Компоновка первого этажа

τ_wf1 – напряжение от поперечной силы по металлу шва;

τ_wz1 – напряжение от поперечной силы по границе сплавления;

τ_wf2 – напряжение от момента по металлу шва;

τ_wz2 – напряжение от момента по границе сплавления;

T = 40,13 кН – поперечная сила в месте прикрепления планки;

M =581,1 кН·см – момент в месте прикрепления планки;

l_w – расчетная длина сварного шва;

b_s =22 см – ширина планки;

k_f = k_{f, min} =6мм – катет сварного шва, принимается по табл.38 СНиП, в зависимости от наибольшей толщины соединяемых элементов (t_max = t_s = 8 мм);

b_f = 0,9 и b_z = 1,05 – коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;

 - условия выполняются 

3.4 Расчет оголовка колонны

Рисунок 30 - Оголовок сквозной колонны.

 

Принимаем конструктивно толщину  плиты t_pl =20мм.

Определение толщины вертикальных опорных ребер:

Определяется из их расчета на прочность  при смятии

R_p= 350 МПа=35кН/см²- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при наличии пригонки (С245);

γ_с =1 – коэффициент условия работы колонны;

V= 725,29 кН- расчетная продольная сила, расчетная нагрузка на колонну;

t_pl=20 мм – толщина опорной плиты;

z - условная длина распределения нагрузки;

-ширина опорного ребра балки.

Окончательно принимаем t_s = 8 мм.

 

Определение высоты опорного ребра:

 
Принимаем

Принимаем полуавтоматическую сварку в среде СО₂ проволокой Св-08ГА диаметром 2 мм.

- условие выполняется

 

Проверка прочности вертикальных ребер на срез:

 

- условие выполняется 

3.5 Проектирование базы колонны

 

Рисунок 31 - База колонны с траверсами.

 

База колонны предназначена  для восприятия давления от стержня колонны, распределения его по площади опирания на фундамент  и обеспечения закрепления в нем колонны в соответствии с принятой  расчетной схемой.

Конструкция базы зависит от типа сопряжения колонны с фундаментом (шарнирное или жесткое), от величины давления, передаваемого со стержня колонны, от способа установки колонны на фундамент.

Принимаем базу с траверсами.

Определение расчетного сопротивления  бетона фундамента на смятие:

     

R_b,loc – расчетное сопротивление бетона фундамента на смятие;

- отношение площади верхнего  обреза фундамента к площади  опорной плиты, принимаемое в пределах 1,2..1,5. Принимаем равным 1,2.

=7,5 МПа – призменная прочность бетона класса В12,5

=0,9-коэффицент условий работы  бетона

     

Определение требуемой площади  опорной плиты:

A_pl,req – требуемая площадь плиты;

N =1465,1 кН – продольная сила;

R_b,loc =8,1 МПа – расчетное сопротивление бетона фундамента на смятие;

Определение размеров опорной плиты  в плане:

B_pl – ширина плиты;

L_pl – длина плиты;

b=h_w = 300 мм – высота швеллера;

=12 мм– толщина траверсы, принимается равной 10…12 мм;

b_кол=340 мм- требуемая ширина сечения колонны;

С иС₁ – ширина участков плиты соответственно со сторонами траверс и со сторонами стенки швеллера;

Принимаем С=100 мм – минимальный  размер свеса опорной плиты, закрепленной анкерными болтами, ширина участка плиты со стороны траверса

Тогда:

Принимаем  B_pl =560мм по ГОСТ 82-70^*

Принимаем L_pl =420 мм.

-условие выполняется

Уточнение свеса плиты С:

B_pl = 560мм – ширина плиты;

b=h_w = 300 мм – высота швеллера;

=12 мм– толщина траверсы.

 

Определение толщины плиты:

R_у= 240 МПа

M_max – наибольший изгибающий момент, действующий в опорной плите (на полосе шириной

1 см) от равномерно распределенного  реактивного давления на фундамент  σ_f

γc – коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от толщины плиты (при ).

Изгибающий момент  M_max  зависит от условий опирания плиты на торец колонны и элементы базы (траверсы, ребра, диафрагмы). Для рассматриваемой конструкции базы M_max принимается равным большему из трех изгибающих моментов: М₁, М₂ или М_3.

M₁ – изгибающий момент, действующий на консольном участке 1 опорной плиты

σ_f – распределенное реактивное давление на грунт;

A_pl – площадь опорной плиты;

R_b,loc =8,1 МПа – расчетное сопротивление бетона фундамента на смятие;

M₂ – изгибающий момент, действующий на участке 2 опорной плиты, опертом на три стороны

β – коэффициент, зависящий от отношения длины закрепленной стороны b₁ к свободной a₁ и принимаемый по таблице, при отношении сторон a₁ / b₁ > 2  плита рассчитывается, как консоль с вылетом b₁ по формуле, как для М₁

b₁ – длина закрепленной стороны (b₁=С₁=40 мм)

а₁ – длина свободной стороны (а₁=h_w= 300 мм)

,следовательно, плита рассчитывается  как консоль.

-изгибающий момент, действующий на участке 3 опорной плиты, опертом на четыре стороны

- коэффициент, зависящий от  отношения более длинной стороны  участка b=b_кол к более короткой а=h_w , при соотношении сторон момент определяется, как для однопролетной балочной плиты.

