Рабочая площадка промышленного здания (стр. 4 из 5)
Число болтов в вертикальном ряду m = 12 шт.
NQ = Qw / (n * m) = 19,4*103 / 2*12 = 808кг
Суммарное усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда
Nb = √ NM2 + NQ2 = √ 119202+8082 = 11947 кг = 11,95 т
Предельное усилие многоболтового соединения, приходящееся на один болт
По таблице 61* СНиП II – 23 – 81* для высокопрочных болтов принимаем сталь 40Х «Селект».
Наименьшее временное сопротивление материала болта разрыву Rbun = 11000 кг/см2.
Количество плоскостей трения nтр = 2.
Коэффициент условия работы соединения при количестве болтов ³ 10 γb = 1,0 (пункт 11.13 СНиП II – 23 – 81*).
Коэффициент трения при газопламенном способе обработки соединяемых поверхностей μ = 0,42 (по таблице 36* СНиП II – 23 – 81*).
Коэффициент условия работы балки в месте стыка на высокопрочных болтах γс = 1,0 (по таблице 6* СНиП II – 23 – 81*).
Коэффициент надежности при газопламенном способе обработки и регулировании натяжения болтов по моменту закручивания γh = 1,12 (по таблице 36* СНиП II – 23 – 81*).
[Nb] = 0,7 * Rbun * nтр * γb * Abn * μ * γс * 1/γh = 0,7*11,0*2*1,0*2,45*0,42*1,0*1/1,12 = 14,14т>Nb=11,95т → условие выполнено.
(14,14 – 11,95) / 11,95 *100% =18 % » 20 % → условие выполнено.
5.12.4. Расчет стыка пояса.
а) Определение числа болтов в стыке пояса.
Момент, воспринимаемый поясами
Mf = Mx=5,09 – Mw = 320-62 = 258 т*м
Продольное усилие в поясе
Nf = Mf / (2 * z) = 258 / (2*0,66) = 196 т
Требуемое число болтов (по одну сторону от стыка)
nbтр = Nf / [Nb] = 196/14,14 = 13,86 шт.
Принимаем 14 болтов.
б) Проверка прочности накладок.
Пусть толщина накладок в поясе tн = 12 мм > 0,5 * tf = 0,5*20 = 10 мм.
Ширина наружной накладки bн = bf = 450 мм.
Ширина внутренней накладки
bн' ≤ 0,5 * (bf - 40) = 0,5*(450-40) = 205 мм
Принимаем bн' = 200 мм.
Расстояние между внутренними накладками
d1 = bн – 2 * bн' = 450-2*200 = 50 мм > 40 мм → условие выполнено.
Площадь сечения накладок
Aн = tн * (bн +2*bн') = 1,2*(45+2*20) = 102 см2 > Af = tf * bf = 2,0 * 45 = 90 см2 → прочность накладок обеспечена.
Окончательно принятая конструкция
6. Конструкция и расчет прикрепления
балки настила к главной балке.
Принимаем по табл.57, что на балке настила присоединяется к ребру главной балки на болтах грубой точности класса 4.6.
Пусть диаметр болтов db = 22 мм, а диаметр отверстия d = db + 3 = 22 + 3 = 25 мм.
Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом на срез, по формуле:
Nbs = Rbs*gb*Ab*ns
Nbs = 1500*0.9*3.8*1 = 5130 кг,
Где Rbs– расчетное сопротивление болтового соединения срезу;
gb - коэффициент условий работы соединения в расчетах на срез,
Ab= П*d2b/4 = 3.8 см2 – площадь сечения стержня болта брутто,
ns - число расчетных срезов одного болта.
Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при работе соединения на смятие, по формуле:
Nbр = Rbр*gb*db*Stmin
Nbр = 3550*0.9*2.2*0.76 = 5340 кг
Где Rbр – расчетное сопротивление болтового соединения смятию;
Stmin - наименьшая суммарная величина элементов, сминаемых в одном направлении,
Stmin = tw = 0.76 см < ts = 1.0 см, где twи ts–толщина стенки балки настила и промежуточного ребра главной балки соответственно.
Количество болтов
n = 1.2*R/Nmin = 1.2*18.2*103/5130 = 4.25,
где R – величина опорной реакции балки настила,
1,2 – коэффициент, учитывающей влияние защемления в соединениях,
Nmin – меньшее значение из величин Nbsи Nbp.
Принимаем 5 болтов. Так как значения a и b соответствуют требованиям, корректировать значение gb при определении Nbp не требуется.
Проверка стенки балки настила на срез по ослабленному отверстиями и вырезами сечению:
t = R/An = 18.2 *103 / 19.4 = 940 кг/см2 < Rs*gs = 1420*1 = 1420 кг/см2
7. Расчет колонны К1
7.1 Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет
Нагрузка на колонну
Коэффициент, учитывающий вес колонны, 1,005.
N = 2 * RБ * 1,005 = 2*116*1,005 = 232 т
Приближенное значение нагрузки на колонну
Коэффициент, учитывающий вес балок и колонны, 1,04.
N = g * (L1 + L2) / 2 * (l1 + l2) / 2 * 1,04 = 3,46 * (11,2+11,2)/2 * (5,7+5,7)/2 * 1,04 = 230 т
Отметка верха колонны
Отметка настила (пола) площадки dн = 8,4 м.
Толщина стяжки tстяжки = 0,025 м.
Толщина железобетонной плиты tж/б плиты = 0,10 м.
Высота сечения главной балки hгл.балки = 1,34 м.
