Определяем толщину плиты

Толщину плиты определяют, рассматривая ее как пластинку, которая опирается на торец траверсы, колонны и ребра если они есть.

В соответствии с конструкцией базы плита может иметь участки, которые опираются на: один, два, три или четыре канта.

На каждом участке определяют изгибающий момент.

Рассмотрим консольный участок (1): опирание на один кант.

РИС115

M_1к = ( q₁ · c²)/2 = (σ_в ·c² ·1см)/2

(2): - опирание на три канта

РИС116

M_3к = β· σ_в ·1см ·а²

(3): - опирание на четыре канта

РИС117

M_4к = α· σ_в ·1см ·а²

Если b/a>2 , то M_4к = (σ_в ·1см ·а²)/8

Полученные моменты необходимо сравнить. Если M_1к ≈ M_3к ≈ M_4к , то плита считается запроектированной рационально. Если моменты сильно отличаются, то на наиболее напряженном участке устанавливают ребра. На третьем участке (4 канта) ребра не ставят.

Поставим ребра на (1)-й участок получим участок (4) – опирание на два канта

РИС118

M_2к = β· σ_в ·1см ·а²

Толщину плиты определяем по наибольшему моменту.

t_пл =>: 1) ≥sqrt((M_max·b)/(R_y · γ_c ·1см)), 2) ≥20 мм

Расчет траверсы

РИС119

На траверсу передается давление бетона фундамента с половины площади плиты.

Погонная нагрузка на траверсу

q_тр= σ_в · b_тр , b_тр = B/2

M_тр = ( q_тр · a²)/2

Q_тр = q_тр · a

Проверка прочности

σ_тр = M_тр / W_тр ≤ R_y · γ_c

τ_тр = Q_тр / A_тр ≤ R_S · γ_c

A_тр = h_тр · t_тр , W_тр = (h_тр² · t_тр)/6

t_тр = 8…16 мм

Высоту траверсы определяем из расчета сварных швов.

h_тр =>: 1) ≥N/(n· β_{f (z)} · k_f · R _{ωf (ωz)}· γ _{ωf (ωz)} · γ_c),

2) ≤ l_ω = 85 · β_f · k_f , 3) кратно 10 мм

Расчет ребер

РИС120

q_р= σ_в · b_р ; M_р = ( q_р · a²)/2 ; Q_р = q_р · a

Проверка прочности

σ_р = M_р / W_р ≤ R_y · γ_c

τ_р = Q_р / A_р ≤ R_S · γ_c

РИС121

t_р = t_тр

h_р ≥ sqrt((M_р · 6)/( R_y · γ_c · t_р))

Расчет сварных швов крепления ребра к полке колонны

Проверка по приведенным напряжениям

Если фрезеруется торец колонны, траверсы и ребер, то сварные швы крепления этих элементов к опорной плите можно не рассчитывать

№29

Конструкция и принцип расчета базы центрально-сжатых колонн с фрезерованным торцом колонны.

РИС122

Находим требуемую площадь плиты

A_пл^тр = N/( R_b,loc · γ_c)

R_b,loc - расчетное сопротивление бетона сжатию

R_b,loc = R_b · γ, R_b - призменная прочность

γ - коэф. учитывающий местное сжатие бетона

γ = (A_ф/A_пл)^(1/3) =1.2…1.4

Плиту принимаем квадратной

B = L ≥ sqrt(A_пл^тр), уточняем по ГОСТ или кратно 100 мм.

Находим A_пл = B · L

Уточняем γ = (A_ф/A_пл)^(1/3)

σ = N/A_пл≤ R_b,loc · γ_c = R_b · γ · γ_c

В начале толщину опорной плиты определяют менее точным методом. Для этого рассматривают трапецеидальный консольный участок плиты.

РИС123

Определяем изгибающий момент в плите по кромке колонны

M_пл = A_трап · σ_b · c , A_трап = (B+b_f)/2 · a

C=a/3 · (2B+b_f)/(B+b_f)

t_пл =>: 1) = sqrt((M_пл · 6)/( R_y · γ_c · b_f)),

2) ≥ 20 мм, 3) ГОСТ

Проверяем полученную толщину плиты более точным методом, который учитывает пространственный изгиб плиты .

Плиту и сечение колонны заменяем равновеликими по площади кругами.

РИС124

r_кол = sqrt(A_кол /π), r_пл = sqrt(A_пл /π)

Определяем моменты в радиальном и тангенциальном направлении

M_r = K_r · N , M_t = K_t · N

K_r , K_t - коэф зависят от r_кол /r_пл

Определяем напряжения в плите

- нормальные

σ_r = M_r /(1см · t_пл²)

σ_t = M_t /(6 · 1см · t_пл²)

- касательные

τ= N/(2 · π · b_f · t_пл)

- приведенные напряжения

σ_пр = sqrt(σ_r² + σ_t²- σ_r · σ_t -3· τ²) ≤ R_y · γ_c

если не выполн-ся увеличиваем толщину плиты

Расчет сварных швов крепления

колонны к опорной плите

Расчет ведется на 0.15 от продольной силы, т.к. 85% передается непосредственно с колонны на плиту.

