Строительный проект однопролетного здания
Условно также принимаем, что ядровое расстояние, равное отношению площади сечения стержня к его моменту сопротивления, С учетом изложенного приведенный эксцентриситет Из отношения площади сечения поясного листа двутавра к площади сечения его стенки = 0,5, а также с учетом того, что относительный эксцентриситет приложения внешних нагрузок =0,62. Согласно требованиям унификации промышленных зданий… Читать ещё >
Строительный проект однопролетного здания (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
- Исходные данные
- 1. Компоновка Конструктивной схемы каркаса здания
- 1.1 Размещение колонн в раме
- 1.2 Компоновка поперечной рамы
- 1.3 Нагрузки, действующие на раму каркаса здания
- 2. Расчет прогона пролетом
- 2.1 Нагрузки, действующие на прогон
- 2.2 Максимальный изгибающий момент
- 2.3 Максимальная поперечная нагрузка на прогон
- 2.4 Требуемая площадь поперечного сечения
- 2.5 Распределение материала по сечению
- 2.6 Высота поперечного сечения прогона
- 2.7 Толщина стенки двутавра
- 2.8 Поясные листы прогона
- 2.9 Геометрические параметры сечения двутавра
- 2.10 Проверка местной устойчивости стенки при совместном воздействии на нее нормальных и касательных напряжений
- 2.11 Расстановка ребер жесткости
- 3. Расчет и конструирование стропильной фермы
- 3.1 Нагрузки, действующие на ферму
- 3.2 Расчет внутренних усилий в элементах фермы
- 3.3 Подбор поперечного сечения элементов фермы
- 3.4 Расчет и конструирование узлов фермы
- 4. Статический расчет рамы каркаса здания
- 4.1 Расчетные сочетания нагрузок
- 5. Расчет внецентренно нагруженной крайней колонны производственного здания
- 5.1 Расчет и компоновка поперечного сечения колонны
- 5.2 Поперечное сечение колонны
- 5.3 Расчет оголовка колонны
- 5.5 Расчет траверс колонн
- 5.6 Расчет анкерных болтов
- Библиографический список
Исходные данные
Вариант 13
Район строительства — Находка;
Пролёт здания L, м — 24;
Длина здания, м — 84;
Шаг поперечных рам B, м — 12;
Стены и кровля здания стальные — теплые Исходные данные к проектированию каркаса здания:
Прогоны — сплошные, сварные;
Ферма из парных уголков;
Колонна — сварная сплошного сечения;
Класс бетона фундаментов — Б15;
Длина отправочного элемента заводского изготовления — 12 м Тип монтажных соединений — болтовые.
1. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
1.1 Размещение колонн в раме
Размещение колонн в плане принимается с учетом конструктивных, технологических и экономических факторов.
Согласно требованиям унификации промышленных зданий расстояние между колоннами поперек здания (размеры пролетов) назначаются в соответствии с укрупненным модулем, кратным 6 (иногда 3); для производственных зданий (18; 24; 30; 36 м) и более. Расстояние между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) также принимают кратным 6.
У торцов зданий колонны обычно смещаются с модульной сетки на 500 мм для возможности использования типовых ограждающих плит и панелей с номинальной длиной 6 или 12 м.
На основании табл. 1 расстояние между температурными блоками в отапливаемых зданиях на основе металлического каркаса должно быть не менее 230 м. Следовательно, здание длиной 84 м на температурные блоки не делится.
В связи с тем, что в проектируемом здании не предусмотрено крановое оборудование, привязка продольных разбивочных осей, А и Б осуществляется по наружной грани колонн.
Рис. 1.1 — Размещение колонн однопролетного здания:
1, 2- соответственно поперечные и продольные разбивочные оси Размещение колонн на «нулевой» отметке здания показано на рис.1
1.2 Компоновка поперечной рамы
При компоновке каркаса здания следует назначить горизонтальные и вертикальные геометрические размеры каркаса здания.
Уровень пола проектируемого здания принимается за «нулевую» отметку.
Вертикальные габаритные размеры здания зависят от технологических условий производства и определяются расстояниями от уровня пола до низа несущих конструкций покрытия Н0 (рис. 2).
