МК. Наименование Об

• Название: Наименование Об
• Дата: 02.03.2023
• Размер: 247.83 Kb.
• Имя файла: МК.docx
• Тип: Документы; #963694

№	Наименование	Об.	Знач.
1	Шаг колонн в поперечном направлении	b	6
2	Шаг колонн в продольном направлении	l	17
3	Строительная высота перекрытия	h	1.6
4	Размер площадки в плане	L*b	2l*4b
5	Отметка верха настила	м	12.5
6	Временная равномерно распределенная нагрузка	Pn	24
7	Балки настила и вспомогательные балки	-	C255
8	Главные балки	-	С285
9	Колонны	-	По выб.
10	Настил	-	С245
11	Класс бетона фундамента	-	В20

Рассмотрим два варианта компоновки балочной клетки рабочей площадки: первый-нормальный тип, второй- усложненный тип.

Вариант 1- Нормальный тип балочной клетки.



Расстояние между балками настила определяется несущей способностью настила и обычно принимается равным 0,6-1,6 м при стальном настиле. Определим максимальное и минимальное количество балок.





𝑛𝑚𝑖𝑛 <𝑛 <𝑛𝑚𝑎𝑥 (3)

12<18 <29

Определяем шаг балок настила



Определяем пролет настила

𝑙_𝑚 = 0.95 ∗ 𝑎₁ = 0.95 ∗ 1 = 0.95м = 95см (5)

Вычисляем соотношение пролета настила к его толщине.







Тогда толщина настила будет равна



Принимаем по сортаменту 𝑡_н=10мм.

Определяем вес настила, зная что 1м² стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг.



Нормативная нагрузка на балку настила.

𝑞_𝑛 = (𝑝_𝑛 ∗ 𝑔_𝑛) ∗ 𝑎₁ = (24 + 0.8) ∗ 1 = 24.8кН/м = 0.248кН/см(11)

Расчетная нагрузка на балку настила.

𝑞 = (𝛾_𝑓 ∗ 𝑝_𝑛 + 𝛾_𝑓 ∗ 𝑔_𝑛) ∗ 𝑎₁ = (1.2 ∗ 24 + 1.05 ∗ 0.8) ∗ 1 = 29.6кН/м(12)

Расчетный изгибающий момент (При l=b=6м).

(13)

Требуемый момент сопротивления балки.

(14)

По сортаменту выбираем двутавр № 33

Проверяем только прогиб, так как W=597 см³ > 𝑊_тр = 504 см³.



Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Проверку касательных напряжений прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большей толщины стенок балок.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, так как их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Определяем расход металла на 1 м² перекрытия.

- Настил 𝑔_𝑛 = 78.5 ∗ 1 = 78.5 кг/м²

-Балка настила g/𝑎₁=42.2/1=42.2 кг/м² (16)

Весь расход металла составит 78,5+42.2=120,7 кг/м²=1,21 кН/м²

Вариант 2- Усложненный тип балочной клетки.



Определяем количество балок настила.




𝑛_𝑚𝑖𝑛 < 𝑛 < 𝑛_𝑚𝑎𝑥 (19)

4<7<9

Определяем шаг балок настила


Расстояние между вспомогательными балками рекомендуется назначать в пределах 2–5 м. Поэтому принимаем количество вспомогательных балок 5 шт., тогда шаг этих балок будет равным.

(20)

𝑙_𝑚 = 0.95 ∗ 𝑎₁ = 0.95 ∗ 1 = 0.95м = 95см(22)

Из соотношения определим толщину настила.

=11,875mm mm

Принимаем по сортаменту 𝑡_н=12мм.

Определяем вес настила, зная что 1м2 стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг.



Нормативная нагрузка на балку настила.

𝑞_𝑛 = (𝑝_𝑛 ∗ 𝑔_𝑛) ∗ 𝑎₁ = (24 + 0.94) ∗ 1 = 24.94кН/м = 0.25кН/см(25)

Расчетная нагрузка на балку настила.

𝑞 = (𝛾_𝑓 ∗ 𝑝_𝑛 + 𝛾_𝑓 ∗ 𝑔_𝑛) ∗ 𝑎₁ = (1.2 ∗ 24 + 1.05 ∗ 0.94) ∗ 1 = 29.79 кН/м(26)

Расчетный изгибающий момент (При l=𝑎₂=4,25м).



