Определение толщины опорной плиты

Толщину опорной плиты, опертой на торцы колонны, траверс и ребер, определяют из условия ее прочности на изгиб от отпора фундамента, равного среднему напряжению под плитой:

σ _f = N′/A _f = 2079 / 2304 = 0,9 кНсм².

Обычно на практике толщину плиты принимают в пределах 20 – 40 мм. Для расчета плиты выделяют участки пластинки, опертой по четырем, трем и одной (консольные) сторонам, соответственно обозначенные цифрами 1, 2, 3 на рис. 6.13.

В каждом участке определяют максимальные изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, от расчетной равномерно распределенной нагрузки

q = σ _f ·1 = 0,9 кН/см.

На участке 1, опертом по четырем сторонам:

M₁ = a₁qa² = 0,05 · 0,9 · 36² = 58,32 кН∙см,

где a₁ = 0,05 – коэффициент, учитывающий уменьшение пролетного момента за счет контурного опирания плиты по четырем сторонам (определяется по табл. 6.4 в зависимости от отношение большей стороны участка b к меньшей a).

Значения b и a определяются по размерам в свету:

b = 400 – 2d = 400 – 2 × 7,5 = 385 мм;

а = 360 мм; b/а = 385 / 360 = 1,07.

Таблица 6.4

Коэффициенты a ₁ для расчета на изгиб плиты, опертой

По четырем сторонам

b/a	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	³ 2,0
a1	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,125

На участке 2, опертом по трем сторонам:

где    b – коэффициент, принимаемый по табл. 6.5 в зависимости от отношения закрепленной стороны пластинки b₁ к свободной а₁.

Таблица 6.5

Коэффициенты b для расчета на изгиб плиты, опертой на три канта

b1/a1	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	2,0	³ 2
b	0,060	0,074	0,088	0,097	0,107	0,112	0,120	0,126	0,132	0,133

Отношение сторон участка b₁/a₁ = 40 / 360 = 0,11; при отношении сторон b₁/a₁ < 0,5 плита рассчитывается как консоль длиной b₁ = 40 мм (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Укрепление плиты диафрагмой

Изгибающий момент

На консольном участке 3

При резком отличии моментов по величине на различных участках плиты для наиболее экономичного использования материала плиты необходимо внести изменения в схему опирания плиты, чтобы по возможности выровнять значения моментов. Это осуществляется постановкой диафрагм и ребер. Введением диафрагмы толщиной t _d = 10 мм разделяем плиту на участке 1 пополам (рис. 6.14).

Соотношение сторон

b/a = 38,5 / 17,5 = 2,2 > 2,

где

При отношении сторон b/a > 2 при опирании плиты на четыре канта изгибающий момент определяется как для однопролетной балочной плиты пролетом а, свободно лежащей на двух опорах:

По наибольшему значению изгибающих моментов, найденных для различных участков плиты, определяем требуемый момент сопротивления плиты шириной 1 см:

откуда толщина плиты

Принимаем лист толщиной 30 мм.

Если по расчету t _f получается больше 40 мм, необходимо изменить схему опирания плиты постановкой дополнительных ребер, тем самым уменьшив значения изгибающих моментов на участках плиты. Можно принять для плиты сталь более высокой прочности, что проще постановки ребер.

Расчет траверсы

Толщина траверсы принята t _t = 10 мм.

Высота траверсы определяется из условия размещения вертикальных швов крепления траверсы к стержню колонны. В запас прочности предполагается, что все усилие передается на траверсы через четыре угловых шва (сварные швы, соединяющие стержень колонны непосредственно с плитой базы, не учитываются).

Задаемся катетом сварного шва k _f = 9 мм (обычно принимают не более 1,2 t _t). Требуемая длина одного шва, выполненного механизированной сваркой, из расчета по границе сплавления

l _w = N/(4β _z k _f R _wz γ _c) = 2079 / (4 ∙ 1,05 ∙ 0,9 ∙ 16,65 ∙ 1) = 33,03 см <

< 85β _f k _f = 85 · 0,9 · 0,9 = 68,85 см.

С учетом добавления 1 см на дефекты в начале и конце шва принимаем траверсу из стандартного листа высотой h _t = 36 см.

Проверяем прочность траверсы как однопролетной двухконсольной балки, опирающейся на ветви (полки) колонны и воспринимающей отпорное давление от фундамента (рис. 6.15, б).

а)                                                           б)

Рис. 6.15. К расчету траверсы

Равномерно распределенная нагрузка на траверсу, собранная с грузовой площади (рис. 6.15, а):

q _t = σ _f d = 0,9 · 24 = 21,6 кН/см,

где d = B/2 = 48 / 2 = 24 см – ширина грузовой площади траверсы.

Определяем усилия:

на опоре

M _{o п} = q _t b₁²/2 = 21,6 · 4² / 2 = 178,8 кН/см²;

Q _оп = q _t b₁ = 21,6 · 4 = 86,4 кН;

в пролете

M _пр = q _t b²/8 – M _оп = 21,6 ∙ 40² / 8 – 178,8 = 4141,2 кН·м;

Q _пр = q _t b/2 = 21,6 · 40 / 2 = 432 кН.

