Курсовой проект №2 на тему Стальной каркас одноэтажного производственного здания Металлические конструкции ПГУ str1-28_glava1-3
.pdf
Проверка устойчивостиветвей в плоскости рамы: - наружная ветвь:
|
|
Nв2 |
= |
|
|
3443.332 |
= 0.84 |
<1 |
|
|
|
φx.2 Aв2 fyd γc |
|
|
|
|
|||||
|
|
0.734 231.44 23 1.05 |
|
|
||||||
- подкрановая ветвь: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Nв1 |
|
|
= |
2744.684 |
|
= 0.785 |
<1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
φx.1 Aв.1 fyd γc |
0.843 164.7 24 1.05 |
|
|
|||||
Условия выполняются. Сечение принятоверно.
3.2.3 Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная сила в сечении колонны VEd |
|
|
= Qmax = 392.273 |
кН. Геометрические |
||||||||||||||||||||||||
характеристики всегосечения, см4: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I |
= I |
+ A |
в.1 |
y |
1 |
2 + I + A |
в2 |
y |
2 |
2 = 4556 |
+ 164.7 70.897 2 |
+ 3384.434 + 231.44 50.452 2 = 1424898.962 |
||||||||||||||||
x.н |
x.1 |
|
|
x.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Aн |
= Aв.1 + Aв2 = 164.7 + 231.44 |
= 396.14 см3 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ix.н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ix.н = |
|
|
|
= |
|
1424898.962 |
|
|
= 59.975 см |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aн |
396.14 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
lx1 |
|
|
|
fyd |
|
|
3690 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
λx.н = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
24 |
= 2.1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.06 104 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ix.н |
|
|
E |
59.975 |
|
|
|
||||||||||
Условная поперечная сила в сечении колонны:
Vfic = 0.2 Aн = 0.2 396.14 = 79.228 кН
Расчет решетки проводим по максимальной поперечной силе:
Vmax = max(VEd , Vfic) = max(392.273 , 79.228 ) = 392.273 кН
Длина раскоса решетки:
|
= (hн 0.1)2 |
l |
в1 |
2 |
(1250 0.1)2 + |
290.833 |
|
2 |
|
||
lр |
+ |
|
|
= |
|
= 191.758 см |
|||||
|
2 |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
sinα = |
hн 10− 1 |
1250 10− 1 |
||
|
= |
|
= 0.652 |
|
|
|
|||
|
lр |
191.758 |
|
|
Уголнаклона раскоса решетки:
α = asin(sinα) 180 = asin(0.652 ) 180 = 40.682 o
ππ
Усилие сжатия в раскосе:
Nр |
= |
|
|
Vmax |
= |
392.273 |
= 300.885 |
кН |
|||||||||||||
|
2 sinα |
|
2 0.652 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Задаемся φ = 0.84. Тогда требуемая площадь раскоса: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Nр |
|
|
|
300.885 |
|
|
|
2 |
|||||||
Aр.тр |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 19.9 см |
||||
φ fyd γc |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
0.84 24 0.75 |
|
|||||||||||||||
Принимаем уголок "125х9" |
(Aр = 22 |
см2 , iр = 2.48 |
см). Условная гибкость раскоса: |
||||||||||||||||||
|
lр |
|
|
|
|
fyd |
|
|
191.758 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
λр = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
24 |
|
|
= 2.639 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.06 104 |
||||||||||||
|
iр |
|
|
|
E |
|
|
|
2.48 |
|
|
|
|
||||||||
19
δ = 9.87 (1 |
− α + β λр) + λр |
2 |
= |
9.87 (1 − 0.04 |
+ 0.14 |
2.639 ) + 2.639 2 = 20.087 |
|||||||||
|
δ − |
δ2 − 39.48 λр |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
φ = 0.5 |
|
|
= |
0.5 |
20.087 − |
20.087 |
2 − 39.48 2.639 |
2 |
|
= 0.628 |
|||||
|
|
λр |
2 |
|
|
|
|
2.639 2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Проверяем устойчивость раскоса как центрально-сжатого элемента:
Nр |
300.885 |
= 0.864 |
< 1 |
|
|
= |
|
||
|
|
|||
φAрfyd γc |
0.628 2224 1.05 |
|
||
Условие выполняется.
