Курсовой проект - Металлический каркас одноэтажного промышленного здания

3. Расчет ступенчатой колонны

Исходные данные:

Длина нижней части колонны: l

1

=7180 мм

Длина верхней части колонны: l

2

=5620 мм

J

в

/J

н

=21075,4/287875=0.07

кНN

02.394

97.1414

2

1



3.1. Определение расчетных длин верхней и нижней

частей колонны

В плоскости рамы:

l

х1

= l

1

·μ

1

– расчетная длина нижней части колонны в плоскости рамы

l

х2

= l

2

·μ

2

– расчетная длина нижней части колонны в плоскости рамы

μ – коэффициент приведения длины

l

2

/l

1

=5620/7180=0.78<0.6(не верно);

N

1

/N

2

=1414,97/394,02=3,6≥3

Тогда по таблице П.6.2(2)

n=I

2

l

1

/ I

1

l

2

=21075,4×718/287875×562=0,1

∝

1

=l

1

/l

2

×√ I

1/

I

2

β=718/562×√287875/21075,4×4,59=2,2 ;

где β=(F

1

+F

2

)/ F

2

=(1414,97+394,02)/ 394,02=4,59

μ

1

=2,65

μ

2

= μ

1

/∝

1

=2,65/2,2 =1,2≤3 (верно);

l

х1

= 7,18·2,65=19,03 м

l

х2

= 5,62·1,2=6,74 м

Из плоскости рамы:

l

y1

= l

1

=7180 мм – расчетная длина нижней части колонны из плоскости рамы

l

y2

= l

2

-h

пб

=5620-1500=4120 мм – расчетная длина верхней части колонны из плоскости

рамы

11

3.2. Подбор сечения верхней части колонны

Расчетные усилия для верхней части колонны для сечения 1-1:

М=198,6 кНм

N=338,23 кН

l

х2

= 5,62·1,2=6,74 м=6740 мм

l

y2

= l

2

-h

пб

=5620-1500=4120 мм

Предварительный подбор сечения:

















в

b

x

e

cy

R

N

тр

А

45.08.0

1



e

x

=M/N=198,6/338,23=0,59 м

2

58

45.045.0

59.0

8.0

1

6

10240

3

1023.338

cм

тр

А 























По сортаменту принимаем I № 45Б1, А=76,23 см

2

Геометрические характеристики:

J

x

=24940 см

4

W

x

=1125,8 см

3

i

x

=18,09 мм

J

y

=1073,7 см

4

W

y

=119,3 см

3

i

y

=3,75 мм

3.3. Проверка подобранного сечения верхней части

колонны

-Проверка устойчивости в плоскости рамы

cy

e

R

A

N









φ

е

– коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления при потере общей

устойчивости внецентренно-сжатого элемента

φ

е

→f(

x



;m

ef

)

m

ef

= m

x

·η – приведенный эксцентриситет

46.2

4

1006.2

6

10240

2

1009.18

05.13

2











E

y

R

x

i

x

e

E

y

R

x



   

603.0

0078.0011.02443.0

011.0180.0

2















sth

tb

A

w

f

m

x=

99,3

8.1125

1023.7659.0

3

2









cм

W

Ae

c

η

→f(

x



;m

x

) (табл. 73)

η=(1,75-0,1)-0,02(5-m

х

)

x



=(1,75-0,1*3,99)-0,02(5-3,99)2,46=1,3

 

198.020419.0

5.0

190204

19.5,5.2 





efe

m



 

216.022219.0

5.0

206222

19.5,0.2 





efe

m



12

 

199.0216.046.0

5.0

216.0198.0

19.5,46.2 





efe

m



мПамПа

A

N

e

24096.222

199.01023.76

1023.338

4

3















-Проверка устойчивости из плоскости рамы

cy

у

R

сA

N









С= f(Мх)

x

W

A

N

M

m 

с – коэффициент, учитывающий влияние момента, действующего в плоскости рамы, на потерю

устойчивости из плоскости рамы

x

m

c









1

   

мкНM

l

hl

M

пб

x









 77.96198

62.5

5.162.5

3

2

3

2

594.1

108.1125

1023.76

1023.338

1077.96

6

4

3









x

m

по табл. 10(3) α=0,65 + 0,05m

x

=0,65 + 0,05×1,94=0,75

 

мПамПа

cA

N

c

Ry

E

i

l

y

ccc

yyy

yy

y

c

cy

c

y

2403.206

45.0478.01023.76

1023.338

45.0

94.175.01

118.1

478.0

598.0

598,0110

478,0110

994.919.109

994.91

10240

1006.2

14.314.3

9.109

0375.0

12.4

4

3

6

4

2



















































3.4. Подбор сечения нижней части

колонны

Расчетные усилия для нижней части колонны:

Момент, догружающий подкрановую ветвь:

13

М

1

=766,60 кНм

N

1

= -418,07кН

Момент, догружающий наружную ветвь:

М

2

= 700,71кНм

N

2

= -1414,97 кН

l

y1

=7,18 м

l

х1

=19,03 м

-ориентировочное определение усилий в ветвях

кН

h

MN

N

н

вн

6,975

1

60,766

2

07,418

2

11

.



