Рабочая площадка промышленного здания (стр. 5 из 5)

l_В^тр = λ_в *ⁱ_y1 = 30*3,1 = 93 см

Требуемое расстояние между осями планок

l^тр = l_В^тр + d = 93 + 25 = 118 см

I_S = t * d³ / 12 = 1*25³ / 12 = 1300 см⁴

I_В = I_y1 = 513 см⁴

I_S * l / (I_В * с) = 1300*118 / (513*37,64) = 7,82 > 5 → условие выполнено.

7.3.2. Определение усилий в планках.

Фиктивная поперечная сила

Коэффициент β

Так как φ_х = 0,87 < φ_y= 0,871, то φ_min = φ_х = 0,87.

φ_min / φ_y = 0,87 / 0,871 = 0,9999=1

N / (φ_y * 2 * A_B * R_y) = 224 * 10³ / (0,871*2*53,4*2450) = 0,975

Так как φ_min / φ_y = 1 > N / (φ_y * 2 * A_B * R_y) = 224*10³/ (0,871*2*53,4*2450) = 0,975 то β = 0,975.

Q_fic = 7,15 * 10^-6 * 2 * A_B * E * β * (2330 * R_y / E – 1 ) =

= 7,15 * 10^-6 * 2 * 53,4 * 2,1 * 10⁶ * 0,975 * (2330 * 2450 / (2,1 * 10⁶) – 1) = 2690 кг

Приближенное значение фиктивной поперечной силы (в запас) по методу интерполяции

При R_y = 2450 кг/см²

Q'_fic = (20 + (30 – 20) / (2600 – 2100) * (2450 – 2100)) * 2 * A_B =

= (20 + (30 – 20) / (2600 – 2100) * (2450 – 2100)) * 2 * 53,4 = 2880 кг

Поперечная сила, действующая в плоскости планок

Q_S = Q_fic / 2 = 2690 / 2 = 1345 кг

Сила, срезывающая одну планку

F = Q_S * l / c = 1345*118 / 37,64 = 4220 кг

Момент, изгибающий планку в ее плоскости

М₁ = Q_S * l / 2 = 1345*118 / 2 = 79300 кг*см

7.3.3. Проверка прочности приварки планок.

Предусматриваем использование ручной сварки при изготовлении колонны. Принимаем, что планки прикрепляются к полкам швеллеров угловыми швами с высотой катета K_f = 8 мм < t = 10 мм с заводкой швов за торец на 20 мм.

По таблице 55* СниП II – 23 – 81* для района ll₅ и стали марки С245 принимаем электроды марки Э42 (ГОСТ 9467 – 75).

Коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения шва β_f = 0,7; β_z = 1,0.

Коэффициенты условий работы шва γ_wf = γ_wz = 1,0 (пункт 11.2 СНиП II – 23 – 81*).

R_wf = 1850 кг/см² (таблица 56* СниП II – 23 – 81*).

Временное сопротивление для толщины проката 11см < t_f = 12,6 см < 20 мм R_un = 3700 кг/см² (таблица 51* СниП II – 23 – 81*).

R_wz = 0,45 * R_un = 0,45*3700 = 1665 кг/см²

1,1 < R_wf / R_wz= 1850 / 1665 = 1,11 < β_z / β_f = 1,0 / 0,7 = 1,43 → условие выполнено.

Напряжение в шве

τ_F = F / (β_f * K_f *a) = 4220 / (0,7*0,8*25) = 301 кг/см²

τ_М1 = 6 * М₁ / (β_f * K_f *a²) = 6*79300 / (0,7*0,8*25²) = 1360 кг/см²

Условие прочности шва

τ = √ τ_F² + τ_M1² = √ 301² + 1360² = 1390 кг/см² < R_wf* γ_wf * γ_c = 1850 * 1,0 * 1 = 1850 кг/см² → прочность шва обеспечена с большим запасом.

Уменьшаем катет шва до K_f = 6 мм.

τ = 1390 *0,8/0,6 = 1850 кг/см² < R_wf* γ_wf * γ_c = 1850 * 1,0 * 1 = 1850 кг/см² → прочность обеспечена.

Прочность планок заведомо обеспечена, так как толщина планки t = 10 мм > K_f = 6 мм.

7.4 Расчет базы

7.4.1. Определение размеров плиты в плане.

Расчетное сопротивление смятию бетона фундамента.

Принимаем ξ = ³ √ А_ф / А_пл = 1,2

Призменная прочность бетона М150 R_с = 70 кг/см²

R_ф = ξ * R_с = 1,2*70 = 84 кг/см²

Требуемая площадь плиты

А_пл^тр = N / R_ф = 232*10³ / 84 = 2760 см²

Ширина плиты из конструктивных соображений

Принимаем с = 5 см.

В_пл = h_к + 2 * t_тр + 2 * c = 36 + 2*1,0 + 2*5,0 = 48,0 см

Требуемая длина плиты

L_пл^тр = А_пл^тр / В_пл = 2760 / 48 = 57,5 см

Требуемая длина плиты из конструктивных соображений

Принимаем а₁ = 100 мм (для размещения «плавающей» шайбы под гайки фундаментных болтов).

L_пл^тр = b_к + 2 * а₁ = 42,0 + 2*10,0 = 62,0 см

Окончательно принимаем L_пл = 62,0 см.

7.4.2. Определение толщины плиты.

Плита работает на изгиб как пластинка, опертая на траверсы и торец стержня и нагруженная равномерно распределенным (условно) реактивным давлением фундамента.

q = N / (В_пл * L_пл) = 232*10³ / (48*62) = 74,9 кг/см² < R_ф = 84 кг/см²

Максимальные моменты для отдельных участков плиты

I участок (плита работает как пластинка, опертая по контуру)

Коэффициент, зависящий от отношения более длинной части стороны участка «а» к более короткой «b» α

а / b = 42/36 = 1,2 → α = 0,063

М_l = α * q * b² = 0,063*74,9*36² = 6115 кг*см

II участок (плита работает как пластинка, опертая по трем сторонам)

Коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны «а₁» к незакрепленной «b₁» α₁

а₁ / b₁ = 10 / 36 = 0,28 < 0,5

Так как а₁ / b₁ = 0,25 < 0,5, то плита работает как консоль вылетом а₁ = 10 см.

М_ll = 0,5 * q * а₁² = 0,5*74,9*10² = 3745 кг*см

III участок (плита работает как консоль)

М_lll = 0,5 * q * с² = 0,5*74,9*5,0² = 935 кг*см

По таблице 50* СниП II – 23 – 81* для плиты принимаем сталь марки ВСт3кп2 (ГОСТ 380 – 71*).

По таблице 51* СниП II – 23 – 81* для проката из стали марки ВСт3кп2 при толщине t = 21 – 40 мм расчетное сопротивление материала по пределу текучести R_y = 2100 кг/см².

Требуемая толщина плиты

t_пл^тр = √ 6 * M_max / (R_y * γ_c) = √ 6*6115 / (2100*1) = 4,18 см, так как толщина плиты превышает 4см введем дополнительное ребро на участке I.

Рассмотрим участок Iа:

а= h_к= 36см. b=0,5 b_к =0,5*42=21см;

a/b= 36/21=1,67; → α = 0,09

М_la = 0,09 *74,9*21² = 2970 кг*см

M_max = М_ll = 3745 кг*см

t_пл^тр = √ 6 * M_max / (R_y * γ_c) = √ 6*3745 / (2100*1) = 3,34 см

Принимаем t_пл = 36 мм > t_пл^тр = 33,4 мм.(ближайший больший стандартный размер)

7.4.3.Расчет траверсы.