Приведенная гибкость сечения нижней части колонны с учетом наличия раскосов:
lx1 2 |
|
|
Aн |
|
3690 |
|
2 |
|
396.14 |
|
|
|||||||||
λ = |
|
|
|
+ α1 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
+ 27 |
|
|
= 63.471 |
|||
i |
|
2A |
|
|
59.975 |
|
|
|||||||||||||
|
x.н |
|
|
р |
|
|
|
|
222 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fyd |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
λef |
= λ |
|
= 63.471 |
|
|
24 |
|
= 2.166 |
|
|||||||||
|
|
E |
|
|
2.06 104 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для комбинации усилий,догружающих наружную ветвь:
|
M2102Aн |
1785.936 102396.14 |
||
m2 = |
|
(y2 + z0) = |
|
(50.452 + 3.651 ) = 0.796 |
|
|
|||
|
N2Ix.н |
3374.651 1424898.962 |
||
По таблице Д.4СП 5.04.01-2021:
φв2 = 0.43
Проверяем устойчивость нижней части колонны в плоскости рамы от данной комбинации усилий как единогостержня:
N2 |
3374.651 |
= 0.786 |
< 1 |
|
|
= |
|
||
|
|
|||
φв2Aнfyd γc |
0.43396.14 241.05 |
|
||
Условие выполняется.
Для комбинации усилий,догружающих подкрановуюветвь:
m1 = |
M1102Aн |
y1 = |
1741.005 102396.14 |
70.897 = 1.089 ---> φв1 = 0.49 |
|
3150.786 1424898.962 |
|||
|
N1Ix.н |
|
||
Проверка устойчивостинижней частиколонны как единого стержня в плоскости рамы от данной комбинации усилий:
N1 |
3150.786 |
= 0.644 |
< 1 |
|
|
= |
|
||
|
|
|||
φв1Aнfyd γc |
0.49396.14 241.05 |
|
||
Условие выполняется. Устойчивость колонны как единогостержня из плоскости действия момента проверять не нужно, т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.
3.3 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом: - первая комбинация усилий:
M1 |
= 1477.689 |
кНм, |
N1 |
= 292.333 |
кН |
- втораякомбинация усилий: |
|
кНм, |
|
|
кН |
M2 |
= −620.559 |
N2 |
= 569.035 |
Давление кранов Dmax = 2556.45 кН.
Прочность стыкового шва ш1(рис.3.3) проверяем понормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части.
20
Рисунок 3.3 - Схема узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Площадь шва ш1 равна площади сечени колонны. Первая комбинация M и N, наружная полка:
|
|
|
|
N1 |
|
M1 102 |
292.333 |
|
|
|
|
|
1477.689 10 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
A0 |
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
333.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9306.341 |
|
|
|
|
|
= 0.694 |
< 1 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
fwy γc |
|
|
|
|
|
|
23 1.05 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
где A0 - площадь сечения надкрановой части колонны; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
fwy - прочность сварного шва при сжатии; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Wx- момент сопротивления сечения надкрановой части колонны. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
Внутренняя полка: |
|
M1 102 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
N1 |
|
292.333 |
|
|
|
|
|
1477.689 10 |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
A0 |
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
333.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
9306.341 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 1 |
||||||||||||||||||||||
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0.731 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.85 23 1.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0.85fwy γc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Вторая комбинация M и N, наружная полка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
N2 |
|
M2 102 |
569.035 |
|
|
|
|
|
−620.559 10 |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
A0 |
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
333.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
9306.341 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 1 |
||||||||||||||||||||||
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0.242 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.85 23 1.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0.85fwy γc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Внутренняя полка: |
M2 102 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
N2 |
569.035 |
|
|
|
|
|
−620.559 10 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
A0 |
|
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
333.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
9306.341 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< 1 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0.347 |
|||||
|
|
|
|
|
fwy γc |
|
|
|
|
|
|
|
23 1.05 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Толщинустенки траверсы определяем из условия смятия (при bоп |
= 40 см, tпл = 2 см): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dmax |
2556.45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1.649 см |
|||||||||||||||||
tтр.min |
= |
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
(bоп + 2 tпл) fp |
|
|
(40 + 2 2) 35.238 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Здесь в формуле bоп - ширина опирания подкрановой балки, tпл - толщина опорной пластины, fp - расчетное сопротивление стали на смятие.
Принимаем tw.тр = 1.8 см.
21
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация):
|
M2 103 |
−620.559 10 |
3 |
||
Nf = N2 − |
|
= 569.035 − |
|
|
= 1455.548 кН |
|
|
|
|||
|
hв |
700 |
|
|
|
Прежде, чем вычислять длинусварного шва ш2,необходимоопределить,по чем произойдет разрушение сварногошва в предельном состоянии: по металлушва либо погранице сплавления металлов. Коэффициенты для расчета угловогошва βf и βz определяются потаблице 40СП
5.04.01-2021:
βz = 1.05 βf = 0.9
Характеристическое значение предела прочности металла шва проволоки Св-08Г2С
fwuk = 49 кН/см2, частный коэффициент пометаллу шва γmn = 1.25 (см. примечание таблицы 4
СП 5.04.01-2021). Тогда расчетное значение прочности угловых швов на срез по металлушва:
|
|
0.55 fwuk |
|
0.55 49 |
2 |
fwf |
= |
|
= |
|
= 21.56 кН/см |
γmn |
|
||||
|
|
1.25 |
|
||
Расчетное значение прочности угловых швов на срез по металлу границы сплавления:
|
fwz |
= 0.45 fuk = 0.45 37 = 16.65 кН/см2 |
βf fwf |
= 0.9 21.56 = |
19.404 кН/см2 > βz fwz = 1.05 16.65 = 17.483 |
Значит,расчет будет проводится по границе сплавления металлов.
Длина крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2) при kf
lш2 |
= |
Nf |
|
= |
|
1455.548 |
|
= 33.039 |
см |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
4 kf βz fwz γc |
4 0.6 1.05 16.65 1.05 |
|
|||||
lш2 = 33.039 |
< 85 βz kf |
= 85 1.05 |
0.6 = 53.55 см |
|
|||||
кН/см2
= 0.6 см:
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенкутраверсы.
Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию
усилий, лающуюнаибольшую опорнуюреакцию траверсы: M3 = 618.738 |
кНм, N3 = 455.406 |
кН. |
||||||||||||||||||
Nf3 = N3 |
hв |
|
− |
M3 103 |
+ Dmax = 455.406 |
700 |
|
− |
618.738 103 |
+ 2556.45 = 2316.487 |
кН |
|||||||||
hн |
|
hн |
|
1250 |
|
1250 |
|
|||||||||||||
Требуемая длина шва ш3 при kf = 2 см: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Nf3 |
|
2316.487 |
= 63.097 см |
|
||||||||
|
|
|
|
lш3 = |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
βz kf fwz γc |
1.05 2 16.65 1.05 |
|
|
||||||||||
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим |
||||||||||||||||||||
требуемуювысотутраверсы: |
|
|
Nf3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
hтр.min |
= |
= |
|
|
2316.487 |
|
= |
69.339 см |
|
|||||||
|
|
|
|
2 tw1 10− 1 fs |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 12 10− 1 13.92 |
|
|
||||||||
где tw1 - толщина стенки подкрановой ветви;
fs - расчетное сопротивление стали подкрановой ветви срезу.
