Курсовая работа: Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания
6.Расчет колонны
Определение
расчетных усилий.
Расчетные усилия
для верхней (сечение 3-3) и нижней (1-1) частей колонны принимаем по таблице
М1=392
кН·м
N1=1279 кН
М3=128
кН·м
N3= 1279 кН
Определение
расчетных длин.
l1 =7230мм– длина подкрановой части колонны;
l2 =3970мм– длина надкрановой части колонны.
Расчетные длины
частей колонны в плоскости рамы
lx2ef=μ2l2=3·3,97=11,9м
lx1ef=μ1l1=2,5·7,23=18,1м
Расчетные длины
частей колонны из плоскости рамы
lу2ef=l2-hg=3,97-0,6=3,37м
ly1ef=l1=7,23м
Расчет верхней
части колонны.
Предварительный
подбор сечения.
Требуемая площадь
поперечного сечения (см2)
Атр>Nγn(1,25+2,8ex/h2)/Ryγc
где ех=M/N =400/1300=0,31м
Атр>1300·1(1,25+2,8·0,31/0,5)/33·1=118
см2
Атр ≥
118 см2
Толщину стенки
принимаем tw=10мм
Площадь поперечного
сечения стенки Aw=tw·hw
где hw – высота стенки: hw=h2-2tf=500-2·20=460мм
tf- толщина пояса колонны: tf=10…20мм
Aw=tw·hw=1·46=46см2
По конструктивным
требованиям принимаем ширину полки
Bf= 180мм=18 см
Аf=2 Bf tf=2·18·2=72см2
Рис. Вычисление
геометрических характеристик сечения
Фактическая площадь
сечения (см2)
А2=hw·tw+2·Bf·tf
А2=46·1+2·18·2,0=118
cм2
Моменты инерции
(см4)
Iy=2·tf·Bf3·/12=2·2,0·183·/12=1944см4
Ix=tw·hw3/12+2·Bf·tf·(h2/2+tf/2)2= 1·463/12+2·18·2,0·(50/2+2,0/2)2=56783см4
Момент сопротивления
(см3)
Wx=2· Ix/h2=2· 56783/50=2271 см3
Ядровое расстояние
(см) rx=Wx/A2=2271/118=19,3 см
Радиусы инерции
(см)
ix=√(Ix/A2)=√(56783/118)=21,9
cм
iу=√(Iу/A2)=√(1944/118)=4,1 cм
Проверка устойчивости
верхней части колонны в плоскости действия изгибающего момента.
Гибкость верхней
части колонны в плоскости рамы
λх=
lx2ef/ ix=1120/21,9=51,1
Условная гибкость
λх= λх√(Ry/E)=51,1√(33/20600)=2,1
Оптимальный эксцентриситет
m=ex/rx=31/19,3 =1,61
Проверка устойчивости
осуществляется по формуле
N/φе·A2<Ryγc/γn
1300/0,435·118<33·1,0/1,0
25<33
Условие выполняется
Проверка устойчивости
верхней части колонны из плоскости действия изгибающего момента.
Наибольшее значение изгибающего момента в пределах средней трети
высоты верхней части колонны
M´x=2/3 Mx, где Мх- расчетный
изгибающий момент в сечении 3-3
M´x=85,3 кН·м
Относительный
эксцентриситет mx= M´x/N*rx=85,3/1300·0,193=0,34
Величина коэффициента
с вычисляется по формуле с=β/(1+α·mx)
с=1,0/(1+0,8·
0,34)=0,79
Гибкость верхней
части колонны в плоскости рамы
λу=
lу2ef/ iу=337/4,1=82
Проверка устойчивости
осуществляется по формуле
N/с·φу·A2<Ryγc/γn,
где φу – коэффициент продольного
изгиба относительно оси Y-Y
1300/0,66·118·0,79=21,1<33·1,0/1,0=33
21,1<33
Проверка устойчивости
поясов верхней части колонны
Отношение расчетной
ширины свеса поясного листа Bef к его толщине tf не должно превышать для двутаврового
сечения величины
Bef/tef=(0,36+0,1
λx)√(E/Ry)=
(0,36+0,1·2,1)√(20600/33)=14
Ширина свеса Bef=(Bf-tw)/2=(18-1)/2=8,5 см
46/1=46<57,5
Значит, укреплять
стенку поперечными ребрами жёсткости не надо.
Расчет нижней
части колонны
Предварительное
определение усилий в ветвях
Подкрановая ветвь колонки принимается из прокатного двутавра, наружная
- из сварного швеллера.
