315

Это количество болтов ставят на каждую полунакладку. Длина накладок на полку определяется исходя из условия размещения болтов по табл.39 1 .

2.Стык стенки.

Стенку перекрывают двумя вертикальными накладками. Определяем высоту накладки

hн hcm 2 kш 2см.

Определяем толщину накладки из условия hст tcm 2 tн hн ,

откуда tminн hcm tcm .

2 hн

Момент, действующий на стенку:

М ст М стыка М п .

Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт:

	Nmax	Mcm lmax	Qв.б	,
		mрядов li2

где lmax – максимальное расстояние между крайними симметричными болтами; m – число вертикальных рядов болтов на полунакладке; li2 –

сумма квадратов шагов болтов.

Полунакладка

н	1	2	max
			l
h	l	l	=
			3
			l

т1 т2

Вертикальное усилие от поперечной силы, приходящееся на один высокопрочный болт:

V Qстыка ,

n

где Qстыка – поперечная сила в месте стыка; п – число болтов на полунакладке.

Прочность стыка стенки считается удовлетворительной, если выполняется условие

S Qв.б ,

где S – равнодействующая усилий в болте от момента и поперечной силы

							M cm lmax	2	Qстыка			2
	2			2
S	Nmax		V				2				.
										n
							m li

4.Центрально-сжатая колонна

4.1.Подбор сечения

Вработе требуется произвести расчет колонны нижнего этажа многоэтажного производственного здания. Предполагается, что

колонна работает на центральное сжатие, а

N

ветровые нагрузки воспринимаются системой

Hср

вертикальных связей .Угол

25 – для

снеговой нагрузки.

Конструктивная схема

Расчетная схема

/2
г.б
h
Н	o
0,000	l
z
h

N

– по табл. 71, а 1

l0 – расчетная длина стержня колонны при условии шарнирного закрепления на фундаменте

l0 H hz hг.б ,

2

где Н – высота этажа от пола до низа главной балки (см.задание); hz 700 мм – высота заделки от обреза фундамента до уровня пола 1-го этажа; hг.б – высота главной балки.

Задаемся типом сечения – двутавровое сварное.

Для определения расчетной продольной силы в наиболее нагруженном сечении колонны N определяем грузовую площадь Агр.

L2

Агр

L1

Агр L1 L2,

L1, L2 – по заданию

Расчетная продольная сила N

N

q

q

lг.б

Aсеч

Aгр

пэт

1

пост

пост

вр

fвр

0

f

f

Aгр

a

Нср 1кН / м f

Агр qчерд qкров fпост qсн

nэт,

где Агр – грузовая площадь;

qпост fпост

gвр fвр

– см. расчет второстепенной балки;

lг.б L1 – по заданию; lв.б L2 – по заданию;

Aсеч 2 вп tп tcm hcm – площадь сечения главной балки;

0 – объемный вес металла, равный 78,5 кН/м3;

– линейная плотность металла второстепенной балки по сортаменту;

f – коэффициент надежности по нагрузке для металлических

конструкций, табл. 1 2 ; пэт – количество этажей по заданию; qчерд – по заданию;

qкровли – по заданию;

qcн – полное расчетное значение снеговой нагрузки 2, табл. 4 ;

Нср – средняя высота колонны в пределах одного этажа;

Нср hэт hг.б;

hэт – высота этажа по заданию;

hг.б. – высота главной балки по расчету;

1 кН/м – ориентировочный вес погонного метра стержня колонны. Требуемая площадь сечения колонны определяется из условия

устойчивости центрально-сжатого стержня.

imin

Расчетное сечение:

Атр		N			,
		Ry		c	п
					в

где – коэффициент продольного изгиба для предварительного расчета принимаем (при =90) по табл. 72 1 .

Размеры полок и стенки должны отвечать требованиям:

1. Ап 0,4 Атр – площадь сечения одной полки; Аст 0,2 Атр – площадь сечения стенки.

2. вп hст.

3. tст 8 16мм; отсюда hст Acm ,

tcm

tcm tn 3tcm, отсюда вn Ап . tп

y

tcm

hcm tn

конструктивным

4.2. Расчет колонны на устойчивость

Для принятых размеров сечения колонны определяем его фактические геометрические характеристики.

Площадь сечения:

А 2вп tn hcm tcm.

Моменты инерции относительно центральных осей

I y tcm h3cm вп tn hcm tn 2 ;

12 2

I x tn в3n .