Принимаем hтр = 70 см. Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями
N,M и Dmax. Поперечное сечение траверсы приведено на рисунке 3.4. Принимаем нижний пояс шириной bf.inf = 36 см,толщиной tf.inf = 1.2 см. Верхние горизонтальные ребра состоят из двухлистов шириной bf.sup = 14 см, толщиной tf.sup = 1.2 см. Статические моменты элементов
траверсы будем считать относительно нижней грани нижнегопояса траверсы. Для нижнего пояса:
Sf.inf = tf.inf 2 0.5 bf.inf = 1.22 0.5 36 = 25.92 см3
22
|
|
|
|
|
|
|
Af.inf |
= bf.inf tf.inf |
= |
36 1.2 |
= 43.2 см2 |
|
|
|
|
|
||||||||
Для верхних горизонтальных ребер: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tf.sup |
|
|
|
|
1.2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
||
S |
f.sup |
= 2b |
f.sup |
t |
f.sup |
h |
тр |
− |
|
|
− 15 |
= 2 141.2 70 − |
|
|
− 15 |
|
= 1827.84 |
см |
||||||
|
|
2 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Af.sup = 2bf.suptf.sup |
= |
2 141.2 = 33.6 |
|
см2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
Для вертикальнойстeнки траверсы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
hтр − tf.inf |
|
|
|
|
70 − 1.2 |
|
|
|
|
3 |
|||||||||
Sw = tw.тр (hтр |
− tf.inf ) |
|
|
|
|
+ |
tf.inf |
= |
1.8(70 |
− 1.2) |
|
|
|
|
+ 1.2 |
|
= 4408.704 см |
|||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Aw = tw.тр (hтр − tf.inf ) = 1.8(70 − 1.2) = 123.84 см2
Рисунок 3.4 - Поперечное сечение траверсы
Положение центра тяжести сечения:
yн = Sf.inf + Sf.sup + Sw = 31.212 см Af.inf + Af.sup + Aw
Вычислим моменты инерции и сопротивления. Момент инерции горизонтальных ребер относительно нейтральной оси (собственным моментом инерции можнопренебречь):
|
|
|
|
|
|
tf.sup |
|
2 |
|
|
|
1.2 |
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
I |
= 2 A |
f.sup |
h |
тр |
− 15 − |
|
− y |
н |
|
= 2 33.6 |
|
70 − 15 − |
|
− 31.2 |
|
= 36130.9 |
|
2 |
2 |
||||||||||||||||
f.sup |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Момент инерции нижнего пояса относительнонейтральной оси:
|
|
|
|
|
|
tf.inf 2 |
|
|
|
1.2 |
|
2 |
4 |
|
I |
= A |
f.inf |
y |
н |
− |
|
|
= 43.2 |
|
31.212 − |
|
|
= 40483.649 |
см |
|
2 |
|||||||||||||
f.inf |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
Момент инерции стенки относительно нейтральной оси:
|
|
twhw3 |
|
|
tf.inf |
|
hтр |
|
|
2 |
68.83 |
|
1.2 |
70 |
|
|
2 |
||||
I |
= |
|
+ A |
w |
|
|
+ |
|
− y |
н |
|
= |
|
+ 123.8 |
|
|
+ |
|
− 31.2 |
|
= 29522.4 |
|
2 |
|
|
2 |
|
||||||||||||||||
w |
12 |
|
|
2 |
|
|
12 |
|
|
2 |
|
|
|
||||||||
Сумамарный момент инерции всегосечения относительнонейтральной оси:
Ix = If.sup + If.inf + Iw = 36130.949 + 40483.649 + 29522.394 = 106136.991 см4
4
см
4
см
23
Вычислим момент сопротивления сечения:
|
|
|
|
|
|
|
|
ymax |
= max (hтр − yн ), yн = max(70 − 31.2 , 31.2) |
= 38.8 |
см |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ix |
|
|
106136.991 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wmin = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 2736.367 |
см |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ymax |
38.788 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Максимальный изгибающий момент в траверсевозникает при 2-й комбинации усилий: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
M2 10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
(hн − hв) |
|
|
−620.56 10 |
3 |
|
|
|
569.03 700 |
|
|
1250 − 700 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
N2 hв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Mтр = |
|
− |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 360.68 |
кНм |
||||||
hн |
|
|
|
|
|
103 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1250 |
|
|
|
103 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 hн |
|
|
|
|
|
1250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Проверяем условие: |
|
|
|
|
Mтр 102 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
360.677 10 |
2 |
= 0.573 < 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wmin fyd γc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2736.367 23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Условие выполняется. Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
возникает прикомбинации: M3 = 618.738 кНм, N3 = 455.406 |
|
|
|
кН (см. расчет шваш3): |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
VEd = |
|
N3 hв |
− |
|
M3 103 |
+ 1.2 |
Dmax |
= |
|
455.406 700 |
− |
|
618.738 103 |
+ |
1.2 |
2556.45 |
= 1166.393 |
кН |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
hн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 hн |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 1250 |
|
|
|
1250 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||||||
где 1.2- коэффициент учитывающий неравномерность передачи усилия Dmax. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VEd |
|
|
1166.393 |
|
= 0.402 < 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tw.тр hтр fyd γc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.8 70 23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Условие выполняется,значит сечение траверсы подобрано верно.
