Вариантное проектирование балочной клетки рабочей площадки (стр. 6 из 7)

> = 78,92 см²

Площадь пояса с учетом ослабления отверстиями

Суммарная площадь сечения накладок нетто больше, чем сечение пояса, поэтому проверку на прочность выполняем только послабленному сечению пояса. Поскольку A_f,n= 81,6 см² < 0,85A_f= 0,85*100 = 85 см², то проверка производится по условной площади A_f,c= 1,18*A_f,n= 1,18*81,6 = 96,29 см² (см. п. 11.14 [1]).

Проверка прочности выполняется.

Расстояние между центрами болтов вдоль усилия должно быть не менее e+1,5d₀ (e – расстояние между рядами поперек усилия). По табл. 39 [1] е = 2,5 d₀ , отсюда минимальное расстояние между болтами равно 4 d₀= 4*23 = 92 мм. Принимаем шаг 100 мм.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним высокопрочным болтом, определяется по формуле (131)* [1]

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; R_bh = 0,7R_bun = 0,7*110 = 77 кН/см²;

А_bh – площадь сечения болта нетто, А_bh = 2,45 см²

k – число поверхностей трения, k = 2;

γ_b – коэффициент работы соединения, γ_b = 1,0 при числе болтов 10 и более;

γ_h - коэффициент надежности, принимаемый по табл. 36* [1], γ_h = 1,12;

μ – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* [1], для газопламенного способа очистки μ = 0,42

Необходимое число высокопрочных болтов:

Принимаем 16 болтов.

9.3 Расчет стыка стенки

Стык перекрываем двумя накладками толщиной 13 мм каждая. Принимаем по два вертикальных ряда болтов на каждой полунакладке (m=2), число горизонтальных рядов kнайдем в зависимости от

где h_max – расстояние между крайними рядами болтов, h_max = 159 см;

При α = 0,168 k = 15. Принимаем 16 рядов болтов, получаем расстояние между ними 106 мм, что больше а_min = 2,5d₀ = 2,5*23 = 57,5 мм и меньше a_max = 18t = 18*13 = 234 мм

Наибольшее усилие в крайнем болте от изгибающего момента

Поскольку поперечная сила Q_x = 0, то проверка сводится к виду:

Рис.8.2. Монтажный стык балки на высокопрочных болтах.

10. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ КОЛОННЫ

Подобрать сечение стержня сплошной центрально-сжатой колонны рабочей площадки. Исходные данные:

а) по заданию на проектирование:

- высота этажа H = 7,2 м;

- материал – углеродистая сталь обычной прочности;

б) по результатам выполнения предшествующих разделов:

- толщина настила t_sh = 10 мм;

- высота второстепенной балки h_fb= 34,6 см;

- высота главной балки h_mb = 174,0 см;

- реакция главной балки V_mb= Q_mb,max= 1194 кН;

- главная балка опирается на колонну сверху.

10.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты

Колонны относятся к группе 3 по табл. 50* [1]. Принимаем сталь обычной прочности, соответствующую группе 3 конструкций, сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Расчетное сопротивление принимаем для фасонного проката толщиной до 20 мм, для которого R_y= 240 МПа, R_un = 370 МПа (табл. 51* [1]), E = 2,06×10⁵ МПа, n= 0.3 (табл. 63 [1]). Для сооружений II уровня ответственности (прил.7* [2]) коэффициент надежности по ответственности равен g_n=0,95. Коэффициент условий работы при расчете на прочность gc=1,0 (табл. 6 [1]). Коэффициенты надежности по нагрузке g_{f g} =1,05 (п.2.2 [2]), g_{f v} =1,20 (п.3.7 [2]).

10.2 Определение расчетной длины колонны

Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки h_b = 0,7 м.

l_c =H - (t_sh+ h_fb+ h_mb) + h_b= 720 – (1,0+34,6+174,0) + 70 = 580,4 см.

Для дальнейших расчетов принимаем l_c= 580 см.

