Многоэтажное транспортное здание

=a* * =2,5*1*10,7=26,75 МПа

 

a = 1,0 для бетона класса ниже В25;. - коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии,

 

=3.4>2.5,

Где A_c0=412 см², А_с1=4023 см² - Площадь смятия и распределения соответственно (рис. 12)

Принимаем =2,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 12 К определению А_с0 и А_с1

 

Площадь опорной  плиты:

A_pl= 8583*/0,75*26,75=0,43 м²

Принимаем плиту  размером 70х70 см. A_pl=4900 см².

Опорная плита базы колонны.

Определяем   толщину   плиты.   Плита   работает   на   изгиб   от   равномерно распределенной нагрузки:

В соответствии с конструкцией базы, плита имеет  два расчетных участка. Участок 1 опирается на три канта. Участок 2 - консольный.

Наибольшие  изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинах, опертых на три канта и консольных, определяем по формулам:

• при опирании на три канта:

 

где: q – давление на 1 см² плиты, равное среднему напряжению на фундамент; коэффициент b принимается 0,133 (т.к. b/a > 2)

• при консольном участке плиты:

По большему изгибающему моменту определяем толщину плиты:

Т.к. на различных  участках плиты моменты слишком  разнятся, то  надо внести изменения  в конструкцию базы для выравнивания моментов, что должно привести к облегчению базы (рис. 13)

Делаем перерасчет изгибающих моментов:

• при опирании на три канта для участка 1

Рис. 13 Измененная конструкция базы колонны

 

• при опирании на три канта для участка 2 (b/a=185/220=0,84, b=0,101)

• при опирании на два канта, сходящихся под углом, для участка 3: (b₁/a₁=144/295=0,49, b=0.060)

_{По  наибольшему значению изгибающего момента  толщина плиты(b=10мм):}

Принимаем толщину опорной плиты 50 мм.

Размеры фундамента в плане обычно принимаются на 15...20 см больше в каждую сторону от опорной плиты. Принимаем размеры  фундамента в плане 100x100 см.

Консольные рёбра

Консольные  рёбра рассчитываются на момент и  поперечную силу:

где – средняя ширина грузовой площади;   – вылет ребра.

   Если ребра  крепят к стержню колонны угловыми  швами, то должны выполняться  следующие условия:

   При действии изгибающего момента в плоскости, совпадающей с плоскостью расположения швов, должны выполняться также условия:

• По металлу шва:

                            

     -    По металлу границы сплавления:

                            

 

     В этих формулах:

 

    моменты инерции по металлу шва относительно его главных осей;

  моменты инерции по металлу границы сплавления;

 

 расчетного сечения.

Значения  касательных напряжений должны удовлетворять  условиям:

- при  расчете по металлу шва

 

• При расчете по металлу границы сплавления:

 

Где - статический момент ребра, I – момент инерции сечения консольного ребра по стыку со стержнем колонны;

Выполним  расчёт консольного ребра 1, приняв его толщину 10 мм и высоту 580 мм.

Погонная  нагрузка на ребро составляет: Н/мм, где - средняя ширина грузовой площади.

Изгибающий  момент и поперечная сила в ребре  равны:

 кНм.

кН.

Проверим  ребро на изгиб и срез:

 МПаМПа;

      МПа,

Где

Условия выполняются.

Ребра привариваются  к стенке колонны угловыми швами  с помощью полуавтоматической сварки: Так как =183.2 МПа, расчет ведем только по металлу шва.

Высота  катета углового шва  мм.

Проверяем условие:

                            

 

где:

 

 

 

Второе  условие

      Н/ 215*1,0*1,1=236,5 МПа

Также выполняется.

Проверяем условие:

Условие выполняется.

Определим толщину сварных швов в месте приварки ребра к плите. Консольное ребро воспринимает нагрузку .

Толщина сварного шва

 

 

Принимаем

 Диаметр анкерных болтов при шарнирном сопряжении принимают равным 20...30 мм. Для возможности некоторой передвижки колонны в процессе ее установки диаметр отверстия для анкерных болтов принимается в 1,5-2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.