Момент сопротивления траверсы

W _t = t _t h _t²/6 = 1 · 36² / 6 = 216 см³.

Проверяем прочность траверсы:

– по нормальным напряжениям от максимального момента в пролете

– по касательным напряжениям

– по приведенным напряжениям на опоре

где σ = М _оп/W _t = 178,8 / 216 = 0,828 кН/см²;

τ = Q _пр/(t _t h _t) = 432 / (1 · 36) = 12 кН/см².

Траверса проходит по условиям прочности.

Требуемый катет горизонтальных сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите, для передачи усилия (N_t = q _t L) от одной траверсы на плиту

k _f = q _t L/(β _zΣl _w R _wz γ _c) = 21,6 · 48 / (1,05 · 53 · 16,65 · 1) = 1,12 см,

где ål _w = (L – 1) + 2(b₁ – 1) = (48 – 1) + 2 (4 – 1) = 53 см – расчетная суммарная длина горизонтальных швов.

Принимаем катет сварного шва k _f = 12 мм, который равен максимально допустимому катету k _f,max = 1,2t _t.

Расчет и конструирование базы сплошной колонны производится так же, как сквозной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполняя курсовую работу, студент знакомится с основами расчета и проектированием элементов металлических конструкций в составе балочной площадке, что позволяет ему закрепить теоретический материал и приобрести практические навыки инженерных расчетов. В дальнейшем это даст возможность перейти к проектированию более сложных конструкций строительных объектов (зданий и сооружений).

Приложение А

Сортаменты

Таблица А.1

Сталь горячекатаная, швеллеры по ГОСТ 8240-93 (выборка)

№ профиля	Размеры, мм				Линейная плотность, кг/м	Площадь сечения, см2	Справочные данные для осей				zо, см
	h	b	s	t			I x, см4	I1, см4	i x, см	i1, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Швеллеры с уклоном внутренних граней поясов
10	100	46	4,5	7,6	8,59	10,9	174	20,4	3,99	1,37	1,44
12	120	52	4,8	7,8	10,4	13,3	304	31,2	4,78	1,53	1,54
14	140	58	4,9	8,1	12,3	16,6	491	45,4	5,60	1.70	1,67
16	160	64	5,0	8,4	14,2	18,1	747	63,3	6,42	1,87	1,80
18	180	70	5,1	8,7	16,3	20,7	1090	86	7,24	2,04	1,94
20	200	76	5,2	9,0	18,4	23,4	1520	113	8,07	2,20	2,07
22	220	82	5,4	9,5	21	26,7	2110	151	8,89	2,37	2,21
24	240	90	5,6	10,0	24	30,6	2900	208	9,73	2,60	2,42
27	270	95	6,0	10,5	27,7	35,2	4160	262	10.90	2,73	2,47
30	300	100	6,5	11	31,8	40,5	5810	327	12,00	2,84	2,52
33	330	105	7,0	11,7	36,5	46,5	7980	410	13,10	2,97	2,59
36	360	110	7,5	12,6	41,9	53,4	10820	513	14,20	3,1	2,68
40	400	115	8	13,5	48,3	61,5	15220	642	15,70	3,23	2,75

Окончание таблицы А.1

Швеллеры с параллельными гранями поясов
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
8П	80	40	4,5	7,4	7,05	8,98	89,8	13,9	3,16	1,24	1,38
10П	100	46	4,5	7,6	8,59	10,9	175	22,6	3,99	1,44	1,53
12 П	120	52	4,8	7,8	10,4	13,3	305	34,9	4,79	1,62	1,66
14 П	140	58	4,9	8,1	12,3	16,6	493	51,5	5,61	1.81	1,82
16 П	160	64	5,0	8,4	14,2	18,1	750	72,8	6,44	2,00	1,97
18 П	180	70	5,1	8,7	16,3	20,7	1090	100	7,26	2,20	2,14
20 П	200	76	5,2	9,0	18,4	23,4	1530	134	8,08	2,39	2,39
22П	220	82	5,4	9,5	21	26,7	2120	178	8,90	2,58	2,47
24 П	240	90	5,6	10,0	24	30,6	2910	248	9,75	2,85	2,72
27 П	270	95	6.0	10,5	27,7	35,2	4180	314	10.90	2,99	2,78
30 П	300	100	6,5	11	31,8	40,5	5830	393	12,00	3,12	2,83
40 П	400	115	8	13,5	48,3	61,5	15260	760	15,80	3,51	3,05

П р и м е ч а н и е.  Швеллеры прокатывают из стали указанных марок:

Номера профилей ……  8 – 40      12 – 40         14 – 40

8П – 24П  12П – 24П  14П – 40П

Классы стали………….  С245          С255   С345-3 и С345-4

 

Таблица А.2

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: