Вопросы

!!!!1. На перекрытие рабочей площадки действует суммарная нормативная нагрузка – 20 кПа=20кН/м². Балки из стали С245 (R_y = 240 МПа) пролетом 6 м (расстояние между опорами) имеют консоли с обеих сторон по 2 м и установлены с шагом a=3 м. Сечения балок принято из двутавра № 35Б2 (W_x = 775 см³, I_x = 12560 см⁴). Допустима ли ее нормальная эксплуатация из условия прочности и жесткости, если предельный относительный прогиб в середине пролета балки – 1/230, а средний коэффициент надежности по нагрузке составляет 1,15?

2. Перекрытие рабочей площадки выполнено по двутавровым балкам 45Б1  (W_х = 1287 см³). Балки из стали С245 (R_y = 240 MПa) установлены с шагом a=2 м имеют пролет 7 м (расстояние между опорами), и шарнирно закреплены на опорах. С одной стороны балки имеют консоль длиной 3 м. Какую предельную нагрузку из условия прочности с учетом ограниченных пластических деформаций (С1 = 1,12) можно допустить на перекрытие? Какие меры следует принять для обеспечения общей устойчивости балок?     Рисунки для примера!!!!!!!!!!!!!!

3. Перекрытие здания выполнено по стальным балкам из двух швеллеров №24 (один швеллер имеет Wx=242 см , iy=2,42см), соединённых между собой планками. Балки пролетом 6м, уста­новлены с шагом 2м, имеют шарнирные опоры и закреплены от потери устойчивости. Ка­кую предельную нагрузку можно допустить на перекрытие при нормальной его эксплуата­ции, если прогиб балок в середине пролета не должен превышать 2см? Балки изготовлены из стали С375 (Rу=365 МПа), средний коэффициент надежности по нагрузке- 1,15. На каком расстоянии следует поставить планки по верхнему и нижнему поясу балок?   Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

4. В целях экономии стали сечение составной двутавровой разрезной балки длиной 10 м и моментом сопротивления Wx = 7950 см3 уменьшили у опор до Wx_l = 5000 см3. Балка подобрана из условия прочности без излишних запасов несущей способности. Определите расстояние от опор до места изменения сечения, если нагрузка равномерно распределённая, материал конструкций - сталь С345 (Ry = 315 МПа). Выполните эскиз места изменения сечения балки.

5. В целях экономии металла ширину поясов составной двутавровой разрезной балки длиной 12 м уменьшили на расстоянии l₀=2 м от опор с 400 мм до 200 мм, оставив остальные размеры поперечного сечения без изменения. Балка подобрана по прочности без излишних запасов несущей способности, изготовлена из стали С345 (R_y = 315 МПа) и загружена равномерно распределённой нагрузкой q=165кН/м. Проверьте прочность балки в месте изменения сечения, приняв размеры: толщина полок - t_f = 20 мм, высота стенки - h_w = 1000 мм, толщина стенки - t_w = 10 мм. Сварка стыка выполнена с физическим контролем качества. Выполните эскиз места изменения сечения балки.                                                                   Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

6. На составную сварную двутавровую балку пролетом 15 м с размерами b_f = 400 мм (ширина полки), t_f = 20 мм (толщина полки), h_w = 1500 мм (высота стенки), t_w = l2 мм (толщина стенки) на середине пролета через двутавр №40Б1 (b = 165 мм) передается сосредоточенная сила – 600 кН. Проверьте прочность стенки балки с учетом местных напряжений, если балка изготовлена из стали С345 (R_у = 315 МПа), имеет шарнирные опоры и закреплена от потери устойчивости. Что необходимо сделать, если условие прочности не выполняется? Дайте эскиз принятого решения. Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

7. Монтажный (укрупнительный) стык составной двутавровой балки выполнен на высокопрочных болтах диаметром 24мм (A_bn = 3,52 см²). Изобразите конструктивное решение стыка, если балка имеет высоту 1500 мм. Определите необходимое количество болтов из стали 40Х «селект» (R_bun = 1100 МПа) для объединения полок балки сечением 400 × 20 мм (ширина и толщина полки). Балка изловлена из стали С 245 (R_у = 240 МПа). Подготовка соединяемых поверхностей - газопламенная (μ = 0.42). Регулирование натяжения болтов производится по моменту закручивания (γ_h = 1,12).

8. На подкрановой балке, выполненной в виде симметричного двутавра со сплошной конструкцией из швеллера и листа, расположены четыре катка мостового крана грузоподъемностью до 500 кН Как определить наибольшие усилия в балке от вертикального и горизонтального давления катков крана (М, Мт, Q)? Изобразите поперечное сечение балки с тормозной конструкцией и эпюры, нормальных напряжений от вертикального давления катков крана и горизонтального момента от тормозных сил. В какой точке сечения будут нормальные наибольшие напряжения сжатия?

9. Стропильная ферма с сечениями из парных уголков производственного здания жестко соединена с колонной каркаса двутаврого сечения. Покажите конструкцию узла с опорным столиком и фланцевым соединением. Какие проверки прочности и как необходимо выполнить в сопряжении для обеспечения его работоспособности?

!!!!10. Перекрытие рабочей площадки представляет собой балочную клетку нормального типа с размерами 6 x 12 м. Балки настила установлены с шагом a=1,2м,двутавр 23Б1(Wx=260см3);С245(Ry=240МПа). На перекрытие действует полезная нормативная нагрузка «10» КПа. Изобразите схему балочной клетки, и узел сопряжения балок в одном уровне, опишите порядок расчета балки настила и узла сопряжения.

11. Нарисуйте конструктивную схему вертикального цилиндрического резервуара высотой 12м, емкостью 3000 м² для хранения нефти с объемной плотностью 0.9 г/см³. Высота налива продукта 11.8м. Определите из стали С255 (Rу=240МПа) толщину стенки резервуара по прочности на глубине 8м. Как проверяют устойчивость стенки резервуара, и от каких нагрузок?

!!!!!12.    Разработайте схему расположения прогонов и связей по верхним поясам стропильных ферм однопролетного одноэтажного производственного здания с размерами в плане 24х60м, если шаг ферм 6м, а шаг рам 12м. Нарисуйте расчетную схему фермы из парных уголков. Как най­ти усилие в верхнем поясе фермы и подобрать его рациональное сечение при покрытии по прогонам?нет проверки сечения из гнутосварного профиля!!!!!   N/φA<Ry

!!!!!13. Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сплошного двутаврового сечения. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в опорном ребре балки?

14. Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сквозного сечения из двух швеллеров. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в оголовке колонны?

15. Покрытие здания пролетом 24м и длиной 60м выполнено из стальных панелей с размерами 3 х 6 м по фермам из парных уголков. Разработайте систему связей по верхним поясам ферм . Определите необходимое число распорок, если пояс выполнен из двух уголков 100 x 8 (А=31.8см²,i_x = 3,08cм, i_y = 4,44 cм). Как назначить сечение связей по предельной гибкости? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!нет ответа на вопрос- как определить несущую способность верхнего пояса?

