Проектирование производственного здания каркасного типа (стр. 2 из 3)

=2544516,6

Проверяется прочность главной балки

Проверяется прочность стенки на совместное воздействие σ и τ, расчетное сечение в трети пролета.

√σ1²+3*τ1² < 1.15*Ry*γc

;

Устойчивость главной балки обеспечена за счет того, что верхний сжатый пояс раскреплен монолитным железобетонным настилом. Проверка на жесткость с учетом [f/l]=1/300:

f=(5/384)*(Qmax/EJ)*l^4=0.0033

f/l=0.00002 < 0.0033

Проверка стенки на местную устойчивость:

В соответствии с (1) устойчивость стенки обеспечена при условной гибкости:

λw=hef/tw*√Ry/E < 3.5

Ширина ребра и толщина рассчитываются:

Проверка на местную устойчивость стенки

34,6

Расчет узла сопряжения главной и второстепенной балок

Балки сопрягаются в одном уровне на сварке. По (1, табл. 55*) принимаем электроды Э85 с расчетным сопротивлением Rwf=200 МПа.

Нагрузкой на сварной шов узла является опорная реакция второстепенной балки V = Qmax =406,87/2=203,435кН от расчетной нагрузки.

Проверка сварного шва на прочность

где βf = 0,7 – коэффициент проплавления шва

kf – катет сварного углового шва, 6 мм

γwf – коэффициент условий работы шва по (1), равный 1

lw=hef1-10 мм=156-10 =155см – расчетная длина шва

hef1 = длина шва по стенке второстепенной балки

где βz = 1,15

γwz =1

Rwz = 0.45 Run = 16,65 МПа

Run по (1, табл 51) = 37 МПа

4.3 Расчет колонны рабочей площадки

Расчетная схема:

Колонна закреплена шарнирно.

Сила, сжимающая колонну:

N=2*k*V

Где V – опорная реакция главной балки от расчетных нагрузок 854,4 кН,

k =1.02 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны.

N=2*1.02*854,4=1743 кН

Геометрическая длина колонны:

Lk = H-(tпл+h)+hф

Где Н – отметка верха железобетонной плиты, 5,1 м

tпл – толщина плиты, 15 см

h – высота главной балки, 160 см

hф – величина заглубления верха фундамента относительно уровня чистого пола, 80 см

Lk =510-15-160+80=415 см

Расчетная длина колонны в плоскости главных балок:

lef*x =µ* Lk

где µ - коэффициент расчетной длины по (1, табл. 71а) = 1

lef*x =415 см

Расчетная длина из плоскости главных балок:

lef*y =µ* Lk

где µ = 1

lef*y = 415 см

Сталь для колонны по (1) – С245.

Поперечное сечение колонны – прокатный двутавр с параллельными гранями полок по СТО АСЧМ 20-93 (3).

Сечение подбирается из условия

A > N/(φmin*Ry*γc)

При λзад = 70 по (1, табл 72) φmin = 0.654

А=1743/(0.654*240000)=0,011104=111,04 см²

Принимаем двутавр 60ШЗ.

A=181,1 см²

ix = 24,35см iy = 7,17 см

b=3,2 см h= 58,0 см

Проверка на устойчивость

σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1.1

σ =1743/(0.654*181,1) < 24 кН/см²

17,4 кН/см² <24 кН/см²

Проверка на гибкость:

λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

где ix, iу –радиусы инерции сечения колонны по (3),

[λ] – предельное значение гибкости для колонн (1, табл 19)

[λ]=180-60*α

α=N/(φ*Α*Ry*γc) =1743/(0.654*181,1*24*1.1)=0.55

[λ]= 180-60*0.5=150

λx = 415/20,56=20,18 < 150

λy = 415.5/6,81=60,93 < 150

Конструирование и расчет оголовка колонны:

Толщина опорной плиты – 1,5 см.

Высота вертикальных ребер жесткости назначается из условия прочности сварных швов, прикрепляющих ребра к колонне:

βf = 0,7 по (1) для полуавтоматической заводской сварки

Rwf = 200МПа

γwf =1

kf =0,6 см

γc = 1

Конструктивно hs < 0.6*h

где h – высота сечения колонны

0,5м

0.6*58 = 0,348м

В то же время hs > 85* βf*kf

0,5 < 85*0,7*0,6=0,35м

Ширина bs и толщина ts вертикальных ребер назначаются из условия прочности при смятии торца ребра под нагрузкой от главных балок:

σ = N/ts*bs < Rp*γc

где bs = bр+2*t, t – толщина опорной плиты колонны.

bs = 32+2*2 =36 см

Rp = 33,6 кН/

(1)

ts =1743/(36*1*33,6) = 1,44 см

Расчет базы колонны

Колонна шарнирно опирается на фундамент.

