сильными морозами – ниже -40°С).
Приложение 3
Минимальные катеты угловых сварных швов (табл. 38* СНиП [2])
Вид соединения | Вид сварки | Предел текучести стали, МПа (кгс/см2) | Минимальные катеты швов kf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм | ||||||
|
|
| 46 | 610 | 1116 | 1722 | 2332 | 3340 | 4180 |
Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлёсточное и угловое | Ручная | До 430 (4400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|
| Св. 430 (4400) до 530 (5400) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
| Автоматическая и полуавтоматическая | До 430 (4400) | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|
| Св. 430 (4400) до 530 (5400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Тавровое с односторонними угловыми швами | Ручная | До 380 (3900) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
| Автоматическая и полуавтоматическая |
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Приложение 4
Таблица 1 Предельные прогибы балок и настилов перекрытий (по табл. 19 СНиП [1])
Пролёт l, м | l £ 1 | l = 3 | l = 6 | l = 24 | l = 36 |
Предельный прогиб fu | l / 120 | l / 150 | l / 200 | l / 250 | l / 300 |
Примечание. Для промежуточных значений пролётов предельные прогибы определяются линейной интерполяцией. Ниже представлены вычисленные указанным образом значения предельных прогибов для пролётов, встречающихся в данной работе.
Таблица 2
Пролёт l, м | l = 4 | l = 5 | l = 9 | l = 12 | l = 15 | l = 18 | l = 21 |
Предельный прогиб fu | l / 167 | l / 184 | l / 209 | l / 217 | l / 225 | l / 234 | l / 242 |
Приложение 5
Сортамент листовой стали
Толщина листов, мм | Ширина листов, мм | Длина листов, мм | ||||||||||||
Сталь универсальная | ||||||||||||||
6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40 | 200; 210; 220; 240; 250; 260; 280; 300; 340; 360; 380; 400; 420; 450; 480; 530; 560; 630; 650; 670; 700; 800; 850; 900; 950; 1000; 1050. | 5 000–18 000 | ||||||||||||
Сталь толстолистовая | ||||||||||||||
6 | 1250 | 1400 | 1500 | 1600 | 1800 | - | - | 2800 | 3500 | 4500 | 5000 | 5500 | 6000 | 7000 |
8 | 1250 | 1400 | 1500 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
|
|
|
|
|
|
|
10 | 1250 | 1400 | 1500 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
|
|
|
|
|
|
|
12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28 | - | 1400 | 1500 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 | 4500 | 5000 | 5500 | 6000 | 7000 | 8000 | - |
30; 32; 36; 40; 50; 60; 80; 100 | - | - | 1500 | 1600 | 1800 | 2000 | 2500 |
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 6
Коэффициенты продольного изгиба центрально-сжатых элементов (табл. 72 СНиП [2])
Гиб-кость | Коэффициенты j для элементов из стали с расчетным сопротивлением Ry,МПа (кгс/см2) | |||||||||||
l | 200 (2050) | 240 (2450) | 280 (2850) | 320 (3250) | 360 (3650) | 400 (4100) | 440 (4500) | 480 (4900) | 520 (5300) | 560 (5700) | 600 (6100) | 640 (6550) |
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 | 988 967 939 906 869 827 782 734 665 599 537 479 425 376 328 290 259 233 210 191 174 160 | 987 962 931 894 852 805 754 686 612 542 478 419 364 315 276 244 218 196 177 161 147 135 | 985 959 924 883 836 785 724 641 565 493 427 366 313 272 239 212 189 170 154 140 128 118 | 984 955 917 873 822 766 687 602 522 448 381 321 276 240 211 187 167 150 136 124 113 104 | 983 952 911 863 809 749 654 566 483 408 338 287 247 215 189 167 150 135 122 111 102 094 | 982 949 905 854 796 721 623 532 447 369 306 260 223 195 171 152 136 123 111 101 093 086 | 981 946 900 846 785 696 595 501 413 335 280 237 204 178 157 139 125 112 102 093 085 077 | 980 943 895 839 775 672 568 471 380 309 258 219 189 164 145 129 115 104 094 086 079 073 | 979 941 891 832 764 650 542 442 349 286 239 203 175 153 134 120 107 097 088 080 074 068 | 978 938 887 825 746 628 518 414 326 267 223 190 163 143 126 112 100 091 082 075 069 064 | 977 936 883 820 729 608 494 386 305 250 209 178 153 134 118 105 094 085 | 977 934 879 814 712 588 470 359 287 235 197 167 145 126 111 099 089 081 073 067 062 057 |