16. Типовая стропильная ферма пролётом 24м имеет высоту (в осях поясов) 3м.  Вторая от опоры стойка фермы имеет  сечение  из двух  уголков (А=13,72см², i_х=2,16 см, i_y=3,22см) и выполнен из стали С245 (R_y = 240 мпа). Нарисуйте расчётную схему фермы и определите несущую способность  второй от опоры стойки. Определите необходимое число прокладок между уголками стоек. Начертите один из узлов верхнего пояса фермы и стойки, опишите, как определить размеры  фасонки в узле фермы. ? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

17. Центрально сжатая колонна длиной 12м с шарнирными креплениями по концам выполнена из широкополочных двутавров №40Б1 (А= 61,25см² , ix=16,03см  iy=3,42см), соединенных между собой планками. Нарисуйте расчетную схему колонны и проверьте ее устойчивость относительно материальной оси, если сталь С245 (Rу=240МПа ), а нормальная сила N=2000кН? Чему равно наибольшее расстояние между планками? Какие проверки необходи­мо сделать для обеспечения работоспособности планок?

_18. Одноэтажное, однопролетное промышленное здание с мостовым краном грузоподъемностью 50тс имеет размеры в плане 30х84м. Отметка головки рельса - 12м шаг рам -6м. Начертите схему вертикальных связей по колоннам здания. На схеме покажите, как передается сила продольного торможения крана с подкрановой балки на фундамент. Как назначить сечение связей?

19.  Центрально сжатая колонна из двутавра №20К1 (А= 52.69см² , ix=8,5см  iy=5см) длиной 5м имеет шарнирное крепление по концам и изготовлена из стали С235 (Rу=230МПа). Нарисуйте расчетную схему колонны, определите ее несущую способность и разработайте конст­руктивное решение базы колонны с траверсами. Как назначить размеры элементов базы ка­ково назначение плиты базы? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

20. Центрально сжатая колонна длиной 9.73м с шарнирными креплениями по концам выполнена из двух швеллеров №24, А=30,6см²,  i_х=9,73см, i_y=3,05см, I_y=208см⁴) соединенных между собой  планками. Нарисовать расчетную схему колоны, определить расстояние м/у центрами тяжестей ветвей и разработайте конструктивное решение базы колонны с траверсами. Как назначить размеры элементов базы (длину, ширину и толщину плиты, толщину и высоту траверс)? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

21. Покрытие здания выполнено по типовым стропильным фермам пролетом 24 м с восходящим опорным раскосом из парных уголков. В каждом узле верхнего пояса фермы приложена сосредоточенная сила F=100 кН. Нарисуйте расчетную схему фермы и определите усилие в опорном раскосе. Как подобрать сечение раскоса рациональное по расходу металла? Как назначить размеры сварных швов, прикрепляющих раскос к фасонке? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

22 Стропильная ферма из уголков  шарнирно опирается на колонну крайнего ряда. Разработайте  принципиальное решение узла опирания фермы на колонну с надколонником. Какие проверки и как надо сделать в опорном узле фермы для обеспечения работоспособности сопряжения?

23. К верхней части внецентренно сжатой колонны двутаврового сечения в плоскости наибольшей жесткости приложена сосредоточенная сила N с эксцентриситетом е относительно ее центра тяжести. Как определить несущую способность колонны из условия  обеспечения ее устойчивости в плоскости рамы , если известны расчетная длина, марка стали и другие необходимые данные? Нарисуйте принципиальное решение базы колонны и объясните назначение анкерных болтов.

24. Колонна каркаса двутаврового сечения жестко соединена с фундаментом. В нижней части колонны действуют усилия N, M, Q. Разработайте эскиз базы колонны и покажите, как назначают размеры элементов базы (плиты, траверс, анкерных болтов и анкерных плиток).

25. Нижняя часть ступенчатой внецентренно сжатой колонны выполнена из двух двутавров, соединенных раскосной решеткой из одиночных уголков. Какие проверки и как необходимо выполнить для обеспечения работоспособности сквозной колонны, если известны N, M, Q, расчетные длины, марка стали и другие необходимые данные. Разработайте принципиальное решение узла сопряжения нижней части колонны с верхней частью, выполненной из сварного двутавра симметричного сечения.

 

Ответы

 

                !!!!1. На перекрытие рабочей площадки действует суммарная нормативная нагрузка – 20 кПа=20кН/м². Балки из стали С245 (R_y = 240 МПа) пролетом 6 м (расстояние между опорами) имеют консоли с обеих сторон по 2 м и установлены с шагом a=3 м. Сечения балок принято из двутавра № 35Б2 (W_x = 775 см³, I_x = 12560 см⁴). Допустима ли ее нормальная эксплуатация из условия прочности и жесткости, если предельный относительный прогиб в середине пролета балки – 1/230, а средний коэффициент надежности по нагрузке составляет 1,15?

 

Пример рисунка!!!!!!!!!!!!!

=20*1,15*3=69кн/м

а – шаг балок, , Моп = q^р * 2² /2 = 69*4 / 2 = 138 кН × м.

 = 69× 10 / 2 = 345 кН × м.

Определим Мпр и Моп и какой из них больше тот и будет Мmax

из условия прочности:  , где  - коэф условия работ = 1

17250 / 775 = 22.3 кН/ см² < 24 кН/см².

Проверка прочности выполняется.

В условии сказано , а для балок по СНиП (см табл)  следовательно условие   Проверка по жесткости выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Перекрытие рабочей площадки выполнено по двутавровым балкам 45Б1  (W_х = 1287 см³). Балки из стали С245 (R_y = 240 MПa) установлены с шагом a=2 м имеют пролет 7 м (расстояние между опорами), и шарнирно закреплены на опорах. С одной стороны балки имеют консоль длиной 3 м. Какую предельную нагрузку из условия прочности с учетом ограниченных пластических деформаций (С1 = 1,12) можно допустить на перекрытие? Какие меры следует принять для обеспечения общей устойчивости балок?     Рисунки для примера!!!!!!!!!!!!!!

Найдем реакции опор.

составим уравнение ,

R_A = 1/ 7 × (q × 7² / 2 - q× 3² / 2) = 40q/14.

составим уравнение ,

R_Б = 10 × q – R_A = 100q/14.

Из условия что максимальный момент находится

 при Q = 0 находим

X – расстояние до точки максимального момента в пролете.

Q= R_A – q*x= 0

X= R_A /q=40/14

Определим М_max  в пролете:

М_max = R_A * x – q*x²/2 = q*(40/14 * 40/14 – 40²/(14² * 2)) = q*40²/(14² * 2) = 4,08q

Определим М на опоре:

 М = q*3²/2 = 4.5*q > М_max

Из условия прочности с учетом пластических деформаций:

М_max =W_x *R_y *γ_c *c₁;           - коэф условия работ = 1

4.5q = W_x *R_y *γ_c *c₁ ;    q^p = W_x *R_y *γ_c *c₁ /4.5 = (1287 * 240 *1*1,12)/4.5*10³ = 76.9 кн/м

Предельная нагрузка Р = q^p /а = 76.9/2 =38.45 кн

Чтобы обеспечить общую устойчивость, надо раскрепить сжатый пояс балки из плоскости действия нагрузки уменьшив расчетную длину и увеличив коэффициент продольного изгиба φ_b, а также повысить жесткосные характеристики сжатого пояса. Так же необходимо предусмотреть связь балок с опирающимся на них по всему пролету, достаточно жестким в своей плоскости настилом. Устойчивость обеспечивается частой расстановкой связей, установкой ВБ, препятствующих повороту сечения балки и горизонтального смещения сжатого пояса.

