Балочная клетка

М₁ = 0,05 ∙ 0,97 ∙ 55² = 146,71 кН.

0,87.

М₂ = β ∙ σ ∙ ,                                                                                                    (127)

М₂ = 0,06 ∙ 0,97 ∙ 48² = 134,09 кН.

0,21.

М₃ = ,                                                                                                           (128)

М₃ = = 48,5 кН

где σ –  напряжение под плитой, кН/см²;

а₁ – длинная сторона в отсеке 1, см;

b – короткая сторона в отсеке 1, см;

σ = ,                                                                                                          (129)

где N_б - нагрузка на базу, с учётом веса колонны (двух ветвей), кН; 

l_пл – размер плиты, см;

b_пл - размещения ветвей колонны, см;

σ = = 0,97 кН/см².

Таблица 2 – Коэффициенты α для  плит, опертых по 4-м сторонам

	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	>2,0
α	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,1	0,125

Здесь а₁ – длинная сторона в отсеке 1, см; b – короткая сторона в отсеке 1, см.

Таблица 3 – Коэффициенты β для  плит, опертых по трём сторонам

	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	2,0	>2,0
β	0,06	0,074	0,086	0,097	0,107	0,112	0,120	0,126	0,132	0,133

Здесь а₁ – длина свободной стороны в отсеке 2, см; а – длина стороны, перпендикулярной свободной, см.

Определяем требуемую  толщину плиты t_пл.тр, см по формуле

t_пл.тр = ,                                                                                                   (130)

где М_мах – максимальный изгибающий момент, кН;

R_y - расчётное сопротивление по пределу текучести, кН/см²;

t_пл.тр = = 5,56 см.

Принимаем t_пл = 60 см.

Высоту траверсы принимаем  из условия прочности на срез угловых  сварных швов h_трав, см по формуле

h_трав = + 1,                                                                                        (131)

где N_б – расчётное сопротивление фундамента, кН/см², для В15;

 k_f – высота катета сварного шва, k_f = 0,6 см;

β_f – коэффициент сварки, β_f = 0,7;

R_wf – расчётное сопротивление углового сварного шва по металлу шва, R_wf = 20 кН/см²;

+1 – учёт непровара в сварном шве, см;

h_трав = + 1 = 130,64 см.

Принимаем высоту траверсы h_трав = 132 см.

3.5 Расчёт оголовка колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15 – Расчёт оголовка колонны

Эскиз оголовка колонны приводится на рисунке 15 (в соответствии с рисунком 15).

Толщину ребра оголовка t_р.тр, см определяем из условия смятия ребра опорной реакцией главной балки по формуле

t_р.тр = ,                                                                                                        (132)

где N – расчётная нагрузка, кН;

t_р.тр = = 2,81 см.

Принимаем t_р = 30 мм.

Высоту ребра принимаем  из условия прочности сварных  швов h_р, см по формуле

h_р = + 1,                                                                                           (133)

где N – расчётная нагрузка, кН;

k_f – высота катета сварного шва, k_f = 0,6 см;

β_f – коэффициент сварки, β_f = 0,7;

R_wf – расчётное сопротивление углового сварного шва по металлу шва, R_wf = 20 кН/см²;

+1 – учёт непровара в сварном шве, см;

h_р = + 1 = 100,79 см.

Принимаем высоту ребра h_р = 102 см, толщину плиты оголовка h_пл = 30 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В схеме компоновки в плане  различают три типа балочных клеток: упрощённый, нормальный и усложнённый.

В усложнённом типе балочной клетки имеется три вида балок  – главные (ГБ), вспомогательные (ВС), воспринимающие нагрузку от балок настила. Усложнённый тип целесообразно  использовать, когда необходимо перекрыть сравнительно большие пролёты, а число внутренних колонн свести к минимуму.

При выборе схемы балочной клетки в курсовой работе к разработке принимаем вариант с меньшим расходом материала, т.е. усложнённую балочную клетку (второй вариант), так как V₁  = 161,79 кг/м² > V₂ = 114,31 кг/м².

