|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Проверка местной устойчивости стенки. ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Определим необходимость укрепления стенки поперечными ребрами жесткости:
Следовательно, поперечные ребра жесткости необходимы. Расстояние между ребрами не должно превышать
Отсек 1.
Определим напряжения на уровне поясных швов:
По табл.13
По табл.12, интерполируя, находим По формуле (81) По формуле (83)
Проверим условие (80)
Местная устойчивость стенки в 1-ом отсеке обеспечена. Отсек 2. Так как
Определим напряжения на уровне поясных швов:
Проверим условие (80) Во 2-м отсеке устойчивость также обеспечена.
C П 16.13330.2011. Приложение М Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов
1. Установим расчетные размеры и параметры главной балки: - пролет – - расчетный изгибающий момент – - предельный прогиб – - параметр ρ = 9, 6 – при равномерно распределенной нагрузке; -
2. Определим размеры сечений. Сначала найдем эффективное значение расчетного сопротивления
Примем сталь С345; тогда по табл. В.5 Определим параметр
3. Определим предельно допустимую толщину стенки, при которой не требуются продольные ребра жесткости:
Примем по сортаменту 4. Найдем часть изгибающего момента, воспринимаемую поясами:
Здесь 5. Выясним отношение площади пояса к площади стенки:
6. Тогда размеры поясов для сечения с ограниченной высотой:
7. Примем размеры элементов балки:
8. Проверим прочность принятого сечения:
УЗЛЫ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (примеры расчета)
Исходные данные: все данные для расчета принимаются по выбранному варианту компоновки балочной клетки. Требуется: выполнить расчет и конструирование узлов балок (для нормального типа – А, Б и В; для усложненного – кроме этих узлов узел Г – см схему на стр.) Узел А.Сопряжение балок настила с главной балкой. В РГР №2 это сопряжение было принято выполнить в одном уровне, при этом конструктивные решения этих сопряжений необходимо решить в двух вариантах: 1 вариант – балки настила примыкают к поперечным ребрам главной балки; 2 вариант – балки настила, расположенные между ребрами жесткости, опираются на столик, приваренный к стенке главной балки.
1. Расчет и конструирование 1 варианта (конструкцию узла примем по примеру 2[3], стр.10). 1.1. Нагрузка на балку настила определена при выборе вариантов и составляет Опорная реакция в месте сопряжения балок настила с главной составит Учитывая неравномерность вовлечения болтов работу и с целью повышения надежности в подобных узлах, расчеты выполняют по усилению на 20…25% выше опорной реакции балок. Примем 1.2. В соответствии с п.8.5.9 [1] назначаются размеры поперечных ребер жесткости главной балки:
Для возможности установки, болтов примем 1.3. Примем болты нормальной точности диаметром М20 класса прочности 5.6 (по табл. В.5 для районов с 1.4. Определим расчетное усиление, которое может быть воcпринято одним болтом: - при срезе: - при смятии: Здесь 1.5. Найдем требуемое число болтов из условия смятия, т.к. Расставим болты в соответствии с рекомендациями табл. 40 [1] (см. рис.). Примем высоту накладки 1.6. Проверим прочность накладки по сечению «n - n» на совместное действие перерезывающей силы Напряжения в накладке: - от силы
- от момента
Приведенное напряжение:
1.7. Проверим прикрепление накладки к стенке балки настила, приняв катет шва В швах возникают касательные напряжения от силы Площадь швов: Полярный момент инерции швов:
Определим, по какому сечению шва необходимо вести расчет:
Расчет необходимо вести по сечению металла шва. Определим напряжения в наиболее нагруженной точке А:
Результирующее напряжение в точке А:
Прочность швов обеспечена. 2. Расчет и конструирование 2 варианта (конструкцию узла примем по примеру 5 [3, стр. 19]). 2.1. В этом узле на опорный столик также передается опорная реакция балки настила
2.2. Определим размеры опорного ребра балки настила:
Примем 2.3. Рассчитаем швы крепления опорного ребра к стенке балки настила. Длина вертикальных швов, если величину выреза балки настила примем равной 50 мм, составит: Ранее было определено, что расчет необходимо вести по сечению металла шва. Необходимый размер катета шва определим по формуле (176) [1].