3. Перекрытие здания выполнено по стальным балкам из двух швеллеров №24 (один швеллер имеет Wx=242 см , iy=2,42см), соединённых между собой планками. Балки пролетом 6м, уста­новлены с шагом 2м, имеют шарнирные опоры и закреплены от потери устойчивости. Ка­кую предельную нагрузку можно допустить на перекрытие при нормальной его эксплуата­ции, если прогиб балок в середине пролета не должен превышать 2см? Балки изготовлены из стали С375 (Rу=365 МПа), средний коэффициент надежности по нагрузке- 1,15. На каком расстоянии следует поставить планки по верхнему и нижнему поясу балок?   Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

По прочности:

М_max= q^p*l²/8,     М_max =2*W_x *R_y *γ_c           - коэф условия работ = 1

q^p*l²/8=2*W_x *R_y *γ_c

q^p=8*2*W_x *R_y *γ_c/ l²=(8*2*242*10^-6м³*365*10³кН/м²*1)/6²м²=39.2кН/м.

По жёсткости:

f = (5*qⁿ*l⁴)/(384*E*2*I_x) ≤ [f]

qⁿ=(384*E*2*I_x) * [f] /5* l⁴ = (384*2,06*10⁸кН/м²*2*585.6*10^-8м⁴*2*10^-2м)/ 5*6⁴ м⁴=2.9 кН/м.

q^p = qⁿ * γ_f = 2.9 * 1,15 = 3,34 кН/м.

Принимаем меньшее из найденных q^p и находим

предельная нагрузка на перекрытие

Р = q^p /а = 3,34/2 = 1.67 кн

Определим расстояние между планками в верхнем (сжатом) поясе:

l_min =40* i_y =40*2,42 = 96.8см

Определим расстояние между планками в нижнем (растянутом) поясе:

l_min =80* i_y =80*2,42 = 193.6см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. В целях экономии стали сечение составной двутавровой разрезной балки длиной 10 м и моментом сопротивления Wx = 7950 см3 уменьшили у опор до Wx_l = 5000 см3. Балка подобрана из условия прочности без излишних запасов несущей способности. Определите расстояние от опор до места изменения сечения, если нагрузка равномерно распределённая, материал конструкций - сталь С345 (Ry = 315 МПа). Выполните эскиз места изменения сечения балки.

Эскиз места изменения сечения

 

Из условия прочности

М/W_x ≤ R_y* γ_c    =>     M = W_x * R_y* γ_c        - коэф условия работ = 1

Находим q из условия прочности в сечении с Wx

M_max = q*l²/8 = W_x * R_y* γ_c

q = 8 * W_x * R_y* γ_c/ l²= (8*315*10³*7950*10^-6)/100 = 200кн/м.

Момент, воспринимаемый уменьшенным сечением

М₁ = R*x – qx²/2 = q*l*x/2 – q*x²/2 = 1000x – 100x²

Момент, воспринимаемый уменьшенным сечением из условия прочности:

М₁ = W_x1 * R_y* γ_c = 315*5000*10^-3 = 1575кНм

Составим уравнение:

100x² - 1000x + 1575 = 0  => x = 1,96м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. В целях экономии металла ширину поясов составной двутавровой разрезной балки длиной 12 м уменьшили на расстоянии l₀=2 м от опор с 400 мм до 200 мм, оставив остальные размеры поперечного сечения без изменения. Балка подобрана по прочности без излишних запасов несущей способности, изготовлена из стали С345 (R_y = 315 МПа) и загружена равномерно распределённой нагрузкой q=165кН/м. Проверьте прочность балки в месте изменения сечения, приняв размеры: толщина полок - t_f = 20 мм, высота стенки - h_w = 1000 мм, толщина стенки - t_w = 10 мм. Сварка стыка выполнена с физическим контролем качества. Выполните эскиз места изменения сечения балки.                                                                   Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

 

Так как балка подобрана без излишних запасов

несущей способности, то имеет место условие:

М_max / W = R_y ´ g_c,

где M_max = q ´ l² /8 ,       - коэф условия работ = 1

I = =

= 2 ´ (0,4 ´ 0,02³/12+0,4 ´ 0,02*((1+0,02)/2)² )+ 0,01 ´ 1³ / 12 = 4,99 ´ 10^-3 м⁴;

W = I / (h / 2) = 4,99 ´ 10^-3 / 0,52 = 9.6 ´ 10^{-3 м3}.

Отсюда q = 8*W ´ R_y ´ g_c / l²= 8*9.6 ´ 10^-3 ´ 315 ´ 10³ *1/ 12² = 168 кН/м.пересчитать для q=165кН/м!!! дальнейший расчет,т.к оно задано по заданию

Тогда расчетные изгибающие момент и поперечная сила будут равны:

М₁ = q ´ l ´ l₀/2 – q ´ l₀² / 2 = 12 ´ 2 ´ 168 / 2 - 2² ´ 168 / 2 = 1680 кНм;

Q₁ = q ´ l / 2 – q l₀ = 6 ´ 168 – 2 ´ 168 = 672 кН.

Так как сварка производится с физическим контролем качества, то расчетное сопротивление стыкового шва: R_y = R_wy (иначе R_wy = 0,85 ´ R_y).

Тогда W_1,тр = М₁ / R_wy = 1680 / 315 = 5.3 ´ 10^{-3 м3}.

Геометрические характеристики сечения:

A_1f = b₀ ´ t_f = 0,02 ´ 0,2 = 0,004 м²;

I_1x =  = 2 ´ (0,2 ´ 0,02³/12+0,2´ 0,02*((1+0,02)/2)² )+ 0,01 ´ 1³ / 12 = 2.9 ´ 10^-3 м⁴;

W_1x = I_1x / (h / 2)  = 2.9 ´ 10^-3 / 0,52 = 5.6 ´ 10^-3 м³> W_1,тр, проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям выполняется.                                                                                

S_1f= A_1f ´ (h_w+t_f)/ 2

Если W_1XW_1ТР, то проверки прочности по максимальным растягивающим напряжениям не требуется при условии, что стык поясных листов будет выполняться при наличии выводных планок. Требуется проверка прочности стенки на уровне соединения ее с полкой по приведенным напряжениям, так как в том месте, кроме больших нормальных напряжений, действуют также касательные напряжения. Проверку осуществляем по формуле: где, , .

6. На составную сварную двутавровую балку пролетом 15 м с размерами b_f = 400 мм (ширина полки), t_f = 20 мм (толщина полки), h_w = 1500 мм (высота стенки), t_w = l2 мм (толщина стенки) на середине пролета через двутавр №40Б1 (b = 165 мм) передается сосредоточенная сила – 600 кН. Проверьте прочность стенки балки с учетом местных напряжений, если балка изготовлена из стали С345 (R_у = 315 МПа), имеет шарнирные опоры и закреплена от потери устойчивости. Что необходимо сделать, если условие прочности не выполняется? Дайте эскиз принятого решения. Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Укрепление продольными и поперечными

  рёбрами жёсткости.

При опирании на верхний пояс балки конструкции, передающей неподвижную сосредоточенную нагрузку, необходима проверка стенки балки на местные сжимающие напряжения.

s_м=N/(t_w*L_loc)=600/(0.012×0.205)=243.9 МПа£R_Y´ gc =315МПа_,

L_loc = b+2t_f =165+2×20=205 мм ;    b - длина участка местной нагрузки.

Геометрические характеристики сечения:

I = = 2 ´ (0,4 ´ 0,02³/12+0,4 ´ 0,02*((1.5+0,02)/2)² )+ 0,012 ´ 1.5³ / 12 = 12,62´ 10^-3 м⁴;

W₁=I/(h/2)= 12,62´ 10^-3 /(1.54/2)=16.4´ 10^{-3 м3}

M₁=(P*l)/4=600*15/4=2250 кН.

Определим расчётные нормальные и касательные напряжения в краевом участке стенки балки на уровне поясных швов:

s₁=(М₁/W₁)*(h_w/h)= 2250×10³/(16.4´ 10^-3)×(1.5/1.54)=133.6МПа

S_1f= A_1f ´ (h_w+t_f)/ 2 =40×2×(152/2)=6080см³

t₁=Q₁×S_1f/I×t_ст=300×10³×6080×10^-6/(12.62´ 10^-3´0.012)=12МПа

s_{прив =} Ö(s²₁+s²_м - s₁s_м +3t²₁)=Ö(133.6²+243.9²-133.6×243.9+3×12²)=212.6МПа

s_прив = 212.6МПа £1.15R_у=362МПа,

Если проверка по приведенным напряжениям s_прив не выполняется, то стенку балки необходимо укрепить ребром жесткости, верхний конец которого присоединяется к нагруженному поясу балки, либо увеличивают t_w, либо увеличивают b, если это не помогло, увеличивают сечение. Это ребро через свой пригранный торец воспринимает сосредоточенное давление и прикрепленное к стенке балки сварными швами или заклепками плавно распределяет его на всю высоту стенки балки. При наличии таких ребер стенки балок на действие местных напряжений не проверяют. Но всегда проверяется местная устойчивость стенки.

 

 

 

 

7. Монтажный (укрупнительный) стык составной двутавровой балки выполнен на высокопрочных болтах диаметром 24мм (A_bn = 3,52 см²). Изобразите конструктивное решение стыка, если балка имеет высоту 1500 мм. Определите необходимое количество болтов из стали 40Х «селект» (R_bun = 1100 МПа) для объединения полок балки сечением 400 × 20 мм (ширина и толщина полки). Балка изловлена из стали С 245 (R_у = 240 МПа). Подготовка соединяемых поверхностей - газопламенная (μ = 0.42). Регулирование натяжения болтов производится по моменту закручивания (γ_h = 1,12).

 

Стык в середине пролета балки.

Расчетное усилие на один болт, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов (несущая способность одного болта), определяется по формуле:

=770´ 10⁶´1´3.52´10^-4´0.42/1.12=101.6 кН

где R_bh=0,7·R_bun=0,7·1100=770(МПа) – расчетное сопротивление высокопрочного болта; g_b– коэффициент условий работы болтового соединения, зависящий от количества болтов n:  g_b=1 при n³10, g_b=0.9 при 5<n<10.                 

Расчетное усилие на стык поясов можно определить по формуле

=240´ 10⁶´0.85´0.4´0.02=1632 кН

- площадь сечения нетто пояса балки,  

Каждый пояс балки перекрывает тремя накладками сечения 380*20мм и 2*180*20мм общей площадью сечения А_н= 2(38+2*20)=156 см². Кол-во болтов определяется по формуле:

 n=N_nf/(k*Q_bh) =1632/(2*101.6)=8.03, где k=2 – количество поверхностей трения в стыке.

Принимаем по 9 болтов с каждой стороны.

 Стык стенки рассчитать невозможно, не задан момент,

 

8. На подкрановой балке, выполненной в виде симметричного двутавра со сплошной конструкцией из швеллера и листа, расположены четыре катка мостового крана грузоподъемностью до 500 кН Как определить наибольшие усилия в балке от вертикального и горизонтального давления катков крана (М, Мт, Q)? Изобразите поперечное сечение балки с тормозной конструкцией и эпюры, нормальных напряжений от вертикального давления катков крана и горизонтального момента от тормозных сил. В какой точке сечения будут нормальные наибольшие напряжения сжатия?

Для максимальной поперечной силы: Для максимального момента: А

Подкрановые конструкции рассчитывают на нагрузки от сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с тележками, приближенных к одному из рядов колонн. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных сил определяют: =1.1´0.95´1´500=522.5 кН =1.1´0.95´1´50=52,25 кН =0.1*500=50 где -коэф надёжности по нагрузке, - коэф сочетания,  - коэф динамичности, Т.к. нагрузка подвижна, то сначала нужно найти положение, при котором усилие в балке = max. Наибольший изгибающий момент в разрезной балке, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равноудалены от середины пролета балки, при этом Мmax находится под силой, ближайшей к середине пролета балки (правило Винклера).  Наибольшая поперечная сила Q max в разрезной балке будет при таком положении нагрузки, когда одна из сил находится непосредственно у опоры, а остальные расположены как можно ближе к этой опоре: А – сечение балки и эпюры нормальных напряжений в тонкостенном стержне Б – эпюра напряжений в условной расчетной схеме т А – максимальные сжим напряжений

                                            

Расчетные значения изгибающего момента и поперечных сил М_х= aМ _max=∑F´y_i; Q_x=aQ _max, где a- коэффициент, учитывающий собственный вес балки. Расчетные значения М_у = М _max (Т_К/ F_К). Под действием вертикальных и горизонтальных напряжений подкрановая балка и тормозная конструкция работает как единый тонкостенный стержень на косой изгиб с кручением.

Т.к. линия действия усилий проходит вблизи центра изгиба, влияние кручения невелико, поэтому при расчете балок используется приблизительный подход. Условно принимается, что вертикальная нагрузка воспринимается только сечением подкрановой балки, а горизонтальная только тормозной балкой, в состав сечения которой входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и окаймляющий его элемент. Таким образом, верхний пояс работает как на вертикальную, так и горизонтальную нагрузку и максимальные напряжения в т. А можно определить по формуле: s_в= М_х /W_x^a +M_y/W_y^a £ R_y – сжатие.

В нижнем поясе s_n= М_х /W_x^НП £ R_y – растяжение.

W_x^a  - момент сопротивления верхнего пояса; W_x^нп - нижнего пояса W_y^a  =  J_y/x_A – момент сопротивления тормозной балки для крайней точки верхнего пояса (А), при отсутствии тормозных конструкций, момент сопротивления верхнего пояса относительно вертикальной балки.

 

 

9. Стропильная ферма с сечениями из парных уголков производственного здания жестко соединена с колонной каркаса двутаврого сечения. Покажите конструкцию узла с опорным столиком и фланцевым соединением. Какие проверки прочности и как необходимо выполнить в сопряжении для обеспечения его работоспособности?