Требуемый момент сопротивления балки (Для стали С255 𝑅_𝑦 = 240 МПа).



По сортаменту выбираем двутавр № 24 .

Проверяем только прогиб, так как W=289см³ > 𝑊_тр = 255см³.


Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Нагрузка на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной, так как число балок не меньше 5.

Определяем нормативную и расчетную нагрузку на вспомогательную балку.



(31)

Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления.





Выбираем по сортаменту двутавр № 60, имеющий ., t_f=17.8 mm



Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в середине пролета, в сечении с наибольшими нормальными напряжениями. Их сжатый пояс закреплен от поперечных смещений балками настила, которые вместе с приваренным к ним настилом образуют жесткий диск. В этом случае за расчетный пролет принимаем расстояние между балками настила 𝑙_𝑒𝑓 = 100 см.

Общую устойчивость можно не проверять, если выполняется условие:



Проверим условия применения формулы:



Условие выполняется

В сечении L/2 𝜏 = 0, следовательно.

c₁=c и (37)

Подставим полученные значения



То есть общую устойчивость балки можно не проверять.

Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и прогиба.

По варианту 2 суммарный расход металла составляет:





По расходу металла вариант №1 выгоднее, так как 1,21 кН/м² < 1,47 кН/м².

Компоновка и подбор сечения составной главной балки.

Сечение составной главной балки подбираем по первому варианту компоновки балочной площадки. Балку проектируем из стали С285, имеющей при толщине



Ее предельный прогиб составляет .

Масса настила и балок настила g=1.21 кН/м², собственную массу балки принимаем ориентировочно в размере 1-2% от нагрузки на нее. Максимально возможная строительная высота перекрытия по заданию ℎ_стр =1,6 м.



Рисунок расчетные схемы

а-Расчетная схема главной балки, б-сечение балки

Определим нормативную и расчетную нагрузку на балку:

𝑞_𝑛 = 1.02(𝑝_𝑛 + 𝑔_𝑛) ∗ 𝐵 = 1.02(24 + 1.21) ∗ 6 = 154.3 кН/м (39)

𝑞 = 1.02(𝛾_𝑓𝑝 ∗ 𝑝_𝑛 + 𝛾_𝑓𝑔 ∗ 𝑔_𝑛) ∗ 𝐵 = 1.02 ∗ (1.2 ∗ 24 + 1.05 ∗ 1.06) ∗ 6 = 184 кН/м. Определим расчетный изгибающий момент в середине пролета.



Поперечная сила на опоре:



Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Определяем требуемый момент сопротивления балки, первоначально принимая



Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав высоту и толщину стенки.





Сравнив с имеющимися толщинами проката листовой стали, принимаем толщину стенки 12 мм.



Минимальную высоту балки определяем исходя из максимально возможной заданной высоты перекрытия и его конструкции:



Строительную высоту балки определяем исходя из максимально возможной заданной высоты перекрытия и его конструкции:



Сравнивая полученные высоты, принимаем высоту балки h=170 см.

Так как мы не можем соблюсти строительную высоту, данную по нам заданию, мы объединяем балки настила с главными. Тогда cm

Проверяем принятую толщину стенки балки из условия прочности стенки балки на касательные напряжения при опирании с помощью опорного ребра, приваренному к торцу балки.



Из условия обеспечения местной устойчивости стенки балки без укрепления ее продольным ребром жесткости.



Сравнивая полученную расчетным путем толщину стенки с принятой (12 мм), приходим к выводу, что она удовлетворяет условию прочности на действия касательных напряжений и местной устойчивости.

Размеры горизонтальных поясных листов находят исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки.



Находим момент инерции стенки балки, принимая толщину поясов 𝑡_𝑓 = 2.5 см.

ℎ_𝑤 = ℎ − 2𝑡_𝑓 =170−2 ∗ 2.5 = 165 см. (52)



Момент инерции, приходящийся на поясные листы

𝐼_𝑓 = 𝐼_тр − 𝐼_𝑤 = 1 976 250 – 449 213= 1 527 037 см⁴ (54)

Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси



Где 𝐴_𝑓 - площадь сечения пояса. Моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем.

Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:



где ℎ_𝑒𝑓 = ℎ − 𝑡_𝑓 = 170–2.5 = 167.5 см.

