Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Проверка местной устойчивости стенки и расстановка ребер в главной балке



Определяем выполнение требований п. 7.3 [2] по обеспечению местной устойчивости стенки балки:

,

где hef = hw = 107см,

- необходимо проверять стенку на местную устойчивость. Для нашего случая проверка местной устойчивости стенки производится в соответствии с п.7.4* [2].

Ребра жесткости в главной балке устанавливаем в местах крепления к ней второстепенных балок. Для шага ребер жесткости a = 2м выполняются рекомендации п.7.10 [2] по размещению ребер в балке: a=2м<2hef = 2,14м.

Размеры ребер жесткости назначаем с учетом требований п.7.10 [2]. Ширину выступающей части ребра принимаем , что больше, чем минимально допустимый размер  (п.7.10 [2]). Толщину ребра назначаем ts = 8мм, что больше, чем минимально допустимая толщина  (п.7.10 [2]).

Ширину опорных ребер балки принимаем 20см - равной ширине поясов балки у опор. Толщину опорных ребер назначают по расчету согласно п.7.12 [2], но не менее, чем 20мм (из конструктивных соображений).

Расчет поясных сварных швов

Целью расчета поясных швов является определение их катетов kf из условия прочности на срез (п.11.16 [2]). Расчет производим для сечения, где действует Qmax:

,

где ,

Rwf =2050кгс/см2 – расчетное сопротивление металла шва для сварочной проволоки Св-08ГА и электродов типа Э46 (таблица 56 [2]),

β = 1,1 – коэффициент по таблице 34*[2] для автоматической сварки для нижнего положения сварного шва,

γwf = γс = 1 – коэффициенты условий работы.

.

Катеты назначают минимально возможной величины по условиям прочности, но не менее чем значения из таблицы 38*[2], и, как правило, по конструктивным соображениям не менее чем 6мм.

Принимаем для поясных швов балки kf = 6мм.

Проверка главной балки по прогибам

Проверку прогиба балки выполняем по следующей формуле:

,

где  - приведенный момент инерции сечения (приведенный момент инерции используем в формуле прогибов поскольку балка имеет переменное сечение по длине),

х1=285см.

 

Требуемая жесткость балки по прогибу обеспечена.



Расчет колонны

Колонны рабочей площадки принимаем в виде сплошностенчатых стержней с сечением из сварного двутавра.

Балки перекрытия могут опираться на колонну сверху, либо крепиться к ней сбоку.

Опирание балок сверху позволяет загрузить колонну по центру тяжести сечения и обеспечить работу колонны на центральное сжатие (наиболее благоприятная работа для сжатого стержня).

Боковое сопряжение с колоннами обеспечивает для балок высотой более 600мм надежное крепление от опрокидывания и смещения с опоры в процессе монтажа и эксплуатации каркаса рабочей площадки. Однако при этом колонны не только крайних рядов каркаса, но и средних, как правило, работают на внецентренное сжатие (более невыгодные условия работы по сравнению с центральным сжатием). Для колонн средних рядов это связано с тем, что часто встречаются варианты неравномерного распределения временной нагрузки в смежных пролетах перекрытия. При этом балки смежных пролетов имеют неравные по величине опорные реакции. Неравные опорные реакции, приложенные с двух сторон к противоположным граням стержня колонны, вызывают изгиб колонны помимо сжатия.

Выбираем конструкцию колонн с боковым шарнирным креплением главных балок.

В рамках нашего проекта (по условию задания на проектирование) мы не рассматриваем для колонн среднего ряда вариант неравномерного распределения полезной нагрузки на перекрытии. Колонны будем конструировать как центрально сжатые, а после подбора сечения в учебных целях выполним проверку на внецентренное сжатие для колонны крайнего ряда.

С целью обеспечения геометрической неизменяемости каркаса рабочей площадки выбираем тип закрепления колонн к фундаментам и назначаем для них систему связей.

Общий вид и расчетная схема колонны с условиями закрепления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях показаны на рисунке 8.

Рисунок – 8 Общий вид и расчетная схема колонны с условиями закрепления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

В вертикальной плоскости по направлению главных балок колонны жестко закрепляем к фундаментам.

Согласно проектному заданию жесткий диск перекрытия, образованный монолитной железобетонной плитой и конструкциями балочной клетки, закреплен от перемещения в направлении главных балок. При этом принято, что место такого закрепления находится за пределами рассматриваемого фрагмента рабочей площадки. В силу указанного условия верх колонн закреплен от перемещения вдоль главных балок (рисунок 8).

В направлении поперек главных балок колонны опираем на фундаменты по шарнирной схеме и устанавливаем систему вертикальных связей по колоннам (рисунок 8).

Подбор сечения колонны

Геометрическая длина колонны Нк= Н – tпокр – tпл + hз (рисунок 8),

где Н = 7м – отметка верха перекрытия,

tпокр =0,03м – толщина асфальтового покрытия пола,

tпл = 0,1м – толщина монолитной железобетонной плиты,

hз = 0,4м – заглубление подошвы колонны относительно уровня пола (находится в пределах 0,3- 0,8м, чтобы детали опорного узла колонны (базы колонны) не выступали над поверхностью пола).

Нк = 7м – 0,1м – 0,03м+ 0,4м =7,27м.

Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «Х»  (µх=1 рисунок 8). Расчетная длина колонны при потере устойчивости из плоскости «У»  (µу=0,7 рисунок 8).

По таблице 50* [2] назначаем для колонн сталь С245 по ГОСТ 27772-88* с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry = 2450кгс/см2 и с расчетным сопротивлением срезу Rs = 0,58Ry = 1421кгс/см2. Коэффициент условий работы γc = 1 (таблица 6* [2]).

Колонна загружена силой N=2R2=2∙61571кгс=123,1тс. Силу N можно определить другим способом, как нагрузку с грузовой площади перекрытия размерами 12 x 6,2м: .

Зададимся гибкостью колонны λ и определим площадь ее сечения, необходимую для обеспечения общей устойчивости  (φ - коэффициент продольного изгиба).

Гибкость колонны на основании опыта проектирования ориентировочно можно принять в пределах от 60 до 90. Выбираем,  и из таблицы 72 [2] находим .

Площадь .

Сечение колонны назначаем в виде сварного двутавра (рисунок 9). Для создания наиболее экономичного сечения следует стремиться к выполнению условия равноустойчивости колонны . Приняв в первом приближении , получим требуемые величины радиусов инерции: ,

Используем зависимости для двутаврового сечения колонны ,  и получим , . По условию равноустойчивости ширина полок получается в 2,5 раза больше, чем высота двутавра, что дает весьма неудобное для изготовления и монтажа сечение колонны. По условиям изготовления ширина полок принимается обычно не более чем высота сварного двутавра. Кроме того, должны выполняться пропорции, характерные для стальных колонн зданий и сооружений, . Поэтому, используя приведенное выше соотношение между h и Нк, назначим высоту сечения h = 30см, а ширину полок примем b = h = 30см.

Выберем толщину стенки колонны, назначив ее минимально возможной по требованиям местной устойчивости (п.7.14* [2]). Определяем для этого значение условной гибкости . Для двутаврового сечения при  по таблице 27* [2] находим . Преобразовав формулу п.7.14* [2], определяем требуемую толщину стенки . Приняв hw≈0,97h, получим .

В соответствии с ГОСТ на листовой прокат назначаем толщину tw = 6мм, и тогда толщина полок колонны получается равной . Принимаем tf = 1,2см.

Для полок колонны должно выполняться требование п. 7.23* [2] по обеспечению местной устойчивости:

,

где bef = (b – tw)/2 = 14,7см свес полки колонны (см рисунок 9).

Получим  - для полок колонны требования местной устойчивости выполнены. Стенку будем изготавливать из универсальной стали и поэтому ее ширину округляем до ближайшего значения, указанного в ГОСТ 82-70.

Скомпонованное сечение показано на рисунке 9.

Рисунок – 9 Сечение колонны

Определяем для сечения колонны все необходимые геометрические характеристики.

.

. .

.


Выполним проверку общей устойчивости колонны при центральном сжатии. В соответствии с п.5.2 [2]:

,

где  - наименьшее из величин  и .

Гибкости колонны , . Наибольшей гибкости ( ) из значений  и  соответствует наименьшая величина  ( ). По таблице 72 [2] с применением интерполяции для  находим  и выполняем проверку:

. Устойчивость колонны обеспечена. Недонапряжение составляет .

Если устойчивость колонны не обеспечена или недонапряжение получается более чем 10÷15%, то необходима корректировка размеров сечения колонны.

Для окончательно подобранного сечения колонны, уточнив значение условной гибкости, которая будет равна , необходимо убедиться, что обеспечена местная устойчивость поясов и стенки в соответствии с п.7.14* и п.7.23* [2].


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 537; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.028 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь