Проектирование конструкции стальной балочной клетки рабочей площадки промышленного здания (стр. 5 из 6)

Изгибающий момент

М = R_A×1,25 = 817,58 кН×м.

Нормальные и касательные напряжения

Проверка устойчивости стенки

Проверка устойчивости удовлетворяется.

2.2.9. Расчет опорного ребра жесткости главной балки.

Принимаем сопряжение балки с колонной шарнирным, с опиранием на колонну сверху. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для непосредственной передачи давления на колонну.

Толщина опорного ребра определяется из расчета на смятие его торца

, где N = R_A = 817,58 кН – опорная реакция;

R_P = R_un/g_m = 490/1,025 = 478 МПа – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности; b = b¢_f = 20 см – ширина опорного ребра.

Принимаем толщину опорного ребра t = 10 мм, а опорный выступ а = 14 мм <1,5t = 1,5×10 = 15 мм.

Проверка ребра на устойчивость.

Площадь расчетного сечения ребра:

,

где

.

Радиус инерции сечения ребра

Гибкость ребра

.

Условная гибкость

.

Коэффициент продольного изгиба при l_Х = 1,136

.

Проверка опорного ребра на устойчивость:

Расчет катета сварных швов крепления ребра к стенке балки:

По толщине более толстого из свариваемых элементов принимаем катет шва K_f = 5 мм.

2.2.10. Расчет болтового соединения

Сопряжение вспомогательной балки с главной выполняется поэтажно.

При пяти грузах в пролете опорная реакция вспомогательной балки равна

R_A = 3,5 (G+P) = 3,5×33,248 = 116,4 кН

Принимаем болты нормальной точности (класс В), класс по прочности – 4,6, диаметром 20 мм. Расчетное сопротивление срезу болтов для принятого класса прочности R_bs = 150 Мпа.

Расчетные усилия, которые может выдержать один болт:

а) на срез

N_bs = R_bs×g_b×A×n_s,

где R_bs = 150 МПа,

g_b = 0,9 – коэффициент условия работы,

n_s = 1 – число срезов болта.

А = pd²/4 = 3,14²×2,0²/4 = 3,14 см² – расчетная площадь сечения болта

N_bs = 150 ×10³× 0,9 × 3,14 × 10^-4= 42,39 кН.

б) на смятие

N_b = R_bр ×g_b × d ×S t_min,

где g_b = 0,9;

R_bр = 690 МПа – расчетное сопротивление на смятие для стали при R_UM = 490 МПа

S t_min = 10 мм – толщина стенки балки и ребра.

N_b = 690× 10³× 0,9 × 20 ×10^-3× 10× 10^-3 = 124,2 кН.

Сравнивая результаты, принимаем меньшее N_bs,min = 42,39 кН.

Требуемое количество болтов в соединении

Принимаем 3 болта диаметром 20 мм, диаметр отверстия D=22 мм.

Проверка касательных напряжений в стенке вспомогательной балки с учетом ослабления отверстиями диаметром 22 мм под болты, а также с учетом ослабления сечения балки из-за вырезки полки в стыке, выполняется по формуле:

где Q_max = R_A = 93,68 кН

h_W = h – 2t_f = 39,2 - 2×1,05 = 37,1

a = b/(b-d) = 146/(146 – 22) = 1,18 – коэффициент ослабления сечения

Проверка удовлетворяется.

Расход стали на перекрытие

2.3. Проектирование колонны сплошного сечения

2.3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки

НГБ = ОВН - h_стр

НГБ = 8,4 – 1,774 = 6,626 м

Заглубление фундамента h_ф = 0,7 м.

Геометрическая длина колонны

L = НГБ + h_ф = 7,326 м.

При опирании балок на колонну сверху, колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце. Соединение с фундаментом легких колонн в расчете также принимается шарнирным. Поэтому длина колонны определяется при m = 1:

L_ef = mL = 1× 7,326 = 7,326 м.

Грузовая площадь А_гр = L_ГL_В = 17,5 × 7 = 122,5 м².

Сбор нагрузки на колонну

Таблица 6

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН	gf	Расчетная нагрузка, кН
1	Временная нагрузка Р = р × Агр = 12 × 122,5	1470	1,2	1764
2	Собственный вес настила и балокG = mngAгр = 151,1 × 10-3×9,81 × 122,5	181,58	1,05	190,66
Итого G+P		1651,58	1954,66

2.3.2. Подбор сечения колонны

Выполним расчет относительно оси Y, пересекающей полки. Гибкость колонны l_у = 89,3. Находим j_у = 0,50.

Требуемая площадь сечения колонны А_тр = 115,2 см².

Требуемые радиус инерции и ширина полки

Ширина полки находится из соотношения i_Y» 0,24b_f .

b_f = 36 см – принимаем ширину полки, в соответствии с сортаментом прокатной стали.

Высоту стенки h_W назначаем так, чтобы удовлетворялось условие h³ b_f, h_W = 360 мм. Назначив толщину t_W = 1,2 см, получим площадь сечения стенки: А_W = 43,2 см². Свес полки:

b_ef = 0,5(b_f – t_W) = 0,5(360-12) = 17,4 см.

Предельное значение b_ef = 17,5 см – находится из условия возможности применения автоматической или полуавтоматической сварки. Т.к. величина свеса полки меньше предельной, условие технологичности сварки выполняется.

Геометрические характеристики сечения.

Площадь сечения:

А = 0,5 (А_тр – А_W) = 115,2 см².

Момент инерции:

Радиус инерции:

Гибкость:

Приведенная гибкость:

Коэффициент продольного изгиба:

Включаем в нагрузку вес колонны:

G_к = gАLyg_f = 77× 115,2× 10^-4×7,326×1,1×1,05 = 7,5 кН

Полная расчетная нагрузка G_p = 1962,5 кН

Проверка колонны на устойчивость.

Недонапряжение составляет 1,2%.

Проверка предельной гибкости.

l_U=180 - 60a =180 – 60 × 0,987 = 120,78

где

Т.к. l_Y = 89,3 < l_U = 120,78, проверка гибкости проходит.

2.3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны.

Отношение свеса полки к ее толщине:

Наибольшее отношение

при условии выполнения устойчивости полки равно 17,72. Т.к. , устойчивость полок обеспечивается.

Проверим устойчивость стенки по условию

.

; ; l_UW = 1,2+0,35×l = 1,2+0,35 × 3,65 = 2,5

Принимаем 2,3.

30 < 56,2 – устойчивость стенки колонны обеспечена.