Металлические конструкции производственных зданий

1 Задание на проектирование 3 2 Расчет настила 4 3 Расчет балки настила 7 3.1 Подбор сечения 7 3.2 Проверки подобранного сечения 9 4 Расчет вспомогательной балки 10 4.1 Подбор сечения 10 4.2 Проверки подобранного сечения 11 5 Расчет главной балки 14 5.1 Подбор сечения 14 5.2 Проверки подобранного сечения 17 5.3 Изменение сечения балки по длине 22 5.4 Проверки изменённого сечения 23 6 Расчет колонны 26 6.1 Подбор сечения 26 6.2 Проверки подобранного сечения 27 7. Расчет опирания главной балки на колонну 32 8 Расчет базы колонны 35 Список использованной литературы 40 Содержание

72 [4]);;2227,00/0,879/2/61,524*1,0;20,60 кН/см224 кН/см2 – условие выполняется.Принимаем сечение колонны = 440400 мм.Расчет соединительныхэлементов стержней колонны (планок) ведем согласно п. 5.8* и п. 5.9 [4]. Высота планки определяется из условия жесткости = (0,50,75)*44 = 2233 см.Принимаем = 22 см.Толщина планки определяется из условия местной устойчивости = 220/15 = 14,67 мм.Принимаем = 15 мм.Согласно табл. 7 [4], должно выполняться условие:,где = 1,5*223/12 = 1331,00 см4 – момент инерции планки относительнособственной оси ; = 642,0 см4 – момент инерции сечения ветви относительно собственной оси ; = 80+22 = 102 см – расстояние между осями планок;1331,00*102//642,0 (44-2*2,75) = 5,49 5 – условие выполняется.Так как колонна центрально сжата ( = 0), то вычисляем поперечную силу , приходящуюся на планку одной грани: = 26,66/2 = 13,33 кН,где ; = 7,15*10-6(2330-20600/24)*2227,00/0,879 =26,66 кН – условная поперечная сила по всей длине стрежня.Планки рассчитываем на перерезывающую силу и момент , возникающий в плоскости планки от действия силы : = 13,33*102/(44-2*2,75) = 35,32 кН; = 13,33*102/2 = 679,85 кН*см.Крепление планок выполняемполуавтоматической сваркой в среде сварочной проволокой (табл. 55* [4]) диаметром = 2 мм.Согласно п. 12.8 [4], принимаем = 6,0 мм, так как = 5,0 мм (табл. 38* [4]), = 1,2*13,5 = 16,2 мм ( = 13,5 мм – наименьшая толщина соединяемых элементов).Расчет сварных швов на совместное действие поперечной силы и момента выполняем согласно п. 11.3* и п. 11.5 [4]:;,где – напряжение в сварном шве (по металлу шва) от действия момента ;– напряжение в сварном шве (по металлу границы сплавления) от действия момента ; = 0,9*0,6*222/6 = 43,56см3 – момент сопротивления расчетного сечения по металлу щва; = 1,05*0,6*222/6 = 50,82см3 – момент сопротивления расчетного сечения по металлу границы сплавления;– напряжение в сварном шве (по металлу шва), от действия поперечной силы ;– напряжение в сварном шве (по металлу границы сплавления), от действия поперечной силы ; = 0,9*0,6*22 = 11,88 см2 – площадь расчетного сечен6ия по металлу шва; = 1,05*0,6*22 = 13,86 см2– площадь расчетного сечения по металлу границы сплавления; = 22 см – расчетная длина шва (в расчет вводят только вертикальные швы); = 0,9, = 1,05 (табл. 34* [4]); = 21,5 кН/см2 (табл. 56 [4]); = 37 кН/см2 (табл. 51* [4]; = 0,45*37 = 16,65 (табл. 3 [4]); = 1,0 (п. 11.2* [4]); = 1,0 (табл. 6*[4]);((679,85/43,56)2+(35,32/11,88)2)0,521,5*1,0*1,0;((679,85/50,82)2+(35,32/13,86)2)0,516,65*1,0*1,0;15,89 кН/см221,5 кН/см2 – условие авполняется;13,62 кН/см216,65 кН/см2 – условие выполняется.7. Расчет опирания главной балки на колоннуРис. . Опирание ребра главной балки на колонну (сверху).