кН

h

MN

N

н

вп

2,1408

1

71,700

2

97,1414

2

22

.



Подбор сечения:

2

0,51

8,01

6

10240

3

106,975

..

.

см

y

R

вн

N

вн

А 













2

34,73

8,01

6

10240

3

102,1408

..

см

y

R

вп

N

вп

А 













Для обеих ветвей принимаем I 45Б, А=76,23 см

2

кН

h

MN

N

вп

05,1486

9,0

71,700

2

97,1414

2

0

22

.



H=443 мм, в=180мм

ммt

f

w

11

8,7



4

7.1073

24940

смJ

cмJ

y

x



смi

y

x

75.3

08.18



3.5. Компоновка решетки

ммвbb

н

9101805,01000

2

1



12,7

910,0

48,6

48,670,018,7

70100070,07,0

1







b

h

мhlh

смbh

р

трр

нтр

14

Принимаю l=91 см.

Подбор сечения решетки

  

 

ficр

QQQ ,max





кН

Q

р

04.106

91.6535.127.0

85.0

79.27.18

6.748.2





















 

AQ

кНQ

fic

р

26,0

07,593,523,795,148,2







2

64.3946,15226,0

46,15223,762

смQ

АAA

fic

пвнв





Усилия в раскосе



tg

b

l

кН

Q

N

p









 993,74

707,02

1004,106

cos2

3

1

91





45



arctg

707,0



Условия устойчивости раскоса

p

A







cy

p

р

R

N

A

,05,0

75,0









c

 

2

6

3

9,6

6,075,010240

10993,74

cмAf

pp











По сортаменту L63х6 А=7,28см

смi

cмi

смJ

x

xo

x

93,1

43,2

06,27

4



sinα = h

н

/l

р

смh

l

н

в

р

4,141100100

2

22

2

















смlbl

i

l

p

x

p

р

1307,1289191

15036,67

93,1

130

2222







Условие устойчивости

767.0











cy

p

R

A

N

мПамПамПа 18075,024031.134

767.01028.7

10993.74

4

3









15

Корректировка усилий в ветвях

пбнб

AJAJ

bJJ





21

 

21

2

21

12

yy

M

yy

JN

N

нв







 

21

1

21

11

yy

M

yy

JN

N

пв







кНN

нв

5,1477

910,0

1071,700

910,0

10455,097,1414

33











кНN

пв

452,1051

910,0

1060,766

910,0

455,01007,418

33











3.6. Проверка подобранного сечения нижней части

колонны

Проверка устойчивости наружной ветви в плоскости рамы:

N

н.в

=1477,5 кН – расчетное усилие в наружной ветви

А

н.в

=76,23 см

2

 

22

2222

22













i

l

f

R

А

N

b

cy

нв









ll

в

2

мПамПа

А

N

нв

24027,218

888,01023,76

105,1477

888.0852.0533.8

10

852.0894.0

533.48

75.3

912

4

3

22



























Проверка устойчивости наружной ветви из плоскости рамы:

cy

увн

вн

R

A

N









..

φ

у-у

→f(λ

1-1

)

x

y

i

l

1





мПамПа

А

N

унв

нв

y

24056,216

895,01023,76

105,1477

895.0

71.39

1808.0

18.7

4

3





















16

Проверка устойчивости подкрановой ветви из плоскости рамы:

cy

у

R

A

N









1

2

d

xеf

A





x

i

l

1





lb

l

p





2

3

10



I

AA 2

L

d

AA 2

1

 

cм

A

B

J

A

J

i

I

II

y

65,45

23,76

2

91

7,1073

2

11

1













154,29

9191

130

10

82,41

456,0

03,19

2

3

1













cм

i

l

II

x

х

4

46,15223,7622 смAA

I



2

1

56,1428,722 смAA

L

d



32,45

56,14

46,152

154,2982,41

2



ef



J

aA

em





89,4

1006.2

10240

32.45

4

6







ef



а-расстояние от оси до наиболее сжатой оси

см

l

в

a 5,45

2

0,91



м

N

M

e 834,1

07.418

60.766

1



42.4

287875

5,4546,152

4,183 



m

287875

II

x

J

 