 

4.3 Конструкция и расчет оголовка колонны

Назначаем толщину опорного столика

t_ст=t_p+10=20+10=30мм; катет шва k_f=8мм

Расчетная длина одного сварного шва

Высота столика  h_ст=l_w+1см=34,8см Принимаем h_ст=35см

Рис. 14 Оголовок колонны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет деревянной арки.

 

Радиус кривизны оси арки кругового  очертания определяют по формуле

 

Длину дуги круговой арки вычисляют  по формуле

 

Исходные  данные. Пролет арки 18,4м, шаг 6,8м. Затяжка из стали. Место строительства г.Минск.

Ограждающая часть состоит из неразрезанных  прогонов на расстоянии 1м друг от  друга. По прогонам уложены дощато-гвоздевые  щиты и рубероидная кровля. Щит  состоит из сплошного настила  толщиной 16мм и улаживается на прогоны, расположенные через 1м один от другого. Поперечные и диагональные планки прикрепляют к каждой доске настила двумя гвоздями 230 мм.

 

Расчет  щита. Ширину щита принимаем 2м. Щит опирается на 3 прогона. Длина щита равна см. Вычисление нагрузки на 1 в таблице:

 

 

№п/п	Вид нагрузки	Нормативное значение, кН/м2	γf	Расчетное значение, кН/м2
1	2	3	4	5
Постоянная
1	Рулонная трехслойная  кровля	0,09	1,35	0,12
	Настил щита (δ=0,016м,р=500кг/)	0,08	1,35	0,11
2	Поперечные и диагональные планки (примерно 50% веса наспила)	0,04	1,35	0,05
Итого:				= 0,28
Временная
3	Снег	0,8	1,5	=1,2
Всего:                  1.01				1.48

 

 

Настил щита рассчитываем как двухпролетную неразрезную балку с пролетами м.

С учетом коэффициента надёжности по назначению здания :

- расчетная нагрузка на один метр плиты

кН/м

- нормативная нагрузка на один  метр длины плиты

кН/м

Изгибающий момент на средней опоре 

 

Момент сопротивления и момент инерции расчетной полосы настила:

 

 

 Напряжение изгиба

 

где - расчетное сопротивление изгибу для древесины 2-го сорта.

Условие выполняется.

Относительный прогиб от нормальной нагрузки

 

Условие выполняется.

Производим проверочный расчет настила под действием монтажного груза F=1,2 кН:

 

Пренебрегая собственным весом  щита, находим изгибающий момент в  пролете:

 

Напряжение изгиба

 

Условие выполняется.

Определение геометрических размеров арки (рис. 15)Стрелу подъема арки принимаем равной

 

Радиус кривизны

 

Длина дуги арки

 

Синус центрального угла полуарки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15 Геометрические размеры арки

 

Нагрузки. Нагрузка ограждающей части и прогонов 50: нормативная  - 0,24кН/, расчетная – 0,32 кН/, на 1 перекрытия:

- нормативная

- расчетная

Снеговая нагрузка на 1 перекрытия:

- нормативная

- расчетная

 

Собственный вес арки, при 

 

Расчетная нагрузка на 1 пог.м арки:

- постоянная

- временная

- полная

Определение расчетных усилий. Максимальный изгибающий момент при загружении арки постоянной нагрузкой по всему пролету, а временной – на участке , равном 0,6 пролета:

 

Нормальная сила:

 ,

где коэффициенты, определяемые по графику.

Распор:

 

Опорные реакции:

 

 

Подбор  сечения арки. Криволинейные блоки полуарок склеиваем из досок сечением 4 см. После острожки: a=3.5 см, b=14 см. Сечение арки прямоугольное, склеенное из 13 досок. Высота сечения h=13*3,5=45,5 см.