Требуемая площадь опорного ребра главной балки из условия смятия торцевой поверхности: = 1113,5/36,00/1,0 = 30,93 см2,где = 1113,5 кН – опорная реакция главной балки; = 36,00 кН/см2– расчетное сопротивление сталисмятию торцевой поверхности (табл. 1* [4]); = 36,00 кН/см2 – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению (табл. 51* [4]); = 1,0 (табл. 6* [4]).Назначаем опорные ребра шириной = 8 см. Толщина ребра (с учетом среза угла на 1,5 см): = 30,93/2*(8-1,5) = 2,38 см.Принимаем толщину ребра = 24 мм.Крепление опорных ребер к поясам и стенке балки выполняем полуавтоматической сваркой в среде сварочной проволокой (табл. 55* [4]) диаметром = 2 мм.Согласно п. 12.8 [4], принимаем = 7 мм.Прочность сварных швов, прикрепляющих опорные ребра к стенке балки, проверяем согласно п. 11.2 [4]:по металлу шва:;по металлу границы сплавления:,где = 4– количество сварных швов; = 85*0,9*0,7 = 53,55 см – расчетная длина шва (п. 12.8 [4]); = 0,9, = 1,05 (табл. 34* [4]); = 21,5 кН/см2 (табл. 56 [4]); = 37 кН/см2 (табл. 51* [4]; = 0,45*37 = 16,65 (табл. 3 [4]); = 1,0 (п. 11.2* [4]); = 1,0 (табл. 6*[4]);1113,5/4/0,9/0,7/53,5521,5*1,0*1,0;1113,5/4/1,05/0,7/53,5516,65*1,0*1,0;8,25 кН/см2 21,5 кН/см2- условие выполняется;7,07 кН/см216,65 кН/см2- условие выполняется.Согласно п. 7.12 [4], проверяем опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки как стойку (условный опорный стержень), нагруженную опорной реакцией:,где = 2*2,4*8+1,0*(16,50+2,4+19,45) = 76,75 см2 – площадь условного опорного стержня; = 16,50 см – расстояние от торца балки до опорного ребра; = 0,65*1,0*(20600/24) = 19,45 см; = 134,4/3,58 = 37,51 - гибкость условного опорного стержня; = (985,60/76,75)0,5 = 3,58 см- радиус инерции условного опорного стержня;= 2,4*(2*8+1,0)3/12+16,50*1,03/12+19,45*1,03/12 = 985,60см4 – момент инерции условного опорного стержня; = 0,903– коэффициент продольного изгиба условного опорного стержня (табл. 72 [4]);1113,5/0,903/76,7523*1,0;16,06 кН/см223,00 кН/см2 – условие выполняется.8 Расчет базы колонныРис. . База колонны.Размеры опорной плиты определяем из условия смятия бетона под плитой (п. 3.81 [6]): = 2233,76/1/0,89 = 2503 см2,где = 2*1113,5+6,76 = 2233,76 кН – нагрузка от колонны, включая ее собственный вес; = 1 - при равномерно распределенной местной нагрузке по площади смятия (п. 3.81 [6]); = 1,05 (п. 3.81 [6]) -принимаем предварительно; = 8,5 МПа = 0,85 кН/см2 – расчетное сопротивление бетона класса В15 сжатию для предельного состояния первой группы (табл. 2.2 [6]); = 1,05*0,85 = 0,89 - расчетное сопротивление бетона сжатию при местном действии нагрузки.Минимальная ширина плиты из условия размещения фундаментных болтов (Рис. 11): = 40+2*1,4+2*4,6 = 52,0 см,где = 2*23 = 46 мм (табл. 39 [4])– минимально допустимое расстояние от центра болта до края конструкции; = 20+3 = 23 мм – диаметр отверстия для фундаментного болта; = 20 мм – диаметр фундаментного болта (табл. 5.6 [1]) (самый маленький).Согласно [7], принимаем = 52 см.Длина плиты: = 2503/52 = 48,13 см. Конструктивно принимаем = 54 см (исходя из условия ).Размеры фундамента в плане принимаем на 20 см больше в каждую сторону от опорной плиты = 7274 см.Согласно п. 3.81 [6]: = 0,8*(72*74/52/54)0,5 = 1,10> 1,05.Перерасчет плиты не требуется.Определяем толщину плиты. Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки: = 2233,76/52/54*1 = 0,80 кН/см.Рассмотрим отдельные участки плиты:Iучасток: = 0,055*0,80*402 = 70,00 кН*см,где = 0,055 (табл. 1 приложения [8], поскольку на этом участке плита работает как «пластинка, опертая на 4 канта») при = 44/40 = 1,10;II участок:, где определяется по табл. 2 приложения [8], т. к. на этом участке плита работает как «пластинка, опертая на три канта»; = 5,0/40 = 0,13< 0,5, поэтому в запас прочности значение принимаем как для консоли длиной : = 0,80*5,02/2 = 9,94 кН*см,где = 5,0 см – ширина II участка;III участок: = 0,80*4,6/2 = 8,42 кН*см.Материал плиты – сталь С235 (табл. 50* [4]). Толщина плиты: = (6*70,00/22/1,2)0,5 = 3,99 см,где = 22 кН/см2 (табл. 51* [4]); = 1,2 (табл. 6* [4]).Принимаем = 42 мм.Крепление траверсы к ветвям колонны и опорной плите выполняем полуавтоматической сваркой в среде сварочной проволокой (табл. 55* [4]) диаметром = 2 мм.Согласно п. 12.8 [4], = 7 мм, = 1,2*8,0 = 9,6 мм. Принимаем = 8 мм.Высоту траверсы определяем из условия передачи усилия от ветвей колонны на опорную плиту через сварные швы. Согласно п. 11.2* [4], длина сварных швов:по металлу шва: = 2233,76/4/0,8/0,8/21,5/1,0/1,0 = 40,58 см;по металлу границы сплавления: = 2233,76/4/1,0/0,8/16,65/1,0/1,0 = 41,92 см,где = 4– количество сварных швов; = 0,8, = 1,0 (табл. 34* [4]); = 21,5 кН/см2 (табл. 56 [4]); = 37 кН/см2 (табл. 51* [4]; = 0,45*37 = 16,65 (табл. 3 [4]); = 1,0 (п. 11.2* [4]); = 1,0 (табл. 6*[4]).Принимаем = 43 см.Проверяем прочность траверсы на изгиб и на срез как балку с двумя консолями. Расчетная схема траверсы приведена наРис. 12. Материал траверсы – сталь С245 (табл. 50 [4]).Рис. . Расчетная схема траверсыПогонная расчетная нагрузка на один лист траверсы: = 0,80*52/2 = 20,68 кН/см.Максимальный изгибающий момент: = 20,68*442/8-20,68*5,02/2 = 4746,74 кН*см.Максимальная поперечная сила в траверсе: = 20,68*54/2 = 558,44 кН.Нормальные напряжения в траверсе вычисляем по формуле (28) [4]:; = 4746,74/431,4324*1,0,где = 24 кН/см2 (табл. 51* [4]); = 1,0 (табл. 6* [4]); = 1,4*432/6 = 431,43см3 – момент сопротивления сечения траверсы;11,00 кН/см224 кН/см2– условие выполняется.Касательные напряжения вычисляем по формуле (29) [4]:; = 558,44*323,58/9275,82/1,413,92*1,0,где = 1,4*432/8 = 323,58 см3 – статический момент половины сечения траверсы; = 1,4*433/12 = 9275,82 см4 – момент инерции сечения траверсы; = 0,58*24 = 13,92 кН/см2 (табл. 51* [4]); = 1,0 (табл. 6* [4]);13,91<13,92 - условие выполняется.Список использованной литературыМандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций: Учебное пособие для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.Кудишин Ю. И., Беленя Е. И., Игнатьева В. С. и др. Металлические конструкции: Учебник для студ. высш. учеб. заведений/Под общ. редакцией Ю. И. Кудишина – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 688 с.Горев В. В., Уваров Б. Ю., Филиппов В. В. и др. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/Под ред. В. В. Горева. – М.: Высш. шк., 1997. – 527 с.СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000. – 96 с.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. – М.: ГУПЦПП, 2003. – 36 с.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. – М.: ОАО «ЦНИИПромзданий, 2005. – 214 с.