Принимаем шарнирное закрепление колонны к фундаменту и шарнирное сопряжение колонны с балкой. При такой расчетной схеме коэффициент расчетной длины m = 1.

l_ef = l_ef,x = m l_ef,y= 1,0 × 580 = 580 см.

10.3 Определение продольной силы

Рассчитывается средняя колонна, на которую опираются две главные балки. Принимаем собственный вес колонны g_c = 0,7 кН/м. Расчетная продольная сила определяется по формуле

N = 2V_mb + g_fgg_ng_cl_c = 2×1194 + 1,05×0,95×0,7×5,8 = 2392,05 кН

10.4 Подбор сечения стержня колонны

Сплошную колонну компонуем двутаврового сечения из трех листов. Задаемся в первом приближении значением гибкости λ = 75, которому соответствует коэффициент продольного изгиба φ = 0,716 (табл. 72 [1]).

Определяем требуемую площадь сечения колонны

Требуемый радиус инерции сечения

Находим α_x = 0,43 и α_y = 0,24 и определяем высоту и ширину сечения

Принимаем h_c = b_c= 32 см.

Требуемая площадь пояса

При b_c= 32 см получим толщину стенки t_f = A_f/b_c = 52,2/32 = 1,6 см

Принимаем размеры пояса b_fxt_f = 320x16 мм.

Площадь стенки равна A_w = A_c,r – 2A_f = 139,2 – 2*32*1,6 = 36,8 см².

Поскольку высота сечения стенки h_w = h_c- 2 t_f = 28 см, находим толщину стенки t_w = A_w/h_w = 36,8/28 = 1,32 см. Принимаем размеры стенки 280х14 мм

Рис. 10.1. Скомпонованное сечение стержня сплошной колонны.

10.5 Проверка подобранного сечения

Определяем геометрические характеристики сечения. Фактическая площадь A_c = A_w + 2A_f = 28*1,4 + 2*32*1,6 = 141,6 см²

Моменты инерции

По наименьшему моменту инерции находим радиус инерции

i_min = i_y = 7,85 см.

Наибольшая гибкость

При λ_max = 74; φ = 0,743 (табл. 72 [1]).

Проверяем устойчивость сплошной колонны по формуле 7 [1]

Недонапряжение составляет ∆σ = (240-227)*100/240 = 5%

Предельная гибкость

где

Требование λ_max = 74 < λ_u = 123,18 выполняется.

10.6 Проверка местной устойчивости элементов сплошной колонны

Местная устойчивость поясов проверяется в соответствии с п. 7.23* [1]. Отношение ширины свеса пояса к толщине при b_ef = (b_f - t_w)/2 = (28-1,4)/2 = 13,3 см равно b_ef/t_f = 13,3/2 = 6,65.

Предельное отношение ширины пояса к его толщине по табл. 29* [1] равно

где

При b_ef/t_f = 6,65 < (b_ef/t_f)_u = 17,92 устойчивость пояса обеспечена.

Местная устойчивость стенки проверяется в соответствии с п. 7.14* [1], при h_ef = h_w. Предельное отношение расчетной высоты стенки к толщине принимается равным

где

Устойчивость стенки обеспечена.

10.7 Установка ребер жесткости

При

стенку не следует укреплять ребрами жесткости (п. 7.21* [1]). Тем не менее, согласно того же пункта норм, принимаем два ребра по длине колонны и ставим их на равных расстояниях по длине.

Ширина ребра жесткости должна быть не менее b_h = h_w/30 + 40 = 280/30 + 40 = 49 мм, а толщина

Принимаем ребра жесткости h_efxt_w = 90*6 мм

10.8 Поясные швы

Поясные швы принимаем высотой, равной минимальному катету по табл. 38* [1], который при толщине более толстого свариваемого элемента 20 мм для автоматической сварки составляет 6 мм.

11. РАСЧЕТ ОГОЛОВКА ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ

Рассчитать и законструировать оголовок сплошной центрально-сжатой колонны для опирания сверху балки с торцевым опорным ребром.