ТОП 10:

Конструкция и расчет базы колонны



При конструировании базы колонны следует руководствоваться реко­мендациями [1], [2]. Расчет базы колонны состоит из следующих этапов:

- определение требуемой плошали плиты и ее размеров в плане из условия смятия бетона;

- определение толщины плиты из расчета на изгиб;

- определение высоты траверсы из расчета ее прикрепления к полкам стержня колонны;

- проверка прочности швов крепления траверсы к плите;

- проверка прочности траверсы на изгиб и срез.

В случае наличия дополнительных ребер и других элементов необхо­димо проверить их сечение и швы крепления на прочность.

В колоннах с фрезерованными торцами без траверс выполняются только два первых этапа и рассчитывается шов крепления колонны к плите на 15% усилия N.

 

4.5.1 Пример 18. Сконструировать и рассчитать базу сплошной колонны из примера 15

Данные берём из примера 15 и из раздела 1, Конструкция базы пока­зана на рис. 22.

Рисунок 22 – База колонны

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет

,

где .

Значение коэффициента g зависит от отношения площадей фундамен­та и плиты. В курсовой работе можно приближенно принимать g =1,2. Для бетона класса В15 R пр = 0,7 кН/см2. R см.б=g×R пр =1,2 × 0,7=0,84 кН/см2 (при классе бетона В20 следует принять Rnp = 0,9 кН/см2).

 см2.

Принимаем плиту размером 650×560 мм. Тогда  см2

 кН/см2<R см.б

       Находим изгибающие моменты на единицу длины d = 1 см на разных участках плиты.

Участок 1рассчитываем как балочную плиту, так как отношение сто­рон b/a=460/206 = 2,04 > 2

кН×см/см.

Участок 2(консольный) рис 24:

кН×см/см.

Рисунок 24 – Схема участка плиты 2

Участок 3работает так же, как консольный, так как отношение сторон, так как отношение сторон 420/81=5,2>2. Свес консоли на 21 мм больше, чем на участке 2 для размещения анкерных болтов.

 кН×см/см

Рисунок 25 – Схема участка плиты 3

Если бы отношение сторон на участках 1 и 3 оказалось меньше двух, их следовало бы рассчитывать как плиты, опертые по четырем и трем сторонам соответственно с помощью коэффициентов, приведенных в табл. 3, 4.

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 каната, определяют по формулам:

- при опирании на три канта ,

- при опирании на четыре канта ,

где q – расчетное давление на 1 см2 плиты, равное напряжению на фундамент sф.

a и b - коэффициенты, полученные акад. Б.Г. Галеркиным, приведены в табл. 3 и 4, a - коэффициенты, зависящий от отношения более длинной стороны b к более короткой a; коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны пластинки b 1 к свободной a 1; размеры a и b берутся между кромками ветвей траверсы или ребер.

Таблица 3 – Коэффициенты a для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта

b/a 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2
a 0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,098 0,1

Таблица 4 – Коэффициенты b для расчета на изгиб плит, опертых на три канта

b1/a1 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 2
b 0,06 0,074 0,088 0,097 0,107 0,112 0,12 0,126 0,132

Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту M1, M2, M3 из условия

.

Момент сопротивления полоски плиты шириной d=1 см равен

, откуда, учитывая, что дли стали C235 при  мм

 кН/см2,  см = 34 мм.

Принимаем tпл = 35 мм.

Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики:

 кН/см2,  кН/см2, b f=0,7, b я=1,0.

Как и в предыдущих примерах, расчет достаточно выполнить по ме­таллу шва, так как  Учитывая условие на­ходим требуемую величину катета шва kf из условия (см пример 12)

см = 9 мм.

Принимаем kf = 9 мм. При этом требуемая длина шва составит мм., поэтому высоту траверс принимаем 550 мм.

Угловые швы крепления траверсы к плите принимаем конструктивно с катетом 8 мм но табл. 6 прил.Б, так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез можно не проверять, так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высо­той траверсы.

 

4.6.1 Пример 19. Сконструировать и рассчитать оголовок сквозной колонны примера 16.

