Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок (колонные двутавры) по ГОСТ 26020-83

Практическое занятие №4А

Расчёт колонны рамного каркаса

1. Исходные данные

Пролёт рамы	Количество пролётов	Высота этажа	Количество этажей	Шаг рам	Расчётные значения нагрузок, кПа		Нормативное ветровое давление, кПа	Сталь
Пролёт рамы	Количество пролётов	Высота этажа	Количество этажей	Шаг рам	постоянная	временная	Нормативное ветровое давление, кПа	Сталь
L, м	n	H, м	m	l, м	g	v	w₀	С245
6	3	3	5	6	1,5	4,0	0,30	R_y = 240 МПа

2. Определение внутренних усилий в средней колонне 1-го этажа

· Продольная сила от действия постоянной нагрузки:

· Продольная сила от действия временной нагрузки:

· Суммарная продольная сила:

· Расчётное ветровое давление:

где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (условно принимаем k = 1);

с = 1,3 – аэродинамический коэффициент; g_f = 1,4 – коэффициент надёжности для ветровой нагрузки.

· Линейная ветровая нагрузка:

· Ветровые силы в уровне перекрытий этажей:

· Ярусная поперечная сила на 1-м этаже:

· Ярусная поперечная сила распределяется между колоннами пропорционально их жесткостям.

· Поперечная сила в колонне 1-го этажа:

· Изгибающий момент в нижнем сечении колонны:

3. Подбор сечения колонны в предположении центрального сжатия

· Расчёт производится из условия устойчивости при центральном сжатии:

· Расчётная длина колонны с учётом заделки в фундаменте:

· Назначаем гибкость стержня колонны l = 75, тогда

· Коэффициент устойчивости (тип сечения – b), по прил. 1 [к ПЗ №2]: j _x = 0,741

· Требуемая площадь сечения:

· Требуемый радиус инерции сечения:

· Принимаем по сортаменту (прил. 1) двутавр колонный 23К1 (ГОСТ 26020-83) со следующими характеристиками (с некоторым запасом): А = 65,51 см², i_x = 9,95 см, i_y = 6,03 см, W_x = 580 см³

· Радиус ядра сечения:

4. Проверка сечения колонны в предположении внецентренного сжатия

Проверка устойчивости в плоскости рамы

· Гибкость, условная гибкость: ;

· Эксцентриситет, относительный эксцентриситет:

;

· Приведенный относительный эксцентриситет:

где h = 1,25 – коэффициент влияния формы сечения, учитывающий развитие пластических деформаций.

· Коэффициент устойчивости при внецентренном сжатии (прил. 2): j_е = 0,778 (в запас для = 1,0, m_ef = 0,5)

· Проверка устойчивости: ; кН/см² < 24,0×1,0 кН/см²

Проверка выполняется. Коэффициент использования: k = 16,6/24,0 = 0,692 (69,2%)

Проверка устойчивости из плоскости рамы

· Расчётная длина колонны (заделка в фундаменте отсутствует):

· Гибкость, условная гибкость: ;

· Коэффициент устойчивости при центральном сжатии (тип сечения – b), прил. 1 [к ПЗ №2]: j_y = 0,855 (в запас для = 1,8)

· Коэффициент, учитывающий влияние момента (при m_x £ 5):

где a = 0,7 (при m_x £ 1), b = 1 (при ) – по табл. 21 СП 16.13330.2011

· Проверка устойчивости: ; < 24,0×1,0 кН/см²

Проверка выполняется. Коэффициент использования: k = 18,5/24,0 = 0,771 (77,1%)

Студент _______________________ Подпись преподавателя ________________
Практическое занятие № 4Б

Расчёт базы внецентренно сжатой колонны сплошного сечения

1. Исходные данные (из практического занятия №4А)

Колонна	Габариты сечения колонны		Продольная сила от постоянной нагрузки	Суммарная продольная сила	Момент от ветровой нагрузки	Бетон фундамента	Сталь
	h, мм	b,мм	N_g, кН	N, кН	M, кН·см	В15	С245
I23К1	227	240	270	846	2400	R_b = 14,5 МПа	R_y = 240 МПа

2. Проверка давления под опорной плитой

· Размеры опорной плиты назначаются из двух условий: условия сопротивления бетона фундамента местному сжатию и конструктивного условия удобства размещения анкерных болтов.