σ_{ωf (ωz)} =0.15·N/(β_{f (z)} ·k_f ·Σl_ω) ≤R _ωf(ωz)·γ _{ωf (ωz)} ·γ_c

фундаментные или анкерные болты не рассчитываются и принимаются конструктивно диаметром d=20…30 мм

№30

Виды сопряжений балок с колоннами. Конструкция и расчет оголовков центрально-сжатых колонн.

1 вар.: опирание сверху

РИС125

Оголовок состоит из опорной плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. толщина плиты принимается t_пл = 30…30 мм. Свес плиты принимают 15…20 мм.

Толщину ребра (вертикального) определяют из условия смятия.

t_р ≥ N/( l_см · R_р · γ_c), ГОСТ

l_см = b_р +2 t_пл – длина сминаемой поверхности

R_р = R_un / γ_m

Высоту ребра определяем из условия размещения сварных швов.

h_р =>: 1) ≥ N/(n· β_{f (z)} ·k_f · R_{ωf (ωz)}·γ_{ωf (ωz)} ·γ_c) +10…15 мм, 2) ≤ l_ω^max =85 · β_{f (z)} · k_f , кр. 10 мм

n – число сварных швов (- 4 -)

2 вар.: примыкание сбоку

РИС126

Опорное давление передается с опорного ребра на столик, приваренный к полке колонны.

Принимаем конструктивно t_ст = t_р +20…40 мм.

Рассчитываем сварные швы крепления столика

σ_{ωf (ωz)} =1.3·N/(β_{f (z)} ·k_f ·Σl_ω) ≤R _ωf(ωz)·γ _{ωf (ωz)} ·γ_c

1.3 – коэффициент учитывающий возможную не параллельность торца ребра и столика.

№31

Компоновка конструктивной схемы каркаса промышленных зданий. Разбивка сетки колонн. Выбор основных несущих конструкций каркаса.

Компоновка каркаса

Она включает в себя:

1. разбивка сетки колонн, 2. выбор основных несущих конструкций, 3. выбор поперечного профиля и поперечной рамы каркаса, 4. назначение генеральных размеров каркаса, 5. разработка системы связей.

Разбивка сетки колонн

Колонны в плане расставляют с учетом конструктивных, технологических и экономических факторов.

РИС127

L – пролет, кратен 6 м (искл. 3м)

B_кр , B_ср – шаг колонн, кратен 6 м

В месте устройства поперечного температурного шва устанавливают две поперечные рамы, смещенные с оси на 500 мм в обе стороны. Продольный температурный шов можно выполнить разбивкой здания на отдельные блоки с зазором 1000…1500 мм или шарнирным опиранием ригелей рам на колонну (Катковой опорой).

РИС128

Выбор основных несущих конструкций каркаса

Колонны:

1) колонны постоянного сечения применяются в бескрановых зданиях, зданиях с подвесными кранами и с мостовыми Q до 20 т.

РИС129

b ≈ (1/15…1/20)l

РИС130

2) колонны переменного сечения (ступенчатые)

РИС131

1- верхняя часть (надкрановая), 2- траверса, 3- нижняя часть (подкрановая)

РИС132

3) раздельные – состоят из двух стоек: шатровой и подкрановой, соединенных планками

РИС133

Несущие конструкции покрытия

1. Балки L до 24 м

РИС134

h = (1/15…1/20)L

+: 1) небольшая высота сечения, 2) простые в изготовлении, транспортировки и монтаже, 3) лучше сопротивляются коррозии

-: 1) более метало емкие по сравнению с фермами, 2) имеют меньшую поперечную систему

2.Фермы

L≥18 м

РИС135

h = (1/8…1/12)L – высота на опоре

+: 1) можно перекрывать большие пролеты, 2) меньшая масса, 3) большая жесткость

-: большая высота, трудоемкость в изгот-лении.

№32

Выбор поперечного профиля каркасов промышленных зданий. Выбор поперечной рамы каркасов.

Выбор профиля зависит от назначения здания, организации водоотвода, типа кровли, наличия кранового оборудования, числа пролетов и т.д.

В отапливаемых зданиях водоотвод внутренний, такие здания проектируют многоскатными.

В не отапливаемых зданиях и горячих цехах с холодными кровлями водоотвод наружный, такие здания проектируют двухскатными.

РИС136

РИС137

- кровля из волнистых а/ц листов- уклон 1/4..1/6

- стальные и алюминиевые листы – 1/6

- кровля из рулонных материалов – 1/8…1/12

Рекомендуется проектировать здания с пролетами одинаковой высоты.

При необходимости устройства перепада высот, повышенные пролеты группируют по одну сторону от пониженных

РИС138

1) при L_п ≥ 60 м => Δh ≥ 1.8 м

2) при L_п ≥ 36 м => Δh ≥ 2.4 м

3) Δh < 1.8 м не принимается