3.4Расчет и конструирование базы колонны
3.4.1Расчет базы наружной ветви колонны
Проектируем базу раздельного типа. Бетон фундамента класса С20/25. Усилия в ветвях определены при расчетеподкрановой части колонны:
Nв1 = 2744.684 |
кН Nв2 = 3443.332 |
кН |
||||||
Требуемая площадь плиты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nв2 |
10 |
|
3443.332 10 |
2 |
||
Aтр |
= |
|
|
= |
|
|
= 2152.083 cм |
|
|
|
16 |
||||||
|
|
fcmd |
|
|
||||
где fcmd - расчетное сопротивление бетона на местное сжатие:
fcmd = ωu |
fck |
= 1.2 |
20 |
= 16 |
МПа |
γc |
1.5 |
ωu - коэффициент,учитывающий повышение прочностибетона при смятии.
По конструктивным соображениям свес плиты с2 >40мм. Тогда:
|
Lпл.min |
= hв2 + 2 4 |
= 68.4 + 2 4 = 76.4 см |
|||||||||
Принимаем L |
= 77 см. Тогда c |
2 |
= |
Lпл |
− hв2 |
= |
|
77 − 68.4 |
= 4.3 |
см. Требуемая ширина плиты: |
||
|
|
|
|
|
||||||||
пл |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Aтр |
2152.083 |
|
|
см |
|||
|
Bпл.min1 |
= |
|
= |
|
= 27.949 |
||||||
|
|
77 |
||||||||||
|
|
|
|
|
Lпл |
|
|
|
||||
Из условия симметричногорасположения траверс относительно центра тяжести ветви:
Bпл.min2 = 2 (bf2 + tw2 − z0) + 2 tтр + 2 4 = 2 (15 + 2.8 − 3.651) + 2 1.6 + 2 4 = 39.498 см
24
Расстояние в светумежду траверсами:
aтр = 2 (bf2 + tw2 − z0) = 2 (15 + 2.8 − 3.7 ) = 28.3 см
Принимаем Bпл = 40 см. Свес плиты в данном направлении:
|
Bпл |
− aтр |
− 2 tтр |
40 − 28.298 − 2 1.6 |
см |
||
с1 = |
|
|
|
= |
|
= 4.251 |
|
|
2 |
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
Фактическая площадь плиты составляет:
Aпл = Bпл Lпл = 40 77 = 3080 см2
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
|
Nв2 |
3443.332 |
|
2 |
|
q = |
|
= |
|
= 1.118 |
кН/см |
|
|
||||
|
Aпл |
3080 |
|
|
|
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты. Участок 1 (защемленный консольный свес с вылетом с1 = 4.251 см ) :
|
M1 = 0.5 q с12 = |
0.5 |
1.118 4.251 2 = 10.1 |
кНсм |
|||||||
Участок 2 |
(консольный свес с вылетом c2 = 4.3 |
см ): |
|
||||||||
|
M2 = 0.5 q c22 = |
0.5 |
1.118 4.32 = 10.336 |
кНсм |
|||||||
Участок 3 (плита,опертая на 4стороны; |
b |
|
= |
|
66 |
= 4.4 ; α = 0.134 ) : |
|||||
a1 |
|
||||||||||
|
|
|
15 |
|
|
|
|||||
|
M3 = α q a12 |
= 0.134 1.118 152 = 33.707 |