При жестком сопряжении в узле возникает помимо опорного давления F_R момент М. Передача этих усилий производит­ся раздельно. Опорное давление F_R передается на опорный столик. Опорный столик делают из листа t=30...40. Учиты­вая эксцентриситет передачи нагрузки, возникающий из-за неплотного опирания фланца и его перекоса в своей плоско­сти, угловые швы крепления столика рассчитывают на усилие F = 1,2F_R. Опорный фланец прикрепляют к полке колонны на болтах, которые ставят в отверстия на 3...4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Болты ставят конструктивно (обычно 6...8 болтов диаметром 20...24 мм). Момент раскладывается на пару сил H= M/h_оп, которые пере­даются на верхний и нижний пояса фермы. Под действием опорного давления F_r швы крепления фасонки к фланцу срезаются вдоль шва и в них возникают напряжения . Усилие Н приводит к срезу шва в направлении, перпендикуляр­ном оси шва: . Поскольку центр шва может не совпадать с осью нижнего пояса, на шов действует момент М = H*е, где е - эксцентриситет приложения усилия Н. Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси   . Прочность шва проверяют в наиболее напряженной точке  А на действие результирующих напряжений: . В узле крепления верхнего пояса сила Н стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб. Момент при изгибе фланца определяют как в защемленной балке пролетом b, равным расстоянию между болтами. Напряжения во фланце: , где а и t - длина и толщина фланца.

В случае действия больших опорных моментов и при необходи­мости повышения жесткости узла сопряжения ригеля с колонной целесообразно выполнить соединение верхнего пояса с колонной на сварке.

!!!!10. Перекрытие рабочей площадки представляет собой балочную клетку нормального типа с размерами 6 x 12 м. Балки настила установлены с шагом a=1,2м,двутавр 23Б1(Wx=260см3);С245(Ry=240МПа). На перекрытие действует полезная нормативная нагрузка «10» КПа. Изобразите схему балочной клетки, и узел сопряжения балок в одном уровне, опишите порядок расчета балки настила и узла сопряжения.

Порядок расчета: не подсчитана проверка прочности балки настила!!!к расчету все есть.1кПа=1кН/м²

1.Выбирают тип балочной клетки:   q_р =q_нY_f  a;      1МПа=0.1кН/см²

Нормальный тип (по заданию)

а) упрощенный,  когда балки настила (БН) опираются на стены б) нормальный, когда БН опираются на главные балки (ГБ) в) усложненный, когда БН на второстепенные балки (ВБ), а те в свою очередь на ГБ.   К расчёту узла

1.                      Определяем тип сопряжения балок:

а) поэтажное

б) в одном уровне

в)

 

2.                      Выбираем тип настила (стальной лист, ж.б. плиты и т.п.) и, исходя из выбора типа и нагрузки, действующей на клетку, определяем шаг БН.  Подбор сечения балок производят из условия их прочности на изгиб  и условия жесткости - расчётное отношение максимального прогиба балки от нормативной нагрузки к пролёту; – максимальный изгибающий момент от расчетных нагрузок в середине пролёта балки. Из условия прочности  определяем требуемый момент сопротивления. Назначается сечение. Производится проверка прочности и деформативности: , проверка по касательным напряжениям:, также следует выполнять проверку на устойчивость (местную и общую).

Тип сопряжения балок  тщательно увязывается со строительной высотой. Наиболее технологичным сопряжением в одном уровне при наличии поперечных ребер жесткости на стенке главной балки.

Расчет такого сопряжения выполняется в следующей последовательности:

1. Задаёмся конструктивно размерами накладки на балку настила. 2. Определяем минимально необходимое количество болтов, прикрепляющих накладку к ребру главной балки по наименьшей несущей способности одного болта из условия его среза или смятия ребра главной балки.

и. Количество болтов:,

где F - опорная реакция ребра жёсткости ГБ. 3. Проверяем прочность накладки на срез по ослабленному сечению: . 4. Проверяем прочность сварных швов, прикрепляющих накладку к стенке балки настила с учетом эксцентриситета e на совместное действие момента и сдвигающей силы.

 и

Прочность сварного шва определяется по формуле:

11. Нарисуйте конструктивную схему вертикального цилиндрического резервуара высотой 12м, емкостью 3000 м² для хранения нефти с объемной плотностью 0.9 г/см³. Высота налива продукта 11.8м. Определите из стали С255 (Rу=240МПа) толщину стенки резервуара по прочности на глубине 8м. Как проверяют устойчивость стенки резервуара, и от каких нагрузок?

Стенка корпуса является несущим элементом резервуара и рассчитывается по методу предельных состояний в соответствии с требованиями СНиП II-23-81. Стенку резервуара рассчитывают как цилиндрическую оболочку, работающую на растяжение от действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа. Толщина стенки на глубине h :      , где =1,1– коэффициент надежности по нагрузке  для  гидростатического давления, =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке для избыточного давления,

= 0,9 г/см³ = 0,9*10^-3 кг/см³ - объемный вес жидкости,

Ри – избыточное давление,

r – радиус резервуара,

Rу = 240 МПа = 2400 кг/см² – расчетное сопротивление стали,

=0,8 – коэффициент условий работы при расчете на прочность.

Без учета избыточного давления:  

 - объем резервуара равный 3000м², Н=12м – высота резервуара.

Верхние пояса стенок корпуса резервуара в результате расчета на прочность имеют сравнительно небольшую толщину, поэтому необходимо проверять их на устойчивость при определенных сочетаниях нагрузок: вес покрытия и стенки с установленным технологическим оборудованием и теплоизоляцией, снеговая и ветровая нагрузки, избыточное давление и вакуум.

, где σ1,σ2 – сжимающие напряжения в стенке резервуару от продольных и поперечных нагрузок соответственно,

 – критические напряжения потери устойчивости от продольных и поперечных нагрузок соответственно.

 

!!!!!12.    Разработайте схему расположения прогонов и связей по верхним поясам стропильных ферм однопролетного одноэтажного производственного здания с размерами в плане 24х60м, если шаг ферм 6м, а шаг рам 12м. Нарисуйте расчетную схему фермы из парных уголков. Как най­ти усилие в верхнем поясе фермы и подобрать его рациональное сечение при покрытии по прогонам?нет проверки сечения из гнутосварного профиля!!!!!   N/φA<Ry

N		Схема расположения связей по верхним поясам стропильных ферм
	В расчетной схеме принимают, что стержневые элементы соединены с помощью идеального шарнира. Равномерно распределенная нагрузка передается на верхний пояс фермы через погоны в виде сосредоточенных сил  . Реакции опор: =4*80=320кН; N*sinα=320-40;N=396kH,при sinα=0.707 λ=l/i=424/5.51=76    =0.7132 Статический расчет фермы выполняют методами строительной механики (метод вырезания узлов, метод сечений) или с помощью специальных программ на ЭВМ.

Учитывая наиболее невыгодные сочетания нагрузок, определяют усилия во всех элементах верхнего пояса фермы. В целях унификации все стержни верхнего пояса подбираются одинакового сечения по наибольшему усилию. Наибольшее усилие при данном нагружении будет в средней панели. Определим это усилие методом сечений. Высоту фермы принимают порядка 1/4 … 1/5 пролёта, но не более 3,85 м.

