проектирование конструкций каркаса производственных зданий

Сопряжение колонн с фундаментом – жесткое, с ригелем шарнирное.Материал – ВСт3кП2, Ry = 215 МПа для листа, Ry = 220 МПа – для фасона.Геометрические характеристики: Н =13,2 м, Нв =5,80 м, Нн =7,4 м, hв=0,7 м, hн =1,25 м – определяем при компоновке рамы.Расчетные усилия:для верхней части N = 459,84 кН, М = 438,31 кНм (сеч. 3-3)для нижней части N1 = 2324,82 кН, М1 = -896,94 кНм (сеч. 2-2)N2 = 2324,82 кН, М2 = +192,63 кНм (сеч. 1-1)в соотношение жесткостей Υв/ Υн = 0,229 – из расчета рамы.7.2 Расчетные длины участков колонныНв/Hн=5,8/7,4=0,78>0,6.и В плоскости рамыlx1=lx2=из плоскости рамыly1=9,28м, ly2=-hн=5,8-1,25=4,55м.7.3 Расчет надкрановой части колонныРасчетные усилия, N = 459,84 кН, М = 438,31 кНм высота сечения hв = 700 мм.Требуемая площадьПринимаем для верхней части колонны сварной двутаврhв =600 мм.Определяем приближенно: при отсюда Для сварных сечений рациональны тонкие стенки, с. Поэтому принимаем , в этом случае и в расчетную площадь сечения включается..отсюда.Принимаем полки 360 х 12, .Проверяем местную устойчивость полки:Расчетная площадь Проверяем устойчивость в плоскости рамы. Определяем и проверяем устойчивость по формуле:недонапряжение%Проверяем устойчивость из плоскости рамы. Предварительно проверим местную устойчивость стенки. Определяем краевые напряжения в стенке: Сжимающие Растягивающие Величина Поперечную силу Q в сечении 3-3 иМестная устойчивость стенки обеспечена, еслино не более В этой формуле Устойчивость стенки обеспечена, так как , поэтому при проверке устойчивости учитывается . Определяем При и : по формулеГибкость стенкипоэтому ребра жесткости не нужны.Сварные швы, соединяющие стенку и полки принять сплошными, 7.4 Расчет подкрановой части колонныРасчет ветвей подкрановой частиПринимаем и определяемУсилия в ветвях:Требуемая площадь ветвейПодкрановую ветвь принимаем из двутавра 60; его характеристики: Наружную ветвь компонуем из трех листов как составной швеллер, толщину его стенки и полок назначаем по требованию жесткости.Местная устойчивость стенки обеспечена, еслигдеОтсюдаПринимается стенка из листа 630 х 20 , полки 120 х 10 ;Местная устойчивость полки обеспечена, еслиГеометрические характеристики наружной ветви: ;;;;;Уточняем усилия в ветвях;Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно оси у).Подкрановая ветвьНаружная ветвьТребуемая по условию равноустойчивости длина ветви:подкрановой наружной Принимается траверсы =970 см.Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей и ).Для подкрановой ветви: Для наружной ветви:Определяем поперечную силу(из расчета рамы)Принимаем ОпределяемПринимается уголок 90 х 7; А=12,3 1,78.Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого сквозного стержня.Геометрические характеристики:Проверка устойчивостиПри 7.5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонныРасчетные усилия в сечении над уступом:Проверяемпрочностьшва 1 (Ш1)Комбинация усилий 1.Слева справа Комбинация усилий 2.Слева справа Назначаем высоту траверсы и толщину подкрановой площадки где Принимается Расчет швов второго крепления ребра к траверсеУсилия в этих швах:где Принята сварка полуавтоматическая, проволокой СБ-08А d=1,4…2мм. Расчет выполнен по металлу шва.Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветвиНаибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от нагрузок 1,2,3,4,5 (сечение 3-3, над уступом)..Нагрузка на швы где 0,9 – коэффициент сочетаний.Требуемая длина шва, если Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов 3 (линия 1-1) определяем где для двутавра 60Б1, Принимается Проверяем прочность траверсы как балки, загруженной N, M и DmaxНижний пояс траверсы принимаем конструктивно 560х12, верхний пояс из двух горизонтальных ребер 250х12.Геометрические характеристики траверсы:Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает приПри загружении и во внутренней полке Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом Dmax возникает при загружениях 1,2,3,4,5 (расчет шва 3).; Коэффициент 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmaxна два сечения.7.6 Расчет и конструирование базы колонныПроектируем базу раздельного типа. Бетон фундамента класса В-12,5 Rб=0,75 кН/см2. Для расчета базы принимается комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 1-1), создающие наибольшее давление на базу каждой ветви.Для подкрановой ветви: ; для наружной ветви: ; (снег наружную ветвь не разгружает).Усилия в ветвях: База подкрановой ветви. Требуемая площадь плиты. По конструктивным соображениям свес плиты С2≥4 см, тогда принимается принимается Напряжение в бетоне под плитой Центр тяжести (ц.т.) плиты совмещается с ц.т. ветви. Траверсы базы участка 1,2. Первый и второй – консольные с вылетами соответственно третий оперт по контуру, его размеры: и толщина траверсы принята 10 мм.Изгибающие моменты на отдельных участках: здесь α=0,125 ,так как Требуемая толщина плитыВысоту траверсы определяем из условия размещения четырех швов крепления траверс к ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d=1,4…2 мм, кш=8 мм. Требуемая длина шва:Принимаем Проверка прочности траверсы на изгиб и срез не требуется, так как вылет траверсы 5 см по отношению к высоте 45 см очень мал.База наружной ветвиТребуемая площадь опорной плиты тогдаИз условия симметричного расположения траверс относительно ц.т. ветви расстояние между траверсами в свету равноПри толщине траверсы 12 ммРазмеры участков 3 и 4 : длина участков одинаковая,b= 60 – 2 ∙ 1,6 = 56,8 см, ширина участка 3 а3=12 см, а4= 21,84-12-1,6=8,24 см. Участки 1 и 2 консольные, с вылетом l1 =2,88 см, l2= 5 см, участки 3 и 4 оперты по контуру с отношением сторон и . Напряжение в бетоне под плитой Изгибающие моменты: М1<М2По наибольшему моменту в плите базы подкрановой ветви (участок 1) назначаем tм= 25 мм; траверсы принимаем hтр= 50 см; tтр= 12 мм.Рисунок 8 – База колонныРасчет анкерных болтовРасчетное сочетание в сечение 1-1 NminM? M = -571,59кНмНаибольшее усилие растяжения Требуемая площадь болтов нетто Принимаем два анкерных болта типа IV d = 56ммСписок использованных источников1. СП 16.13330.2017 Стальные конструкции / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2017. – 90 с.2. СП 131.13330.2012 Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2012. – 70 с.3. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2016. – 44 с.4. Металлические конструкции. Общий курс. Учеб.для вузов /Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Веденников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя – 6-е изд., перераб. И доп. – М.: Стройиздат, 2018. – 560 с., ил.5. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб.заведений / [Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.] ; под ред. Ю.И.Кудишина. – 10-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2017. – 688 с.6. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. Пособие для строит.вузов /В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 2018. – 527 с.