При определении горизонтальных размеров учитываются унифицированные привязки колон к разбивочным осям, требования жесткости, предъявляемые к колоннам и эксплуатационные требования.
В бескрановых зданиях привязка колонн к разбивочным осям принимается «нулевой». Это означает, что разбивочная ось проходит по наружной грани колонны.
Пролет фермы диктуется компоновочным решение каркаса и технологическими требованиями, предъявляемыми к зданию. Сопряжение фермы с колонной может быть как шарнирным, так и жестким. Это зависит от конструктивного решения узлов сопряжения. Опирание фермы на колонну осуществляется и сбоку, и сверху.
— высота фермы;
Н = 7200 мм — высота наземной части колонны;
L = 30 000 мм — пролет здания;
Высота колонны:
Ширина колонны:
Пролет фермы:
;
Рис. 1.2 — Схема поперечной рамы однопролетного здания
1.3 Нагрузки, действующие на раму каркаса здания
В проектировании каркаса здания учитываются нагрузки, действующие на его раму. Это постоянные нагрузки от массы конструкций, снеговая и ветровая нагрузка
Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки от массы колонн и конструкций ограждения условно в расчет не вводятся.
В зависимости от вида нагрузки расчетная нагрузка для каждого из элементов покрытия сводится в таблицу 1.
Нагрузки от массы конструкций покрытия Таблица 1
Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке, | Расчетная нагрузка,, кН/м2 | |
1. Вес фермы | 0,4 | 1,3 | 0,52 | |
2. Прогон 12 м | 0,15 | 1,05 | 0,1575 | |
3. Плиты покрытий 3×12 м | 0,25 | 1,05 | 0,263 | |
4. Пароизоляция | 0,05 | 1,3 | 0,065 | |
5. Утеплитель (пенобетон) | 0,5×0,1 | 1,2 | 0,06 | |
6. Цементная стяжка 2−3 см | 0,4 | 1,3 | 0,52 | |
7. Рубероид (3 слоя) | 0,05х3 | 1,05 | 0,1575 | |
8. Бронированный слой | 0,4 | 1,05 | 0,42 | |
Итого | 2,163 | |||
В соответствии с табл. 1 расчетная постоянная нагрузка на покрытие каркаса
Снеговая нагрузка
На основании прил. 5 СНиП 2.01.07−85 «Нагрузки и воздействия» г. Благовещенск относится к I климатической зоне.
Масса снегового покрова, приходящаяся на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, в этом районе равна =0,8 кН/м2. Следовательно, расчетная снеговая нагрузка:
где — коэффициент перехода от массы снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаем равным 1.
Ветровая нагрузка
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:
где — нормативное значение ветрового давления, приним. по табл. 13 (0,3); - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется в зависимости от типа местности; - аэродинамический коэффициент (прин. 0,6)
кН/м2
2. Расчет прогона пролетом
2.1 Нагрузки, действующие на прогон
Постоянная погонная нагрузка
Постоянная погонная нагрузка рассчитывается по формуле:
где — постоянная расчетная нагрузка;
— расстояние между узлами верхнего пояса, принимаем равным 3 м.;
=2,163*3=6,489 кН/м
Снеговая погонная нагрузка:
где — снеговая расчетная нагрузка;
— расстояние между узлами верхнего пояса, принимаем равным 3 м.;
=0,8*3=2,4 кН/м
Суммарная вертикальная погонная нагрузка на прогон:
Рис. 2.1-Расчетная схема прогона
2.2 Максимальный изгибающий момент
где — вертикальная погонная нагрузка;
— длина прогона, см.
2.3 Максимальная поперечная нагрузка на прогон
где — вертикальная погонная нагрузка;
— длина прогона, см.
2.4 Требуемая площадь поперечного сечения
где — гибкость стенки (- высота стенки двутавра; - толщина стенки двутавра;);
— расчетное сопротивление (=23 кН/см2).
Рисунок 2.2 — Сечение двутавра
2.5 Распределение материала по сечению
1. Площадь поясного листа двутавра:
где — требуемая площадь поперечного сечения.
