Столбов А.В. Металлические конструкции
Подождите немного. Документ загружается.
где
т
- число вертикальных рядов болтов на полунакладке
(принимается не менее двух).
Из табл. 8 определяется количество горизонтальных рядов болтов
k
.
Таблица 8.
k
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1,40 1,55 1,71 1,87 2,04 2,20 2,36 2,52 2,69 2,86
При расположении стыка в середине пролета балки, где Q=0,
Принимается четное количество рядов
k
с шагом
а
, затем
уточняется
max
a
.
Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента,
действующее на каждый крайний, наиболее нагруженный болт
bh
i
w
Q
aт
a
MN
2
max
max
, кН,
где
22
3
2
2
2
1
2
ii
aaaaa
, см.
Рис. 3. Монтажный стык балки на высокопрочных болтах.
31
Размер опорных ребер балки или торцевых диафрагм определяется
из расчета на смятие
cp
ТР
р
R
Q
A
max
,см
2
где
р
R
- расчетное сопротивление стали смятию торцевой
поверхности, кН/см
2
.
Ширина опорных ребер должна быть не менее 90мм, а торцевых
диафрагм – не менее 180мм. Проверка местной устойчивости ребра
производится аналогично проверке сжатого пояса.
Условная стойка, в сечение которой входят опорные ребра (или
торцевая диафрагма) и примыкающие участки стенки длиной s,
проверяется на общую устойчивость
сy
y
R
A
Q
max
, кН/см
2
,
где
y
- коэффициент продольного изгиба, определяемый
исходя из гибкости
y
w
y
i
h
по таблице 72[7];
wh
tsAA
- площадь сечения условной стойки;
hhh
tbA
- площадь сечения торцевой диафрагмы;
y
w
R
E
ts 65,0
, см - часть стенки, включающаяся в совместную
работу с диафрагмой (опорными ребрами);
A
I
i
y
y
, см - радиус инерции;
12
3
hh
y
bt
I
.
Прикрепление торцевой диафрагмы или опорных ребер
рассчитывается на усилие
max
Q
, при этом рабочая длина шва,
которая учитывается в расчете, не должна превышать
ff
k
85
.
5. Расчет и конструирование центрально-сжатой колонны.
32
По типу сечений различают колонны сплошные и сквозные
(решетчатые). Последние состоят из отдельных ветвей, соединенных
раскосами или планками.
Сплошные колонны рекомендуется применять при больших
нагрузках
кНN 1500
и небольших высотах
мl 7
, сквозные -
при меньших нагрузках и больших высотах.
Требуемая площадь сечения сплошной колонны определяется из
условия обеспечения её общей устойчивости
cy
ТР
R
N
A
0
, см
2
где
0
- коэффициент продольного изгиба, предварительно
принимаемый равным
9,07,0
;
N
– расчетная продольная сила в колонне (если на колонну
опираются две главные балки
max
2 QN
).
Требуемые радиусы инерции сечения
0
x
x
l
i
, см и
0
y
y
l
i
, см
где
ll
xx
, см - расчетная длина колонны в плоскости X;
ll
yy
, см - то же, в плоскости Y;
- коэффициент приведения расчетной длины;
7,0
- при
жестком сопряжении колонны с фундаментом и шарнирном в
верхнем конце;
1
- при шарнирном сопряжении концов
колонны;
0
гибкость устанавливаемая по табл. 72[7] в зависимости от
0
и
y
R
;
l – полная длина колонны от верхнего обреза фундамента до низа
главных балок (отметка обреза фундамента от 0,00 до –0,50 м).
Определяются размеры сечения колонны
x
x
i
h
и
y
y
f
i
b
;
hb
f
;
lh
20
1
15
1
,
где
yx
и
- коэффициенты, определяемые по табл. 9.
В сварном двутавре толщина стенки принимается в пределах
166
w
t
мм, а толщина поясов:
408
f
t
мм.
33
Приближенно для двутавровых сечений можно принять
ТР
w
AA 2,0
, см
2
;
ТР
f
AA 8,0
, см
2
.
Таблица 9.