При толщине стенки балки настила
2.4. Рассчитаем швы крепления опорного столика. По табл. 38 при Определим необходимую длину швов:
Примем los = 80 мм. Ширину столика примем на 20 мм больше ширины опорного ребра балки настила bos = br + 20 = 80 + 20 = 100 мм. Все размеры указаны на рисунке.
Узел Б. Опирание главной балки на колонну. Сопряжение балок со стальными колоннами осуществляется в виде опирания балок сверху или примыкания балок сбоку к колонне. Второе решение обычно принимается в том случае, когда на главную балку опираются балки настила или вспомогательные балки по разбивочной оси (например, как в усложненном варианте, рассмотренном в РГР №2). В большинстве балочных конструкций применяется шарнирное опирание балок сверху. Возможные варианты конструктивных решений примыкания балок к колонне представлены в работе [3]. Ниже рассмотрим пример расчета данного узла при опирании на колонну сверху балок с торцевым опорным ребром (см. рис. 14). При расчете любого узла необходимо проверить все элементы, через которые нагрузка (в виде тех или иных усилий) передается сверху вниз. В рассчитываемом узле вся нагрузка, приложенная к главной балке, передается через сварные швы, прикрепляющие торцевое опорное ребро к стенке балки, на это ребро и через строганный торец ребра - на нижележащую конструкцию. Следовательно, необходимо проверить прочность швов и ребро на торцевое смятие. Поскольку в узле опирания передается значительное по величине усилие, равное опорной реакции главной балки, возможна потеря устойчивости опорной части балки относительно продольной оси. 1. Назначим размеры опорного ребра. Эти размеры определяют из расчета на смятие торца:
Здесь Примем 2. Проверим прочность сварных швов, соединяющих ребро со стенкой балки при Как уже отмечалось, ранее было установлено, что расчет ведется по сечению металла шва. Длина шва составит
Прочность шва проверяем по формуле (176), учитывая что ребро приваривается к стенке с обеих ее сторон:
Прочность швов обеспечена. Заметим, что в расчете учтено, что опорная реакция балки передается по всей длине швов. 3. Проверим устойчивость опорного участка балки. Рассматривается устойчивость условного стержня, включающего в площадь своего сечения опорное ребро и часть стенки балки шириной Определим гибкость стержня:
Для типа сечения Проверка устойчивости:
Устойчивость обеспечена.
Узел В. Укрупнительный стык балок. Примеры расчета укрупнительных стыков балок в разных вариантах подробно рассмотрены в работе [3]. При сварном стыке на монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс – косым швом под углом 600, так как на монтаже физические способы контроля качества сварки затруднены. Соединения встык, выполненные с применением соответствующих сварочных материалов при полном проваре соединяемых элементов (для чего производится разделка кромок и концы швов выводятся на специальные технологические планки), считаются равнопрочными основному металлу и их можно не рассчитывать. Чтобы уменьшить сварочные напряжения, сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1 (рис.15), затем поясов 2 и 3, имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные незаваренными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2 и 3. Последними заваривают угловые швы 4 и 5, имеющие небольшую продольную усадку.
РГР №4 Исходные данные к выполнению расчетно-графической работы №4 Нормативная нагрузка на колонну ----------------------------------------------------- Длина колонны Таблица 1
Таблица 2 Расчетная схема колонны
Сталь ---------------------------------- Тип сечения (номер) Таблица 3
Таблица 4 Тип сечения (по номеру в табл.2)
РАСЧЕТ КОЛОННЫ Исходные данные: продольная сила Требуется: подобрать сечение стержня колонны; рассчитать и сконструировать базу колонны. Р Е Ш Е Н И Е Подбор сечения колонны 1. По СП определить расчетное сопротивление и расчетную длину колонны:
2. Задавшись гибкостью Условная гибкость составит По формуле (9):
По формуле (8):
Найдем требуемые площадь и радиус инерции сечения:
3. По сортаменту ГОСТ 8240-89* самый большой швеллер №40 имеет площадь Примем сечение из двух двутавров 2I№35Ш1 (
4. Проверим принятое сечение:
Так как
Устойчивость обеспечена.