Примечание. Значение коэффициентов j в таблице увеличены в 1000 раз. |
Приложение 7
Сортамент прокатной стали
Двутавры (ГОСТ 8239-89) | |||||||||||||
| h – высота балки; b – ширина полки; d – толщина стенки; t – средняя толщина полки | J – момент инерции; W – момент сопротивления; S – статический момент полусечения; i – радиус инерции | |||||||||||
№ про- филя | Площадь сечения А, см2 | Размеры, мм | Ось х-х | Ось у-у | Масса ед. дл., кг/м | ||||||||
|
| h | b | d | t | Jx, см4 | Wx, см3 | ix, см | Sx, см3 | Jy, см4 | Wy, см3 | iy, см |
|
10 | 12,0 | 100 | 55 | 4,5 | 7,2 | 198 | 39,7 | 4,06 | 23 | 17,9 | 6,49 | 1,22 | 9,46 |
12 | 14,7 | 120 | 64 | 4,8 | 7,3 | 350 | 58,4 | 4,88 | 33,7 | 27,9 | 8,72 | 1,38 | 11,5 |
14 | 17,4 | 140 | 73 | 4,9 | 7,5 | 572 | 81,7 | 5,73 | 46,8 | 41,9 | 11,5 | 1,55 | 13,7 |
16 | 20,2 | 160 | 81 | 5,0 | 7,8 | 873 | 109 | 6,57 | 62,3 | 58,6 | 14,5 | 1,70 | 15,9 |
18 | 23,4 | 180 | 90 | 5,1 | 8,1 | 1290 | 143 | 7,42 | 81,4 | 82,6 | 18,4 | 1,88 | 18,4 |
20 | 26,8 | 200 | 100 | 5,2 | 8,4 | 1840 | 184 | 8,28 | 104 | 115 | 23,1 | 2,07 | 21,0 |
22 | 30,6 | 220 | 110 | 5,4 | 8,7 | 2550 | 232 | 9,13 | 131 | 157 | 28,6 | 2,27 | 24,0 |
24 | 34,8 | 240 | 115 | 5,6 | 9,5 | 3460 | 289 | 9,97 | 163 | 198 | 34,5 | 2,37 | 27,3 |
27 | 40,2 | 270 | 125 | 6,0 | 9,8 | 5010 | 371 | 11,2 | 210 | 260 | 41,5 | 2,54 | 31,5 |
30 | 46,5 | 300 | 135 | 6,5 | 10,2 | 7080 | 472 | 12,3 | 268 | 337 | 49,9 | 2,69 | 36,5 |
33 | 53,8 | 330 | 140 | 7,0 | 11,2 | 9840 | 597 | 13,5 | 339 | 419 | 59,9 | 2,79 | 42,2 |
36 | 61,9 | 360 | 145 | 7,5 | 12,3 | 13380 | 743 | 14,7 | 423 | 516 | 71,1 | 2,89 | 48,6 |
40 | 72,6 | 400 | 155 | 8,3 | 13,0 | 19062 | 953 | 16,2 | 545 | 667 | 86,1 | 3,03 | 57,0 |
45 | 84,7 | 450 | 160 | 9,0 | 14,2 | 27696 | 1231 | 18,1 | 708 | 808 | 101 | 3,09 | 66,5 |
50 | 100,0 | 500 | 170 | 10,0 | 15,2 | 39727 | 1598 | 19,9 | 919 | 1043 | 123 | 3,23 | 78,5 |
Швеллеры (ГОСТ 8240-89) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| h – высота швеллера; b – ширина полки; d – толщина стенки; t – средняя толщина полки | J – момент инерции; W – момент сопротивления; S – статический момент полусечения; i – радиус инерции z0 – расстояние от оси у-у до наружной грани стенки | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
№ про- филя | Площадь сечения А, см2 | Размеры, мм | Ось х-х | Ось у-у | Масса ед. дл., кг/м | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| h | b | d | t | Jx, см4 | Wx, см3 | ix, см | Sx, см3 | Jy, см4 | Wy, см3 | iy, см | z0, см |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 6,16 | 50 | 32 | 4,4 | 7,0 | 22,8 | 9,10 | 1,92 | 5,59 | 5,61 | 2,75 | 0,954 | 1,16 | 4,84 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6,5 | 7,51 | 65 | 36 | 4,4 | 7,2 | 48,6 | 15 | 2,54 | 9,0 | 8,7 | 3,68 | 1,08 | 1,24 | 5,90 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 8,98 | 80 | 40 | 4,5 | 7,4 | 89,4 | 22,4 | 3,16 | 13,3 | 12,8 | 4,75 | 1,19 | 1,31 | 7,05 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 10,9 | 100 | 46 | 4,5 | 7,6 | 174 | 34,8 | 3,99 | 20,4 | 20,4 | 6,46 | 1,37 | 1,44 | 8,59 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12 | 13,3 | 120 | 52 | 4,8
2. Курсовая Микропроцессоры 7 3. Реферат на тему BLARGH Essay Research Paper Oscar Schindler People 4. Реферат на тему Поняття мотивації та класифікація мотиваційних теорій 5. Диплом на тему Режим работы с базами данных 6. Реферат Нолини Канта Гупта 7. Реферат на тему Собственность как экономическая категория 2 8. Курсовая на тему Очистка и переработка молока 9. Реферат Концепция нулевого экономического роста 10. Сочинение на тему Творческий путь Жоржа Сименона |