Площадь поперечного сечения стенки:
где — требуемая площадь поперечного сечения.
2.6 Высота поперечного сечения прогона
При решении поставленной задачи вводится допущение о том, что h? h1? hw, т. е., что расстояние между крайними точками сечения h равно расстоянию между центрами тяжести поясов двутавра h1 и равно высоте стенки двутавра hw.
Высота стенки из условия обеспечения прочности материала:
где — площадь поперечного сечения стенки;
— гибкость стенки.
Минимальная высота стенки (из условия обеспечения жесткости сечения):
где — расчетное сопротивление (=23 кН/см2);
— модуль упругости, 21 МПа
— длина прогона, см;
— 1/200
По эмпирической зависимости:
где — длина прогона, см.
Высоту стенки принимаем .
2.7 Толщина стенки двутавра
Из условия, что только стенка воспринимает касательные напряжения:
где — расчетное сопротивление (=23 кН/см2);
— высота стенки двутавра;
— поперечная нагрузка на прогон.
Из принятой гибкости:
По эмпирической формуле:
Для стенки принимаем сталь горячекатаную по ГОСТ 19 903–74* толщиной =6,0 мм.
2.8 Поясные листы прогона
Площадь поперечного сечения верхнего или нижнего поясов двутавра:
где — ширина поясного листа;
— толщина поясного листа.
В соответствии с п. 7.24 и табл. 30 СНиП 2−23−81* «Стальные конструкции» для обеспечения местной устойчивости свеса поясного листа необходимо чтобы:
где — ширина свеса поясного листа;
Находим, что:
Следовательно:
С учетом, требуемая ширина поясного листа:
2.9 Геометрические параметры сечения двутавра
Момент инерции сечения двутавра:
где — площадь сечения поясного листа;
— площадь сечения стенки;
— высота сечения двутавра.
Момент сопротивления сечения двутавра:
где — момент инерции сечения;
— высота сечения двутавра.
Статический момент половины сечения двутавра:
где — площадь сечения поясного листа;
— площадь сечения стенки;
— высота сечения двутавра.
2.10 Проверка местной устойчивости стенки при совместном воздействии на нее нормальных и касательных напряжений
Указанная проверка осуществляется по формулам:
где — максимальный изгибающий момент;
— момент сопротивления сечения двутавра;
— расчетное сопротивление, 23 кН/см2;
— коэффициент условия работы, принимаем равным 0,9;
— максимальная поперечная нагрузка на прогон;
— статический момент половины сечения двутавра;
— момент инерции сечения двутавра;
— толщина стенки двутавра, см;
Условия выполняются. Принимаю = 0,6 см, = 55 см.
2.11 Расстановка ребер жесткости
Значит d=2*hw=2*55=110 см Рисунок 2.3 — Ребра жесткости
3. Расчет и конструирование стропильной фермы
3.1 Нагрузки, действующие на ферму
В п. 3.1. установлено, что на ферму действует постоянная погонная нагрузка = кН/см.
где В — длина прогона, см.
3.2 Расчет внутренних усилий в элементах фермы
Для определения усилий в стержнях фермы (поясах и решетке) следует нагрузить ее сосредоточенными нагрузками, приложенными в узлах фермы.
Усилия в узлах фермы следует определять по приближенной схеме (второй).
Q= 533,34 кН
P=106,668 кН Рисунок 3.1- Расчетная схема фермы Сечение 1−1:
Рисунок 3.2 — Расчетная схема сечения 1−1
^ +; v ;
> +; < ;
Сечение 2−2:
Рисунок 3.3 — Расчетная схема сечения 2−2
^ +; v ;
> +; < ;
Сечение 3−3:
Рисунок 3.4 — Расчетная схема сечения 3−3
^ +; v ;
> +; < ;
Сечение 4−4:
Рисунок 3.5. — Расчетная схема сечения 4−4.