43,0
x
24,0
y
35,0
x
35,0
y
29,0
x
29,0
x
42,0
x
22,0
x
Компоновка сечения поясов и стенки должна выполнятся с учетом
обеспечения их местной устойчивости:
- для поясов колонн двутаврового сечения
f
ef
f
ef
t
b
t
b
,
где
yf
ef
R
E
t
b
1,036,0
;
E
R
i
l
y
yx
yx
,
,
- условная гибкость
элемента (колонны) в плоскости X или Y (максимальная гибкость).
Если
8,0
или
4
, тогда в выше приведенной формуле
следует принимать соответственно
8,0
или
4
.
- для стенок центрально-сжатых колонн двутаврового сечения
y
uw
w
ef
R
E
t
h
,
где
wef
hh
- расчетная высота стенки колонны;
uw
- условная наибольшая гибкость стенки, определяемая по
табл. 27
*
[7]:
при
2
2
15,03,1
uw
;
при
2
35,02,1
uw
, но не более 2,3.
Неустойчивую стенку можно укрепить продольными ребрами
жесткости, площадь сечения которых включаются в расчетное сечение
колонны. Допускается так же неустойчивую часть стенки считать
34
выключенной из работы (если фактическое значение
wef
th
превышает предельное не более чем в 2 раза).
В этом случае в расчетных формулах вместо
A
принимается
значение
wredefred
thhAA
,
где
y
uw
uw
w
uwwred
R
E
kth
1
;
E
R
t
h
y
w
w
w
- условная гибкость стенки;
15,02,1k
(при
5,3
принимается
5,3
).
Изменения расчетной высоты стенки учитываются только при
определении площади сечения. Остальные характеристики
подсчитываются с учетом всего сечения.
Стенки сплошных колонн при
yw
ef
R
E
t
h
3,2
укрепляются
поперечными ребрами жесткости с шагом
ef
ha 35,2
. Размеры
продольных и поперечных ребер жесткости принимаются аналогично
ребрам балок.
В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное
сечение, которое удовлетворяло бы трем параметрам
,,, hbA
f
т.к.
при их определении исходная величина гибкости была задана
произвольно. Вычисляются геометрические характеристики
подобранного сечения колонны (
yxyx
iiIIA ,,,,
) гибкость
x
x
x
i
l
и
y
y
y
i
l
. Минимальный коэффициент
1
определяется с
точностью до третьего знака после запятой по действительной
наибольшей гибкости (
x
или
y
), которая не должна превышать
предельное значение
120
u
.
Если
1
существенно отличается от принятого первоначально
0
, производят корректировку сечения по коэффициенту
2
10
2
.
35
После компоновки сечения производится проверка колонны на
устойчивость
cy
R
A
N
, кН/см
2
.
В колоннах, работающих на центральное сжатие, сдвигающие
усилия между стенкой и поясами незначительны, поэтому поясные
швы принимаются конструктивно, в зависимости от марки стали и
толщины свариваемых элементов (табл. 38
*
[7]).
Стержень сквозной центрально-сжатой колонны состоит из двух
или четырех ветвей (см. типы сечений в табл.10).
Таблица 10.
x
0,38
y
0,44
x
0,33
y
0,60
x
0,38
y
0,60
x
0,43
y
0,43
Соединение ветвей на планках (безраскосная соединительная
решетка) применяется, если расстояние между осями ветвей не
превышает 500-600 мм. При больших расстояниях применяется
раскосная решетка из одиночных уголков.
Сечения стержней сквозных колонн подбирается в следующем
порядке. Задаются гибкостью
7090
0
, если
2000N
, кН и
75 l
м;
4060
0
, если
2000N
, кН и
7l
м.
Подсчитывают требуемую площадь сечения ветвей и радиус
инерции относительно материальной оси
cy
В
Rn
N
A
0
тр
, см
2
,
0
x
x
l
i
, см,
где
n
- количество ветвей.
По сортаменту принимается профиль со значениями
В
A
и
x
i
близкими к требуемым. После подбора сечения стержня, проверяется
его устойчивость
36
cy
x
R
A
N
, кН/см
2
,
где
x
- определяется по табл. 72 [7], в зависимости от
xxx
il
;
В
AnA
.