Оголовок колонны состоит из плиты оголовка, ребер и вставки. Принимаем плиту оголовка толщиной t пл= 25 мм и размерами 420x420 мм. Давление главных балок передается колонне через ребра, приваренные к вставке колонны четырьмя угловыми швами Д(рис. 26). Свар­ка проволокой Cв-08Г2С, полуавтоматическая, в углекислом газе, кН/см2,  кН/см2, β f =0,7 β z=1,0.

Принимаем ширину ребер 200 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия  мм. Толщину ре­бер находим из условия смятия

см=20 мм.

Рисунок 26 – Оголовок колонны

Принимаем tp = 20 мм. Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем kf =9 мм. Тогда

см.

Принимаем lp=51 см. При этом условие см выполнено.

Шов Е принимаем таким же, как и шов Д.

Принимаем толщину вставки t вст=25 мм, а длину см.

 кН/см2<Rs=13,3 кН/см2.

Торец колонны фрезеруем после ее сварки, поэтому швы Г можно не рассчитывать По табл. 6 прил. Б принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва kf = 7мм. Концы ребер укрепля­ем поперечным ребром, сечение которого принимаем 100x8 мм.

 

 

4.7.1 Пример 20. Сконструировать и рассчитать базу сквозной колонны из примера 16

Данные берём из примера 15 и из раздела 1. Конструкция базы пока­зана на рис. 27.


Рисунок 27 – База колонны

 

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет

,

где .

Значение коэффициента g зависит от отношения площадей фундамен­та и плиты. В курсовой работе можно приближенно принимать g =1,2. Для бетона класса В15 R пр = 0,7 кН/см2. R см.б=g×R пр =1,2 × 0,7=0,84 кН/см2 (при классе бетона В20 следует принять Rnp = 0,9 кН/см2).

 см2.

Принимаем плиту размером 600×540 мм. Тогда  см2;

 кН/см2R см.б

Находим изгибающие моменты на единицу длины d = 1 см на разных участках плиты.

    Участок 1рассчитываем как опертую на 4 канта плиту, так как отношение сто­рон b/a=400/384 = 1,04 <2

кН×см/см,

где a – коэффициент, принимаемый по таблице 3.

 

Участок 2(консольный) рис 24:

    кН×см/см.

Рисунок 28–Схема участка плиты 2     

 

Участок 3работает как консольный, так как отношение сторон b1/a1=400/100=4>2.

     кН×см/см

Рисунок 29–Схема участка плиты 3

 

    Если отношение сторон на участках 1 и 3 оказалось меньше двух, их следует рассчитывать как опертые по четырем и трем сторонам соответственно с помощью коэффициентов, приведенных в табл. 3,4.

    Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 каната, определяют по формулам:

    -при опирании на три канта ,

    - при опирании на четыре канта ,

где q – расчетное давление на 1 см2 плиты, равное напряжению на фундамент.

a и b - коэффициенты, полученные акад. Б.Г. Галеркиным, приведены в табл. 3 и 4, a - коэффициенты, зависящий от отношения более длинной

стороны b к более короткой a; коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны пластинки b 1 к свободной a 1; размеры a и b берутся между кромками ветвей траверсы или ребер.

Таблица 3 – Коэффициенты a для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта

b/a 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2
a 0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,098 0,1

Таблица 4 – Коэффициенты b для расчета на изгиб плит, опертых на три канта

b1/a1 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 2
b 0,06 0,074 0,088 0,097 0,107 0,112 0,12 0,126 0,132

 

        

 

Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту M1, M2, M3 из условия

Момент сопротивления полоски плиты шириной d=1 см равен

, откуда, учитывая, что дли стали С345 при  мм

 кН/см2,  см = 37 мм.

    Принимаем tпл, = 40 мм. Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики:

 кН/см2,  кН/см2, b f=0,7, b я=1,0.

 

Как и в предыдущих примерах, расчет достаточно выполнить по ме­таллу шва, так как  Учитывая условие на­ходим требуемую величину катета шва kf из условия (см пример 12)

см=9 мм

Принимаем kf = 9 мм. При этом требуемая длина шва составит мм., поэтому высоту траверс принимаем 550 мм.

Угловые швы крепления траверсы к плите принимаем конструктивно с катетом 8 мм но табл. 6 прил.Б, так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез можно не проверять, так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высо­той траверсы.

 

5. Графическое оформление работы.

Графическая часть состоит из одного листа формата А1 по ГОСТ 2.301, выполненного в карандаше или средствами компьютерной графики. При выполнении графической части рекомендуется пользоваться альбомом [2] и имеющимися на кафедре образцами.

