Металлические конструкции 1_КР. 1 1Компоновка ячейки. 3 2Расчет настила 4

• Название: 1 1Компоновка ячейки. 3 2Расчет настила 4
• Дата: 18.02.2023
• Размер: 2.73 Mb.
• Имя файла: Металлические конструкции 1_КР.docx
• Тип: Реферат; #943762
• страница: 3 из 3

Конструирование и расчет колонны.

17. Стержень колонны.

Исходные данные:

1. 
   Расчётное усилие N = 2 =2326,28×2 = 4652,5 кН.
   
2. 
   Материал – сталь класса С275.
   
3. 
   Закрепление концов шарнирное (рис. 25).
   

Рис. 24 Конструктивная и расчетная схемы колонн

Геометрическая длина (высота) колонны:



Предварительно принимаем R_y = 27кН/см², коэффициент условий работы γ_с = 1, гибкость в первом приближении λ = 80 и коэффициент продольного изгиба По табл.72 СП16.13330.2017 (СНиП II-23-81) методом интерполяции: φ = 0,646:



Коэффициенты приведения геометрических длин к расчетным длинам μ_х = μ_y= 1,0, следовательно принимаем расчетные длины равными геометрическим.

Радиусы инерции:

Определяем требуемые значения габаритных размеров сечения колонны для случая ее равноустойчивости: ,

С учетом требований автоматической сварки, применения для полок стандартых элементов (ГОСТ 82-70) и модульности высоты сечения колонны (М=10мм) в первом приближении примем габариты сечения колонны h_k = 30 см и b_f = 40 см.

Площадь сечения:


Рис. 25 Сечение колонны в первом приближении

Проверка общей устойчивости колонны.

Момент инерции сечения относительно оси «y»:



Радиус инерции сечения относительно оси «y»:



Гибкость колонны в плоскости, перпендикулярной оси «y»:

Полученное значение гибкости меньше предельно допустимого [λ] = 120.

По табл.72 СП16.13330.2017 (СНиП II-23-81) методом интерполяции определяем минимальное значение коэффициента продольного изгиба:

φ_min = 0,629.

Устойчивость стержня:

Необходимо увеличить жесткость сечения.

Во втором приближении принимаем габариты сечения колонны h_k = 42 см и b_f = 40 см. Толщину стенки и полки оставляем прежними t_f = 3,0 см и t_ω = 1,0 см.

Площадь сечения:

Момент инерции сечения относительно оси «y»:

Радиус инерции сечения относительно оси «y»:

Гибкость колонны в плоскости, перпендикулярной оси «y»:

, φ_min = 0,652.

Проверка устойчивости:


Недонапряжение составляет 0,95 % < 5 %. Общая устойчивость колонны обеспечена.

Проверка местной устойчивости отдельных элементов колонны: стенки и полки.

Условную гибкость колонны :

Условие устойчивости стенки:

Действительная гибкость стенки:

Предельно допускаемая величина гибкости: .

Условная гибкость колонны , в таком случае:

, но не более 2,3.

Предельно допускаемая величина гибкости:

, устойчивость обеспечена.

Проверим выполнение неравенства: >36

следовательно требуется постановка парных поперечных ребер жесткости в двух сечениях по высоте колонны в целях исключения потери общей устойчивости колонны в результате закручивания.

Проверка местной устойчивости полки.

Расчетная ширина свеса полки:

Отношение свеса к толщине:

Предельно допускаемую величину отношения свеса к толщине для полок, окаймленных ребрами:

, следовательно полка устойчива. После проведенных проверок следует вывод о соответствии принятой колонны эксплуатационным требованиям.

18. Оголовок колонны.

Оголовок колонны показан на рис. 27. Плита принимается конструктивно толщиной . Необходимо определить размеры продольных ребер.

Требуемая площадь смятия определится по формуле:

Расчетное сопротивление стали на смятие по табл.51 СП16.13330.2017 (СНиП II-23-81) : R_p = R_u = 37 кН/см²

Требуемая площадь смятия:

Требуемая ширину ребра оголовка определяется конструктивно:



Принимаем (ГОСТ 103–2006).

Требуемая толщина одного ребра:

Принимаем (ГОСТ 103–2006).

Длина швов, прикрепляющих ребра к стенке колонны:

- из условия работы на срез по металлу шва:

- из условия работы на срез по металлу границы сплавления:

Минимальный катет: =8 мм; Максимальный катет: .

В первом приближении примем катет: = 10 мм.

Коэффициенты проплавления: и .