Расчет базы колонны Требуемая площадь плиты базы определяется из условия прочности бетона фундамента при местном сжатии:
где
Размеры плиты в плане При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы. Благодаря гибкости плиты обеспечивается податливость сопряжения при действии случайных эксцентриситетов. При жестком сопряжении анкеры прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли и затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению, что устраняет возможность поворота колонны. Толщина плиты определяется из условия ее сопротивления изгибу
где Прикрепление траверс и ребер к стержню колонны рассчитывается на усилия, передаваемые с соответствующей грузовой площади плиты; при совместном действии на прикрепление сдвигающих усилий и моментов прочность угловых швов проверяется по результирующим касательным напряжениям, прочность стыковых швов – по приведенным напряжениям. Прикрепление стержня колонны, траверс, ребер к плите базы угловыми швами проверяется на прочность при условном срезе по металлу шва или по металлу границы сплавления. В базах с фрезерованным торцом такая проверка не нужна. Прочность траверс и ребер проверяется условным расчетом на поперечный изгиб без учета их совместной работы с плитой базы.
1. Примем бетон фундамента класса В12 ( 2. Определим размеры опорной плиты:
Тогда Поскольку студент назначает класс бетона самостоятельно, в таких случаях можно принять более прочный материал фундамента. 3. Рассмотрим базу при бетоне класса прочности В20 ( 4. Определим новые размеры опорной плиты:
Тогда 5. Найдем среднее напряжение в бетоне фундамента:
6. Определим толщину опорной плиты (cм. рис. 17).
Участок 1. Этот участок рассматривается как пластинка, опертая на 4 канта. Отношение большей стороны пластинки
Участок 2. На этом участке пластинка опирается на 3 канта. Отношение свободной стороны пластинки
Это величина значительно превышает момент на участке 1. Для уменьшения момента установим диафрагму, разделяющую участок 2 на участок 2* и участок 3. В этом случае на участке 2* отношение
Участок 3. На этом участке
Участок 4. Это также консольный участок.
По наибольшему моменту на участке 1, размеры которого изменить затруднительно, определяем толщину опорной плиты:
7. Расчет траверсы. Усилие со стержня колонны передается на траверсу через четыре угловых шва. Определим, по какому сечению необходимо вести расчет (сварка ручная):
Расчет необходимо вести по сечению металла шва. Примем Требуемая длина сварных швов:
Примем высоту траверсы 8. Расчет швов, прикрепляющих траверсы к опорной плите. В расчете учтем сварные швы по обеим сторонам траверс, а именно:
Требуемый катет швов крепления траверс к опорной плите:
Примем
Примеры расчета центрально-сжатых колонн (по СП 53-102-2004)
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Требуется подобрать сечение колонны из стали С235, нагруженную расчетной силой ( Расчетная схема: верхний конец колонны закреплен шарнирно; нижний – жестко. Длина колонны – 12 м. Тип сечения: 1-ый вариант – двутавровое сварное сечение; 2-ой вариант – сечение из широкополочного прокатного двутавра; 3-ий вариант – сечение сквозное, ветви соединяются планками; 4-ый вариант – сечение сквозное, ветви соединяются решетками.
1-ый вариант. 1. Определяем расчетную длину колонны:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-18; Просмотров: 145; Нарушение авторского права страницы
(п.8.5.9. [1]).
.Примем 
(это расстояние согласовано с шагом балок настила). 
. Тогда 
. Определим усилия посередине отсека: 
; 
.
; 
.
; тогда по формуле (84)
.
.
.
.
; 
.
.