^ +; v ;
> +; < ;
3.3 Подбор поперечного сечения элементов фермы
Сечение опорных раскосов, верхнего и нижнего поясов подбираем из условия прочности:
Следовательно:
где — усилие, действующее в элементе;
— коэффициент продольного изгиба (зависит от гибкости л: для сжатых элементов л=120, ц=0,436; для растянутых л=250, ц=0,11);
— площадь поперечного сечения элемента, см2;
— расчетное сопротивление, 23 кН/см2;
— коэффициент условия работы, принимаем равным 0,9
Площадь сечения нижнего пояса:
Принимаю элементы нижнего пояса из высокопрочной стали (), тогда В соответствии с сортаментом тавров с параллельными гранями полок ТУ 14−2-682−86 для нижнего пояса фермы принимаем тавр 25 БТ1(А=46,18 см2, h=242,5 мм, b=200 мм, t=12 мм).
Площадь сечения верхнего пояса ():
Принимаю тавр 25БТ2(А=51,10 см², h=244,5 мм, b=200 мм, t=14 мм) Площадь сечения сжатого опорного раскоса ():
Согласно ГОСТ 8510–86*, полученному усилию соответствует парный уголок 100×63×10 (А=31,34 см2, h=100 мм, b=63 мм, t=10 мм).
Рисунок 3.6 Сечение неравнополочного уголка Сечение средних раскосов определяем по предельной гибкости:
где — предельная гибкость;
— геометрическая длина стержня
— предельная гибкость Принимаю два равнополочных уголка № 7,5 (А=7,39 см2, b=75 мм, t=5 мм) Рисунок 3.7 Сечение равнополочного уголка
3.4 Расчет и конструирование узлов фермы
Длина сварного шва:
где — внутреннее усилие, действующее в элементе;
— коэффициент ручной дуговой сварки (0,7);
— катет сварного шва (0,5 см);
— расчетное сопротивление металлу шва по металлу шва (18м кН/см2);
— коэффициент условий работы шва (1,0);
— коэффициент условий работы соединения.
Напряжения в сварном шве должны быть меньше также расчетного сопротивления металла зоны сплавления, т. е.
Поскольку, определение требуемой длины сварного шва по расчетному сопротивлению металла зоны сплавления не производится.
Узел 1:
Узел воспринимает на себя опорные реакции фермы от постоянной и снеговой нагрузок по всему пролету.
= кН Длина сварного шва по обушку уголка:
по перу ;
Суммарная длина сварного шва с одной стороны фасонки:
Рисунок 3.8 Узел № 1 фермы пролетом 30 м Узел 2:
Так как усилия, действующие в этом узле, равны нулю, все сварные швы минимум по 50 мм.
Рисунок 3.9 Узел № 2 фермы пролетом 30 м Узел 3:
= кН
= кН Площадь распределительной пластины:
где — ширина пластины;
— толщина пластины.
где — длина уголка.
Рисунок 3.10 Сечение 1−1, Узел № 3 фермы пролетом 30 м Узел 4:
= кН
= кН
= кН Площадь распределительной пластины:
где — ширина пластины;
— толщина пластины.
где — длина уголка.
Рисунок 3.11 Узел № 4 фермы пролетом 30 м Узел 5:
= кН Рисунок 3.12 Узел № 5 фермы пролетом 30 м Узел 6:
Площадь накладки:
Длина накладки:
Рисунок 3.13 Узел № 6 фермы пролетом 24 м
4. Статический расчет рамы каркаса здания
Статический расчет рамы заключается в определении изгибающих моментов, поперечных и нормальных сил в ее характерных сечениях (в месте сопряжения колонн с ригелем, в основном сечении колонн и в месте ее сопряжения с фундаментом).
Расчетная схема рамы представлена на рисунке 5.1
На раму действуют постоянные нагрузки (равномерно распределенная приложенная к верхнему поясу фермы, моменты в верхних узлах рамы), снеговые (равномерно распределенная приложенная к верхнему поясу фермы, моменты в верхних узлах рамы), ветровые нагрузки (вертикально распределенные нагрузки, сосредоточенная ветровая нагрузка в уровне нижнего пояса фермы).
Усилия в раме можно определить известными способами строительной механики (метод сил, метод перемещений и др.). В настоящей работе усилия в раме определяются по готовым формулам.