Расчетные сопротивления угловых швов на срез по металлу шва и металлу границы сплавления: .

Длины швов:



Проверяем полученные длины швов:

Принимаем высоту ребра h_p = 65 см по наименьшей из расчетных длин швов.



Рис. 26 Ребра оголовка

19. База колонны.

Исходя из расчетной нагрузки на колонну в качестве шарнирной базы принимаем плиту t_пл ≤ 40 мм, усиленную элементами жесткости.

Площадь плиты :

Усилие в базе N_б:

Коэффициент = 1,0.

В первом приближении примем бетон фундамента класса В10. R_b = 0,6 кН/см².

Расчётное сопротивление бетона смятию:

Требуемая площадь плиты:

Ширина плиты :

Принимаем (ГОСТ 82-70).

Длина плиты:

Принимаем (ГОСТ 82-70).

Давление под плитой принимаем равномерно распределенным:

;

Таким образом, плиту рассчитываем как изгибаемую пластину.

Определяем наибольший изгибающий момент:

Закрепление по одному канту (участок 1):

Закрепление по трем кантам (участок 2): b/a = 8,5/40 = 0,212 < 0,5.

с₁ < c (4 см < 12,5 см), изгибающий момент будет меньше , определение его не требуется.

Закрепление по четырем кантам (участок 3):

Длинная сторона:

Короткая сторона:

Соотношение = 36/19,5 = 1,84 < 2,0, где α=0,098.

Изгибающий момент M₃:

Максимальный изгибающий момент .

Требуемая толщина плиты



Принимаем (ГОСТ 82-70).

Размеры траверсы зависят от высоты сварных швов, передающих усилие от стержня.

Длина швов: ,

Минимальный катет = 8 мм.

Максимальный катет: .



Рис. 27 Шарнирная база колонны

Примем катет швов, прикрепляющих рёбра к стенкам колонны, = 10 мм.

Определяем длины швов:

- из условия работы на срез по металлу шва:



- из условия работы на срез по металлу границы сплавления:



Производим проверку полученных швов:

Условие выполнено, принимаем высоту траверсы .

Производим проверку траверсы на прочность.

Нагрузка q_тр, собираемая с грузовой полосы шириной В_пл/2 (рис. 28, 29):





Рис. 28 Траверса шарнирной базы

Максимальное перерезывающее усилие на опоре:



Максимальный изгибающий момент в середине пролёта:



Площадь сечения траверсы:

Момент сопротивления:

Проверка сечения по нормальным напряжениям:



Проверка касательных напряжений:

Касательные напряжения больше расчетного сопротивления стали срезу:



Принимаем толщину траверсы t_тр = 12 мм

Проверка траверсы на срез:

,

Окончательно принимаем траверсу 680×12.

Заключение

В данной курсовой работе сконструированы основные элементы рабочей площадки промышленного здания.

В результате технико-экономического сравнения двух вариантов компоновки ячейки балочной клетки: нормального и усложненного типов выбран первый (нормальный вариант) как более экономичный с точки зрения расхода стали на 1 м², количества типоразмеров балок на ячейку и количества отправочных марок (таблица 1).

В качестве главной балки сконструирована составная сварная балка высотой 130 см, сечением поясных листов 900х30 мм. В качестве балок настила выбран двутавр I 40.

Сконструирована колонна в виде сварного двутавра. Габаритные размеры сечения колонны – 420х400 мм.

Элементы площадки рассчитаны по двум предельным состояниям: по несущей способности и по пригодности к нормальной эксплуатации, что обеспечивает надежность их работы.

Список литературы

1. 
   Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, В.С.Игнатьева и др.] ; под ред. Ю.И.Кудишина. 10 изд., стер. – Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.
   
2. 
   Родионов И.К. Технико-экономическое сравнение вариантов компоновки ячеек балочных клеток. Методические указания. Тольятти: ТГУ, 2019.
   
3. 
   Родионов, И.К. Работа, расчет и конструирование стальных центрально-сжатых сплошных колонн: электрон. учеб.-метод. пособие / И.К. Родионов. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2015.
   
4. 
   Родионов, И.К. Работа, расчет и конструирование сварной балки рабочей площадки промышленного здания: электрон. учеб.-метод. пособие / И.К. Родионов. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2019.
   
5. 
   Родионов, И.К. Конструктивные решения элементов и узлов рабочих площадок промышленных зданий: электронное учебно-методическое пособие / И.К. Родионов; под ред. В.М. Дидковского. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2015.
   
6. 
   СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
   
7. 
   СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*.