Принимаем пояса из универсальной стали 460х25 мм(А=115

Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы "с" исходя из:

𝐴_𝑓 = 𝑏_𝑓 ∗ 𝑡_𝑓 = 46 ∗2.5= 115 см² (57)

𝐴_𝑤 = ℎ_𝑤 ∗ 𝑡_𝑤 = 165 ∗ 1,2 = 198 см² (58)



По таблице уточняем коэффициент с=1.12.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов в сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций, исходя из их местной устойчивости:





Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия







максимального момента, где Q и 𝜏=0.

Устойчивость стенки балки обеспечена.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.





Наибольшее напряжение в балке:



Подобранное сечение балки удовлетворяет условию прочности. Прогиб балки не проверяем, т. к. высота сечения балки принята больше минимальной.

Изменение сечения балки по длине.

Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык, электродами Э42 без применения физических методов контроля, то есть для растянутого пояса 𝑅_𝑤𝑦 = 0,85 ∗ 𝑅_𝑦.

Определяем расчетный изгибающий момент и перерезывающую силу в сечении .







Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы стали.

Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:







Требуемая площадь сечения поясов.



Принимаем пояс 350*20 мм 𝐴_𝑓1 = 70 см². Принятое сечение пояса удовлетворяет рекомендациям .

Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:







Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба составной балки.

Проверка прочности балки.

Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине балки.



Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки.



, где

Проверяем местные напряжения в стенке под балками настила:



, где - Опорные реакции балок настила

− длина передачи нагрузки на стенку балки.

Проверяем приведенные напряжения в месте изменения сечения балки.









Прочность балки обеспечена.

Проверяем общую устойчивость балки в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет 𝑙_𝑒𝑓 − расстояние между балками настила:

(а) в середине пролета, где учтены пластические деформации)

при и





где

(б) в месте уменьшения сечения балки (балка работает упруго, поэтому 𝛿 = 1)





Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена

Проверку прогиба балки может не проводиться, так как принятая высота балки больше минимальной h=170 см.> ℎ_𝑚𝑖𝑛 = 165 см.

Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки сварной балки.

1. 
   Проверка устойчивости сжатого пояса производится в месте максимальных нормальных напряжений в нем в середине пролета балки, где возможны пластические деформации.
   

Рассчитываем

тогда проверку ведем по формуле:



Проверка показала, что местная устойчивость пояса обеспечена.

2. Проверка устойчивости стенки балки. Первоначально определяем необходимость постановки ребер жесткости по формуле:



Следовательно, вертикальные ребра жесткости необходимы. В зоне учета пластических деформации необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, т. к. местные напряжения в стенке, в этой зоне, недопустимы.

Определим длину области учета пластических деформаций в стенке балки.



(Расстановку вертикальных ребер принимаем по чертеж. Должно быть также соблюдено конструктивное требование: каждая вторая, или третья балка настила должна опираться на ребро)

(Устанавливаем необходимость проверки устойчивости стенки. Так как условная гибкость стенки 𝜆_𝑤 =4.9> 3.54 проверка устойчивости стенки необходима.)

(Проверяем отсек"а". Определяем средние значения M и Q в сечении на расстоянии х=240 см от опоры (Под балкой настила)



(Определим действующие напряжения:)




(Определяем критические напряжения)


где

(Определим значение коэффициента степени упругого защемления стенки в поясах)


(Где 𝛽- коэффициент, принимаемый по табл.22, ℎ_𝑒𝑓- расчетная высота стенки составной балки, для сварных балок ℎ_𝑒𝑓 = ℎ_𝑤)

(При 𝛿 = 2.02 и по табл.24 предельное значение отношения напряжений Расчетное значение > 0.475, поэтому 𝜎_𝑐𝑟 определяем по формуле)



(Где 𝐶₂ = 58.32 получили по табл.22 при )

(Затем определяем 𝜎_{𝑙𝑜𝑐.𝑐𝑟}, принимая а =а/2 при вычислении 𝜆_а)





(Где 𝐶₁=13,0 получили по табл.23 при 𝛿 = 2.02 и )

(Подставляем полученные значения напряжений в формулу)



Проверка показала, что устойчивость стенки при а = 2.4 м обеспечена, следовательно постановка ребра жесткости на расстоянии 2.4 м от опоры не требуется, т.е. устанавливаем ребро жесткости на расстоянии 2.4 м от зоны пластических деформаций.

Расчет поясного шва сварной балки.

Балка работает с учетом пластических деформаций, а также имеется местная

сосредоточенная нагрузка от балок настила, действующий на сжатый пояс балки. Поэтому швы выполняем двусторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св-08А.