Сечения сжатых элементов принимают из условия, чтобы действующие напряжения не превышали критических напряжений. Проверку следует производить в двух плоскостях. Проверку следует производить в двух плоскостях. Расчётная длина верхнего пояса в плоскости фермы принимается равной их геометрической длине l (расстояние между центрами узлов). Расчётная длина элементов из плоскости фермы определяется расстоянием между её закрепляющими точками(прогонами). Также учитывается, что предельная гибкость элемента, принимается для сжатых элементов l_ПРЕД=120. Толщину фасонки принимаем по максимальному усилию в стержнях решетки. Элементы, состоящие из двух уголков необходимо в промежутках между фасонками соединять друг с другом соединительными прокладками («сухариками»). Ширину «сухариков» принимаем в пределах 50-75мм, а выступ за грань уголка – 20мм.  Минимальное количество прокладок на один сжатый элемент равно 2. Наибольшее расстояние на участках между приваренными прокладками (в свету) не должно превышать: для сжатых элементов – 40∙i. Здесь радиус инерции i уголка следует принимать для тавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок. Расчет сжатых стержней производится по формуле:; Гибкость элемента:; где l_x,y – расчетная длина стержня, i_x,y – радиус инерции элемента. Сначала ориентировочно задаемся гибкостью и определяем требуемую площадь поперечного сечения, затем из сортамента подбирают соответствующий профиль, для него находят радиусы инерции относительно обеих осей и вычисляют соответствующие гибкости. Далее по максимальной гибкости определяют фактическое значение коэффициента продольного изгиба и выполняют проверку.

, где g_c - коэффициент условий работы , R_y–  расчетное сопротивление стали. ly=lx=d- геометрическая длина панели верхнего пояса. Проверка по предельной гибкости:_, .

 

 

!!!!!13. Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сплошного двутаврового сечения. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в опорном ребре балки?

	Конструкция узла должна обеспечить надежную передачу нагрузки от главной балки на колонну. В то же время конструкция должна быть по возможности простой в изготовлении. Опирание сверху можно применять, когда на колонну опирается только главная балка, т.е. когда вспомогательные балки (или балки настила) смещены, с осей колонны на полшага.
		При опирании главной балки на колонну сверху давление главных балок передается колонне через опорное ребро, приваренное к элементам колонны четырьмя угловыми швами.

Расчетом должны быть проверены опорные ребра на смятие, опорная часть балки - на устойчивость и сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к стенке балки.

Сначала определяются размеры ребра bр и tр из расчета на смятие его торцовой поверхности Ар реакцией Fоп: Fоп ≤ Rp × Ap = Rp × bp × tp, где Rp - расчетное сопротивление смятию торцовой поверхности (при наличии пригонки), Fоп = q × L / 2 – опорная реакция главной балки; q - расчетная нагрузка на главную балку.

Задаемся t_р в пределах 12 - 20 мм, определяем требуемую ширину ребра: bр.тр = F_оп / (R_p × t_p).

Ширина ребра не должна быть меньше 200 мм. Выступающая часть ребра принимается равной 15 - 20 мм, но не более 1,5×tp.

Устойчивость опорной части из плоскости балки проверяется как стойки, нагруженной опорной реакцией Fоп, по формуле:

где A_оп - расчетное сечение стойки, включающее сечение ребра и примыкающий к нему участок стенки шириной:

Момент инерции опорной части относительно оси х-х:

Где l_ef – расчетная длина элемента;  - приведенная гибкость элемента.

По таблице СНиП с помощью интерполяции находим φ – коэффициент продольного изгиба.

Проверка устойчивости: Местная устойчивость ребра проверяется по формуле:

Опорная реакция с ребра на стенку балки передается через вертикальные угловые швы (швы «а» на рис.).Необходимо проверить несущую способность сварного шва «а», крепящего опорное ребро к стенке балки. Учитывая, что в расчет включается участок вертикального шва длиной не более , проверяется несущая способность шва по формулам:

14. Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сквозного сечения из двух швеллеров. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в оголовке колонны?

	Конструкция узла должна обеспечить надежную передачу нагрузки от главной балки на колонну. В то же время конструкция должна быть по возможности простой в изготовлении. Опирание сверху можно применять, когда на колонну опирается только главная балка, т.е. когда вспомогательные балки (или балки настила) смещены, с осей колонны на полшага.
		Оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Если нагрузка передается на колонну через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, то плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок. Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к ветвям колонны при сквозном стержне или к стене колонны при сплошном стержне. Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.

Проверяют их по формулеам:

Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше 85 × β_f × k_f:

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:

где 1_см — длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны, R_p – расчетное сопротивление смятию торцовой поверхности.

Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле:

При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте прикрепления к ним ребер. Можно в пределах высоты оголовка сделать стенку более толстой.

Чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок, вертикальные ребра, воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.

Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20 - 25 мм.

При фрезерованном торце колонны давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка. В этом случае толщина швов, соединяющих плиту с ребрами, так же как и с ветвями колонны назначается конструктивно.

 

 

15. Покрытие здания пролетом 24м и длиной 60м выполнено из стальных панелей с размерами 3 х 6 м по фермам из парных уголков. Разработайте систему связей по верхним поясам ферм . Определите необходимое число распорок, если пояс выполнен из двух уголков 100 x 8 (А=31.8см²,i_x = 3,08cм, i_y = 4,44 cм). Как назначить сечение связей по предельной гибкости? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!нет ответа на вопрос- как определить несущую способность верхнего пояса?

 

Количество распорок рассчитывается из условия, что верхний пояс не должен потерять устойчивость из плоскости фермы. Для этого определим длину, на которой верхний пояс фермы не теряет устойчивость.

Предельная гибкость верхних поясов ферм равна [λ]=220

Для пояса, выполненного из двух уголков 100х8 при радиусе инерции из плоскости i_y = 4.44 cм, расчетная длина составляет l_y = [λ]× i_y = 220 × 4.44 = 976,8 см.

Длина верхнего пояса L = 24 м = 2400 см. При такой длине необходимо 4 распорок, т.к. при 3 расстояние между ними больше чем l_y = 976,8 см, но для осевой передачи усилий поставим 5 распорок, т.е. в каждый узел верхнего пояса.

 

Зная длину связей l_y и предельную гибкость для них [λ]=200, можно определить радиус инерции по формуле i_y = l_y /[λ], а по радиусу инерции назначить сечение из сортамента. Для связей из одиночных уголков необходимо учитывать, что минимальный радиус инерции не параллелен полкам, а проходит через них.

Пример.

На данном плане длина связей равна: l_y = (6² +6²)^0.5 = 8,5 м.

Радиус инерции в этом случае равен: i_y = 850 /200 = 4,25 см

По сортаменту необходимо выбрать сечение с радиусом инерции большим или равным 4,25 см.