· Назначаем длину L и ширину В опорной плиты, так чтобы её свесы с каждой стороны составляли не менее 15 см:

L » h + 2·15 см = 22,7 + 30 = 52,7 см; принимаем L = 55 см (кратно 5 см);

B » b + 2·15 см = 24,0 + 30 = 54,0 см; принимаем B = 55 см (кратно 5 см);

При незначительном отличии длины и ширины плиты её целесообразно назначать квадратной.

· Площадь и момент сопротивления плиты:

· Проверка прочности бетона фундамента под плитой:

0,279 + 0,087 =

= 0,366 кН/см² < R_b·φ_b = 1,45·1,2 = 1,74 кН/см²

где φ_b = 1,2 – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона за счёт включения в работу ненагруженной части фундамента

-20

3. Расчёт анкерных болтов

· Анкерные болты во внецентренно сжатой колонне воспринимают растягивающие усилия от действия момента, опрокидывающего колонну.

· Продольная сила от постоянной нагрузки разгружает анкерные болты, поэтому её учитываем с понижающим коэффициентом 0,8. Продольную силу от временной нагрузки не учитываем.

· Напряжения под плитой:

кН/см²

· Высота сжатой зоны (без учёта знака напряжений):

· Расстояние от оси колонны до ц.т. сжатой зоны бетона под плитой:

· Расстояние от грани плиты до оси анкерного болта назначаем 75 мм, тогда расстояние между анкерными болтами в плоскости действия момента составит l_a = L – 2·75 = 550 – 150 = 400 мм

· Расстояние от оси растянутого болта до ц.т. сжатой зоны:

· Усилие в анкерных болтах с одной стороны колонны определяется из условия суммы моментов всех сил относительно ц.т. сжатой зоны:

· Требуемая площадь сечения анкерных болтов (по резьбе):

где R_ba = 190 МПа – расчётное сопротивление анкерных болтов из стали марки Ст3пс4 (табл. Г.7 СП 16);

n = 2 – число анкерных болтов с одной стороны колонны.

· Принимаем по сортаменту (прил. 2 ПЗ №3) анкерный болт М24 из стали марки Ст3пс4

(в данном случае – конструктивно, так как растягивающие усилия незначительны).

4. Расчёт толщины опорной плиты

· Толщина опорной плитыназначается из условия её работы на изгиб под действием реактивного отпора фундамента. Изгибающие моменты определяются для отдельных участков плиты.

· Участок 1 – плита размером 240х161 мм, опёртая по трём сторонам; отношение закреплённой стороны к свободной: b/a = 161/240 = 0,67; коэффициент b = 0,088 (прил. 3, в запас для b/a = 0,7)

· Участок 2 – плита размером 227х155 мм, опёртая по трём сторонам; отношение закреплённой стороны к свободной: b/a = 155/227 = 0,68; коэффициент b = 0,088 (прил. 3, в запас для b/a = 0,7)

· Участок 3 – плита размером 227х120 мм, опёртая по четырём сторонам; отношение длинной стороны к короткой: b/a = 227/120 = 1,89; коэффициент a = 0,098 (прил. 3, в запас для b/a = 1,9)

· Окончательно для расчёта принимается наибольшее значение момента:

M_max = max {M₁; M₂; M₃} = 18,55 кН·см

· Требуемая толщина плиты определяется из условия прочности на изгиб полоски шириной 1 см:

; откуда

· Окончательно принимаем толщину опорной плиты t ₀ = 2 см

Студент _______________________ Подпись преподавателя ________________

Приложение 1

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок (колонные двутавры) по ГОСТ 26020-83