Определяем толщину шва в сечении Х=100 см, под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна.



(Где n=2 (при двусторонних швах), 𝐼₁ = 1 407 005 𝑐м⁴, 𝑆_𝑓1 = 7 328 см³, 𝐹=177.6 кН, 𝑙_𝑒𝑓 = 19. Определяем

По табл.56 для сварочной проволоки Св-08А 𝑅_𝑤𝑓 = 180 МПа = 18 кН/см2. В соответствии с табл.3 и 51 для стали С285 𝑅_𝑤𝑧 = 0.45*𝑅_𝑢𝑛 = 0.45 ∗ 39 = 17.6 кН/см². По табл. 35 находим коэффициенты глубины поправления угловых швов 𝛽_𝑓 = 1.1 и 𝛽_𝑧 = 1.15. Затем определяем более опасное сечение шва 𝛽_𝑓𝑅_𝑤𝑓 = 1,1 ∗ 18 = 19,8 кН/см² <𝛽𝑧𝑅𝑤𝑧 = 1,15 ∗ 17,6 = 20.24 кН/см². Отсюда выбираем меньшее значение 19.8 кН/см²) и определяем требуемую толщину шва.




Принимаем по табл. 39 минимально допустимый при толщине пояса 𝑡_𝑓 = 25 мм шов толщиной 𝑘_𝑓 = 7мм, что больше получившегося по расчету 𝑘_𝑓 = 3,0 мм.

Расчет монтажного стыка сварной балки на высокопрочных болтах.

Монтажный стык делаем в середине пролета балки, где М=6647 кН ∗ м и Q=0.

Стык осуществляем высокопрочными болтами d=22 мм из стали марки 40Х "Селект", имеющей по табл.№61 наименьшее временное сопротивление 𝑅_𝑏𝑢𝑛 =1100 МПа = 110Кн/см². Способ обработки соединяемых поверхностей-газопламенная. Несущая способность болта, имеющего 2 плоскости трения.



где 𝑅_𝑏ℎ=0,7∗𝑅_𝑏𝑢𝑛=0,7∗110=77 kH/см²; 𝐴_𝑏𝑛 = 3.03 см² определяется из

таблицы 62, γ_b = 0.85 т.к. разница в номинальных диаметрах отверстия и болта больше 1мм, принимаем способ регулирования натяжения болта по углу закручивания, разница в диаметрах отверстия и болта 𝛿 = 1 … 4 мм, поэтому по табл.37 коэффициенты 𝜇 = 0,42 и 𝛾_h = 1,02, количество поверхностей трения к=2.

Стык поясов.

(Стык каждого пояса балки перекрываем тремя накладками сечениями 460×13 мм и 2×220×13 мм. Общая площадь сечения накладок:

А_накл = 1.3(46 + 2 ∗ 22) = 117 см²>А_𝑓 = 46 ∗ 2.5 = 115 𝑐м².

Определяем усилие в поясе:





Количество болтов для прикрепления накладок.



Принимаем 20 болтов.

Стык стенки.

Стык стенки перекрываем двумя вертикальными накладками размером 340×1600 × 12мм.

Момент действующий на стенку балки:



Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов.



Находим коэффициент стыка



где m=4 - число вертикальных рядов на полунакладке, из табл.7.9 находим количество рядов болтов к по вертикали при 𝛼 = 3.48, к=15. Принимаем 15 рядов с шагом 115 мм, так как 14*115=1610 мм

Проверяем несущую способность стыка стенки балки.



где ∑ 𝑎_𝑖²=1.61² + 1.38² + 1.15² + 0.92²+0.69² + 0.46² + 0.23² = 7.4 м²

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты 𝑑₀ = 22 мм. На 2 мм больше диаметра болта. Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка.



Ослабление накладок также можно не учитывать.

Расчет опорного ребра сварной балки.

Опорная реакция балки F=1564 кН.

Опирание балки выполняем с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки. Определяем площадь смятия торца опорного ребра.



где 𝑅_𝑝 - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности. Для стали С285 при толщине проката 10–20 мм по табл.51 𝑅_𝑝 = 𝑅_𝑢 = 370 МПа= 37кН/см²

Принимаем ребро с поперечным сечением 460× 12мм, тогда



Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси z-z

Ширина участка стенки балки, включенной в работу опорной стойки:



Площадь сечения опорного участка:

А_ст = А_р + 𝑡_𝑤 ∗ 𝑏_𝑤 = 55.2 + 1,2 ∗ 22 = 81,6 см²

Момент инерции сечения опорного участка:



тогда

По табл.72 𝜑 = 0,975



Устойчивость опорного участка балки обеспечена.