 

Принимаем t_pl = 32 мм по ГОСТ 82-70^*.

 

Определение высоты траверсы:

Прикрепление траверсы к колонне  выполняем полуавтоматической сваркой  в среде СО₂ сварочной проволокой Св-08ГА.

Принимаем

h_tr – высота траверсы;

N = 1465б1 кН– продольная сила;

k_f – катет сварного шва;

R_wf= 180МПа – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

R_wz= 0,45·R_un = 0,45·370 = 162МПа – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления;

γ_wf = γ_wz = 1 – коэффициенты условий работы угловых швов;

b_f = 0,9 и b_z = 1,05 – коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;

γ_c=1 – коэффициент условий работы колонны, согласно таблице 6 СНиП;

 

Принимаю h_tr =390мм;

 

Определение усилий действующих в  траверсе:

Расчетная схема траверсы – двухконсольная балка, загруженная нагрузкой q_tr.

q_tr – погонная нагрузка на траверсу;

σ_f =6,23 МПа – распределенное реактивное давление на грунт;

мм – ширина грузовой площади  траверсы;

Рисунок 32 - Усилия, действующие в траверсе.

 

M_tr^оп – момент в опорном сечении траверсы;

M_tr^пр момент в пролете траверсы;

Q_tr^л – поперечная сила слева от опоры;

Q_tr^п – поперечная сила справа от опоры;

 

Проверки прочности траверсы:

А) в опорном сечении:

σ_tr – нормальное напряжение в траверсе;

τ_tr – касательное напряжение в траверсе;

σ_red – приведенное напряжение;

 

M_tr^оп =1,02 кН•м – момент в опорном сечении траверсы;

Q_tr – максимальное из Q_tr^п и Q_tr^л;

W_tr – момент сопротивления траверсы;

=12 мм– толщина траверсы;

h_tr =390мм – высота траверсы

 - условия выполняются

Прочность в опорном сечении  обеспечена.

 

Б) в пролете:

σ_tr – нормальное напряжение в траверсе;

W_tr =304,2 см³ – момент сопротивления траверсы;

M_tr^пр =18,45 кН•м – момент в опорном сечении траверсы;

 

-условие выполняется

Прочность в опорном сечении обеспечена.

 

Расчет сварных швов, прикрепляющие  траверсы и торец колонны к  опорной плите:

Поскольку торец колонны фрезеруется, а поверхность опорной плиты  строгается, то эти швы назначаются  конструктивно k_f = k_f,min= 6мм. По табл. 38^* СНиП II-23-81^*

 

3.6 Назначение диаметра анкерных болтов

 

Назначаю анкерные  фундаментные болты, соединяющие колонну с  фундаментом, принимаются диаметром d_а=20..30 мм и крепятся непосредственно к опорной плите. Анкерные болты пропускаются в специальные отверстия в плите диаметром на 10..30 мм больше диаметра болта, на них надеваются шайбы толщиной 20..30 мм с отверстием на 3 мм больше, чем диаметр болтов. После натяжения болтов на гайки, шайбы прикрепляются монтажной  сваркой к опорной плите.

Принимаем d_а=24 мм, тогда

Толщина шайбы принимаем 20мм

 

4 Сопряжение балок

 

Принимаем болты d=20мм, класс точности “В”, класс прочности 5.6

Балка №1

 

Тогда:

, принимаем 2 болта

Расстояния между болтами:

Минимальное расстояние

Максимальное расстояние

 или 

 или 

Рисунок 33 - Болтовое соединение балок

Балка №2

 

Тогда:

, принимаем 2 болта

Расстояния между болтами:

Минимальное расстояние

Максимальное расстояние

 или 

 или 

Рисунок 34 - Болтовое соединение балок

Балка №6

 

Тогда:

, принимаем 4 болта

 

Расстояния между болтами:

Минимальное расстояние

Максимальное расстояние

 или                          Рисунок 35 - Болтовое соединение балок

 или     

 

Балка №7

 

Тогда:

, принимаем 4 болта

Расстояния между болтами:

Минимальное расстояние

Максимальное расстояние

 или

 или 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 36 - Болтовое соединение балок

 

5. Список использованных источников

 

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов./ Е.И. Беленя, В.А.Балдин и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя, 6-е изд., перераб. и доп. – М.; Стройиздат, 1986 – 560с., ил.
2. СНиП 2-23-81*. Стальные конструкции. / Госстрой СССР. – М.; ЦИТП Госстроя СССР, 1996 – 96с.
3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. / Госстрой СССР. – М.; ЦИТП Госстроя СССР, 1987 – 36с.
4. Сравнение вариантов балочных конструкций рабочих площадок производственных зданий: Методические указания для выполнения курсового проекта для студентов спец. 2903 / Сост. Б.Н.Ягнюк, А.А.Рочев. – Петрозаводск: ПетрГУ, 1997 – 21 с.
5. Расчет и конструирование стержней центрально-сжатых металлических колонн/ Сост. , А.А.Рочев, Колесников Г.Н. – Петрозаводск: ПетрГУ, – 40 с.
6. Металлические конструкции (проектирование оголовков и баз колонн): Методические указания для выполнения курсового проекта для студентов спец. 2903 / Сост. А.А.Рочев, Б.Н.Ягнюк. – Петрозаводск: ПетрГУ, 1991 – 22 с.