Металлические конструкции одноэтажного производственного здания каркасного типа

l_w = h_ef.1-10 мм – расчетная длина шва,

h_ef.1=0,85h=0,85·400=340 мм=34см – длина шва по стенке второстепенной балки,

l_w =340 мм – 10 мм = 330 мм = 33 см=0,33 м.

Выражаем из формулы κ_f

             

κ_f=4,22 мм, принимаем κ_f=6 мм=0,006 м.

      

Проверка  выполняется.

;

где коэффициент проплавления шва,

      коэффициент условия работы шва,

      расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу,

      .

Из формулы  выражаем к_f.

Из формулы  выражаем κ_f=3,2 мм, принимаем κ_f=6 мм  

  

кН/м².

Проверка  выполняется. 
 

2.3.3.Расчет  колонны рабочей площадки

                             
 
 
 
 

  
 
 

Выбор расчетной схемы

Определяем расчетную  сжимающую силу на колонну:

                          

коэффициент, учитывающий собственный  вес колонны.

      Сталь – С245,

Геометрическая  длина колонны определяется по формуле:

Расчетные длины  колонны:

коэффициент расчетной длины  колонны.

 в плоскости и из плоскости главных балок.

                           

Компоновка  сечения колонны

   Поперечное сечение колонны конструируется в виде прокатного двутавра с параллельными гранями полок.

 Требуемая  площадь сечения колонны 

где - коэффициент, определяемый по предварительно заданной гибкости при (табл.72).

 

                     

 

Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции и габаритами сечения, находим ориентировочные размеры двутавра:

  По сортаменту для выбранного типа сечения определяем калибр профиля колонны:

№ 40 К1

А=186,81 см²

  i_х= 17,34 см

  i_y= 10,06 см

  h=394 мм

  b=398 мм

  t=18 мм

Гибкость  в главных балках

λ_х=l_efx/i_x=6,7/0.1734=38.64

λ_y=l_efy/i_y=6,7/0.1006=66.6

φ_66.6=0.805+((66.6-60)/(70-60))*(0.754-0.805)=0,77134 
 

Проверка  выбранного сечения колонны 

- на устойчивость:   

коэффициент, определяемый по заданной гибкости

                         

кН/м² 

Проверка  выполняется. 

-на гибкость  колонны: 

 

 

предельная гибкость колонн, 

 
 

условие выполняется. 

Конструирование и расчет оголовка колонны

 Расчетными  параметрами оголовка являются:

1.Габариты консольных ребер: ширина , высота и толщина ;

2.Катеты швов крепления ребер к стенке балки опорной плиты ;

3.Толщина стенки стержня колонны в пределах высоты ребер.

  Высоту ребер назначаем из условия прочности сварных швов, прикрепляющих ребра к стенке колонны, не менее 0.6h, где h – высота сечения колонны:

t_{опорн. пл.}=20 мм

b_p= 398 мм – ширина опорного ребра главной балки

, 

где  N – продольная сила в колонне;

       – принимаем по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее 6мм;

       β_f=0,7;

      R_wf=185000 кН/ м² –величины, принимаемые для полуавтоматической заводской сварки. 

   

Принятая высота ребра ограничивается величиной:

                                     

   

35,7см >30,2см >23,64см

  Ширину b_s  и толщину вертикальных ребер назначаем из условия прочности при смятии торца ребра под нагрузкой от главных балок:

         

 

– определяем по формуле:

;

– расчетная длина площадки смятия;

                                        

 – ширина опорного ребра  балки;

 – толщина опорной плиты  колонны;

      

  Низ опорных ребер обрамляется горизонтальными поперечными ребрами толщиной не менее 6-8 мм, чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенку стержня колонны. 
 

Конструирование и расчет базы колонны 

 
 
 

 Конструкция  базы должна обеспечивать равномерную  передачу нагрузки от колонны на фундамент, а также простоту монтажа колонн. Следуя рекомендациям, принимаем базу с траверсами, служащими для передачи усилия с поясов на опорную плиту.      

 Расчетными  параметрами базы являются размеры опорной плиты. Размеры опорной плиты определяем из условия прочности бетона фундамента в предположении равномерного распределения давления под плитой.

   

      Для определения размеров сторон плиты задаемся ее шириной: 

         

где    – ширина полки колонны, принимаем 398 мм;

         – толщина траверсы, принимаем 10мм;

         – ширина свеса, принимаемая 60 – 100мм (66мм);  

  Длина плиты  определятся из условия прочности  бетона под плитой и конструктивных соображений.

Требуемая площадь  плиты:

 

где  – расчетное сопротивление бетона фундамента: 

где     – призменная прочность бетона, принимаем в зависимости от класса бетона (бетон класса В7,5), 

 

Требуемая длина  плиты: 

принимаем

Должно выполняться  следующее условие:

 

  Толщину плиты определяем из условия ее прочности при работе плиты на изгиб, как пластины, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по площади контакта отпором фундамента. Сечение колонны, траверсами, ребрами жесткости опорная плита в плане разбита на участки, в каждом из которых вычисляется изгибающий момент как в балке.

  В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий момент, действующий на полоске шириной 1см. 

где а, а₁ и с– характерные размеры элементарных пластинок,

      α и β– коэффициенты, зависящие от условия опирания, и определяемые по таблицам   Б.Г.Галеркина;

  Напряжение  в бетоне фундамента под плитой:

 

а=b/2-t/2=190мм=19см

а₁=b=398мм=39,8см

с=66мм=6,6см

а₁/а=2,09

  Тип 4.          Для пластинки, опертой на четыре конца:

 

Тип 3.            Для пластинки, опертой на три конца:

 

Тип 2.             Для пластинки, опертой на два каната:

            Тип 1.       Для консольной пластинки по аналогии с балкой:

М_max=51,38кН•м

  Толщину плиты определяем по большему из моментов на отдельных участках: 

  Высота траверсы базы колонны:

  Опорная  плита крепится к фундаменту  анкерными болтами диаметром       24 мм (конструктивно). 

2.4. Расчёт фермы покрытия

 

      2,2м 
 

      18 м   

N₁=N₃=159,41 кН

N₂=286,94 кН

N₄=N₁₃=-23,38 кН

N₅=N₁₂=-197,67кН

N₆=N₁₁=118,6 кН

N₇=N₁₀=-46,76 кН

N₈=N₉=-39,53 кН

N₁₄=N₁₉=0 кН

N₁₅=N₁₈=-255,05 кН

N₁₆=N₁₇=-255,05 кН

  Ферма шарнирно опирается на колонны каркаса здания сверху. Нагрузка на ферму приложена в узлах верхнего пояса: 

, 

где (q+р)_табл.  - расчетное значение нагрузки из табл. 1;

          В — шаг ферм 6м;

          l_n — длина панели верхнего пояса, l_n = 3 м. 

. 

  Усилия в стержнях фермы находятся методами строительной механики, либо путем расчета по программе на ЭВМ.

  До выполнения расчета полезно вспомнить, что высота фермы по наружным граням поясов зависит от пролета:

при  L= 18 м     h_ф = 2250 мм; а высота фермы по осям поясов -50 мм,  .