Расчет и конструирование несущих конструкций одноэтажного промышленного здания

45Б1 не удовлетворяет требованию по устойчивости): АВ1 = 91,8 см2; iх1 = 4,22 см; iу1 = 20,3 см.

Для наружной ветви 1459,76/(0,8·24) = 76,03 см2 (сталь С245 листовой прокат, ,8).

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем 471 мм. Толщину стенки швеллера для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 12 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов 510 мм.

Требуемая площадь полок:

(76,03 – 1,2·51)/2 = 7,4 см2

Из условия местной устойчивости полки швеллера

14. Принимаем 8 см; = 1,4 см; 25,2 см2.

Рис.3.2. Сечение нижней части колонны

Геометрические характеристики ветви:

АВ2 = 1,2·51 + 2·25,2 = 111,6 см2

z0 = (1,2·51·0,6 + 25,2·10,2·2)/111,6 = 5 см

Ix2 = 1,2·51·4,42 + 2·1,4·183/12 + 25,2·5,22·2 = 3908,45 см4; 5,92 см

Iу = 1,2·513/12 + 25,2·24,252·2 = 42903,45 см4; 19,61 см.

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

h0 = 150 – 5 = 145 см ; = 111,6·145/ (91,8 + 111,6) = 79,6 см

у2 = 145 – 79,6 = 65,4 см .

Отличие от первоначальных размеров существенно, поэтому усилия в ветвях:

Nв1 = 1510,65·65,4/145 + 76943/145 = 1212 кН

Nв2 = 2086,61·79,6/145 + 68815,21/145 = 1620 кН

Проверка устойчивости ветвей: из плоскости рамы (относительно оси у-у).

Подкрановая ветвь: 1860/20,3 = 91,63; 0,602

1212/(0,602·91,8) =21,9 кН/см2 < 24 кН/см2

Наружная ветвь: 1860/19,61 = 94,8; 0,6.

= 1620/(0,6·111,6) = 23,9< 24 кН/см2.

Требуемое расстояние между узлами решетки:

= 91,63, ·91,63 = 91,63·4,22 = 386,68 см.

Принимаем 358 см. Проверим устойчивость ветвей в плоскости рамы. Для подкрановой ветви:

358/4,22 = 84,83; 0,65; 1212/(0,65·91,8) = 20,34< 24 кН/см2.

Для наружной ветви:

358/5,92 = 60,5; 03; 1620/(0,803·111,6) = 18< 24 кН/см2.

Расчет решетки подкрановой части колонны. Поперечная сила в сечении колонны = - 46,3824 кН.

Условная поперечная сила ;

(91,8 + 111,6) = 40,68 < 46,3824 кН.

Расчет производим на QMAX.

Усилие сжатия в раскосе

46,3824/ (2·0,64) = 36,24 кН

150/Ц (1502 + (358 /2)2) = 0,64;

10 - угол наклона раскоса.

Задаемся ;

Требуемая площадь раскоса:

36,24/(0,56·24·0,75) = 3,6 см2

R = 24 кН/см2 (фасонный прокат из стали С245); (сжатый уголок, прикрепленной одной полкой). Принимаем L 75x6 ( предыдущие сечения не удовлетворяют требованиям по устойчивости):= 8,78 см2; 1,48 см; 234,38/1,48 = 158; j = 0,25.

Напряжения в раскосе:

36,24/(0,25·8,78) = 16,5< Rg = 24·0,75 = 18 кН/см2.