Рассчитываем прикрепления опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08А.

Определяем минимальное значение 𝛽 𝑅_𝑤, для этого по таблице 56 принимаем 𝑅_𝑤𝑓 =180 МПа = 18,0 кН/см², по таблице 51 𝑅_𝑤𝑧= 0.45𝑅_𝑢𝑛 = 0.45 ∗ 39 = 17.6 кН/см², по табл. 35 𝛽_𝑓=0.9, 𝛽_𝑧=1.05 тогда 𝛽_𝑓∗𝑅_𝑤𝑓 = 0,9 ∗ 18 = 16,2 кН/см² < 𝛽_𝑧 ∗ 𝑅_𝑤𝑧=1.05*17.6=18.5 кН/см².

Определяем катет сварных швов:



Принимаем шов 𝑘_𝑓 = 5 мм, что больше значения 𝑘_{𝑓𝑚𝑖𝑛} приведенного в таблице 39.

Проверяем длину сварного шва

𝑙_𝑤 = 85 ∗ 𝛽_𝑓 ∗ 𝑘_𝑓 = 85 ∗ 0.9 ∗ 0.5 = 38,25 см < ℎ_𝑤 = 165 см

Опорное ребро привариваем к стенке балки по всей высоте сплошными швами.

Подбор сечения сплошной центрально-сжатой колонны.

Геометрическая высота колонны:

12.5–0.1-0.33-1.7+0.4=10.72 м

Продольная сила равна сумме опорных реакций от двух главных балок, опирающихся на колонну

N=2*𝑄_𝑚𝑎𝑥 = 2 ∗ 1564 = 3128 кН

Материал сталь С245, t=1.5-20 мм, 𝑅_𝑦 = 240 МПа = 24 кН/см²

Коэффициент условия работы 𝛾_с = 1

Принимаем двутавровое сечение колонны, свариваемой из трех листов.

Расчетная длина стержня 𝑙₀ = 0.7 ∗ 𝑙 = 0.7 ∗ 10,72 = 7,5 м

Гибкость колонны на основании опыта проектирования ориентировочно можно принять в пределах от 60 до 90. Выбираем 𝞴=80 и из таблицы 72 находим 𝜑 = 0,686

Требуемая площадь сечения колонны:



Требуемый радиус инерции:



Требуемая высота сечения:


Требуемая ширина сечения:


Руководствуясь конструктивными соображениями и учитывая возможность автоматической приварки поясов к стенке для сечений в виде сварного двутавра, принимаем h = b и с учетом сортамента компонуем сечение.

Высота сечения колонны определяется с учетом выполнения условия

h ≥ (1/15 ÷1/20) * l = (1/15 ÷ 1/20) * 750= (50 ÷37.5) см.

Принимаем h = b = 40 см. Для увеличения радиуса инерции i_y следует стремиться, чтобы площадь сечения стенки составляла 20 % общей площади колонны:

A_w=0.2A₁=0,2*190=38 см²

Поэтому толщина стенки должна составлять:



Минимальная толщина стенки t_w = 8 мм, принимается толщина стенки равной 12 мм. На долю поясов приходится площадь:



Требуемая толщина поясного листа:



Для поясов сечения колонны принимают листовую сталь толщиной t_f=12 ÷ 40 мм в соответствии с ГОСТ 19903–74 или ГОСТ 82–70. С учетом сортамента принимается t_f=18 мм.

Далее сечение колонны проверяется на общую устойчивость. Фактическая площадь сечения стержня колонны рассчитывается по нижеприведенной формуле:



Минимальный момент инерции сечения стержня колонны вычисляется по формуле:



Минимальный радиус инерции сечения стержня колонны равен:



Тогда наибольшая гибкость стержня будет определена по формуле:



Проверяем напряжение по подобранному сечению:

Приведенная гибкость с учетом наибольшей гибкости стержня и принятой марки стали для колонны рассчитывается по формуле:



𝜑 = 0.720

Принятое сечение проверяют на устойчивость по условию:



Требование выполняется, устойчивость сечения колонны достаточна.

