Балочная клетка

     или     

где – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва [2] (при ручной сварке )

     – расчетные сопротивления угловых сварных швов, опредеяемые по СНиП [2], таблицы 3 и 56;

коэффициенты условий  работы [2], п. 4^*, 11.2*

 

см=1,1 мм

см=0,8мм

Катеты  угловых швов следует принимать  с учетом конструктивных требований СНиП [2], п.12.6 - 12.13:

 

 

 

 

4.5. Расчет узлов сопряжения балок

В сопряжениях балок в одном  уровне обычно стенки балок крепятся к ребрам жесткости главной балки  на болтах нормальной точности (рис.5). Болтовое соединение рассчитывается на сдвиг от действия опорной реакции  балки, увеличенной на 20%.

Расчет сопряжения всегда ведется  в следующей последовательности:

1. Выбираем класс болтов – 4.6, диаметр болтов d=16 мм.
2. Определяем несущую способность болта по условию работы его на срез:

и по условию  на смятие стали сопрягаемых элементов:

,

где d – диаметр болта; t – наименьшая из толщин стенки балки настила или опорного ребра;

 

 

Несущая способность 1 болта из учета  сметения:

 

 

 

3. Определяем требуемое количество болтов:

,

где - опорная реакция балки настила.

 

Конструктивно принимаем n=2.

Проверяем возможность размещения расчетного количества болтов с учетом требований таблицы 39 [2]. 

 

 

Рис.5. Сопряжение балок

 

 

5. Расчет колонны

Колонны рабочей площадки работают в соответствии с заданием на центральное  сжатие. Высота колонны l принимается равной расстоянию от низа главной балки перекрытия до верха фундамента (рис.6).

Расчетная длина колонны определяется в зависимости от конструктивного  решения сопряжения ее с вышележащими балками и фундаментом:

,

где: l – геометрическая длина колонн между точками закрепления стержня;

μ – коэффициент  расчетной длины, равный 1 при шарнирном  сопряжении.

 

Нагрузкой, действующей на колонну, являются опорные реакции балок  и собственный вес колонны:

,

 

Колонна проектируется сплошного  сечения из прокатных двутавров с параллельными гранями полок (серия с обозначением К).

Центрально сжатые колонны рассчитываются на устойчивость в плоскости наибольшей гибкости. Гибкости колонн:

; ,

где - радиусы инерции сечения колонны относительно главных осей х-х и у-у.

Предельная гибкость [λ] для колонн рабочих площадок определяется по таблице 19*[2].

 

 

 

 

 

 

Рис.6.Конструктивные решения колонн

 

5.1. Расчет стержня сплошной колонны

1. Предварительно задается  величина гибкости стержня и  соответствующий ей коэффициент  продольного изгиба φ принимается  по таблице 72 или формулам п.5.3.[2]. Гибкость следует задавать в пределах λ=50 – 90. λ=60; φ=0,805.

2. Определим требуемую площадь сечения стержня колонны по формуле:

 

 

3. Из сортамента прокатных двутавров (рекомендуется использовать прокатные двутавры по ГОСТ 26020-83 колонной серии – обозначение К) подбираем профиль с площадью сечения несколько большим, чем вычисленная требуемая площадь сечения [8,10].

Выбираем двутавр №20К1:

А=52,82,=8,5см, =5,03см

4. Определим фактические гибкости стержня:

 

5. По максимальной гибкости находим минимальный коэффициент продольного изгиба φ=0,419 (по таблице 72 или п.5.3.[2]) и проверяется принятое сечение на устойчивость по формуле:

 

 

 Максимальная гибкость не должна превышать предельную:

 

 

=751,2 кг/см²

2. Расчет базы колонны

Конструктивное решение базы должно обеспечивать принятый в расчетной  схеме колонны тип сопряжения ее с фундаментом (рис.7). Шарнирное  сопряжение колонны с фундаментом  обеспечивается податливостью узла за счет гибкости плиты, которая прикрепляется  к фундаменту анкерными болтами (обычно двумя). Диаметр их принимается  конструктивно 20-30 мм. В проекте рекомендуется  принять базу колонны с фрезерованным  торцом стержня. В этом случае база состоит из опорной плиты, которая  служит для равномерного распределения  усилия от колонны по бетону фундамента.

Опорная плита работает на изгиб  от действия равномерно распределенной нагрузки q – реактивного давления фундамента.

Расчет плиты заключается в  определении ее размеров в плане  и толщины.

1. Исходя из класса бетона фундамента (при В 10 - ) определяется расчетное сопротивление материала фундамента осевому сжатию:

,

где .

Если  база колонны рассчитывается до проектирования, то принимается γ=1,2.

 

2. Опорная плита принимается квадратной со стороной В:

,

где: N – усилие в колонне; - расчетное сопротивление бетона фундамента осевому сжатию.

19,2см

3. Определим реактивное давление фундамента по формуле:

 

²

4. Изгибающий момент для плиты вычисляется по формуле:

М₁=q*A₁*c₁, М₂=q*A₂*c₂,

где: A₁, А₂ – площади трапеций, заштрихованные на рис.7; с₁, с₂ – расстояния от центра тяжести трапеций до краев колонны.

Необходимо рассмотреть оба  направления изгиба опорной плиты (1 и 2, см рис.7).

М₁= 5094,43 кг/см²

А₁== 74,75см²

с₁=

М₂=** = 3556,985 кг/см

А₂=*

с₂==1,3

 

 

 

 

 

 

 

Рис.7. Базы колонн с фрезерованными концами

5. Рассчитаем требуемую толщину опорной плиты из условия изгиба по двум направлениям:

,       ,

 

 

Толщина опорной плиты t должна быть принята не менее требуемой по двум вариантам расчета в соответствии с сортаментом листового широкополосного универсального проката по ГОСТ 82-70*.

t_пл=16 мм (по конструктивным особенностям не меньше 15 мм)

Толщина швов, прикрепляющих стержень колонны к плите, принимается  конструктивно.

3. Расчет оголовки колонн

Наиболее распространенные конструкции  оголовков при опирании балок сверху на колонну приведены на рис.8.

Необходимо выбрать рациональный тип оголовка колонны. Выбираем случай опирания главных балок через торцевые ребра.

Расчет оголовка с вертикальными  ребрами выполняется в следующем  порядке:

1. Назначаются размеры опорной плиты оголовка по конструктивным требованиям из условия размещения сварных швов соединения плиты со стержнем колонны: 21х21х1,5 см.
2. Выполняется проверка прочности торцевой поверхности стенки двутавра колонны по формуле:

,

где t_w – толщина стенки двутавра колонны; b – расчетная ширина смятия, принимаемая наименьшей из значений: ширины торцевого ребра главной балки b_r  (см. рис.4) или высоты стенки двутавра h_w (рис.7); R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности; γ_с – коэффициент условия работы.

B==195-2*10=175мм

 

²

 

 

 

 

 

          

 

 

                                 Рис.8. Оголовки колонн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Оформление графической части курсовой работы

Графическая часть курсовой работы включает чертежи  КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические деталировочные). Чертежи оформляются на одном листе формата А2.

Чертежи КМ включают: схему элементов балочной клетки (план, продольные и поперечные разрезы) и основные монтажные узлы. На схеме должны быть показаны оси, отметки, пролеты, маркировка элементов и узлов. Отправочные элементы на схемах показывают одной сплошной линией. Каждая линия обозначает отдельную отправочную единицу, поэтому в монтажных узлах линии не должны пересекаться. Схема дополняется ведомостью отправочных элементов.

Чертежи КМД  включают деталировочные чертежи главной балки, балки настила и колонны. Чертежи КМД сопровождаются спецификацией металла на отправочные марки.

Чертежи сопровождаются примечаниями, в которых даются необходимые  пояснения по материалу, электродам, болтам, сварным швам, антикоррозионной защите и т.д.

При выполнении чертежей и оформлении пояснительной  записки необходимо руководствоваться  ЕСКД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Беленя Е.И., Балдин В.А,, Ведеников Г.С., Кошутин Б.Н.,Уваров Б.Ю., Пуховский А.Б., Морачевский Т.Н., Металлические конструкции. М.: Стройиздат,1986.
2. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. СНиП 2.01.07 – 85. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.
3. Строительные нормы и правила. Стальные конструкции. Нормы проектирования. СНиП II – 23 – 81*. М.: ЦИТП Госстроя СССр,1990.
4. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. СНиП 2.01.07 – 85 (Дополнения. Разд.10. прогибы и перемещения) М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.
5. Стальные конструкции. Справочник конструктора. Под ред. Мельникова Н.П. М.: Стройиздат,1976.
6. Временная инструкция о составе и оформлении рабочих чертежей зданий и сооружений. Раздел 5. Конструкции металлические. Чертежи КМ СН 460-74. М.: Стройиздат,1978.
7. Абаринов А.А. Составление деталировочных чертежей металлических конструкций. М.: Стройиздат,1978.
8. Справочник проектировщика. Под ред. Кузнецова В.В. М.: Стройиздат, 1998.
9. Стандарт предприятия. Дипломные и курсовые проекты. Требования к оформлению пояснительной записки и чертежей. СТП.КИСИ 5-04-90. Казань,1990.
10. Справочные данные по расчету металлических конструкций. Методические указания по проведению практических занятий и курсового проектирования для студентов специальности 290300 и направления 550100. Казань, 2004.
11. Балочная клетка. Методические указания к курсовой работе по металлическим конструкциям для специальности 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью»/ Сост.: М.А.Дымолазов, В.С.Агафонкин. Казань: КГАСУ, 2008.-25 с.