Рисунок 4.1 Расчетная схема рамы Постоянная погонная нагрузка:
где — расчетная постоянная нагрузка (2,163 кН/м2);
— шаг колонн (12 м).
Снеговая погонная нагрузка:
где — расчетная снеговая нагрузка (0,8 кН/м2);
— шаг колонн (12 м).
Моменты в верхних узлах рамы:
где — вертикальная опорная реакция;
— ширина колонны.
На основании СНиП 2.01.07−85 (табл. 5) нормативное значение ветровой нагрузки во втором районе (Благовещенск):
Погонная ветровая равномерно распределенная нагрузка:
где — нормативное значение ветровой нагрузки;
— шаг колонн (12 м).
Сосредоточенная ветровая нагрузка в уровне нижнего пояса фермы:
где — погонная ветровая равномерно распределенная нагрузка;
— высота фермы (3,150 м).
Максимальный момент внешних нагрузок и поперечная сила:
Моменты внутренних сил в жестких опорах, вызванные моментом внешних нагрузок в верхнем левом узле рамы:
где Н — высота колонны = 7,8 м Моменты внутренних усилий в жестких опорах, вызванные моментом внешних нагрузок в правом верхнем узле рамы:
Суммарные моменты внутренних усилий в стойках рамы:
каркас здание производственный стропильный Продольные усилия в стойках рамы:
Ветровая нагрузка слева:
*м
*м Ветровая нагрузка справа:
* м
* м Сосредоточенная ветровая нагрузка слева:
Сосредоточенная ветровая нагрузка справа:
4.1 Расчетные сочетания нагрузок Анализ внутренних усилий в раме каркаса здания от внешних постоянных, снеговых и ветровых нагрузок свидетельствует о том, что наиболее нагруженной оказалась левая стойка рамы. Поэтому составим самое невыгодное сочетание внешних нагрузок на левую стойку.
При расчете конструкции следует составить два основных сочетания нагрузок:
1-е основное сочетание — постоянная нагрузка и одна из временных, дающих вместе с постоянной нагрузкой самое невыгодное нагружение колонны;
2-е основное сочетание — постоянная нагрузка и все временные нагрузки с коэффициентом сочетания 0,9.
Расчетные сочетания нагрузок приведены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1. Расчетные сочетания нагрузок
Схема | Нагрузки | Внутренние усилия | ||||||
Сечение 1−1 | Сечение 2−2 | |||||||
Мх, кН*м | N, кН | Н, кН | Мх, кН*м | N, кН | S, кН | |||
1.Постоянные | ||||||||
2.Снеговые | ||||||||
3.Ветер | ||||||||
РСУ1(1;2) | ||||||||
РСУ2(1,2,3)0,9 | ||||||||
5. Расчет внецентренно нагруженной крайней колонны производственного здания
5.1 Расчет и компоновка поперечного сечения колонны
Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжатие. Значения расчетных усилий — продольной силы N, изгибающего момента в плоскости рамы M и поперечной силы Н — определяют по результатам статического расчета. При расчете необходимо проверить ее прочность, а также общую устойчивость и местную устойчивость элементов. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны должны обладать также необходимой жесткостью.
В соответствии с расчетами, максимально возможный момент в жестком узле колонн M = 120,49 кН*см, продольное усилие равно величине опорной реакции N = P = Q = 213,336 кН Указанный размер колонн промышленных зданий рассчитывается выражением:
где — геометрическая длина колонны рамы; = 2,0 — коэффициент приведения расчетной длины колонны к длине шарнирно закрепленного стержня.
см Требуемая площадь сечения колонны:
коэффициент продольного изгиба внецентренно нагруженных стержней, зависящий от условной гибкости стержня и приведенного эксцентриситета.
Условная гибкость стержня:
где, л — абсолютная гибкость;
Принимаем hw из условия обеспечения общей устойчивости равное
см Из условия привязки стержня колонны к разбивочным осям ширина колонны должна быть не менее 40 см (в бескрановом здании). Следовательно ширину колонны h принимаем 40 см.