Принятые значения удовлетворяют  требованиям норм:

 

Проверим принятое сечение арки на совместное действие нормальной силы и изгибающего момента:

 

 

Расчетное сопротивление

Коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе от действия продольной силы:

 

где  - коэффициент продольного изгиба:

 

C=3000 для древесины,

Критические напряжения разделяются  граничной гибкостью, которая в  расчетах принята равной

В нашем случае

 

Расчетное напряжение сжатию:

 

Проверяем условие

 

 

Расчет  затяжки. Затяжку принимаем в виде одного тяжа из круглой стали марки С245 с петлевидными концами у опор и в середине пролета.

Требуемая площадь затяжки

 

Принимаем d=30 мм, . Длина сварных швов не менее 4d=430=120мм, принимаем 150 мм. Диаметр подвески d=12 мм.

Расчет  хомута. Затяжка прикреплена к арке хомутом, состоящим из траверсы и двух ветвей из круглой стали.

Требуемая площадь сечения нетто  каждой ветви хомута

 

Принимаем диаметр ветвей хомута d=30 мм с

Чтобы воспрепятствовать распрямлению ветвей хомута, между ними ставим распорку из круглой стали того же диаметра, привариваемую к ветвям.

Расчет  траверсы. Траверса состоит из швеллера, усиленного привариваемыми к полкам планкам из полосовой стали сечением 8мм.

Для обеспечения жесткости траверсы в вертикальной плоскости, к стенке швеллера привариваются два равнобоких уголка 908мм.

Требуемая высота швеллера из условия  смятия древесины арки под траверсой:

 

где расчетное сопротивление древесины местному смятию под углом к волокнам:

 

Принимаем швеллер №12 с A₁=13.3 см², I₁=31,2см⁴. Траверсу рассчитываем на изгиб как балку на двух опорах нагруженную распором, равномерно распределенным по ширине арки.

Расчетный пролет траверсы

 

Максимальный изгибающий момент в  траверсе:

 

Расстояние от нагруженной грани  стенки швеллера до центра тяжести  x₁=1.54. площадь сечения полок A₂=2*0.8*8.0 = 12,8 см². Планки приварены швом толщиной 8 мм. Расстояние от центра тяжести планок до наружной грани стенки швеллера x₂=0.8+8/2=4.8 см.

Статический момент всего сечения:

 

Расстояние от центра тяжести всего  сечения до оси, проходящей через  центр тяжести швеллера:

 

 

Момент инерции всего сечения  относительно центральной оси Y:

 

Наибольшее расстояние от оси Y до крайнего волокна сечения

 

Наименьший момент сопротивления  сечения

 

Напряжение изгиба в траверсе

 

Условие выполняется.

Расчет  стыка затяжки. Толщину планок принимаем равной Расчетный пролет валика

 

Минимальный изгибающий момент в валике

 

Требуемый момент сопротивления валика

 

Откуда требуемый диаметр 

 

Принимаем

Минимальные размеры планки

- ширина 

- длина  (принимаем 350мм)

Проверяем прочность планки при принятых размерах:

- на смятие 

 

- на растяжение

 

Условия выполняются.

Коньковый узел. Этот узел выполнен лобовым упором полуарок одну в другую с перекрытием стыка двумя деревянными накладками сечением 180 мм. Накладки скреплены с полуарками восемью болтами диаметром 16 мм.

Дальнейший расчет не производим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Произведенные расчеты  и выбор конструктивных решений  дают    основание сделать следующее заключение:

1. При заданных исходных данных можно предположить два возможные варианта компоновки балочной клетки.
2. Для выбранного варианта скомпоновано экономичное сечение главной балки, обеспечивающее использование несущей способности более чем на 95%,общую и местную устойчивость элементов сечения.
3. При выполнении проекта законструированы и рассчитаны сопряжения элементов балочной клетки между собой на основе сварных и болтовых соединений.
4. Все конструктивные решения по изготовлению элементов, их монтажу и устройству сопряжений между ними приняты с учетом технологических требований.
5. Все расчеты произведены в соответствии со СНиП II-23-81* ”Стальные конструкции”.
6. В результате выполнения проекта приобретен навык расчета и проектирования балочных конструкций, создания рабочих чертежей..