6

Из полученных значений моментов инерции устанавливаем меньшее

Imin.

Определение минимального радиуса инерции сечения

imin Imin .

A

Гибкость стержня колонны

max l0 , но не более 120.

В зависимости от max определяем коэффициент продольного изгиба

min по табл. 72 1 .

Проверка устойчивости выполняется по формуле

N

min A Ry c.

Сечение считается подобранным, если недонапряжение не превышает

5 %.

4.3. Проверка местной устойчивости элементов колонны

Для стенки колонны:

при

0,8

hcm

E

;

tcm

Ry

при

0,8

hcm 0,36 0,8

cm

E

, но не более 2,9

E

;

Ry

tcm

Ry

hcm

Ry

где ст

– приведенная гибкость.

tcm

E

Для полки колонны:

в п 0,36 0,1

п

Е

,

tп

Rу

в п

Ry

где п

;

tп

E

в п вп tст .

2 2

При невыполнении условия необходимо изменить размеры полки и повторить проверку.

5.База колонны с траверсами

5.1.Определение размеров опорной плиты

Расчетная продольная сила N в колонне на уровне базы определяет размеры опорной плиты колонны.

Требуемая	площадь	опорной	плиты,
обеспечивающая передачу усилия от колонны на
фундамент:						N

Атр.пл	N	,
	ф Rв	σв	Впл
где Rв – расчетное сопротивление бетона осевому
сжатию по 1 группе предельных состояний, принимаемое равным 0,765
кН/см2 для класса бетона В12,5; ф – коэффициент увеличения Rв				в
зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента и
рабочей площади опорной плиты Аф и Апл.

	Принимаем	Аф 2,
		Апл
			ф	3	Аф		3	2 1,26.
				Апл
	Опорная плита принимается квадратной
				Впл			Апл .
	Уточнив по сортаменту размеры плиты, определяем фактическое
реактивное давление со стороны фундамента:
			в N			ф Rв .
					Впл2
	5.2. Расчет траверс опорной плиты и ребер жесткости
	Задавшись толщиной траверс tтр=10-14 мм, определяем высоту траверс
из условия прочности сварных швов, прикрепляющих траверсы к стержню
колонны:
– при срезе по металлу шва:					N
		hтр						20мм;
		4 k f f Rwf wf c
					– при срезе по металлу границы
					сплавления:
					hтр			N	20мм,
	100
		Ребра						4 k f z Rwz wz c
z	тр	жесткости			при этом kш принимать
h		Траверса
	h
	пл	Опорная
	t	плиты

kminf k f 1,2tmin

		Все	обозначения	см.	разд.	3.4.
с		Полученная hтр не должна превышать
тр			hтр hz 100(мм).
t
		Для	равномерной передачи нагрузки
п	В	от колонны на опорную плиту базы кроме
в
		траверс	устанавливают	ребра	жесткости
тр		высотой hр 0,8 hтр,
t
с		толщиной tр tтр 2 мм.
В
5.3.	Определение толщины опорной плиты

Для определения толщины плиты базы находим изгибающие моменты на участках 1, 2, 3, 4. Каждый участок рассматривается как свободно опертая пластина на ребра, траверсы или стержень колонны и загруженная равномерно распределенной нагрузкой реактивным давлением со стороны фундамента на полосе шириной 1см.

qв в 1см.		4
Участок 1 – будет	изгибаться как
пластина, опертая по четырем сторонам (на
четыре канта). Изгибающий момент в такой		2
пластине
М1 qв(a1)2,		4

где а1 – меньшая сторона контура; – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны в1 к более короткой а1

4,табл. 8.6 .

Участки 2 и 3 – по трем сторонам(на три канта)

М 2 qв a2 2 ; М3 qв a3 2 ,

3					4
в1		1			в2
					2
1		1
а
3		3			4
в
а3

а2

где – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны пластинки вi к свободной аi 5, табл. 8 .

При отношении сторон аi/вi 2 плита рассчитывается как консоль

М qв вi/2.

Участок 4 – опирается по двум сторонам. Момент определяется как для пластинки, опертой по трем сторонам, но с условными размерами а4 и в4.

М 4 qв a4 2 .

По наибольшему из найденных моментов определяется момент сопротивления плиты шириной 1 см.

	1 t	пл2		M max
Wпл					,
	6			Ry c

а по нему требуемая толщина плиты

tпл			6 M max		.	4		а4
			Ry c 1			в4

Обычно толщину плиты принимают в пределах 20-40 мм.