, определим расстояние 
до сечения, где необходимо найти усилия 
и 
.
.
; 
; 
.
; 
.
.
.
; 
; 
(по заданию); 
; 
.
.
.
; здесь 
; принято – 
. Однако найденная высота превышает строительную высоту 
.
мм.
.
, учитывая прогиб главной балки и толщину настила.
. 
; 
.
; 
; 
.
; 
; 
.
.
.
.
; 
.
мм.
). По табл. Г.5 - 
; по табл. Г.6 - 
(при 
- по табл. В.5).
; 
; 
. Последний коэффициент найден следующим образом: по табл. 40 и 41 
мм, примем 40 мм; 
Тогда 
; 
из полученных значений коэффициентов 
и 
принимаем меньшее значение.
. Принимаем 3 болта. 
и толщину 
.
и изгибающего момента 
.
: 
; 
: 
.
.
и ручную сварку.
.
=
.
.
.
.
. Увеличение усилия на 20…25% связано с тем, что на сварные швы, приваривающие опорный столик к стенке главной балки, опорная реакция передается с некоторым эксцентриситетом, величину которого заранее определить невозможно, т.е. 
. Толщину опорного столика назначаем конструктивно, приняв 
.
.
; тогда 
. Учитывая, что на опорном ребре должны быть размещены болты для установки балки настила в проектное положение (диаметр их примем конструктивно равным М12), назначим ширину ребра 
.
.
.
минимальный катет по табл. 38 должен быть принят 
. При этом расчетная длина шва составит
минимальный катет шва 
.
.
; 
(по табл. В.7 для стали С285 [1]).
; тогда 
; примем 
.
и ручной сварке. Катет шва назначен в пределах, регламентируемых табл. 39 [1].
.
. Длина стержня принимается равной высоте стенки 
.
; 
; 
; 
; 
по табл. Д.1 получим 
.
(кН)
(м)
; длина колонны – 
; расчетная схема – защемленный верхний и нижний конец; тип сечения – коробчатое из прокатных швеллеров. Материал – сталь С345.
; 
.
, определим коэффициент устойчивости 
.
. По таблице 7 [ ] найдем для кривой типа 
значения коэффициентов 
и 
.
.
.
; 
.
, т.е. в четыре раза меньше требуемой. Следовательно, из двух швеллеров подобрать сечение не удастся.
; 
; 
; 
; 
; 
).Заметим при этом, что суммарная площадь двух двутавров составит 
, а это меньше требуемой, в то же время радиус инерции относительно оси 
намного больше требуемого 
; 
; 
; 
.
, проверим устойчивость относительно оси 
: 
. По табл. Д.1 [ ] 
.
.
, 
– расчетное сопротивление бетона при местном сжатии; 
– призменная прочность бетона; 
– для бетонов класса ниже В25; 
( 
– площадь фундамента по его верхнему обрезу), рекомендуется принимать в пределах 1, 2…1, 5.
, 
устанавливаются, исходя из 
и конструктивных ограничений; минимальный размер свеса плиты с, закрепляемого анкерными болтами М24…М30, принимается равным 80…90 мм при шарнирном сопряжении колонн с фундаментом и 20…40 мм – при жестком.
, 
– наибольший изгибающий момент в плите на различных ее участках от распределенного реактивного давления фундамента 
, зависящий от условий опирания плиты на торец колонны и элементов базы (траверсы, ребра).
).
; 
.
. Примем 
. Требуемая длина опорной плиты получается значительно больше ее ширины, что в центрально-сжатых колоннах принимать нежелательно, т.к. при этом увеличивается число дополнительных деталей, необходимых для уменьшения изгибающих моментов в плите.
).
; 
.
.
Примем 
.
.
к меньшей 
составит 
. Интерполируя, получим значение коэффициента 
. Тогда
. значение коэффициента 
. Тогда
.
и 
. Тогда
.
и 
. Так как отношение 
, момент на таком участке определяется как для консоли: 
.
.
. принимаем 
.
.
.
.
.
.
.
.
).
.