2. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. 3 1 Размещение колонн в плане. 3

• Название: 2. Компоновка конструктивной схемы каркаса здания. 3 1 Размещение колонн в плане. 3
• Дата: 27.12.2022
• Размер: 2.46 Mb.
• Имя файла: 846c907f0eec938179e3820892919894.docx
• Тип: Документы; #866295
• страница: 8 из 9

5.3. Подбор сечения нижней части колонны.

Подкрановую ветвь колонны принимаем из прокатного двутавра с параллельными гранями полок, а наружную – в виде сварного швеллера.

Предварительно примем, что ось симметрии шатровой ветви отстает от торца на z₀ = 5 см. Тогда расстояние между центрами тяжести ветвей



Положение центра тяжести сечения нижней части колонны определим по формуле:





Усилия в ветвях:

- в подкрановой ветви



- в наружной ветви

5.3.1. Компоновка сечения

Для фасонного проката толщиной до 20 мм расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести R_y = 35 кН/см². В первом приближении коэффициент  = 0,8.

Для подкрановой ветви:



По сортаменту принимаем двутавр 35Б2 с А_В1 = 63,14 см², i_x1 = 3,29 см², i_y = 14,65 см².

Для наружной ветви:



Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (338 мм). Толщину стенки для удобства ее соединения встык с полками верхней части колонны принимаем t_w = 20 мм, а ширину стенки из условия размещения швов h_w = 338 + 10*2 + 15*2 = 388=400 мм.

Требуемая площадь полок



Из условия местной устойчивости полок b_f / t_f <15. Принимаем b_f = 15 см, t_f = 1,4 см.

Тогда



Геометрические характеристики наружной ветви:

- площадь поперечного сечения:



- ордината центра тяжести:





- момент инерции относительно оси х-х:



- момент инерции относительно оси у-у:



- радиус инерции сечения относительно оси х-х:



- радиус инерции сечения относительно оси у-у:



Уточним положение центра тяжести сечения нижней части колонны:

5.3.2. Проверка устойчивости ветвей.

Из плоскости рамы.

Подкрановая ветвь:





По табл. Д1 СП16 находим, что коэффициент _у = 0,416

Тогда



Условие выполняется

Шатровая ветвь:





По табл. Д1 СП находим, что коэффициент _у = 0,365



Условие выполняется



В плоскости рамы.

Определим шаг решетки из условия равновесия подкрановой ветви в плоскости рамы и из плоскости рамы:







Рисунок. Определения шага решетки

Принимая угол между раскосами решетки α = 42˚ и разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей, определяем l_B1 = 270 см.

Проверим устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х1-х1 и х2-х2).

- для подкрановой ветви:



- для шатровой ветви:

5.3.3. Расчет решетки подкрановой части колонны.

Поперечная сила в сечении колонны Q_max = 94,85 кН.

По формуле 18 СП 16 определим условную поперечную силу:



Для стали C255 по табл. 8.2 учебника примерно определим, что

< Q_max = 94,95 кН

следовательно, расчет решетки проводим на действие Q_max. Поскольку угол наклона раскоса  = 42^о, усилие в раскосе:



Зададим, что гибкость раскоса _d = 100.

Условная гибкость:



По табл. Д1 СП16 находим, что коэффициент  = 0,289. Тогда требуемая площадь сечения раскоса:



сжатый уголок, прикрепленный одной полкой

Принимаем равнополочный уголок 70х6, для него A_d = 8,15 см­², i_min = 2,15 см.

Тогда максимальные гибкость и условная гибкость:





По табл. Д1 СП 16 находим, что коэффициент _у = 0,487

Получим

5.3.4. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия

момента как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:









По таблице 8 СП 16 определим приведенную гибкость:



где A_d1 – площадь сечения раскосов в одном сечении, равняется

2  A_d = 2  8,15 = 16,30 см²;

 - коэффициент, определяемый по формуле



здесь d, bи l – размеры, определяемые по рис. 3 СП 16



Получим





Для комбинации усилий, догружающую шатровую ветвь (сечение 4-4), N₂ = -1847,29 кН; М₂ = 1049,4 кНм



По табл. Д.3 СП 16 находим, что коэффициент _е = 0,730


Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3) N₁ = -1774,85 кН; М₁ = -782,75 кНм:



По табл. Д.3 СП16 находим, что коэффициент _е = 0,536



Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять нет необходимости, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

5.3.5 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и

нижней частей колонны.

Расчетные комбинации в сечении над уступом:

1. 
   M = 457,31 кНм; N = - 1615 кН (загружение 1, 3, 4)
   
2. 
   М = -114,205 кНм; N = -190,7 кН (загружение 1, 2, 5*)
   

Давление кранов D_max = 1588 кН.

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N (сжата наружная полка):

- наружная полка:



- внутренняя полка:



Вторая комбинация М и N (сжата внутренняя полка):

- наружная полка:



- внутренняя полка:



Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:



где R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл. B.2 СП 16

R_p = R_un/γ_m = 37/1,05=35 кН/см², R_un – временное сопротивление стали разрыву, по табл. B.2 СП 16 принимаем R_un = 37 кН/см²; l_ef – определяемая по формуле:



где b_о.р. – ширина опорных ребер балок; t_пл – толщина плиты, принимаем равной 20 мм.

Получим:



Учитывая возможный перекос опорного ребра, примем толщину стенки траверсы t_w =15 мм.

При первой комбинации M и N усилия во внутренней полке:



При второй комбинации М и N усилия во внутренней полке:



Для сварки применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С диаметром d = 2 мм, для которой находим, что нормативное сопротивление металла шва кН/см².

Коэффициенты условий работы шва _wf = _wz = 1,0 по СП 16

Согласно табл. 4 СП 16 расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:



где _wm = 1,25, - коэффициент надежности по материалу шва.

По табл. 4 СП 16 расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

кН/см².

По СП 16 для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

_f = 0,9 – по металлу шва;

_z = 1,05 – по металлу границы сплавления.

Определим, какое сечение в соединении является расчетным:



следовательно, расчетным является сечение по металлу шва.

Принимаем катет шва k_f = 6 мм. Тогда длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (Ш2):



В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 3, 4*, 5*: N = -1774,85 кН, М = -782,75 кНм.

Рассчитаем швы Ш3 на усилие:



Примем катет шва k_f = 6 мм, тогда требуемая длина шва:



Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим высоту траверсы h_тр по формуле:



где t_w1 – толщина стенки двутавра подкрановой ветви, по сортаменту 7 мм;

R_S – расчетное сопротивление стали сдвигу, согласно табл. 4 СП 16 находится по формуле:



тогда



Принимаем высоту траверсы h = 170 см.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 3, 4*, 5*:



Здесь k = 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилий D_max.

Проверим на срез стенку подкрановой ветви в месте крепления траверсы: