ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ. Включая сварку проектирование рабочей площадки

• Название: Включая сварку проектирование рабочей площадки
• Анкор: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ.doc
• Дата: 25.12.2017
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ.doc
• Тип: Учебное пособие; #12935
• страница: 11 из 19

Рис. 6.1. Расчетная схема колонны

Расчетная длина колонны l_ef , зависящая от способа закрепления ее в фундаменте и сопряжения с главной балкой, принимается равной:

l_ef = μl,

где l – геометрическая длина колонны;

μ – коэффициент расчетной длины колонны, принимаемый в зависимости от условий закрепления ее концов и вида нагружения (при действии продольной силы на колонну сверху: μ = 1 – при шарнирном закреплении обоих концов колонны; μ = 0,7 – при жестком закреплении одного конца колонны и шарнирном другого).

При опирании балок на колонну сверху колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхней части. Закрепление колонны в фундаменте может быть принято шарнирным или жестким. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны развита и имеет надежное анкерное крепление, колонну можно считать защемленной в фундаменте.

Геометрическая длина колонны (от фундамента до низа главной балки на опоре) равна отметке настила рабочей площадки H_н за вычетом фактической строительной высоты перекрытия, состоящей из высоты главной балки h_oп, высоты балки настила h_бн и толщины настила t_н, плюс заглубление базы колонны ниже отметки чистого пола h_ф (принимается 0,6 – 0,8 м):

l = H_н – (h_оп + h_бн + t_н) + h_ф = 1300 – (157 + 40 + 12) + 70 = 1161 см.

При наличии вспомогательной балки в балочной клетке (при поэтажном сопряжении балок) в высоту перекрытия добавляется высота балки h_бв.

Для проектирования приняты колонны, жестко защемленные в фундаменте, с шарнирным верхним узлом. Расчетные длины колонн в плоскостях, перпендикулярных осям х-х и у-у:

l_x = l_y = μl = 0,7 ∙ 1161 = 813 см,

6.1. Подбор сечения сплошной колонны

Принимаем двутавровое сечение, сваренное из трех листов (рис. 6.2).



Рис. 6.2. Сечение сплошной колонны

Расчет на устойчивость колонны сплошного сечения при центральном сжатии выполняют по формуле



где φ – коэффициент устойчивости (продольного изгиба), принимаемый по условной гибкости для различных типов кривых устойчивости (табл. 6.1).

Предварительно задаются гибкостью колонны средней длины в пределах λ = 100 – 60 для колонн с усилием до 2500 кН; λ = 60 – 40 – с усилием 2500 – 4000 кН; для более мощных колонн принимают гибкость λ = 40 – 30.

Принимаем λ = 80.

Таблица 6.1

Коэффициенты для расчета на устойчивость

центрально- и внецентренно сжатых элементов

Условная гибкость	Коэффициент  для типов кривых устойчивости			Условная гибкость	Коэффициент  для типов кривых устойчивости
	a	b	c		a	b	c
0,4	999	998	992	3,2	660	602	526
0,6	994	986	950	3,4	615	562	492
0,8	981	967	929	3,6	572	524	460
1,0	968	948	901	3,8	530	487	430
1,2	954	927	878	4,0	475	453	401
1,4	938	905	842	4,2	431	421	375
1,6	920	881	811	4,4	393	392	351
1,8	900	855	778	4,6	359	359	328
2,0	877	826	744	4,8	330	330	308
2,2	851	794	709	5,0	304	304	289
2,4	820	760	672	5,2	281	281	271
2,6	785	722	635	5,4	261	261	255
2,8	747	683	598	5,6	242	242	240
3,0	704	643	562	5,8	226	226	226

П р и м е ч а н и е. Значения коэффициента  увеличены в 1000 раз.

Условная гибкость колонны



По табл. 5.10 определяем тип кривой устойчивости для двутаврового сечения – тип «в». По условной гибкости определяем коэффициент устойчивости при центральном сжатии  = 0,697.

Требуемая площадь поперечного сечения колонны



Требуемые радиусы инерции сечения

i_x = i_y = l_x/ = 813 / 80 = 10,16 см.

Воспользовавшись зависимостями радиуса инерции от типа сечения и его габаритов (высоты hи ширины b), приняв k₁ и k₂ по табл. 6.2, определяем:

высоту



ширину



Таблица 6.2

Приближенные значения радиусов инерции i_x и i_y сечений

Сечение	b х x y y	y x b y x	b x x y
ix = k1h	0,43h	0,38h	0,39h
iy= k2b	0,24b	0,44b	0,52b
iy = k2b	0,24b	0,44b	0,52b

По технологическим соображениям (из условия сварки поясных швов автоматом) высота стенки h_w не должна быть меньше ширины пояса b_f (обычно принимают h_w = b_f). Назначаем размеры сечения, увязывая их со стандартной шириной листовой стали: h_w = b_f = 400 мм.

Дальнейший расчет по подбору сечения колонны проводим только относительно оси у-у, так как гибкость стержня относительно оси х-х при принятой высоте будет почти в два раза меньше, следовательно, стержень относительно этой оси более устойчивый.

Толщину стенки t_w назначают минимальной из условия ее местной устойчивости и принимают в пределах 6 – 16 мм.

Гибкость стенки (отношение расчетной высоты стенки к толщине h_w/t_w) в центрально-сжатых двутавровых колоннах по условию местной устойчивости стенки не должна превышать где значения определяются по формулам:

при условной гибкости колонны

при , но не более 2,3.

Определяем требуемую толщину стенки при



Принимаем стенку из листа сечением 4008 мм с площадью сечения



Если по конструктивным соображениям толщина стенки t_w принята меньше t_w,min из условия местной устойчивости, то стенку следует укрепить парным или односторонним продольным ребром жесткости, разделяющим расчетный отсек стенки пополам (рис. 6.3). Продольные ребра следует включать в расчетное сечение стержня:

A_расч = A + A_p.



Рис. 6.3. Укрепление стенки продольными и

поперечными ребрами жесткости

Отношение ширины свеса полки b_ef = (b_f – t_w)/2 = (40 – 8) / 2 = 19,6 см

к толщине полки t_f в центрально-сжатых элементах с условной гибкостью

от 0,8 до 4по условию местной устойчивости полки должно соответствовать условию



откуда определяем минимальную толщину полки:



Требуемая площадь одной полки



Требуемая толщина полки



Принимаем

Высота сечения

h = h_w + 2t_f = 400 + 2 ∙ 1,2 = 42,4 см.

Площадь полки

A_f = 40 ∙ 1,2 = 48 см².

Вычисляем:

площадь



момент инерции (моментом инерции стенки относительно оси y-y за малостью пренебрегаем)



радиус инерции



фактическую гибкость

λ_y = l_y/i_y = 813 / 10 = 81,3;

условную гибкость



По табл. 6.1 определяем коэффициент устойчивости φ = 0,691.

Проверяем общую устойчивость колонны относительно оси y-y:



Резерв несущей способности



что допустимо в составном сечении согласно СП [4].

Сечение принято.

В случае невыполнения условия устойчивости колонны производится корректировка размеров сечения и выполняется повторная проверка. Корректировка, как правило, производится за счет изменения размеров полок при обязательном соблюдении условия их местной устойчивости.

При устанавливают поперечные ребра жесткости для укрепления контура сечения и стенки колонны (ребра увеличивают жесткость колонны при кручении). Ребра жесткости располагают на расстоянии a= (2,5 – 3)h_w одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер (см. рис. 6.3). Минимальные размеры выступающей части b_r и толщины t_r поперечных ребер жесткости принимаются такими же, как в главной балке.

Проверяем:

.

Ребра не требуется.

В местах примыкания к колонне связей, балок, распорок и других элементов ребра жесткости устанавливают в зоне передачи сосредоточенных усилий независимо от толщины стенки.

Соединение пояса со стенкой, выполненного автоматической сваркой, рассчитывают на сдвиг по металлу шва или по металлу границы сплавления:



где T = Q_ficS_f/I – сдвигающая пояс сила, приходящаяся на 1 см длины балки, вызываемая условной поперечной силой; поперечная сила принимается постоянной по всей длине стержня и определяется по формуле

Q_fic = 7,15 ∙ 10^–6(2330 – E/R_y)N/φ,

здесь φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии (для сечения типа «в»), принимаемый при расчете по условной гибкости колонны в плоскости стенки (относительно оси x-x) согласно табл. 6.1;

S_f – статический момент пояса колонны относительно оси x-x;

I_x – момент инерции сечения колонны.

В центрально-сжатых колоннах сдвигающее усилие незначительно, так как поперечная сила, возникающая от случайных воздействий, невелика. Соединение стенки с полками производится двусторонним швом, выполненным автоматической сваркой. Минимальный катет сварного шва принимается конструктивно в зависимости от максимальной толщины свариваемых элементов согласно табл. 3.3 (при t_max = t_f = 12 мм k_f = 4 мм).