Металлические конструкции. Проектирование рабочей площадки

Сквозные  колонны состоят из ветвей, соединенных  планками или решеткой из уголков. Основным условием проектирования сквозных колонн является обеспечение их равноустойчивости в обеих плоскостях, так как в этом случае достигается наилучшее использование металла.   

Принимаем двутавры: см² 

2 I №36

A=61,9см²

I_x=13380 cм⁴

I_y=516 cм⁴

i_x=14,7 cм

i_y=2,89 cм

h=36 cм

Площадь сечения    А = 61,9×2 = 123,8 см².

Момент инерции  сечения

см⁴.

Продольная  гибкость

Проверяем устойчивость колонны

МПа

Устойчивость  колонны обеспечена.

Уменьшаем двутавр с целью более рационального использования металла.

2 I №33

A=53,8см²

I_x=9840 cм⁴

I_y=419 cм⁴

i_x=13,5 cм

i_y=2,79 cм

h=33 cм

Площадь сечения    А = 53,8×2 = 107,6 см².

Момент инерции  сечения

см⁴.

Продольная  гибкость

Проверяем устойчивость колонны

МПа

Устойчивость  колонны обеспечена.

Определение расстояния между ветвями. Задаемся параметрами 

Высота планки см , принимаем h = 20 см.

Толщина планки t_s = 1,0 см.

Ширина колонны  в осях , принимаем b =270 мм.

Момент инерции  планки    см⁴.

Расстояние между планками  принимаем l_ef  =75см ,

см.

Соотношение жесткостей

Радиус инерции  см.

Расстояние  между ветвями при котором колонна равноустойчива:

см , принимаем b = 240 мм. (для обеспечения места в свету ветвей 100мм)

Проверяем устойчивость колонны относительно свободной  оси

720/95 = 8 – число промежутков.

Вычисляем

Соотношение жесткостей

    j=0,873

 МПа прочность обеспечена.

Рисунок 14 – Сквозная колонна на планках

Расчет  соединительных планок

Планки рассчитывают на условную поперечную силу, которая  вызывает срез и изгиб планки. При  рассмотрении равновесия узла имеем

кН, где величина b меньшая из двух

,

Усилия на одну планку при кН

кН;

кН×м.

Для полуавтоматической сварки коэффициенты формы b_f=0,7 , b_z= 1,0; расчетные сопротивления R_wf=180 Мпа, R_wz =0,45×365=164 Мпа.

Так как R_wzb_z > R_wfb_f (164>126), то расчет ведем по сечению металла шва. Задаемся k_f  = 10 мм и вычисляем:

м²;

м³;

МПа, прочность обеспечена.

3.3 Расчет и  конструирование оголовка и базы  колонны.

Сопряжение  оголовка со стержнем колонны при  кН рационально осуществлять при фрезерованном торце стержня. В этом случае размеры плиты оголовка назначаются конструктивно, со свесами по 15 – 20 мм для наложения сварных швов. Толщина плиты принимается не менее 20 мм.

Рисунок 15 – База с траверсой: а) к расчету базы; б) пластинки с различным опиранием по контуру

Ширина опорной плиты:

 

где - высота двутавра;

- толщина траверсы;

 – минимальный вылет консоли, необходимый для размещения анкерных болтов.

Длина плиты определяется из условия  прочности на смятие:

 

где - расчетное сопротивление бетона смятию;

 

 – коэффициент,  учитывающий повышение прочности  бетона при смятии, принимаемый  в первом приближении ;

 

 – сопротивление бетона смятию;

Поскольку полученное расстояние 44 см не оставляет никаких консольных частей (ширина колонны 38см), то конструктивно принимаем .

Давление на плиту:

 

Для дальнейшего  определения толщины плиты, необходимо найти наибольший изгибающий момент при различных условиях опирания плиты.

Опирание пластинки по 4-м сторонам:

 

где ; ; , следовательно, .

Опирание пластинки по 3-м сторонам:

 

где ; ; , следовательно, .

Изгибающий момент консольной части плиты:

 

Принимаем

Толщина опорной плиты из условия  её прочности на изгиб определяется:

 

 

 

Принимаем .     

Усилие от колонны на траверсу передается через вертикальные сварные швы. Суммарная длина этих швов определяется:

 

где – толщина вертикального сварного шва; ;;

; .

 

Тогда необходимая высота траверсы:

 ,

где - полное число сварных швов, соединяющих стержень колонны с траверсами.

Принимаем .

Проверка траверсы на прочность:

 

Изгибающие моменты в пролете  и на опоре:

 

 

Принимаем

Условие прочности:

 

Условие прочности обеспечено.

Нагрузку на траверсы передают через горизонтальные сварные швы, толщина которых:

 

=10 мм.

где - суммарная длина горизонтальных сварных швов, соединяющих траверсу с плитой;

 

Принимаем . 

Литература

1. Чепурной И.Н. Проектирование рабочей площадки. Гомель 1983, 60с.
2. СНиП II-23-81^* Строительные нормы и правила. Стальные конструкции.
3. Чепурной И.Н., Залеева В.Д. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по строительным конструкциям. Гомель 1988, 82с.
4. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции.М.: Госстройиздат, 1976. 687с.