137,00,5;89,4  m

e



 

153.00,4;89,4  m

e



 

147.042,4;89,4  m

e



54,186

147,01046,152

1007,418

4

3









<240мПа

17

3.7. Узлы колонны

3.7.1. Расчет базы колонны

Расчет опорной плиты

Расчет размеров плиты в плане и ее толщины.

plocв

нв

ARN

кНN





,

5,1477



p

A

площадь опорной плиты

2

6

3

,

666,1641

2,1105,7

105,1477

см

R

N

R

N

A

вв

нв

locb

p

















в

R

7,5 мПа - расчетное сопротивление бетона, под опорной плиткой, на смятие для бетона

В12,5

 

ммt

ммс

сtвВ

LВА

тр

I

то

р

16...8

70

22









В=180+2·15+2·40=290мм

0,16530,570,29

0.576.56

290

66.1641





факт

A

L

Определяем расчетное давление под плиткой

смкгq

смкг

A

N

f

p

нв

f

/993.01

/993.0

0.1653

66.1641







Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты на разных участках плиты:

Участок 1: Консольный участок

смкН

с

qM

в

 944,7

2

4

993,0

2

22

1

Участок 2: участок опертый по 4-м сторонам

18

смкНаqМ

а

в

ммthв

мм

tв

а

в

f

I

w

I

















201,961,8993,0125,0

125,0889,4

1,86

421

421124432

1,86

2

8,7180

2

22

112

1



Участок 3: участок, опертый по 3-м сторонам

смкНаqМ

а

в

мм

hL

в

смва

в

I

















30,1918993,006,0

06,0353,0

180

5,63

5.63

2

443570

2

180

22

23

2



Т.к.

212

МММ 

значительно, то разделим участок 3 на 2 равные участки.

ммtсммм

R

М

t

смкНМ

а

в

мм

tв

а

р

cy

р

I

404.114286.1

12.124

944.76

6

4,625,8993,00947,0

0947,0088,007,0

2,0

088,0107,0

77,0

5,82

5,63

5,82

2

15180

2

max

2

3

2







































Принимая

смммt

р

0,220 

3.7.2. Определение высоты траверсы и проверка ее

.прочности

Назначаем полуавтоматическую сварку Св-08А, тогда:

R

wf

=180 МПа=18.0 кН/см

2

R

wz

=166,5 МПа=16.6 кН/см

2

Катет шва k

f

=9-12мм

Β

f

=0.8

Β

z

=1,0 глубины проплавления

Определяем менее прочного сечения сварного шва:

мПаR

zwz

fwf

5.16615.166

1448.0180





по металлу шва

по металлу границы сплавления

Условие прочности сварных швов:

 





czwfwfw

RklN



min

Назначаем k

f

=12мм

19

см

kR

N

l

ffcwfwf

w

38.21

1110144012.04

105.1477

1

4

6

3















смсмсмlh

wтр

24138,211 

Проверка прочности траверсы:

см

кН

tв

tсq

р

трвтр

56,9

4

5,118

5,14993,0

4





































Определим усилие в траверсе

2

вqQ

тртр



8

2

1

bq

М

тр





смкНМ

тр





74,192

2

35,6

1056,9

2

3

кНQ

тр

706,6035,656,9 

Определим напряжения в траверсе

2

3

2

3

2

278.1686

245.1

10709.60

47,1338

245,1

61074,192

6

см

Н

ht

Q

см

Н

ht

М

W

М

nhтр

тр

тртр

тр

























Определяем приведенные напряжения

222222

/6.2715,1/213,36863,13338,13 смкНRсмкН

cутртрef





Прочность траверсы по приведенным напряжениям обеспечена.

3.7.3. Расчет анкерных болтов

Сочетание для 3-3

М=619,02 кНм

N=-163,97 кН

Из условия равновесия:

z·h

0

+N·h

0

/2=M

кН

yy

yNM

z 26.598

91.0

2/91.01097.1631002.619

33

12

2minmax















2

6

3

.

..

34.32

10185

1026.598

см

R

z

A

банк

банктр







Принимаю 4 анкерных болта d=36 мм А=8,16см

3d+2.5d=5.5(36+4)=220



180мм

Необходимо располагать болты друг под другом.

20

Курсовой проект - Металлический каркас одноэтажного промышленного здания

Подождите немного. Документ загружается.