Дипломная (вкр): Реконструкция магазина по улице Горького

Таблица 2.21 - Максимальные и минимальные значения усилий и напряжений при комбинации загружений

Рисунок 2.10 - Эпюра моментов от действия комбинации нагрузок

Рисунок 2.11 - Эпюра поперечных сил от действия комбинации нагрузок

Рисунок 2.12 - Эпюра продольных сил от действия комбинации нагрузок

Подбор и проверка сечений рамы:

Сечение стержней 1,2,3,4.

Определим требуемую площадь сечения

, (2.2)

где R_у- расчетное сопротивление стали по пределу текучести (С 245); R_у = 240 мПа,

γ_n - коэффициент надежности по ответственности, γ_n = 1;

γ_с - коэффициент условий работы, γ_с =1;

φ_е - коэффициент определяемый в зависимости от условной гибкости стержня  и приведенного относительного эксцентриситета m_ef .

, (2.3)

где i_x - момент инерции стержня.

Условно задаем характеристики для определения сечения стержней:_x = 0.129 м,

А=0,0108 м²,

W_x=0.001223 м³,

I_x=0.001811 м ⁴,

Е - модуль упругости стали, Е = 2,1× 10⁵ МПа,

l_efx - расчетная длина стержня, l_efx=3,5 м.

Определим относительный эксцентриситет m_ef по формуле (2.4)

m_ef = η·m, (2.4)

где η - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице Д.2 [5];

m - относительный эксцентриситет, определяемый по формуле (2.5)

_, (2.5)

где е - эксцентриситет;

W_c - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна.

При вычислении эксцентриситета е = M/N значения М и N следует принимать согласно требованиям п. 9.2.3 [5].

Теперь определим коэффициент η по таблице Д.2 [5];

m_ef1 = 1,4х 6=8,4м

m_ef2 = 1,4х 11,3=15,82м

m_ef3 = 1,4х 11,2=15,82м

m_ef4 = 1,4х 7,86=11,00м

φ_{е 1} = 0,16

φ_{е 2} = 0,089

φ_{е 3} = 0,089

φ_{е 3} = 0,125

Требуемая площадь:

По сортаменту принимаем колонный двутавр 30К 1.

По сортаменту принимаем колонный двутавр 23К 2.

По сортаменту принимаем колонный двутавр 23К 2.

По сортаменту принимаем колонный двутавр 30К 1.

Так как сечение стержней колонны получилось разное, по конструктивным соображения примем наибольшее сечение 30К 1 и проверим его.

Характеристики принятого сечения:

А = 108 см², h = 296 мм,

b = 300 мм, s = 9 мм,= 13,5 мм, i_x = 129,5 мм,

i_у = 75 мм, W_х = 1223 см³

Найдем значение , с принятыми параметрами

φ_{е 1} = 0,155

φ_{е 2} = 0,0868

φ_{е 3} = 0,0868

φ_{е 3} = 0,122

Проверка принятого сечения.

Гибкости сжатых элементов не должны превышать значений, приведенных в таблице 32 [5].

В нашем случае [λ] = 180 - 60хα,

где α - - коэффициент, определяемый по формуле (2.6)

 (2.6)

[λ₁] = 180 - 60х 0,12=172,8

[λ₂] = 180 - 60х 0,08=175,2

[λ₃] = 180 - 60х 0,06=176,4

[λ₄] = 180 - 60х 0,12=172,8

Сравним предельное значение прогиба с полученным:

 (2.7)

, условие выполняется, прогиб обеспечен

, условие выполняется, прогиб обеспечен

, условие выполняется, прогиб обеспечен

, условие выполняется, прогиб обеспечен

Проверка устойчивости внецентренно-сжатых колонн выполняют при приведенном относительном эксцентриситете m_ef < 20.

Проверка устойчивости принятого сечения

, (2.8)

 - условие выполняется, устойчивость обеспечена, следовательно, сечение принято верно.

 - условие выполняется, устойчивость обеспечена, следовательно, сечение принято верно.

 - условие выполняется, устойчивость обеспечена, следовательно, сечение принято верно.

 - условие выполняется, устойчивость обеспечена, следовательно, сечение принято верно.

Окончательно принимаем колонны сечение 30К 1.

Подбор сечения балки

Из условия прочности находим требуемый момент сопротивления:

, (2.9)

где R_y - расчетное сопротивление стали, берем по таблице В.5 [5], R_y=2,1х 10⁵кН/м²

γ_{с -} коэффициент условия работы, берем по таблице 1 [5], γ_с=1,1

По полученному моменту сопротивления подбираем широкополочный двутавр 20Ш 1 со следующими характеристиками: , .

По полученному моменту сопротивления подбираем широкополочный двутавр 20Ш 1, со следующими характеристиками: ,.

Проверим подобранное сечение по первому предельному состоянию (проверка прочности сечения)

 (2.10)

- условие выполняется. Следовательно, сечение подобранно верно.

- условие выполняется. Следовательно, сечение подобранно верно.

Так как у нас балка из прокатного профиля, и на нее воздействует только равномерно распределенная нагрузка, а сосредоточенной нагрузки нет, то расчет по прочности касательных напряжений не выполняется.

Выполним расчет по второму предельному состоянию (расчет по деформациям).

При расчете по деформациям выполняется проверка прогиба.

, (2.11)

где q_нор - нормативная равномерно распределенная нагрузка, q_{нор 1}=8,82 кН/м²,

q_{нор 2}=4,47 кН/м²- длина ригеля, l=6 м,

E - модуль упругости стали, E=2,06х 10⁸ кН/м²,

I_x - момент инерции,.

Предельный прогиб f_u определяется по таблице Е.1 [6].

 (2.12)

- условие выполняется. Следовательно, сечение подобранно верно.

- условие выполняется. Следовательно, сечение подобранно верно.

По конструктивным соображениям окончательно подберем двутавр 30Ш 2.

.2 Расчет базы колонны

здание теплотехнический калькуляция трудозатраты

В расчетной схеме рамы принято жесткое закрепление колонны в фундаменте. Вид жесткой базы представлен на рисунке 2.13.

Комбинация расчетных усилий принята по максимальному приведенному усилию в сечении: M = 32,61 кН·м и N = -47,81 кН.

Рисунок 2.13 - Жесткая база колонны

Определение размеров опорной плиты в плане

. Ширина опорной плиты:

B_pl = b_f + 2· (t_tr+c), м, (2.13)

где t_tr - толщина траверсы базы колонны, принимаем t_tr = 10мм (8÷12)мм);

с - размеры консольных свесов, принимаем c = 50 мм (40÷120)мм.

B_pl = 300 + 2·(10+50) = 420 мм

Соответствует ширине листа универсальной листовой стали.

. Длина опорной плиты:

L_pl = N/(2·B_pl·R_b,loc) + , м, (2.14)

где R_b,loc - расчетное сопротивление бетона смятию;

R_b,loc=R_b·φ_b, МПа, (2.15)

где φ_b = 1,2.

R_b,loc = 8,5·1,2=10,2 МПа,

R_b=8,5 МПа - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

L_pl=47,81/(2·0,42·10200)+ = =0,220м =220мм

Расчетная длина плиты получилась меньше чем высота сечения колонны, поэтому принимаем длину опорной плиты исходя из конструктивных требований:

L_pl = h +2·c₁, мм, (2.16)

L_pl = 296 +2·32=360 мм.

Принимаем размер L_pl кратным 10 мм.

Определение толщины опорной плиты из условия прочности на изгиб

. Краевые напряжения в бетоне фундамента под опорной плитой:

σ_max = N /(B_pl · L_pl) + 6M/(B_pl ·L_pl²), МПа, (2.17)

σ_min= N /(B_pl · L_pl) - 6M/(B_pl ·L_pl²), МПа, (2.18)

σ_max = 47,81/(42·36) + 6·32,61·10²/(42·36²) = 0,391кН/см² = 3,91 МПа (сжатие)

σ_min = 47,81/(42·36) - 6·32,61·10²/(42·36²) = -0,328кН/см²= -3,28Па (растяжение)

c₀ = (σ_max·L_pl) / (σ_max+σ_min) = (3,91·0,36)/(3,91+3,28) = 0,196 м

. Изгибающие моменты в опорной плите

Участок I, опертый на 4 канта:

Моменты в направлении короткой и длинной сторон соответственно:

M_а = α₁·σ₁·a², кН·м, (2.19)

M_а = 0,096·3000·0,1455² = 6.1 кН·м

(а/ b=269/145,5=1,84 < 2)

α₁=0.096

M_в = α₂·σ₁· a²= 0,048·3000·0,1455² = 3.05 кН·м

Таблица 2.22 - Коэффициенты α₁, α₂, α₃ для расчета на изгиб прямоугольных плит, опертых по четырем и трем сторонам