При большей толщине плиты ( 40) необходимо уменьшить (за счет постановки дополнительных ребер) изгибающий момент в наиболее загруженной пластинке.

Библиографический список

1.СНиП 11-23-81*.Стальные конструкции/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

2.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2003.

3.Металлические конструкции: В 3т. Т.1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строительных вузов/ В.В. Горев, Б.Ю.

Уваров, В.В. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В.Горева. – М.:

Высш.шк., 1997.

4.Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/

Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. –

6-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986.

	Приложение 1
Сталь листовая горячекатаная (ГОСТ 19903-74)
	Таблица П. 1.1
Толщина, мм	Ширина, мм
6, 7	700, 710, 750, 850, 900, 1000, 1100, 1250, 1400, 1420, 1500, 1600,
	1700, 1800, 1900, 2000
8, 9, 10	700, 710, 750, 850, 900, 1000, 1100, 1250, 1400, 1420, 1500, 1600,
	1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300
11, 12	1000, 1100, 1250, 1400, 1420, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000,
	2100, 2200, 2300, 2400, 2500
13, 14, 15	1000, 1100, 1250, 1400, 1420, 2200, 2300, 2400
16, 17, 18, 19, 20	2500, 2600, 2700
21, 22, 24	1000, 1100, 1250, 1400, 1420, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000,
	2100
21, 22, 24	1250, 1400, 1420
32, 34, 36, 38	1250, 1400, 1420, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900
40	2000, 2100
Сталь прокатная широкополосная универсальная (ГОСТ 82-70)
	Таблица П. 1.2
Толщина, мм	Ширина, мм
6, 7, 8, 9, 10,	200, 210, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 320, 340
11, 12, 14,	360, 380, 400, 420, 450, 480, 500, 530, 560, 600
16, 18, 20,	630, 650, 670, 700, 750, 800, 850, 900, 1000
22, 25, 28,	1050
30, 32, 36,
40

Широкополосная сталь поставляется длиной от 5 до 12 м, а по соглашению сторон до 18 м.

	Приложение 2
Допустимые относительные прогибы
	Таблица П. 2.1
Элементы конструкции	Относительные прогибы
Балки рабочих площадок производственных
зданий при отсутствии рельсовых путей и
балки междуэтажных перекрытий:
главные балки	1/400
прочие балки	1/250
стальной настил	1/150
Балки рабочих площадок производственных
зданий при наличии рельсовых путей:
ширококолейных	1/600
узкоколейных	1/400

Приложение 3

Сталь горячекатаная. Балки двутавровые (ГОСТ 8239-72)

Таблица П. 3.1

№	hb	bf	t	tf	R	Площ	Линейн	Справочные величины
балк						адь	ая	Ix	Wx	Sx	Iy
и						сечен	плотно
						ия	сть
						А, см2	, кг/м
1	100	55	4,5	7,2	7,0	12,0	9,46	198	39,7	23,0	17,9
12	120	64	4,8	7,3	7,5	14,7	11,5	350	58,4	33,7	27,9
14	140	73	4,9	7,5	8,0	17,4	13,7	572	81,7	46,8	41,9
16	160	81	5,0	7,8	8,5	20,2	15,9	873	109	62,3	58,6
18	180	90	5,1	8,1	9,0	23,4	18,4	1290	143	81,4	82,6
20	200	100	5,2	8,4	9,5	26,8	21,0	1840	184	104	115
22	220	110	5,4	8,7	10,0	30,6	24,0	2550	232	131	157
24	240	115	5,6	9,5	10,5	34,8	27,3	3460	389	163	198
27	270	125	6,0	9,8	11,0	40,2	31,5	5010	371	210	260
30	300	135	6,5	10,2	12,0	46,5	36,5	7080	472	268	337
33	330	140	7,0	11,2	13,0	53,8	42,2	9840	597	339	419
36	360	145	7,5	12,3	14,0	61,9	48,6	13380	743	423	516
40	400	155	8,3	13,0	15,0	73,6	57,0	19062	953	545	667
45	450	160	9,0	14,2	16,0	84,7	66,5	27696	1232	708	808
50	500	170	10,0	15,2	17,0	100,0	78,5	39727	1589	919	1043
55	550	180	11,0	16,5	18,5	118,0	92,6	55962	2035	1181	1356
60	600	190	12,0	17,8	20,0	138,0	108,0	76086	2560	1491	1725