 

Список рекомендуемой литературы.

1. Металлические конструкции /Под ред. Ю.И. Кудишин. Академия 2006. – 680 с.

2. Узлы балочных площадок: Метод. указ. / Моск. инж.-строит. ин-т им. В.В. Куйбышева. – М.: ШСИ, 1980. – Ч.1. 

 

 

 

    Приложение А (обязательное). Основные буквенные обозначения.

          – площадь сечения брутто;

        – площадь сечения болта нетто;

         – площадь сечения полки;

          – площадь сечения нетто;

         – площадь сечения стенки;

        – площадь сечения по металлу углового шва;

        – площадь сечения по металлу границы сплавления;

          – модуль упругости;

          – сила;

          – момент инерции сечения ребра, планки;

      – момент инерции сечения относительно осей х-х, у-у;

         – изгибающий момент;

          – продольная сила;

          – поперечная сила, сила сдвига;

        – условная поперечная сила для соединительных элементов;

                   – условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости;

                  – расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;

        – расчетное сопротивление смятию болтовых соединений;

         – расчетное сопротивление срезу болтов;

                   – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);

          – расчетное сопротивление стали сдвигу;

         – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

        – временное сопротивление стали разрыву;

        – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

                 – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению;

       – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;

        – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести;

                  – расчетное сопротивление угловых швов по металлу границы сплавления;

             – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

        – предел текучести стали;

                    – статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;

   – моменты сопротивления сечения брутто относительно осей

х-х, у-у;

           – ширина;

         – расчетная ширина;

          – ширина полки (пояса);

          – ширина выступающей части ребра, свеса;

           – эксцентриситет силы;

           – высота;

         – расчетная высота стенки;

          – высота стенки;

            – радиус инерции сечения;

         – наименьший радиус инерции сечения;

       – радиусы инерции сечения относительно осей х-х и у-у;

          – катет углового шва;

            – длина, пролет;

           – длина колонны, стойки;

          – расчетная, условная длина;

           – длина планки;

           – длина сварного шва;

       – расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям х-х, у-у.

            – толщина;

          – толщина полки (пояса);

           – толщина настила;

          – толщина стенки;

              – коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;

          – коэффициент условий работы соединения;

          – коэффициент условий работы;

   – то же сварных швов;

           – гибкость ( );

           – условная гибкость ( );

         – приведенная гибкость стержня сквозного сечения;

         – то же, условная ( );

         – условная гибкость стенки ( );

              – расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям х-х и у-у соответственно;

           – коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);

        – местное напряжение;

    – нормальное напряжения, параллельные осям х-х и у-у;

         – касательное напряжение;

   – коэффициент продольного изгиба;

          – временная нагрузка;

           – собственный вес конструкций;

, q      – нормативная и расчетная нагрузки соответственно;

              – коэффициенты надежности по нагрузке для временной нагрузки и собственного веса конструкций соответственно;

          – прогиб конструкций.

 

Приложение Б (обязательное). Справочные данные

Таблица П.Б.1 – Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений (выборка из таблицы В.5,СП53-102-2004)

Сталь

Толщина проката1, мм

Нормативное сопротивление, МПа (кгс/мм2), проката

Расчетное сопротивление,

МПа (кгс/см2), проката

листового, широкополосного универсального

фасонного

листового, широкополосного универсального

фасонного

С235 От 20 до 20   Св. 20 до 40 235 (24)   225 (23) 360 (37)   360 (37) 235 (24)   225 (23) 360 (37)   360 (37) 230 (2350) 220 (2250) 350 (3600) 350 (3600) 230 (2350) 220 (2250) 350 (3600) 350 (3600)
С245 От 2 до 20   Св. 20 до 30 245 (25)   - 370 (38)   - 245 (25)   235 (24) 370 (38)   370 (38) 240 (2450)   - 240 (2450)   - 240 (2450) 230 (2350) 360 (3700) 360 (3700)
С255 От 2 до 3,9   От 4 до 10   Св. 10 до 20   Св. 20 до 40 255 (26)   245 (25)   245 (25)   235 (24) 380 (39)   380 (39)   370 (38)   370 (38) -   255 (26)   245 (25)   235 (24) -   380 (39)   370 (38)   370 (38) 250 (2550) 240 (2450) 240 (2450) 230 (2350) 370 (3800) 370 (3800) 360 (3700) 360 (3700) -   250 (2550) 240 (2450) 230 (2350) -   370 (3700) 360 (3700) 360 (3700)