_;

16. Типовая стропильная ферма пролётом 24м имеет высоту (в осях поясов) 3м.  Вторая от опоры стойка фермы имеет  сечение  из двух  уголков (А=13,72см², i_х=2,16 см, i_y=3,22см) и выполнен из стали С245 (R_y = 240 мпа). Нарисуйте расчётную схему фермы и определите несущую способность  второй от опоры стойки. Определите необходимое число прокладок между уголками стоек. Начертите один из узлов верхнего пояса фермы и стойки, опишите, как определить размеры  фасонки в узле фермы. ? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Дано:

СФ пролётом L=24м, h=3м. Стойка из 2 уголков (А=13,72см² (площадь обоих уголков), i_x=2,16см,  i_y=3,22см) из стали С245 (R_y = 240 МПа)

Найти: N=?, расчётная схема = ?, число сухарей = ?, узел стойки = ?, определить размеры фасонки = ?                         Решение:

		Расчетная схема фермы       Сжатый раскос из парных уголков выглядит так:
	Несущую способность промежуточного раскоса       можно определить из формулы:          N/φA≤ Ryγc                                                                                                            →   N ≤ φARyγc       Для этого находим следующие характеристики:                lef,x = 0,8 l = 0,8·3=2.4м- расчётная длина в плоскости;                lef,y = l = 3м– расчётная длина из плоскости; Находим гибкости:                λx =  lef,x / ix = 240 / 2,16= 111 < [150]                λy =  lef,y / iy = 300 / 3,22 = 93.2 < [150]

Из 2х гибкостей выбираем наибольшую – это λ_x=111. На основании чего по таблицам СНиП «Стальные конструкции» находим соответствующее значение φ_х=0,4721.

Для стойки величина γ_c=0,8.

Определим несущую способность  промежуточного раскоса:

N = 0,4721*13,72*24*0,8= -124,36 кН (знак «-» говорит о том, что элемент сжат).

В стержнях ферм из парных уголков  для обеспечения совместной работы  отдельных уголков их соединяют  прокладками между собой (сухарями), которые  устанавливаются через расстояния 40i для сжатых элементов и 80i – для растянутых. Где i – радиус инерции одного уголка относительно оси, проходящей параллельно прокладке. Сухари ставят на равном расстоянии друг от друга. В сжатых элементах должно быть не менее 2х сухарей.

l1=40i = 40*3,22=128,8 см → 423/128,8=3,2→принимаем 4 прокладки.

Узел верхнего пояса(для примера):

Для определения размеров фасонок определяют длины сварных швов каждого элемента отдельно по обушку и перу. l1об≥ αN1 / 2βf kf Rwfγc + 10мм l1об≥ αN1 / 2βz kf Rwzγc + 10мм l1п≥ (1- α)N1 / 2βf kf Rwfγc + 10мм  l1п≥ (1- α)N1 / 2βz kf Rwzγc + 10мм  Для данного случая α=0,7, т.к. равнополочные уголки. (α-коэффициент, учитывающий  неравномерность распределения усилий между пером и обушком. α=(b-zo)/b     kf≥3мм,                kf≤1,2t, где t – наименьшая толщина элемента (уголка или фасонки)

17. Центрально сжатая колонна длиной 12м с шарнирными креплениями по концам выполнена из широкополочных двутавров №40Б1 (А= 61,25см² , ix=16,03см  iy=3,42см), соединенных между собой планками. Нарисуйте расчетную схему колонны и проверьте ее устойчивость относительно материальной оси, если сталь С245 (Rу=240МПа ), а нормальная сила N=2000кН? Чему равно наибольшее расстояние между планками? Какие проверки необходи­мо сделать для обеспечения работоспособности планок?

Расчетная схема колонны	Сечение колонны с планками	Проверка устойчивости относительно материальной оси:,  где: gc = 1- коэффициент условий работы, φх находим из гибкости:  (l0 – расчетная длина колонны при шарнирном закреплении по концам) φх = 0,721 Условие устойчивости выполняется.

Должно соблюдаться условие: ; ,

где ..

Расчет планок. Расстояние между планками определяется принятой гибкостью ветви ( принимаем λ1 =30) и радиусом инерции ветви. Расчетная длина ветви:  Тогда принимаем максимальное расстояние между планками в свету: d= 93см. Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепле­ния их к ветвям. Планки работают на изгиб от действия перерезываю­щей силы, величина которой определяется из условия равновесия вырезанного узла колонны  отсюда  где Q_пл-поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости, равная при двух системах планок Q_пл=Q_усл/2, где Q_усл-условная поперечная сила Q_усл=0.15*N, l_в-расстояние между осями планок, b₀-расстояние между ветвями в осях. Высоту планки h_пл обычно определяют из условия ее прикрепления. Ширина планок устанавливается в пределах  (0,5-0,75)  b, где b — ширина колонны. Толщина планок берется конструктивно от 6 до 10 мм в пределах (1/10—1/15) h_пл  В месте прикрепления планок действуют поперечная сила F_пл и из­гибающий момент М_пл, равный  В сварных колоннах планки прикрепляют к ветвям внахлестку и приваривают угловыми швами, причем планки обычно заводят на ветви на 20—30 мм. Прочность углового шва определяют по равнодействующему напря­жению от изгиба и сдвига где—напряжение в шве от изгибающего момента; —напряжение в шве от поперечной силы; где — расчетное сопротивление срезу угловых швов,- момент сопротивления сварного шва, - расчётная площадь шва.

_18. Одноэтажное, однопролетное промышленное здание с мостовым краном грузоподъемностью 50тс имеет размеры в плане 30х84м. Отметка головки рельса - 12м шаг рам -6м. Начертите схему вертикальных связей по колоннам здания. На схеме покажите, как передается сила продольного торможения крана с подкрановой балки на фундамент. Как назначить сечение связей?

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам.

Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск к последнему. В жесткие диски включены 2 колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном  соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск. В зданиях, оборудованных мостовыми опорными кранами, основны­ми являются нижние вертикальные связи. Они в совокупности с двумя колоннами, подкрановыми балками и фундаментами образуют геометрически неизменяемые неподвижные в продольном на­правлении диски. В надкрановой части колонн вертикальные связи следует предусмат­ривать в торцах температурных блоков и в местах расположения нижних вертикальных связей. Целесообразность установки верхних связей в торцах здания обусловлена, в первую очередь, необхо­димостью создания кратчайшего пути для передачи ветровой нагрузки на торец здания по продольным связевым элементам или подкрановым балкам на фундаменты. Аналогично пере-
даются на фундаменты силы от продольного торможения кранов.

Расстояние от торца здания до оси ближайшей вертикальной связи- 45м, что не превышает минимального = 50м (для неотапливаемых зданий, эксплуатируемых при зимних температурах).

Верхние торцовые связи делают в виде крестов. Это целесообразно с точки зрения монтажных условий и однотипности решений.

Назначение сечений связей.

При большой длине элементов связи, воспринимающих небольшие усилия, связи  рассчитываются по предельной гибкости[λ]:  ,  i – радиус инерции искомого сечения, lef – расчетная длина связи.  [λ] для сжатых элементов связей ниже подкрановой балки равна 210—60 α, где

- уровень нагруженности элемента (от­ношение фактического усилия в элементе связей к его несущей способ­ности);  выше — 200; для растянутых — соответственно 200 и 300.

Схема передачи усилия торможения

19.  Центрально сжатая колонна из двутавра №20К1 (А= 52.69см² , ix=8,5см  iy=5см) длиной 5м имеет шарнирное крепление по концам и изготовлена из стали С235 (Rу=230МПа). Нарисуйте расчетную схему колонны, определите ее несущую способность и разработайте конст­руктивное решение базы колонны с траверсами. Как назначить размеры элементов базы ка­ково назначение плиты базы? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Расчетная схема колонны

Несущая способность определяется минимальной устойчивостью колонны: ,где gc = 1- коэффициент условий работы, φmin находим по max гибкости: ; (l0 – расчетная длина колонны при шарнирном закреплении по концам) φmin = 0,6

База колонны.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием.