кНсм |
||||||||
Участок 4 |
(плита, опертая на 4стороны; |
|
b |
|
= |
|
|
66 |
= 6.287 ; α = 0.134 ) : |
||
|
a2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
10.498 |
|
|
||||||
|
M4 = α q a22 = |
0.134 1.118 10.498 2 = 16.511 кНсм |
|||||||||
Рисунок 3.5 - К расчету базы наружной ветви колонны
25
Принимаем для расчета Mmax = 33.707 кНсм. Требуемая толщина опорной плиты:
|
|
6 Mmax |
|
6 |
33.707 |
|
см |
||
tпл.min |
= |
|
= |
|
|
|
= 2.765 |
||
fyd γc |
|
|
|||||||
|
|
|
|
23 1.15 |
|
||||
Принимаем толщину опорнойплиты tпл = 2.8 |
см. Высоту траверсы определяем из условия |
||||||||
размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой Св-08А.
Принимаем катет шва kf |
= 1 см. Коэффициент условий работы сварного соединения γc |
= 1.05 |
|||||||||||||||
Требуемая длина шва: |
Nв2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
3443.332 |
|
= 46.895 см < 85 βz kf = 89.25 |
cм |
||||||||
lwz = |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
βz kf fwz γc n |
|
1.05 16.65 1.05 4 |
|
|||||||||||||
С учетомконструктивных требований и непровара шва по концам на 10мм,минимальная |
|||||||||||||||||
высота траверсы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
hтр.min = max(lwz + 10 , 40) = |
max(46.895 + 10 , 40) = 56.895 см |
|
|||||||||||||
Принимаем высоту траверсынаружной ветви колонны,равной hтр = 57 см. |
|
||||||||||||||||
Анкерные болты подбираем на усилие: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
M2 103 + N2 y2 10 |
= |
−525.584 103 + 3080.748 50.452 10 |
кН |
||||||||||||
Nf2 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 847.742 |
||||
|
hн − z0 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1250 − 3.651 10 |
|
|||||
Анкерные болты проектируем из стали марки 09Г2С-4с расчетным сопротивлением |
|||||||||||||||||
согласно табл. Г.7 СП 5.04.01-2021 fba |
= 26.5 кН/см2 . Требуемая площадь болтов: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
f2 |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
Abn.min |
= |
|
|
= |
847.742 |
= 31.99 см |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
26.5 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fba |
|
|
|
||||
Принимаем 4 анкерных болтадиаметром d = 3.6 см (по ГОСТ 24379.1-2012).