Размеры опорной плиты в плане:

Ширина плиты

Впл = bf+2*(tmp+c)

tmp = 1 см – толщина траверсы

c = 6 см – ширина свеса

Впл =30+2*(1+6)=47 см

Длина плиты определяется из условия прочности бетона под плитой:

Aпл = N/Rф,

где Rф = 1.2*Rпр.б – прочность бетона фундамента, зависящая от призменной прочности бетона Rпр.б , которая принимается по классу прочности бетона (3, табл. 6.7) и равна 0.85 МПа для бетона марки В15.

Aпл – площадь опорной плиты.

Rф = 1.2*0.85= 1.02 МПа

Апл=1743/1,02 = 1708,8 см²

Длина опорной плиты Lпл > Апл/Bпл должна быть достаточной для размещения и крепления колонны. В то же время для базы желательно выполнение условия Lпл/Bпл = 1-1.3

Lпл=1708,8/47=36,357 см

Lпл/Bпл=36,357/47=0,7

Геометрически Lпл=49,5+12+12=73,5

Толщину опорной плиты tпл определяют из условия ее прочности при работе на изгиб, как пластины, нагруженной равномерной нагрузкой – отпором фундамента. Сечением колонны, траверсами и ребрами жесткости плита в плане разбита на участки. Есть участки, опертые по четырем сторонам, по трем, по двум и консольные. В каждой пластинке вычисляется изгибающий момент как в балке:

М4 = α*σб*а²

М3 = β*σб*а1²

М1 = σб*с²/2

где α и β – коэффициенты, определяемые по таблицам Галеркина (3, табл 6.8, 6.9)

σб = N/(Lпл*Bпл) – напряжение в бетоне фундамента под плитой

а, а1 и с – размеры пластинок.

σб =1743/(73,5*36)=0,658 кН/см²

α=0.048

β=0.060

а=14,22 см

а1=30 см

c=6 см

М4 = 0,081*0,6587*14,22²=0,6

М3 = 0.06*0,6587*30²=35,57

М1 = 0,6587*6²/2=11,856

По максимальному моменту из М1 М4

tпл > √6*Ммах/(Ry*γc)

Толщина плиты

tпл =√6*35,57/(24*1) =2,98 см

Высота траверсы базы колонны hтр:

βf = 0,7 по (1) для полуавтоматической заводской сварки

Rwf = 200МПа

γwf =1

kf =10 см

Опорная плита крепится к основанию анкерными болтами диаметром 24-36 мм.

5. Расчет фермы покрытия

Расчетная схема фермы:

Ферма шарнирно опирается на колонны каркаса здания сверху. Нагрузка на ферму приложена в узлах верхнего пояса:

F = (q+p)табл*B*lп

где (q+p)табл – расчетное значение нагрузки, 7,617 Кн/м²

B шаг ферм, 12 м

Lп – длина панели верхнего пояса, 3 м

F = 7,617*12*3=274,212 кН

Усилия в стержнях фермы находятся методом вырезания узлов.

Высота фермы 2250 мм, высота фермы по осям поясов 2200 мм.

Сталь для элементов фермы назначается (1), для поясов С345, для решетки С255. Тип поперечного сечения поясов и решетки – парные уголки.

Подбор сечения сжатых стержней:

Верхний пояс

Nmax = 717,61 кН

lefx = lefy = 3 м

λзад = 70

φ = 0.687

2А=N/(φ*Ry*γc) = 717,61/(0.687*34.5*1) = 30,277 см² А > 15,138 см²

Принимаем L110×110×8

А = 17,2 см²

ix=3,39 см iy=4,9 см

Проверка на устойчивость:

σ = N/(φ*A) < Ry*γc

γc=1

717,61/(0.687*2*17,2) < 34.5

30,36 < 34.5

Проверка на гибкость

λx = lef*x/ix < [λ]

λy = lef*y/iу < [λ]

[λ]=120

λx =300/3,39=88,49 < 120