Ориентировочное положение центра тяжести поперечного сечения нижней
части колонны
y1=392·0,98/(392+392)=49 см
Где M1,
M2 - абсолютные величины расчетных
изгибающих моментов, догружающих подкрановую и наружную ветви;
ho=h-zo=100-2=98cм ; h=100см, zo=2…3 см
y2=ho-y1=98-49=49 см
Нормальные силы
соответственно в подкрановой и наружной ветвях
Nb1=N1y2/ho+│M1│/ho= 1300·49/98+392/0,98=650кН
Nb2=N2y1/ho+│M2│/ho=1300·49/98+392/0,98=650 кН
Поперечное сечение
нижней части колонны
Подбор сечений
ветвей
Требуемая площадь
поперечного сечения подкрановой ветви
Атр.1=
Nb1γn/Ryγcφ=650·1/33·1·0,75=26,3 см2
где φ- коэффициент продольного
изгиба, принимаемый в пределах 0,7…0,8
Высота двутаврового
сечения для обеспечения устойчивости ветви из плоскости рамы должна составлять b>l1/30=241 мм
Принимаем двутавр
№30 с Аb1=46,5 см2
Требуемая площадь
поперечного сечения наружной ветви
Атр.2=
Nb2γn/Ryγcφ=650·1/33·1·0,75=27 см2
Принимаем швеллер
с hw= 320мм, tw= 8мм Bf = 75 мм tf =10мм
Аb2=32*0,8+7,5*1*2=40,6см2
Уточнение усилий
в ветвях
Для уточнения
нормальных сил в ветвях необходимо найти фактические значения zo, y1, y2
zo=(hwtw2/2+2bftf(bf/2+tw))/(hwtw+2bftf) zo=1,9см
ho=h-zo=100-1,9=98,1cм ;
y1=Аb2ho/(Ab1+Ab2)=45,7
см
y2=ho-y1=98,1-45,7=52,4 см
Вычисление
геометрических характеристик сечения наружной ветви
Момент инерции относительно осей y-y и x2- x2;
;
Iy=0,8·323/12+2·7,5·1(30-1,0)2
/4=5338,3 см4
где B- расстояние между наружными
гранями полок сварного швеллера
Ix2= 0,8·32(3,7-0,4)2+2·1·7,53/12+2·1·7,5(3,75+0,8-3,7)2=360
см4
Радиусы инерции
относительно оси Y-Y и
Х2 - Х2
iy=√(Iy/Ab2)=11,5см
iх=√(Iх2/Ab2)=2,98см
Проверка устойчивости
ветвей из плоскости рамы
- Подкрановой ветви относительно оси y-y
где iy - радиус инерции двутаврого сечения, определяемый по табличным данным
( ось y-y - см.рис.20).
λy1=723/11,5=63
- Проверка устойчивости подкрановой ветви:
где y -коэффициент продольного изгиба
относительно оси y-y
σ=650/46,5=14<0,962*33*1/1=31,8
-Гибкость наружной ветви относительно оси y-y
где iy - радиус инерции швеллерного сечения.
λy2=723/11,5=63
Расчет базы колонны.
Площадь опорной плиты подкрановой ветви:
где - расчетное сопротивление бетона смятию
(рекомендуется принижать бетон класса B12,5, для которого Rb=7,5МПа=0,75 кН/см²
Атр.рl=650·1,0/1,2·0,75·1=722,2
см2
Больший размер опорной плиты в плане(рис. 25):
где B- высота двутаврого сечения ветви колонны;
c- свес плиты, принимаемый в пределах 40...60 мм.
Bpl=300+2·50=400мм
Меньший размер плиты:
L рl = 72222/400=180,56мм
Принимаем конструктивно
Lрl=220мм
Толщину плиты
примем 20мм. Высоту траверс можем принять равной 500мм
Подбор фундаментных болтов
Суммарное усилие в фундаментных болтах (в кН):
Nа=(392-1300*0,457)/0,963=210кН
Общая требуемая площадь фундаментных болтов:
где Rba- расчетное сопротивление фундаментных болтов(Rba=185 МПа = 18,5 кН/см²,
если болты выполняются из стали марки ВСтЗкп2 ).
Аb=210*1,0/18,5*1,0=11,4 см2
Обычно принимают 4 болта, тогда площадь сечения одного болта нетто:
Аbl =11,4/4=2,85см2
По сортаменту принимаем 4 болта диаметром 20 мм. Глубина заделки=800мм
Рис. 1- База колонны
Схема к определении Na
Список используемой
литературы
1.Васильев А.А. Металлические
конструкции. –М.: Стройиздат,1979.
2.Сетков В.И., Сербин Е.П.
Строительные конструкции: Расчет и проектирование. –М.: ИНФА-М, 2008.
3.Металлические конструкции
в 3т. Т 1- Элементы конструкций/Горев В.В., Уваров Б.Ю., и др.-М.; Высшая школа.,2001.
4.Металлические конструкции
в 3т. Т 2- Конструкции зданий/Горев В.В., Уваров Б.Ю., и др.-М.; Высшая школа.,2001.
5.Металлические конструкции. Под общ. ред.
Л.Р. Маиляна. – Ростов н/Д:Феникс., 2005.
6.СниП 2.01.07-85*. Нагрузки
и воздействия.- М.; Стройиздат,1998
7.СниП II-23-81* .Стальные конструкции.-
М.; Стройиздат,1998
8.Справочник
современного проектировщика. Под общ. ред. Л.Р. Маиляна. – Ростов н/Д:Феникс.,
2005.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 |