Устойчивость стенки центрально-сжатой колонны сплошного сечения считают обеспеченной, если условная гибкость стенки



не превышает предельной условной гибкости .





Условие выполняется, следовательно, стенка колонны устойчива.

Устойчивость поясных листов центрально сжатых колонн можно считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса не превышает предельной условной гибкости свеса пояса , определяемой по формулам табл. 10 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»



Для двутаврового сечения применима формула:





Условие выполняется, следовательно, полка колонны устойчива.

Расчет базы сплошной колонны.

Материал базы сталь С245, t=1.5-20 мм, 𝑅_𝑦 = 240 МПа = 24 кН/см²

Бетон фундамента В20 с 𝑅_𝑏 = 10,5 МПа = 1,05 кН/см²

Нагрузка на базу N=N+ 𝐺_𝑐𝑜𝑙 = 3128 +11.57=3139.57 кН

где 𝐺_𝑐𝑜𝑙 =𝐴∗𝑙∗𝑝_𝑠∗g∗𝛾_𝑓=0,0192*7.5*7800*9.81*1.05=11 569.52 Н=11.57 кН

Требуемая площадь сечения плиты базы



где ψ – коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия; при равномерно распределенной нагрузке ψ=1,



где α =1 для бетонов класса ниже В25; φ_b ≤ 2,5 для бетонов класса выше В7,5; принимаем φ_b=1.2;

Расчет ширины и длины опорной плиты базы колонны производится в зависимости от размеров поперечного сечения стержня. Ширина опорной плиты базы колонны принимается не менее:



где b =400 мм, ширина сечения колонны;

с₂ – свес опорной плиты базы колонны, принимаемый предварительно с₂=40 мм.

В соответствии с ГОСТ 82–70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» принята В = 500 мм.

Длина опорной плиты базы колонны рассчитывается по формуле:



Длина опорной плиты базы колонны принимается L = 520 мм в соответствии с ГОСТ 82–70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная». Размеры опорной плиты В*L=50*52=2600см²>1994 см².

Далее рассчитываем среднее напряжение под плитой:



Рассчитывается толщина опорной плиты базы колонны, которая работает на изгиб как пластина на упругом основании от равномерно распределенной нагрузки (реактивного давления фундаментов). В соответствии с конструкцией плита имеет участок 1, работающий как пластинка, опертая на 4 канта; консольный участок 2 и участок 3, работающий как пластинка, опертая на 3 канта. База колонны с траверсами толщиной 𝑡_тр = 10 мм.

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на три или четыре канта, определяются по формуле:



где α – коэффициент, зависящий от отношения сторон пластинки b/a, q – давление на 1 см² плиты, равное среднему напряжению в бетоне фундамента под опорной плитой базы колонны.



Для участка 1 – пластинки, опертой на 4 канта, изгибающий момент равен:







Для консольного участка 2 изгибающий момент вычисляется по формуле:



где с₂– вылет консоли, равный свесу опорной плиты базы колонны, см.



Для участка 3 – пластинки, опертой на 3 канта, изгибающий момент равен:







где α₃ – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны пластинки b к более короткой, незакрепленной c₁, q – давление на 1 см² плиты, c₁ – более короткая, незакрепленная сторона пластинки, равная свесу опорной плиты базы колонны.

По наибольшему из найденных для различных участков опорной плиты изгибающих моментов М =70.6 кН*см определяется толщина опорной плиты базы колонны.



Толщина опорной плиты базы колонны устанавливается в соответствии с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» равной 45 мм.

Таким образом, с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы. Прикрепление траверса и колонны выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Высоту траверса принимаем 600 мм.

Расчетные характеристики принимаем по таблице 35 и 56:

𝑅_𝑤𝑓 = 215 Мпа, 𝛽_𝑧 = 1.0, 𝛽_𝑓= 0.8, 𝑅_𝑤𝑧 = 0.45 ∗ 370 = 166.5 МПа = 16,65

кН/см²

𝛽_𝑓∗𝑅_𝑤𝑓=0.8∗21.5=17.2 кН/см²>𝛽_𝑧∗𝑅_𝑤𝑧 = 1.0 ∗ 16.65 = 16.65 кН/см²

Прикрепление рассчитываем по металлу шва, применяя катет угловых швов 𝑘_𝑓 =10мм.



Высота траверсы устанавливается с учетом непровара сварного шва:



Принимаем h_tr=49 см.