- •Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
- •1. Компановка стального каркаса
- •1.2 Определение вертикальных размеров
- •2. Сбор нагрузок на одну поперечную раму
- •2.1. Постоянные нагрузки
- •2.2. Постоянная нагрузка на колонны рамы
- •2.3. Снеговая нагрузка
- •2.4. Нагрузка от мостовых кранов
- •2.5. Расчетное усилие поперечного торможения на колонну
- •2.6. Ветровая нагрузка
- •3.Статический расчет.
- •4. Расчет ступенчатой колонны производственного здания.
- •4.1. Исходные данные.
- •4.2 Определение расчетных длин колонны в плоскости и из плоскости рамы lx.
- •4.3. Подбор сечения верхней части колонны.
- •4.4. Подбор сечения нижней - сквозной части колонны.
- •4.5. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
- •5. Расчет и конструирование базы колонны.
- •Расчет анкерных болтов крепления подкрановой ветви
- •База колонны
- •Проверка сечения стержней фермы
- •7. Список литературы
4. Расчет ступенчатой колонны производственного здания.
4.1. Исходные данные.
Требуется подобрать сечения сплошной верхней и сквозной нижней частей колонны (сопряжение ригеля и колонны — жесткое).
- для верхней части колонны:
N = - 226,01 кН; M = - 284,44 кНм;
- для нижней части колонны
N1 = - 404,43 кН; М1 = 604,36 кНм (для подбора сечения подкрановой ветви);
N2 = - 722,16 кН; М2 =-292,34 кНм (для подбора сечения шатровой ветви);
Максимальное значение поперечной силы: Qmax= - 72,2 кН;
Соотношение жестокостей верхней и нижней частей колонны IB/IH=0,157; материал конструкций -сталь С245(Rу=24 кН/см2) при толщине t=2-20 мм.
- бетон фундамента В12,5(Rb=9,5МПа).
Коэффициент надежности по назначению γn= 0,95.
Сварка элементов-полуавтоматическая; сварочная проволока - Св-08Г2С; положение швов нижнее.
4.2 Определение расчетных длин колонны в плоскости и из плоскости рамы lx.
Для подкрановой части , для надкрановой части ,
Так как Hв/Hн=4,6/14,0=0,328<0,6, то находим μ1 и μ2 по формулам:
Принимаем верхний конец только от поворота, находим μ1=1,77,(в зависимости от иn), значит μ2= .
Принимаем
Таким образом, расчетные длины:
- для нижней части lefx1=1,77∙14,0=24,87 м;
- для верхней части lefx2=3 4,6=13,80 м.
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно: ly1=H1=14,0 м;
ly2=HB-hп.б.=4,6-0,75=3,85 м.
4.3. Подбор сечения верхней части колонны.
Сечение принимаем в виде сварного двутавра высотой h2=500 мм.
Требуемую площадь сечения определяем:
;
Полагая
см2,
где см;
Компануем сечение с учетом ограничений условиями местной устойчивости:
;
см – ядровое расстояние;
см;
Согласно табл. 27*[2]
На этапе компановки используем условие предельного отношения расчетной высоты стенки к ее толщине согласно п.7.14* [2]:
Правая часть условия:
Тогда принимая толщину полок tf = 10 мм, будем иметь высоту стенки hw =h2 -2tf = 50-2·1,0=48,0 см. Толщина стенки определится из вышеприведенного условия:
Принимаем: tw = 9 мм.
На один пояс приходится:
Аf= (Аr -hwtw)/2=(79,56-48,00,9)/2=18,18 см2
При tf = 10 мм, ширина полки составит что меньше - минимально необходимой ширины полки из условия устойчивости колонны из плоскости действия момента.
Принимаем: bf = 19,5cм.
При найденных параметрах tf и bf :
Предельное же согласно табл. 29*[1] отношение ширины полки к ее толщине:
Принимаем:
Размеры сечения колонны | ||
bf |
см |
19,5 |
h2 |
см |
50 |
tf |
см |
1,0 |
hw |
см |
48,0 |
tw |
см |
0,9 |
Геометрические характеристики сечения:
Аo=48,00,9+219,51,0=82,20 см2
см4;
см4;
см3;
см;
см;
см;
;
Аf / Аw=19,50/43,20=0,451
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента.
По табл. 73[1] коэффициент формы сечения:
Приведенный относительный эксцентриситет:
;
По табл. 74[1]
Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента примет вид:
кн/см2кн/см2
Недонапряжение составляет (24-23,30)/24 = 2,91 % < 5 %
Проверка устойчивости стержня колонны из плоскости действия момента.
По табл. 72[1] y=0,547.
кН·м;
mx=Mx,1/3·A/N·Wx=237,82·100·82,20/226,01·1268,17=6,82;
α5=0,65+0,05·mx=0,65+0,05·5=0,9;
α10=0,65+0,05·mx=0,65+0,05·10=1,15;
с5=1,04/(1+ α·mx)=1/(1+0,9·5)=0,19;
с10=1,04/(1+ α·mx)=1/(1+1,15·10)=0,083;
с=с5(2-0,2mx)+c10(0,2mx-1)=0,12+0,03=0,123;
β=√С/y=√0,598/0,547=1,04
По табл. 72[1] С=0,598.
кн/см2кн/см2
Проверяем местную устойчивость стенки согласно п. 7.16*[1]
Наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки
σ=(-N)/A+(-M)/Wx=(-556)/149,2+(-528·100)/2740,5=-22,99кН/см2
Соответствующее напряжение у противоположной стенки
σ1=(-N)/A+(-M)/Wx=(-556)/149,2-(-528·100)/2740,5=15,54кН/см2
α=σ- σ1/ σ=22,99-15,54/22,99=0,32< 0,5
Местная устойчивость стенки обеспечена.