Проектирование строительства завода цинкования мелкоразмерных конструкций (стр. 16 из 36)

Коэффициент:

a = N/( f_y A R_yg_c)=69683/(0,4601 · 186,81 · 2350 · 1) = 0,34499.

Принимаем гибкость для проверки предельной гибкости:

Гибкость:

l = l_y =115,5573 .

17) Проверка по условию предельной гибкости сжатых элементов

По таблице 19 СНиП II-23-81:

Тип элемента - 4. Основные колонны.

Т.к. a < 0,5:

Коэффициент:

a =0,5 .

l=115,5573r180-60·a =180-60 · 0,5=150 (77,0382% от предельного значения) - условие выполнено .

Расчет колонны К₃

Исходные данные:

Геометрические размеры элемента:

- Расчетная длина элемента l_efx = 1916 см;

- Расчетная длина элемента l_efy = 958 см;

- Длина элемента l = 958 см;

Нагрузка:

- Нормальная сила N 19,17 тс =19,17 / 0,001 = 19170 кгс;

- Изгибающий момент M_x = 0,979 тс м = 0,979 / 0,00001 = 97900 кгс см;

- Поперечная сила на одну стенку сечения Qy = 0,5 тс = 0,5 / 0,001 = 500 кгс;

Физические характеристики:

- Модуль упругости E = 2100000 кгс/см2;

Прочность:

(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм; ):

- Предел текучести стали R_yn = 2400 кгс/см2;

- Временное сопротивление стали разрыву R_un = 3700 кгс/см2;

- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести R_y = 2350 кгс/см2;

- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению R_u = 3600 кгс/см2;

- Расчетное сопротивление стали сдвигу R_s = 1363 кгс/см2;

Коэффициенты надежности и условия работы:

- Коэффициент условия работы g_c = 1 ;

- Коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению g_u = 1,3 ;

Основные характеристики сечений:

(Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Двутавры колонные с параллельными гранями полок по СТО АСЧМ 20-93; 30 К1; Сечение - одноветьевое):

Результаты расчета:

1) Расчет на прочность внецентренно-сжатых или внецетренно-растянутых элементов

Проверка условий выполнения расчета по формуле ( 49 ):

Т.к. R_yr 5900 кгс/см 2 :

Непосредственное воздействие на элемент динамических нагрузок - отсутствует.

2) Расчет по п. 5.12 СНиП II-23-81

Ослабления стенки отверстиями - отсутствуют.

Площадь нетто:

A_n = A =110,8 см2 .

Касательные напряжения:

t = Q_y S_x/(Jx t) =

=500 · 694,7/(18849 · 0,9) = 20,47559 кгс/см2 (формула (29); п. 5.12 СНиП II-23-81).

3) Продолжение расчета по п. 5.25 СНиП II-23-81

Т.к. все или некоторые из следующих условий:

t/R_s=20,47559/1363=0,01502 r 0,5 и N/(A_n R_y)=19170/(110,8 2350)=0,07362 > 0,1

- не выполнены, требуется расчет по следующим формулам СНиП II-23-81.

Расчет должен быть выполнен по формуле ( 50 ).

4) Учет ослаблений сечения

Ослабления рассматриваемого сечения - отсутствуют.

Изгиб - в одной из главных плоскостей.

N/A_n+M_x/W_xn1=19170/110,8+97900/1265,1=250,39963 кгс/см2 r R_y·g_c=2350·1=2350 кгс/см (10,6553% от предельного значения) - условие выполнено (формула (50); п. 5.25 СНиП II-23-81).

5) Продолжение расчета по п. 5.25 СНиП II-23-81

Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов в плоскости действия момента

Тип сечения - сплошностенчатый стержень.

6) Определение гибкости стержня

Радиус инерции:

i =

= = 13,0429 см .

Гибкость стержня относительно оси x:

l_x = l_efx/i=1916/13,0429 = 146,89985 .

Условная гибкость:

l = l_efx/i

=1916/13,0429 · = 4,91412 .

7) Продолжение расчета по п. 5.27 СНиП II-23-81

Момент сопротивления для сжатого пояса:

W_c = W_x2 =1265,1 см3 .

Относительный эксцентриситет:

m = (M_x/N) (A/W_c)=(97900/19170) · (110,8/1265,1) = 0,44728 .

m r 20 (2,2364% от предельного значения) - условие выполнено .

8) Коэффициент влияния формы сечения

Тип сечения по табл. 73 СНиП II-23-85 - 5.

Коэффициент влияния формы сечения:

По табл. 73 СНиП II-23-81

h = 1,30954 .

9) Продолжение расчета по п. 5.27 СНиП II-23-81

Приведенный относительный эксцентриситет:

m_ef = h·m =1,30954 · 0,44728 = 0,58573 (формула (52); п. 5.27 СНиП II-23-81).

Т.к. m_efr 20 :

Коэффициент:

По табл. 74 СНиП II-23-81 в зависимости от l и m_ef

fe = 0,29494 .

N/(f_e A)=19170/(0,29494·110,8)=586,60894 кгс/см2 r R_y·g_c=2350·1=2350 кгс/см2 (24,96208% от предельного значения) - условие выполнено (формула (51); п. 5.27 СНиП II-23-81).

Коэффициент:

a = N/( f_e A R_yg_c)=19170/(0,29494 · 110,8 · 2350 · 1) = 0,24962 .

Гибкость:

l = l_x =146,8999 .

10) Проверка по условию предельной гибкости сжатых элементов

По таблице 19 СНиП II-23-81:

Тип элемента - 4. Основные колонны.

Т.к. a < 0,5:

Коэффициент:

a =0,5 .

l=146,8999 r 180-60·a =180-60 · 0,5=150 (97,93327% от предельного значения) - условие выполнено .

11) Продолжение расчета по п. 5.27 СНиП II-23-81

Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения из плоскости действия момента при изгибе в плоскости наибольшей жесткости, совпадающей с плоскостью симметрии (J_x>J_y)

Радиус инерции:

i_y =

= = 7,50505 см .

Гибкость стержня относительно оси y:

l_y = l_efy/i_y=958/7,50505 = 127,64738 .

Коэффициент продольного изгиба:

По табл. 72 СНиП II-23-81 в зависимости от l_y и R_y

fy = 0,39213 .

12) Определение коэффициента с для расчета на устойчивость из плоскости изгиба по формуле (56) п. 5.31

Момент сопротивления для сжатого пояса:

W_c = W_x2 =1265,1 см3 .

Относительный эксцентриситет:

m_x = (M_x/N) (A/W_c)=(97900/19170) · (110,8/1265,1) = 0,44728 .

Тип сечения - открытые.

Т.к. m_xr 5:

13) Расчет по п. 5.31 СНиП II-23-81

Т.к. m_xr 1 :

Коэффициент:

a = 0,7 .

14) Расчет по п. 5.31 СНиП II-23-81

Коэффициент:

l_c = 3,14

=3,14 · = 93,86536

Т.к. l_y=127,6474 > l_c=93,86536:

Коэффициент:

По табл. 72 СНиП II-23-81 в зависимости от l_c и R_y

f_c = 0,59858 .

Коэффициент:

b =

= = 1,23551 .

Коэффициент

c = b/(1+ a m_x ) =

=1,23551/(1+0,7 · 0,44728) = 0,94091 (формула (57); п. 5.31 СНиП II-23-81).

15) Продолжение расчета по п. 5.31 СНиП II-23-81

Коэффициент с не должен превышать c_max, определяемого в зависимости от коэффициентов:

Коэффициент:

r = (J_x+J_y)/(A h2)=(18849+6240,9)/(110,8 · 29,8 2) = 0,25499 .

Коэффициент:

m = 2+0,156 Jt/(A h 2) ly2=2+0,156 · 33,91/(110,8 · 29,82) · 127,64742 = 2,876 .