Главная балка проектируется  в виде сварного симметричного двутавра.

При выборе высоты главной  балки, в соответствии с ГОСТ 19903-74^* на листовую сталь [2, п. 2.6], принимаем высоту стенки h_w = 1800 мм. Тогда, окончательная высота балки h = 1850 см.

Окончательно требуемую  ширину пояса принимаем в соответствии с ГОСТ на листовую сталь [2, п.2.8] (кратно 5 мм при этом не меньше 150 мм), принимаем b_f = 480 мм.

Ширину листа принимаем  по ГОСТ 82-70^*[2, п.2.8], т.е. ширина изменённого пояса = 320 мм = 32 см.

Стык производим при помощи болтов нормальной точности класса 5.6, диаметром 20 мм, диаметр отверстии  под болты 23 мм.

Принимаем 3 болта и размещаем  их вертикально по высоте балки на одинаковых расстояниях друг от друга.

Устойчивость стенки считается  обеспеченной при 0,88 < 1 т.е. в данном отсеке условие устойчивости стенки выполняется.

Общая устойчивость главной  балки считается обеспеченной, если выполняются условия:

1) Верхние пояса балок  связываются между собой жёстким  настилом, непрерывно опирающимся  на балки - нашем случае условие  выполняется.

2) Отношение расчётного  пролёта балки к ширине пояса  должно быть ограничено в соответствии  со СНиП II-23-81^*:

При расчёте угловых сварных швов между поясом и стенкой балки принимаем для стали марки С285 по ГОСТ 9467-75^* электроды типа Э 46 [2, табл. 3.1] с расчётным сопротивлением R_wf = 200 МПа [2, табл. 3.2].

Для ручной сварки принимаем  коэффициент сварки β_f = 0,7 [2, табл. 3.8].

Стык проектируется в  середине пролёта главной балки  и осуществляется при помощи 3-х  накладок пояса и парных накладок стенки на высокопрочных болтах.

Размер накладок, перекрывающих  пояса, определяются следующим образом:

1) суммарная площадь трёх  накладок пояса должна быть  не менее его площади Σ А_н ≥ A_f;

2) длина накладок определяется  из условия расстановки узлов.  Высокопрочные болты принимаются  d = 20 мм, марки 40Х «Селект», с расчётным сопротивлением на срез R_bun = 110 кН/см²;

Подбор сечения колонны

При подборе сечения колонны  по сортаменту подбираем двутавр № 45 с характеристиками J_x = 27696 см⁴, J_у1 = 808 см⁴, m = 66,5 кг/м, А₁ = 84,7 см², i_х = 18,1 см, i_у = 3,09 см, b₁ = 160 мм.

Ветви колонны соединяем  при помощи листовых планок шириной  d_пл = 30 см, приваренных к ветвям колонны ручной сваркой электродами Э 46.

Расстояние между планками определяется по предельной гибкости ветви λ₁ и задаётся в пределах λ₁ = 20-40, принимаем l₁ = 90 см, l = 120 см.

Принимаем высоту ребра h_р = 102 см, толщину плиты оголовка h_пл = 30 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. СНиП II-23-81^*. Стальные конструкции [Текст] / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1980. – 96 с;

2. Губенко, Л.А. Справочные  материалы к расчёту и подбору  сечений элементов металлических  конструкций [Текст] / Л.А. Губенко,  В.А. Катаев, Е.А. Мошникова. –  Архангельск: Издательство АГТУ, 2007. – 44 с; 

3. Мандриков, А.П. Примеры расчёта металлических конструкций [Текст]: учебное пособие для средних специальных учебных заведений. – 3-е издание, стереотипное. – М.: ООО ИД «Альянс», 2006. – 431 с;

4. Расчёт конструкций балочной клетки: методические указания к курсовому проектированию [Текст] / Л.А. Губенко, Т.А. Никитина. – Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет, 2010. – 36 с;