Курсовая работа (т): Расчет и конструирование металлических конструкций многоэтажного производственного здания

=

Из условия среза по металлу границы сплавления (2)

=

где =0,9, =1,05 - коэффициенты, учитывающие вид сварки и положение шва, определила по п. 34^* [1];

=0,85, =0,85 - коэффициенты условия работы шва по п. 11.2^* [1]; =18кН/см² - расчетное сопротивление металла шва сварных соединений с угловыми швами по табл. 56  (электрод Э 42); =16,2кН/см² - расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления по табл. 3 [1].

За расчетный катет шва принимаю больший из двух полученных при выполнении следующих конструктивных требований:

,

где =7 мм - минимальный катет шва, принимаемый по табл. 38^* .

Т.к. k_f=1,01 мм<7 мм и k_f=0,96 мм<7 мм, то

Вид шва - односторонний

Вид сварки-полуавтоматическая

Электроды-Э 42

Положение шва при сварке-лодочка

3.4 Проверка общей устойчивости

Устойчивость балок симметричного двутаврового сечения на участке между связями (второстепенными балками) не требуется проверять, если выполняется условие

,

где =380 см - наибольшая свободная длина до закрепления второстепенных балок (см); =150 см+2,2 см=152,2 см - расстояние между осями поясных листов.

3.5 Местная устойчивость стенки балки

В местах приложения больших сосредоточенных неподвижных нагрузок в главной балке устанавливаются поперечные ребра жесткости на всю высоту стенки.

;

 - толщина ребра.

=90 мм/15=6 мм, .

3.6 Расчет опорного ребра главной балки

Размер опорного ребра определяю из расчета на смятие торца ребра при .

,

где =35,12кН/см² - расчетное сопротивление прокатной стали смятию (при наличии пригонки) [1, табл. 1^*];  - максимальная поперечная сила на опоре;  - требуемая площадь опорного ребра на смятие.

==22,98 см², или

Ширина опорного ребра = 2·90 мм+11 мм = 191 мм =19,1 см

Толщину опорного ребра определяю из условия прочности ребра на смятие

,2 см ≥ 1,1 см

Высота опорного ребра

= 1500 мм+22 мм+15 мм = 1537 мм

Участок балки, укрепленный опорным ребром, рассчитываю на продольный изгиб из плоскости как условную стойку (опорный стержень), нагруженную опорной реакцией.

Проверка опорной стойки балки на устойчивость (как условного опорного стержня, включающего в площадь расчетного сечения опорного ребра и часть стенки балки):

,

где  - расчетная условная площадь сечения центрально-сжатого элемента,

=

 - коэффициент продольного изгиба стойки принимается по табл. 72 [1] и зависит от гибкости :

;

i - радиус инерции равен

=

=, тогда =0,894

,47кН/см²≤21,15кН/см²

Нижний торец опорного ребра должен быть отфрезерован.

4. Центрально-сжатая колонна

.1 Подбор сечения

В данной работе произвожу расчет колонны нижнего этажа многоэтажного производственного здания. Предполагается, что колонна работает на центральное сжатие, а ветровые нагрузки воспринимаются системой вертикальных связей. Угол a< 25^° - для снеговой нагрузки.

 - расчетная длина стержня колонны при условии шарнирного закрепления на фундаменте

=4,8 м+0,7 м+1,544/2=6,27 м

где Н =4,8 м - высота этажа от пола до низа главной балки (по заданию); h_z»700 мм - высота заделки от обреза фундамента до уровня пола 1-го этажа; h_г.б =1500 мм - высота главной балки.

Задаю тип сечения - двутавровое сварное.

Для определения расчетной продольной силы в наиболее нагруженном сечении колонны N определяю грузовую площадь А_гр.

=14,4·5,7=82,08 м²

L₁=14,4 м, L₂=5,7 м - по заданию

Расчетная продольная сила N:

А_гр - грузовая площадь;

=9,95кН/м² - по расчету второстепенной балки;

=14,4 м - по заданию;

=5,7 м - по заданию;

=2·0,45 м·0,022 м+0,011 м·1,5 м=2,026 м - площадь сечения главной балки;

 - объемный вес металла, равный 78,5 кН/м³;

=0,486кН/м - линейная плотность металла второстепенной балки по сортаменту;

=1,05 - коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций, табл. 1 [2];

 =3 - количество этажей по заданию;

=4,2кН/м² - по заданию;

=0,5кН/м² - по заданию;

= 0,5кН/м²·1,4 - полное расчетное значение снеговой нагрузки

[2, табл. 4];

 - средняя высота колонны в пределах одного этажа;

=4,8 м+1,5 м=6,3 м

 =4,8 м - высота этажа по заданию;

=1544 мм - высота главной балки по расчету;

кН/м - ориентировочный вес погонного метра стержня колонны.

Требуемую площадь сечения колонны определяю из условия устойчивости центрально-сжатого стержня.

Расчетное сечение:

=

где j =0,612 - коэффициент продольного изгиба для предварительного расчета принимаем (при l=90) по табл. 72 [1].

Размеры полок и стенки должны отвечать конструктивным требованиям:

1. =0,4·170,7 см²=68,26 см² - площадь сечения одной полки;

=0,2·170,7 см²=34,14 см² - площадь сечения стенки.

. .

3. ; отсюда =

 12 мм≤t_n≤36 мм, отсюда =

.2 Расчет колонны на устойчивость

Для принятых размеров сечения колонны определяю его фактические геометрические характеристики.

Площадь сечения:

=2·30 см·2,4 см+30 см·1,2 см=180 см²

Моменты инерции относительно центральных осей:

=

≈

Из полученных значений моментов инерции устанавливаю меньшее .

Определяю минимальный радиус инерции сечения

=

Гибкость стержня колонны

=, но не более 120.

Так как l_max = 81,42, то коэффициент продольного изгиба j_min =0,612 (по табл. 72 [1]).

Проверка устойчивости

.

4.3 Проверка местной устойчивости элементов колонны

Для стенки колонны:

при            →

≤29,6

= - приведенная гибкость.

Для полки колонны:

,

=30 см/2-1,2 см/2=14,4 см

=

5. База колонны с траверсами

.1 Определение размеров опорной плиты

Расчетную продольную силу N в колонне на уровне базы определяю размеры опорной плиты колонны.

=

где R_в - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по  1 группе предельных состояний, принимаемое равным 0,765 кН/см² для класса бетона В12,5; g_ф - коэффициент увеличения R_в в зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента и рабочей площади опорной плиты А_ф и А_пл.

Принимаю ,

.

Опорную плиту принимаю квадратной

=

Уточнив по сортаменту размеры плиты, определяю фактическое реактивное давление со стороны фундамента:

.

.2 Расчет траверс опорной плиты и ребер жесткости

Задавшись толщиной траверс t_тр=10-14 мм, определяю высоту траверс из условия прочности сварных швов, прикрепляющих траверсы к стержню колонны:

- при срезе по металлу шва:

=

- при срезе по металлу границы сплавления:

=