Величина выступа опорного ребра главной балки 0,015 м.
dв.к = dн – (tстяжки + tж/б плиты + hгл.балки + hБ1 + 0,015) = 8,4-(0,025+0,10+1,34+0,015) = 6,92 м
Длина колонны
Отметка низа колонны dн.к = -0,4 м
lк = dв.к – dн.к = 6,92 – (-0,4) = 7,32 м
Расчетная схема колонны
Расчетные длины относительно обеих главных осей
lx = ly = lef = μ * lк = 1 * 7,32 м
7.2 Подбор сечения и проверка устойчивости колонны
7.2.1. Определение сечения вервей.
Принимаем сквозную колонну из двух прокатных швеллеров, соединенных планками.
По таблице 50* СниП II – 23 – 81* для колонны К1, относящейся к 3-й группе конструкций, принимаем сталь марки С245 (ГОСТ 27772 - 88).
По таблице 51* СниП II – 23 – 81* для фасонного проката из стали марки С245 при толщине 4 – 20 мм расчетное сопротивление материала пояса по пределу текучести Ry = 2450 кг/см2.
Так как ослабления в колонне отсутствуют (Ан = А), расчет на прочность не требуется; определяющим является расчет на устойчивость
Сечения ветвей из расчета на устойчивость относительно материальной оси Х – Х.
Задаемся гибкостью λхз = 60.
Коэффициент продольного изгиба центрально - сжатых элементов φхз = 0,805 (таблица 72* СниП II – 23 – 81*).
Требуемый радиус инерции
ixтр= lx / λхз = 732/ 60 = 12,2 см.
АВтр = N / (2 * φхз * Ry * γc) = 232 * 103 / (2*0,805*2450*1,0) = 56,8 см2
По сортаменту принимаем швеллер № 36 с площадью поперечного сечения АВ = 53,4 см2» АВтр = 56,8 см2
Геометрические характеристики: АВ = 53,4 см2;
ix= 14,2см; bf = 11,0см; Iy1 = 513 см4; iy1 = 3,1 см4; z0 = 2,68 см;
tw = 0,75 см; tf = 1,26 см.
7.2.2. Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси Х – Х.
Гибкость стержня
Предельная гибкость [λ] = 120 (таблица 19* СниП II – 23 – 81*).
λх = lx / ix = 732/ 14,2 = 51,5 < [λ] = 120
Коэффициент продольного изгиба центрально-сжатого стержня φх = 0,86 ( таблица 72*СниП II–23– 81*).
σ = N / (2 * AB * φx) = 232*103 / (2*53,4*0,86) = 2430 кг/см2 < Ry * γc = 2450*1,0 = 2450 кг/см2 → устойчивость колонны относительно материальной оси Х – Х обеспечена.
Недонапряжение (2450-2430) / 2450 *100% = 0,8%.
Окончательно принимаем 2 швеллера № 36.
7.2.3. Установление расстояния между ветвями.
Гибкость ветви относительно оси Y – Y.
λв£λх / √2 = 51,5 / √2 = 36,5
Принимаем λв = 30, тогда λyтр = √ λх2 - λв2 = √ 51,52 - 302 = 41,1 > λв = 30
Требуемый радиус инерции
iyтр= ly / λyтр = 732/ 41,1 = 18,1 см.
Требуемое расстояние между центрами тяжести ветвей
стр = 2 * √ (iyтр)2 - iy12= 2*√ 18,12 – 3,12 = 35,67 см
Требуемая ширина колонны
bктр = cтр+ 2 * z0 = 35,67+2*2,68 = 41,03 см
Приближенное значение ширины колонны (Коэффициент формы сечения α = 0,44.)
bктр = iyтр/ α = 18,1 / 0,44 = 41,1 см
Принимаем bк = 42 см.
Зазор между ветвями
d = bк – 2 * bf = 42 – 2*11 = 20 см > 10 см → условие выполнено.
Так как условие выполнено, оставляем принятый размер bк = 42 см.
Расстояние между центрами тяжести ветвей
с = bк – 2 * z0 = 42 – 2*2,68 = 36,67 см
7.2.4. Проверка устойчивости относительно свободной оси Y – Y.
Iy = 2 * (Iy1 + AВ * (0,5 * с)2) = 2 * (513 + 53,4*(0,5*36,7)2) = 38850 см4
iy = √ Iy / (2 * AВ) = √ 3 / (2*53,4) = 19,07 см > iyтр= 18,1 см → условие выполнено.
λy = ly / iy = 732 / 19,07 = 38,4 > λв = 30 → условие выполнено.
Приведенная гибкость относительно свободной оси Y – Y.
λef = √ λy2 + λв2 = √ 38,42 + 302 = 49,7 ≈ λx = 50,7
Так как λef = 49,7 < λx =50,7 то φх = 0,87 < φy = 0,871 и устойчивость относительно оси Y – Y можно не проверять.
7.3 Расчет соединительных планок
7.3.1. Установление размеров планок.
d = (0,5 – 0,75) * bк = (0,5 – 0,75)*42 = 21 – 32 см
Принимаем d = 25 см.
Длина планки
bS = d +2 * 4 = 21 + 2*4 = 29 см
Требования:
Принимаем t = 1.
d / t = 25 / 1 = 25 < 30 → условие выполнено.
bS/ t = 29 / 1 = 29 < 50 → условие выполнено.
Так как условия удовлетворены, то выпучивания быть не должно.
Требуемое расстояние между планками