Определяется ширина сечения колонны из условия ее
равноустойчивости в двух плоскостях
efx
y
y
ТР
i
b
,см,
где
y
y
y
l
i
, см
22
Вxy
- для колонн из двух ветвей с планками;
d
xy
A
A
1
2
- для колонн из двух ветвей с раскосной
решеткой.
Гибкостью ветви
В
необходимо предварительно задаться в
пределах
4035
. Для подсчета суммарной площади раскосов в
одном сечении
d
A
необходимо произвести подбор их сечения.
Коэффициент
1
зависит от угла наклона раскосов и может быть
подсчитан по формуле
m
d
lb
l
2
0
3
1
10
.
Значение
b
должно быть увязано с необходимым зазором между
полками ветвей 100-150 мм.
Подобранное сечение колонны проверяется на устойчивость
относительно свободной оси
cy
y
R
A
N
где
y
- коэффициент продольного изгиба, вычисляемый в
зависимости от
ef
по табл.72[7]. Гибкость
ef
должна быть
определена по фактическим значениям
y
y
y
i
l
;
В
В
В
i
l
;
d
A
.
37
A
I
i
y
y
, см;
В
yВ
В
A
I
i
;
2
0
2
z
b
AInI
ВyВy
, см
4
;
где
ВyВ
iI ;
- момент инерции и радиус инерции сечения ветви
относительно собственной центральной оси Y
0
.
Соединительные планки и швы их крепления к ветвям колонны
рассчитываются на условную поперечную силу
fic
Q
, значение
которой можно определить по табл. 11 (значение A принимается в см
2
)
или подсчитать по формуле
yy
fic
N
R
E
Q
23301015,7
6
.
Таблица 11.
Расчетное
сопротивление
y
R
кН/см
2
21 26 29 38 44 53
fic
Q
, кН
0,2А 0,3А 0,4А 0,5А 0,6А 0,7А
38
Рис. 4. Схемы сквозных колонн.
При назначении размеров планок необходимо учитывать
следующие требования:
126
s
t
мм;
S
ba 75,05,0
;
30
s
t
a
;
50
s
s
t
b
.
Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления
планки
4
mfic
s
lQ
M
;
0
2 b
lQ
F
mfic
s
.
Прочность угловых швов проверяют на равнодействующую
напряжений от изгиба и сдвига
cwwww
R
min
22
,кН/см
2
;
w
s
w
W
M
;
w
s
w
A
F
;
wfw
lkA
;
6
2
wf
w
lk
W
,
39
где
sf
tk
;
1al
w
, см.
Сечение раскосов предварительно подбирается из расчета на
устойчивость
cy
fic
ТР
d
Rk
Q
A
0
sin
,
где
k
- количество раскосов в одном сечении, расположенных в двух
параллельных плоскостях;
75,0
с
- для сжатых элементов решетки из одиночных уголков,
прикрепляемых к ветвям одной полкой.
Проверка подобранного сечения производится на совместное
воздействие продольной силы
N
и поперечной силы
fic
Q
cy
d
fic
В
R
Ak
Q
An
N
sin
cos
2
где
- определяется исходя из гибкости раскоса, вычисленной по
наименьшему радиусу инерции сечения уголка
0
/
yd
il
.
Сечение распорок принимается таким же как и сечение раскосов.
Оголовок колонны (рис. 5), при опирании балок с торцевой
диафрагмой, проектируется следующим образом. Горизонтальные
швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать
полное давление на оголовок, но при большом значении
f
k
торец
колонны рекомендуется фрезеровать и эти участки швов назначать
конструктивно. Высота ребра оголовка определяется исходя из
требуемой длины швов, передающих нагрузку на стержень колонны
f
cwf
s
kсм
Rkn
N
h
851
min
, см,
где
n
- количество швов.
Толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления
смятию под полным опорным давлением
cpS
s
Rb
N
t
2
, см, где
2
2
0wh
S
tb
b
;
h
b
- ширина торцевой диафрагмы главной балки;
- толщина плиты оголовка;
0w
t
– толщина стенки колонны в пределах высоты оголовка.
40