Условно также принимаем, что ядровое расстояние, равное отношению площади сечения стержня к его моменту сопротивления, С учетом изложенного приведенный эксцентриситет Из отношения площади сечения поясного листа двутавра к площади сечения его стенки = 0,5, а также с учетом того, что относительный эксцентриситет приложения внешних нагрузок =0,62
e — абсолютный эксцентриситет;
с — ядровое расстояние Коэффициент влияния формы сечения на основании табл.73 СНиП II-23−81*
В таком случае приведенный эксцентриситет На основании табл. 74 СНиП II-23−81*, коэффициент продольного изгиба внецентренно нагруженного стержня равен:
см2
Приступая к компоновке поперечного сечения колонны, следует стремиться к тому, чтобы создать сечение с тонкой стенкой. Снижение толщины стенки приводит к снижению гибкости стержня относительно оси, параллельной стенке. Вместе с этим необходимо помнить, что снижение толщины стенки ведет к снижению ее местной устойчивости и, естественно, к вероятному снижению несущей способности.
Поэтому из условия обеспечения местной устойчивости стенки, отношение высоты стенки к толщине должно равняться (п. 7.14 СНиП II-23−81*):
максимальная относительная гибкость, зависит от условной гибкости и определяется по формуле:
Толщина стенки будет равна:
Таким образом из условия обеспечения местной устойчивости на стенку принимаем толщину стенки tw=0,4 см Уточним значение высоты стенки Поэтому высоту стенки принимаем равной Полученное значение высоты стенки свидельствует о том, что для обеспечения местной устойчивости стенки ее гибкость должна быть равной :
При рассчитанных геометрических размерах стенки ее условная гибкость:
В СНиПе II-23−81* при условии, что условная гибкость стержня 0,8 < <4,0, соотношение свеса полки к ее толщине:
Из этой зависимости находим ширину свеса поясного листа Требуемая площадь сечения поясного листа:
С учетом того, что, ширина свеса поясного листа.
С учетом найденной толщины поясного листа, ширина листа составляет На этой стадии подбора поперечного сечения стержня колонны следует вспомнить о том, что стержень должен быть равноустойчивым, т. е. гибкость относительно главных осей должна быть приблизительно одинаковой).
Из условия, что, толщину пояса принимаем tf = 12 мм Для проверки указанного требования определим геометрические параметры сечения:
Относительно оси Х Момент инерции:
см4
Момент сопротивления:
Радиус инерции:
см Гибкость:
Относительно оси Y
Момент инерции:
см4
Момент сопротивления:
Радиус инерции:
см Гибкость:
Так как, то возможна потеря устойчивости стержня из плоскости действия внешней нагрузки (изгибо-крутильная форма потери устойчивости стержня). Поэтому выполняем проверку устойчивости из плоскости действия момента внешних нагрузок:
у =
ц — коэффициент продольного изгиба центрально сжатых стержней;
С — коэффициент, характеризующий изгибо-крутильную форму потери устойчивости стержня;
N — максимальные сжимающие усилия (равное Qоп);
гс — коэффициент условия работы Выше установлено, что радиус инерции =2,81 см Гибкость стержня
В соответствии со п. 5.31 СНиП П-23−81* при гибкости > коэффициент не должен превышать где
It — момент инерции при кручении поперечного сечения колонны.
в таком случае Условие выполняется Так как: > на основании пункта7.21* СНиП II-23−81* стенка колонны нуждается в добавлении ребер жесткости.
Расстояние между ребрами жесткости определяется по формуле:
Таким образом, принимаем расстояние между ребрами жесткости равное 90 см.
5.2 Поперечное сечение колонны
В соответствии с посчитанными геометрическими размерами поперечное сечение колонны должно иметь вид, представленный на рис. 5.1
Рис. 5.1-Сечение колонн
5.3 Расчет оголовка колонны
В проекте принимаем, что ферма примыкает к колонне сбоку. Оголовок колонны воспринимает на себя только опорные реакции прогонов.