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:

91,8 + 111,6 = 203,4 см2;

91,8·79,62 +111,6·65,42 = 1058990,5 см4;

Ц (1058990,5/203,4) = 72,15 см; 3720/72,15 = 51,6;

Приведенная гибкость

= Ц (51,62 + 16·203,4/(2·8,78)) = 53,4;

53,4Ц (24/20600) = 1,82.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4), N2 = -2086,61 кН; М2 = 688,1521 кНм;

68815,21·203,4(65,4 +5)/ (2086,61·1058990,5) = 0,45; ,57;

2086,61/(0,57·203,4) =18< R = 24 кН/см2.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сеч. 3-3),

N1 = -1510,65 кН; М1 = -769,43 кНм

76943·203,4·79,6/(1510,65·1058990,5) = 0,78; 1;

= 1510,65/(0,51·203,4) = 14,6 < R = 24 кН/см2.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

3.6. Конструкция и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

М = 262,9552 кНм; N = 349,25 кН;

М = -339,242 кНм; N = 543,65 кН.

Давление кранов 1161,39 кН.

Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения подкрановой части.

Площадь шва равна площади сечения колонны.

Первая комбинация М и N:

Наружная полка

349,25/120,48 +26295,52/2070,8 = 15,6 < RСВ = 24 кН/см2

Внутренняя полка

349,25/120,48 – 26295,52/2070,8 = -9,8< RСВр= 0,85·24 = 20,4 кН/см2

Вторая комбинация М и N:

Наружная полка

543,65/120,48 – 33924,2/2070,8 = -11,9 < RСВр= 0,85·24 = 20,4 кН/см2

Внутренняя полка

543,65/120,48 + 33924,2/2070,8 = 20,9 < RСВ = 24 кН/см2.

Толщина стенки траверсы из условия смятия:

1161,39/(34·36) = 0,9 см;

; ; 36 кН/см2

Принимаем .

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (вторая комбинация)

543,65/2 +33924,2/45 = 1025,7 кН

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы

Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d = 2 мм, ; . Назначаем ; ; ; ;

;

1025,7/(4·0,6·16,2) = 26,4 см;

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.

Такая комбинация: N = 543,65 кН; М = 6,64 кНм.

543,65·45/(2·150) – 664/150 + 1161,39·0,9 = 1122,37 кН

Коэффициент 0,9 учитывает, что усилия N и М приняты для второго основного сечения нагрузок.

Требуемая длина шва

1122,3/(4·0,6·16,2) = 28,9 см

Высота траверсы из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы:

1122,37/ (2·0,844·14) = 47,5 см

Принимаем 60 см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, М, ДMAX. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 460х12 мм, верхние горизонтальные ребра – из двух листов 180х12.

Геометрические характеристики траверсы:

Положение центра тяжести траверсы:

ун = (2·18·1,2·44,4 + 1,2·58,8·30,6 + 1,2·46·0,6)/(2·18·1,2 + 1,2·58,8 + 1,2·46) = 24,3 см

Iх = 1,2·58,83/12 +1,2·58,8·6,32 + 1,2·46·23,72 + 2·18·1,2·20,12 = 71588,792 см4

71588,792/35,7 = 2005,29 см3

Максимальный изгибающий момент при второй комбинации усилий:

(33924,2/150+543,65·45/(2·150))(150 – 45) = 46309 кНсм

46309/2005,29 = 23,09 < R = 24 кН/см2

Максимальная поперечная сила в траверсе:

543,65·45/(2·150) – 6,64/150 +1,2·1161,39·0,9/2 = 708,65 кН

708,65/(1,2·58,8) = 12,05 < Rср = 14 кН/см2.

3.7 Конструкция и расчет базы колонны

Ширина нижней части колонны 150 см >100 см, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

M = 688,1521кНм; N = 1144,86 кН

Усилия в ветвях колонны:

68815,21/145 +2086,61·65,4/145 = 1415,72 Кн; 1620 кН.

База наружной ветви.

Требуемая площадь плиты

1620/0,54 = 3000 см

; (Бетон М100).

По конструктивным соображениям свес плиты c2 должен быть не менее 4см.

Тогда 9,9 +2·4 = 57,9 см. Принимаем В = 60 см;

= 3000/60 = 50 см. Принимаем L = 50 см; 50·60 = 3000 см2.

Среднее напряжение в бетоне под плитой

= 1620/3000 = 0,54 кН/см2

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:

18 +1,2 – 5) = 28,4