Требуемая высота траверсы

При K_f = 1,0 см < 1,2 * t_трав = 1,2*1,0 = 1,2 см

h_трав^тр = N / (4 * β_f * K_f * R_wf * γ_c * γ_wf) + 1,0 = 232*10³/(4*0,7*1,0*1850*1*1,0)+1,0 = 44 см

Принимаем h_трав = 44 см

Приближенная проверка траверсы по прочности

Нагрузка на единицу длины опорного листа траверсы

q_трав = q * В_пл / 2 = 74,9*48 / 2 = 1770 кг / см

Изгибающий момент и поперечная сила в места приварки к колонне

М_трав = 0,5 * q_трав *а₁² = 0,5*1770*10² = 88300 кг*см

Q_трав = q_трав *а₁= 1770* 10 = 17650 кг

Момент сопротивления сечения листа

W_трав = t_трав * h_трав² / 6 = 1,0*44² / 6 = 323 см³

Проверка прочности

σ = М_трав / W_трав = 88300 / 323 = 273 кг/см² < R_y* γ_c = 2100*1,0 = 2100 кг/см²

τ = Q_трав/(h_трав*t_трав) = 17650/(44*1,0) = 400 кг/см² < R_S*γ_c = 0,58*R_y*γ_c = 0,58*2100*1,0 = 1218кг/см²

σ_пр = √σ² + 3 * τ² = √ 273² + 3*400² = 742 кг/см² < R_y* γ_c = 2100*1,0 = 2100 кг/см² → прочность траверсы обеспечена.

7.4.3.Расчет дополнительного ребра.

Принимаем толщину ребра t_р = 1,0см

N_p = q* b_к / 2 * h_к=74,9 * 42/2 *36= 57200кг.

Принимаем высоту катета K_f = 1,0 см

Из условия прочности швов:

h_к^тр= N_p /4* β_f * K_f * R_wf * γ_c* γ_wf)= 57200 / (4*0,7*1,0*1850*1,0*1,0)=11,05 см

Из условий прочности ребра на срез: h_р^тр= N_p /2* t_p * R_s= 57200/2*1,0*1360 = 21,1 см

Принимаем h_р= 22см >h_р^тр= 21,1см. Во избежании выпучивания h_р / t_p = 22,0/1,0 = 22<30,

l_р / t_p = h_к / t_p = 36/1,0 = 36 < 50.

Принятая конструкция базы

7.5 Расчет оголовка

Конструктивно принимаем t'_пл = 2,0 см и K_f = 1,0 см.

Высота диафрагмы из условия прочности сварных швов

h_д^тр = N / (4 * β_f * K_f * R_wf * γ_c * γ_wf) + 1,0 = 232*10³/(4*0,7*1,0*1850*1*1,0) + 1,0 = 44 см

Принимаем h_д = 44 см

Требуемая толщина диафрагмы из условия прочности торца на смятие

t_д.см^тр = N / ((b_f' + 2 * t_пл' ) * R_p) = 232*10³ / ((25 +2*2,0)*3510) = 2,4 см

Требуемая толщина диафрагмы из условия прочности на срез

t_д.ср^тр = N / (2 * h_д* R_S) = 232*10³ / ((2*50*1360) = 1,96 см

Принимаем t_д = 2,4 см > t_д.ср^тр = 1,96 см

Толщина планок, к которым крепится диафрагма

t_пл ≥ 0,5 t_д = 0,5*2,4 = 12 мм

Принимаем t_пл = 1,2 см.

Принятая конструкция оголовка

Список литературы:

1. СНиП П-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1982. 96 с.

2. СНиП П-6-74. Нагрузки воздействия. Госстой СССР. М.: Стройиздат, 1976. 54 с.

3. Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб./ М.: Стройиздат, 1985. 560стр.

4. Михайлов А.М. Сварные конструкции. И., Стройиздат, 1983. 367 с.

5. Лапшин Б.С. К расчету балок в упругопластической стадии по СНиП П-23-81. – В кн.: Металлические конструкции и испытания сооружений: межвуз. темат. сб. тр. Л.: ЛИСИ, 1984, с. 68-75.