 

Продолжение таблицы П.Б. 1

Сталь

Толщина проката1, мм

Нормативное сопротивление, МПа (кгс/мм2), проката

Расчетное сопротивление,

МПа (кгс/см2), проката

листового, широкополосного универсального

фасонного

листового, широкополосного универсального

фасонного

С275 От 2 до 10   Св. 10 до 20 275 (28)   265 (27) 380 (39)   370 (38) 275 (28)   275 (28) 390 (40)   380 (39) 270 (2750) 260 (2650) 370 (3800) 360 (3700) 270 (2750) 270 (2750) 380 (3900) 370 (3800)

С285

От 2 до 3,9

 

От 4 до 10

 

Св. 10 до 20

285 (29)

 

275 (28)

 

265 (27)

390 (40)

 

390 (40)

 

380 (39)

-

 

285 (29)

 

275 (28)

-

 

400 (41)

 

390 (40)

280 (2850)

270 (2750)

260 (2650)

380

(3900)

380

(3900)

370

(3800)

- -
280 (2850) 270 (2750) 390 (4000) 380 (3900)
С345 От 2 до 10   Св. 10 до 20   Св. 20 до 40 345 (35)   325 (33)   305 (31) 490 (50)   470 (48)   460 (47) 345 (35)   325 (33)   305 (31) 490 (50)   470 (48)   460 (47) 335 (3400) 315 (3200) 300 (3050) 480 (4900) 460 (4700) 450 (4600) 335 (3400) 315 (3200) 300 (3050) 480 (4900) 460 (4700) 450 (4600)
С345К От 4 до 10 345 (35) 470 (48) 345 (35) 470 (48) 335 (3400) 460 (4700) 335 (3400) 460 (4700)

 

 

Продолжение таблицы П.Б. 1

Сталь

Толщина проката1, мм

Нормативное сопротивление, МПа (кгс/мм2), проката

Расчетное сопротивление,

МПа (кгс/см2), проката

листового, широкополосного универсального

фасонного

листового, широкополосного универсального

фасонного

С375 От 2 до 10   Св. 10 до 20   Св. 20 до 40 375 (38)   355 (36)   335 (34) 510 (52)   490 (50)   480 (49) 375 (38)   355 (36)   335 (34) 510 (52)   490 (50)   480 (49) 365 (3700) 345 (3500) 325 (3300) 500  (5100) 480 (4900) 470 (4800) 365 (3700) 345 (3500) 325 (3300) 500 (5100) 480 (4900) 470 (4800)
С390 От 4 до 50 390 (40) 540 (55) - - 380 (3850) 530 (5400) - -
С390К От 4 до 30 390 (40) 540 (55) - - 380 (3850) 530 (5400) - -
С440 От 4 до 30   Св. 30 до 50 440 (45)   410 (42) 590 (60)   570 (58) -   - -   - 430 (4400) 400 (4100) 575 (5850) 555 (5650) -   - -   -
С590 От 10 до 36 540 (55) 635 (65) - - 515 (5250) 605 (6150) - -
С590К От 16 до 40 540 (55) 635 (65) - - 515 (5250) 605 (6150) - -

за толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная толщина 4 мм)

 

Таблица П.Б.2 – Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (из таблицы В.1. СП 53-102-2004) 

Стали по ГОСТ 27772-88 Заменяемая марка стали ГОСТ или ТУ
С235 ВСт3кп2 ВСт3кп2-1 18кп ГОСТ 380-94 ТУ 14-1-3023-80
С245 ВСт3пс6 (листовой прокат толщиной до 20 мм, фасонный – до 30 мм) ВСт3пс6-1 18пс ГОСТ 380-94 ТУ 14-1-3023-80
С255 ВСт3сп5, ВСт3Гпс5, ВСт3пс6 (листовой прокат толщиной св. 20 до 40 мм, фасонный – св. 30 мм) ВСт3сп5-1, ВСт3Гпс5-1 18сп, 18Гпс, 18Гсп ГОСТ 380-94   ТУ 14-1-3023-80