Опорная реакция в прогоне от постоянной и снеговых нагрузок: Q=53,334 кН Поскольку на оголовок рядовой колонны опирается два прогона, то суммарная сосредоточенная нагрузка на оголовок будет равна:
кН С учетом того, что опорное ребро приваривается с четырьмя швами, требуемая длина сварного шва с одной стороны стенки равна:
см В запас несущей способности принимаем оголовка принимаем lw=10 cм.
IШирина опорного ребра равна см В запас несущей способности ширину опорного ребра принимаем =10см Толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:
Принимаем толщину ребра .
Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле В приведенных расчета принято: -расчетное сопротивление металла опорного ребра на смятие принимаем на основании таблицы 53 СНиП II-23−81*
Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20−25 мм.
Конструктивное решение оголовка колонны показано на рис. 5.2
5.4 Расчет базы колонны Ширина плиты под базу колонны принимается на 100−200 мм шире сечения колонны. Поскольку ширина поясных листов =163 мм, то ширина опорной плиты под базу колонны В=300 мм.
Длина плиты из условия обеспечения прочности бетона под плитой:
Ш = 1.5 — коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений в бетоне (для В15)
= 1*1.5*0.85 = 1.275 кН/см2
=1,81 см Из конструктивных соображений длину плиты принимаем равной высоте поперечного сечения плюс 100 мм, но не меньше 60 см:
Расчет толщины плиты базы колонны Наибольшие изгибающие моменты действуют на 1 участке (см. эскиз) — пластинка, опертая на 4 канта.
где
коэффициент =, зависящий от соотношения a/b
см кН*см Толщина опорной плиты базы
=см
5.5 Расчет траверс колонн
База колонны имеет две общие траверсы. Каждая траверса приваривается к полкам колонны четырьмя швами и работает как двухконсольная балка и под действием отпора бетона фундамента и усилия в анкерных болтах. Швы крепления траверсы воспринимают только сдвигающие усилия.
Высота оголовка определяется требуемой длиной сварных швов, воспринимающих внешнюю вертикальную нагрузку.
В запас несущей способности сварных швов их длину и, следовательно, высоту траверсы принимаем. Толщину траверсы принимаем равную 2,0 см.
Конструктивное решение базы колонны показано на рис. 5.2.
Рис. 5.2 — База колонны
5.6 Расчет анкерных болтов
Жесткое сопряжение внецентренно нагруженных стальных колонн с железобетонным фундаментом обеспечивается анкерными болтами, которые фиксируются на траверсе базы колонны.
Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения:
где площадь и момент сопротивления плиты; ширина и длина плиты.
При большом значении изгибающего момента второй член уравнения напряжений может оказаться больше первого, и под плитой возникают растягивающие напряжения, которые воспринимаются анкерными болтами.
Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона усилие в анкерных болтах (с одной стороны базы) .
Находим положение нулевой точки на эпюре напряжений.
Центр тяжести сжатой зоны эпюры напряжений Расстояние от центра тяжести сжимающих напряжений до оси анкерного болта Находим усилие в анкерных болтах Площадь сечения одного анкерного болта
— сопротивление болта принимаем по СНиП II-23−81* табл.60
Диаметр болта
Библиографический список
1. СНиП II-23.81*. Стальные конструкции. -М.: ЦИТП, 2001. -96с.
2. ГОСТ 16 350–80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических изделий. -М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1981. -140 с.
3. СНиП 2.01.07−85*. Нагрузки и воздействия. -М.: Госстрой СССР, 2001. -43с.
4. Металлические конструкции. В 3 т. Конструкции зданий/Под ред. проф. В. В. Горева. -М.: Высшая школа, 1999. Т.2. -528 с.
5. Металлические конструкции/Под ред. проф. Е. И. Беленя. -М.: Стройиздат, 1986. -560 с.
6. Лихтарников Я. М. и др. Расчет стальных конструкций: Справочное пособие. -Киев: Будивельник, 1984. -336 с.
7. Справочник проектировщика. Металлические конструкции: В 3 т/Под ред. проф. В. В. Кузнецова. Место изд-во АСВ, 1998. т. 2. -504 с.
8. Кравчук В. А. Стальной каркас одноэтажного однопролетного производственного здания Хабаровск Издательство ТОГУ 2010