№			Толщина стенки	Толщина полки		Площадь сечения,	Масса	Ось x-x	Ось x-x	Ось x-x	Ось x-x	Ось y-y	Ось y-y	Ось y-y
профиля	h	b	s	t	r	F	1 м	J_x	W_x	S_x	i_x	J_y	W_y	i_y
	мм	мм	мм	мм	мм	см²	кг	см⁴	см³	см³	см	см⁴	см³	см
20К1	195	200	6,5	10,0	13	52,82	41,5	3820	392	216	8,5	1334	133	5,03
20К2	198	200	7,0	11,5	13	59,7	46,9	4422	447	247	8,61	1534	153	5,07
23К1	227	240	7,0	10,5	14	65,51	52,2	6589	580	318	9,95	2421	202	6,03
23К2	230	240	8,0	12,0	14	75,77	59,5	7601	661	365	10,02	2766	231,0	6,04
26К1	255	260	8,0	12,0	16	83,08	65,2	10300	809	445	11,14	3517	271,0	6,51
26К2	258	260	9,0	13,5	16	93,19	73,2	11700	907	501	11,21	3957	304,0	6,52
26К3	262	260	10,0	15,5	16	109,90	83,1	13560	1035	576	11,32	4544	349,0	6,55
30К1	296	300	9,0	13,5	18	108,00	84,8	18110	1223	672	12,95	6079	405,0	7,50
30К2	300	300	10,0	15,5	18	122,70	96,3	20936	1395	771	13,05	6980	465,0	7,54
30К3	304	300	11,5	17,5	18	138,72	108,9	23910	1573	874	13,12	7881	525,0	7,54
35К1	343	350	10,0	15,0	20	139,70	109,7	31610	1843	1010	15,04	10720	613,0	8,76
35К2	348	350	11,0	17,5	20	160,40	125,9	37090	2132	1173	15,21	12510	715,0	8,83
35К3	353	350	13,0	20,0	20	184,10	144,5	42970	2435	1351	15,28	14300	817,0	8,84
40К1	393	400	11,0	16,5	22	175,90	138,0	52400	2664	1457	17,26	17610	880,0	10,00
40К2	400	400	13,0	20,0	22	210,96	165,6	64140	3207	1767	17,44	21350	1067,0	10,05
40К3	409	400	16,0	24,5	22	257,80	202,3	80040	3914	2180	17,62	26150	1307,0	10,07
40К4	419	400	19,0	29,5	22	308,60	242,2	98340	4694	2642	17,85	31500	1575,0	10,10
40К5	431	400	23,0	35,5	22	371,00	291,2	121570	5642	3217	18,10	37910	1896,0	10,11

Приложение 2

Т а б л и ц а Д.3 – Коэффициенты устойчивости j _е при внецентренном сжатии сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии

Условная

гибкость

Значение j_е при приведенном относительном эксцентриситете m_ef

0,1

0,25

0,5

0,75

1,0

1,25

1,5

1,75

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

967 925 875 813 742 667 587 505 418 354 302 258 223 194 152 122 100 083 069 062 052

922 854 804 742 672 597 522 447 382 326 280 244 213 186 146 117 097 079 067 061 049

850 778 716 653 587 520 455 394 342 295 256 223 196 173 138 112 093 077 064 054 049

782 711 647 587 526 465 408 356 310 273 240 210 185 163 133 107 091 076 063 053 048

722 653 593 536 480 425 375 330 288 253 224 198 176 157 128 103 090 075 062 052 048

669 600 548 496 442 395 350 309 272 239 212 190 170 152 121 100 085 073 060 051 047

620 563 507 457 410 365 325 289 257 225 200 178 160 145 117 098 081 071 059 051 047

577 520 470 425 383 342 303 270 242 215 192 172 155 141 115 096 080 069 059 050 046

538 484 439 397 357 320 287 256 229 205 184 166 149 136 113 093 079 068 058 049 045

469 427 388 352 317 287 258 232 208 188 170 153 140 127 106 088 075 063 055 049 044

417 382 347 315 287 260 233 212 192 175 158 145 132 121 100 085 072 062 054 048 043

370 341 312 286 262 238 216 197 178 162 148 137 125 115 095 082 070 061 053 048 043

337 307 283 260 238 217 198 181 165 150 138 128 117 108 091 079 069 060 052 047 042

307 283 262 240 220 202 183 168 155 143 132 120 112 102 087 075 065 057 051 045 041

280 259 240 222 204 187 172 158 146 135 124 115 106 098 083 072 062 055 050 044 040

260 240 223 206 190 175 162 149 137 126 117 109 101 094 081 069 060 053 049 043 040

237 225 207 193 178 166 153 140 130 120 112 104 097 091 078 066 059 052 048 042 039

222 209 195 182 168 156 145 135 125 117 108 100 094 087 076 065 058 051 047 041 039

Приложение 3

Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 118; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!