Коэффициент:

d = 4 r/m=4 · 0,25499/2,876 = 0,35465 .

cmax = 2/(1+d+

=

=2/(1+0,35465+

= 0,94512 (формула (60); п. 5.31 СНиП II-23-81).

16) Продолжение расчета по п. 5.30 СНиП II-23-81

N/(c·f_y A)=19170/(0,94091 · 0,39213 · 110,8)=468,92588кгс/см2 r R_y·g_c=2350 ·1=2350 кгс/см2 (19,95429% от предельного значения) -условие выполнено (формула (56); п. 5.30 СНиП II-23-81).

Коэффициент:

a = N/( fy A R_yg_c)=19170/(0,39213 · 110,8 · 2350 · 1) = 0,18775 .

Принимаем гибкость для проверки предельной гибкости:

Гибкость:

l = l_y =127,6474 .

17) Проверка по условию предельной гибкости сжатых элементов

По таблице 19 СНиП II-23-81:

Тип элемента - 4. Основные колонны.

Т.к. a < 0,5 :

Коэффициент:

a =0,5 .

l=127,6474 r 180-60·a =180-60 · 0,5=150 (85,09827% от предельного значения) - условие выполнено .

Принимаем сечения колонн:

· К₁ - 40К1 по СТО АСЧМ 20-93;

· К₂ - 40К1 по СТО АСЧМ 20-93;

· К₃ - 30К1 по СТО АСЧМ 20-93;

8.4.2 Расчет консоли колонн.

Расчет произведен программой NormCAD.

Рис. 8.19 К расчету консоли колонн К₁ иК₂.

Расчет сварного соединения с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента соединяемого консоль с колонной.

Исходные данные:

Нагрузка:

N =0 тс = 0/0,001 = 0 кгс; M_x =11,261 тс м = 11,261 /0,00001 = 1126100 кгс см; M_y = 0 тс м = 0 / 0,00001 = 0 кгс см; M_xy = 0 тс м = 0 /0,00001 = 0 кгс см; Q_x = 0 тс = 0 /0,001 = 0 кгс; Q_y = 25,025 тс = 25,025 /0,001 = 25025 кгс; F = 0 тс = 0 /0,001 = 0 кгс;

Физические характеристики:

E = 2100000 кгс/см2;

Прочность:

(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм; ]): R_yn = 2400 кгс/см2; R_un = 3700 кгс/см2; R_y = 2350 кгс/см2; R_u = 3600 кгс/см2; R_s = 1363 кгс/см2;

Коэффициенты надежности и условия работы:

g_c = 1 ; g_u = 1,3 ;

Основные характеристики сечений:

h = 39,4 см; b = 39,8 см; t = 1,1 см; t_f = 1,8 см;

Характеристики сечения ветви:

h_b = 39,4 см; b_b = 39,8 см; t_b = 1,1 см; t_fb = 1,8 см; A_b= 186,81 см2; J_xb = 56147 см4; J_yb = 18921,9 см4; W_x1b = 2850,1 см3; W_x2b = 2850,1 см3; W_y1b = 950,8 см3; W_y2b = 950,8 см3;

Параметры сварного соединения:

k_f = 6 мм; l = 235,8 см; t= 1,1 см; t_max = 1,8 см;

Характеристики сечения сварного соединения:

(Тип сечения - полоса; Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Двутавры колонные с параллельными гранями полок по СТОАСЧМ 20-93; 40 К1; Сечение - одноветьевое): A_w = 186,81 см2; J_wx = 56147 см4; J_wy = 18921,9 см4; W_wx1 = 2850,1 см3; W_wx2 = 2850,1 см3; W_wy1 = 950,8 см3; W_wy2 = 950,8 см3; x = 19,90103м; y = 19,70001 см;

Результаты расчета:

1) Расчетное сопротивление сварных соединений

Шов - угловой.

Тип электрода - Э42, Э42А.

По табл. 56 СНиП II-23-81

R_wf = 1800 кгс/см2 .