3.4.2Расчет базы подкрановой ветви колонны
Требуемая площадь плиты:
|
|
|
Nв1 |
10 |
2744.684 10 |
|
|
|
|
2 |
|||||||||||
|
Aтр = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 1715.428 |
см |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
fcmd |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
По конструктивным соображениям свес плиты с2 >40мм. Тогда: |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
= |
|
hдв |
|
|
691 |
|
+ 2 4 = 77.1 |
см |
|||||||||
|
Lпл.min |
|
|
|
|
+ 2 4 |
= |
|
|
|
|||||||||||
|
10 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Принимаем L |
= 78 см. Тогда c |
2 |
= |
Lпл − hдв 0.1 |
= |
78 |
− 691 0.1 |
|
= 4.45 см. Требуемая ширина |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
пл |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||
плиты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Aтр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1715.428 |
|
|
|
см |
||||||||||
|
Bпл.min1 |
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 21.993 |
||||||
|
|
Lпл |
|
78 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Из условия симметричногорасположения траверс относительно центра тяжести ветви:
Bпл.min2 = bдв 0.1 + 2 tтр + 2 4 = 260 0.1 + 2 1.6 + 2 4 = 37.2 см
Принимаем Bпл = 38 см. Свес плиты в данном направлении:
|
|
Bпл − bдв 0.1 |
− 2 tтр |
|
38 − 260 0.1 |
− 2 1.6 |
см |
|
с1 |
= |
|
|
= |
|
|
= 4.4 |
|
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
||
26
Фактическая площадь плиты составляет:
Aпл = Bпл Lпл = 38 78 = 2964 см2
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
|
Nв1 |
2744.684 |
|
2 |
|
q = |
|
= |
|
= 0.926 |
кН/см |
|
2964 |
||||
|
Aпл |
|
|
||
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты. Участок 1 (защемленный консольный свес с вылетом с1 = 4.4 см ) :
M1 = 0.5 q с12 = |
0.5 0.926 4.42 = 8.964 |
кНсм |
||||||||
Участок 2 (консольный свес с вылетом c2 = 4.45 |
см ): |
|
|
|
||||||
M2 = 0.5 q c22 = |
0.5 0.926 4.45 |
2 |
= 9.169 |
кНсм |
||||||
Участок 3 (плита,опертая на 4стороны; |
|
b |
|
= |
|
66 |
= 5.323 |
; α = 0.125 ) : |
||
|
a1 |
|
|
|||||||
|
|
12.4 |
|
|
|
|
||||
M3 = α q a12 |
= 0.125 |
0.926 12.4 |
2 |
= 17.798 кНсм |
||||||
Рисунок 3.6 - К расчету базы подкрановой ветви колонны
Принимаем для расчета Mmax = 17.798 кНсм. Требуемая толщина опорной плиты:
|
|
6 Mmax |
|
|
|
|
|||
|
|
|
6 17.798 |
см |
|||||
tпл.min |
= |
|
|
= |
|
|
= 2.009 |
||
|
|
|
|||||||
|
|
fyd γc |
23 1.15 |
|
|||||
Принимаем толщину опорнойплиты tпл = 2.2 |
см. Высоту траверсы определяем из условия |
||||||||
размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой Св-08А. Принимаем катет шва kf = 1 см. Коэффициент условий работы сварного соединения γc = 1.05
27
Требуемая длина шва:
|
Nв1 |
2744.684 |
|
см < 85 βz kf = 89.25 cм |
|
lwz = |
|
= |
|
= 37.38 |
|
|
|
||||
|
βz kf fwz γc n |
1.05 16.65 1.05 4 |
|
||
С учетомконструктивных требований и непровара шва по концам на 10мм,минимальная высота траверсы:
|
hтр.min = max(lwz + 10 , 40) |
= max(37.38 + 10 , 40) = 47.38 см |
|
|||||||||
Принимаем высоту траверсынаружной ветви колонны,равной hтр = 48 см. |
|
|||||||||||
Анкерные болты подбираем на усилие: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
−M1 103 + N1 y1 10 |
|
−1785.936 103 |
+ 3374.651 70.897 10 |
кН |
|||||||
Nf1 = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 499.866 |
|
hн − z0 10 |
|
|
|
|
1250 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
− 3.651 10 |
|
|||||
Анкерные болты проектируем из стали марки 09Г2С-4с расчетным сопротивлением |
|
|||||||||||
согласно табл. Г.7 СП 5.04.01-2021 fba = 26.5 кН/см2 . Требуемая площадь болтов: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
N |
f1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
Abn.min |
= |
|
|
= |
499.866 |
= 18.863 см |
|
||||
|
|
fba |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
26.5 |
|
|
|
|
||
Принимаем 4 анкерных болтадиаметром d |
= 3 |
см (по ГОСТ 24379.1-2012). |
|
|||||||||
28