С345, С345Т

09Г2 ГОСТ 1981-89
09Г2С, 14Г2 (листовой, фасонный прокат толщиной до 20 мм), 15ХСНД (листовой прокат толщиной до 10 мм, фасонный – до 20 мм)  
12Г2С гр.1 ТУ 14-1-4323-88
09Г2 гр. 1, 09Г2 гр.2, 09Г2С гр. 1, 14Г2 гр. 1 (фасонный – до 20 мм) ТУ 14-1-3023-80
ВСтТпс ГОСТ 14637-89
С345К 10ХНДП ГОСТ 19281-89 ТУ 14-1-1217-75

 

Продолжение таблицы П.Б. 2

Стали по ГОСТ 27772-88 Заменяемая марка стали ГОСТ или ТУ

С375, С375Т

09Г2С гр. 2 ТУ 14-1-3023-80
12Г2С гр. 2 ТУ 14-1-4323-88
14Г2 гр. 1 (фасонный прокат толщиной св. 20 мм), 14Г2 гр. 2 (фасонный прокат толщиной до 20 мм) ТУ 14-1-3023-80
14Г2 (фасонный и листовой прокат толщиной св. 20 мм), 10Г2С1, 15ХСНД (фасонный прокат толщиной св. 20 мм, листовой – св. 10 мм), 10ХСНД (фасонный прокат без ограничения толщины, листовой – толщиной до 10 мм) ГОСТ 19281-89
С390, С390Т 14Г2АФ, 10Г2С1 термоупрочненная, 10ХСНД (листовой прокат толщиной св. 10 мм)  

 


Таблица П.Б.5 – Значения коэффициентов и  (таблица 36, СП 53-102-2004)

 

Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм

 

 

Положение шва

 

 

 

Коэффициент

Значения коэффициентов и  катетах швов, мм

 

3-8 9-12

14-16

18 и более

Автоматическая при (d=3-5)

В лодочку

1,1

0,7

1,15

1,0

Нижнее

1,1

0,9

0,7
1,15

1,05

1,0

Автоматическая и полуавтоматическая при d=1.4-2

В лодочку

0,9

0,8 0,7

1,05

1,0

Нижнее

0,9

0,8

0,7

1,05

1,0

Ручная, полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при d<1,4, или порошковой проволокой

В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное

0,7

     

1,0

               

 

Таблица П.Б.4 – Рекомендуемые материалы для сварки и расчетные сопротивления (выборка из таблиц Г.1, Г.2, СП53-10202004)

Марка стали Марка сварочной проволоки (по ГОСТ 2246-70*) Тип электродов (по ГОСТ 9647-75) , кН/см2
18 кп, ВСт3кп2 Св-08А Э42 18,0
18Гпс С235, С245, С275, С285, 20, ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп Св-08ГА Св-08Г2С Э46 20,0 21,5
10Г2С1 С345, С345Т, С375, С375Т, С390, С390Т Св-10ГА Св-08Г2С Э50 21,5

 

Таблица П.Б.6 – Минимальные катеты швов (таблица 35, СП53-102-2004)

Вид соединения

Вид сварки

Предел текучести стали, кН/см2

Минимальные катеты швов , мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов ,мм

4-5 6-10 11-16 17-22 23-32 33-40 41-80

Тавро с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое

Ручная

до 43 4 5 6 7 8 9 10
св. 43 до 53 5 6 7 8 9 10 12
до 43 3 4 5 6 7 8 9

Автоматическая и полуавтоматическая

до 43 3 4 5 6 7 8 9
св. 43 до 53 4 5 6 7 8 9 10

Тавровое с односторонними угловыми швами

Ручная

до 38

5 6 7 8 9 10 12

4

5

6

7

8

9

10

Автоматическая и полуавтоматическая

 


Таблица П.Б.11. Сортамент прокатной стали. Двутавровые балки.

Номер двутавра

Размеры

Площадь поперечного сечения, см2

Масса 1 м, кг

Справочные значения для осей

h

b

s

t

R r

X – X

Y – Y

не более

Ix,

см4

Wx,

см3

ix,

см

Sx,

см3

Iy,

см4

Wy,

см3

iy,

см

мм







Последнее изменение этой страницы: 2019-05-19; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.234.244.18 (0.055 с.)