При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. В легких колоннах, роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и к опорной плите.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом, анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы и принимаются конструктивно; благодаря гибкости плиты, обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов.

Расчет и конструктивное оформление базы с траверсами.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. Для уменьшения толщины плиты применяют базы с траверсами или ребрами. Опирание стержня колонны на опорную плиту выполнено через фрезерованный торец колонны при строганной верхней плоскости плиты. Расчетом определяются размеры опорной плиты в плане, ее толщина, размеры траверс и ребер, размеры сварных швов.

 

Требуемая площадь плиты:, -расчётное сопротивление сжатию материала фундамента. Обычно Ширину плиты назначаем конструктивно, приняв свес консольного участка с=80-120мм и толщину траверс t_тр=8-12мм. Плита работает на изгиб как пластинка на упругом основании, воспринима­ющая давление от ветвей траверсы и ребер. Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно распределенным давлением фундамента, значение которого  принимается равномерно распределенным по всей рабочей площади плиты   и опертую на элементы сечения стержня и базы колонны (ветви траверсы, диафрагмы, ребра и т. п.), которые делят ее на отдельные участки, опертые на одну, три или четыре стороны. Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты на единицу длины d=1м на различных участках плиты. По максимальному значению момента определяем минимально возможную толщину плиты. Расчетный момент на консольных участках плиты. На участках, опертых по трем сторонам , где а₁ - размер свободной (незакрепленной) стороны участка. Коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны к свободной. Расчетный момент на участках, опертых по четырем сторонам, ,где а – размер короткой стороны. Коэффициент a определяется в зависимости от отношения более длинной стороны b к короткой а из справочных таблиц с помощью интерполяции.

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы, крепление 2-мя швами.

Расчет траверс базы выполняют от приходящейся, на них нагрузки, передаваемую опорной плитой. Траверсу рассчитывают как однопролетную балку с консолями

 

Прочность траверсы проверяется на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы:   . Изгибающий момент в консольной части траверсы

;  и перерезывающая сила   ; .

Рёбра рассчитываются аналогично, как консольную балку. Требуемую толщину швов, прикрепляющих стержень колонны и траверсы к плите, определяют по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Центрально сжатая колонна длиной 9.73м с шарнирными креплениями по концам выполнена из двух швеллеров №24, А=30,6см²,  i_х=9,73см, i_y=3,05см, I_y=208см⁴) соединенных между собой  планками. Нарисовать расчетную схему колоны, определить расстояние м/у центрами тяжестей ветвей и разработайте конструктивное решение базы колонны с траверсами. Как назначить размеры элементов базы (длину, ширину и толщину плиты, толщину и высоту траверс)? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

расчетная схема: (m=1)

Найдем b – расстояние между ветвями. Это расстояние назначают таким, чтобы гибкость стержня относительно материальной оси была равна приведенной гибкости относительно свободной оси:  =1*973/9,73=100; , где - приведенная гибкость составного сквозного стержня, относительно свободной оси, проходящей через центр тяжести составного сечения. l1=30-35, но не более 40 – гибкость 1-ой ветви. Определив ly найдем требуемый =1*973/95.4=10.2см. Расстояние м/у ветвями связано с радиусом инерции отношением  =10.2/0,44=23 см, где - коэффициент, зависящий от типа сечения ветвей =0,44

=23-2*2,42=18.16(см) , где -см. сортамент. Проверяем наличие зазора 100 мм между ножа­ми швеллеров, необходимого для окраски конструк­ций: a=b - 2b_f= 23-2*9 = 5 см. Расстояние ме­жду ветвями увеличиваем и принимаем b=25см, тогда=25-2*2,42=20.16(см)  Для определения приведенной гибкости стержня необходимо знать погонные жесткости ветвей и пла­нок. Принимаем высоту планки h=0.5…0.75b=15см, толщину планки – 10мм. Момент инерции план­ки . Длина ветви , тогда расстояние между центрами планок l=l_в+h=91.5+15=106.5(cм). Отношение погонных жесткостей будет равно  Гибкость одной ветви относительно оси у-у: =1*973/3.05=319; Колонна должна иметь раскрепление из плоскости. Приведенная гибкость опред по формуле: при 1/n<5 при 1/n>5

База колонны.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием.

При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. В легких колоннах, роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и к опорной плите.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом, анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы и принимаются конструктивно; благодаря гибкости плиты, обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов.

Расчет и конструктивное оформление базы с траверсами.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. Для уменьшения толщины плиты применяют базы с траверсами или ребрами. Опирание стержня колонны на опорную плиту выполнено через фрезерованный торец колонны при строганной верхней плоскости плиты. Расчетом определяются размеры опорной плиты в плане, ее толщина, размеры траверс и ребер, размеры сварных швов.

 Требуемая площадь плиты:, -расчётное сопротивление сжатию материала фундамента. Обычно Ширину плиты назначаем конструктивно, приняв свес консольного участка с=80-120мм и толщину траверс t_тр=8-12мм. Плита работает на изгиб как пластинка на упругом основании, воспринима­ющая давление от ветвей траверсы и ребер. Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно распределенным давлением фундамента, значение которого  принимается равномерно распределенным по всей рабочей площади плиты   и опертую на элементы сечения стержня и базы колонны (ветви траверсы, диафрагмы, ребра и т. п.), которые делят ее на отдельные участки, опертые на одну, три или четыре стороны. Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты на единицу длины d=1м на различных участках плиты. По максимальному значению момента определяем минимально возможную толщину плиты. Расчетный момент на консольных участках плиты. На участках, опертых по трем сторонам , где а₁ - размер свободной (незакрепленной) стороны участка. Коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны к свободной. Расчетный момент на участках, опертых по четырем сторонам, ,где а – размер короткой стороны. Коэффициент a определяется в зависимости от отношения более длинной стороны b к короткой а из справочных таблиц с помощью интерполяции.

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы, крепление 2-мя швами.

Расчет траверс базы выполняют от приходящейся, на них нагрузки, передаваемую опорной плитой. Траверсу рассчитывают как однопролетную балку с консолями

 

Прочность траверсы проверяется на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы:   . Изгибающий момент в консольной части траверсы

;  и перерезывающая сила   ; .

Рёбра рассчитываются аналогично, как консольную балку. Требуемую толщину швов, прикрепляющих стержень колонны и траверсы к плите, определяют по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Покрытие здания выполнено по типовым стропильным фермам пролетом 24 м с восходящим опорным раскосом из парных уголков. В каждом узле верхнего пояса фермы приложена сосредоточенная сила F=100 кН. Нарисуйте расчетную схему фермы и определите усилие в опорном раскосе. Как подобрать сечение раскоса рациональное по расходу металла? Как назначить размеры сварных швов, прикрепляющих раскос к фасонке? Рисунок для примера!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

 Пример!!!!!!!!Определяем опорные реакции из уравнения равновесия системы: . Вырезаем узел и проецируем все силы на ось y.Σ F_y = 0

– S_1-9 + R_A – cosα × S_2-9 = 0

– 40 + 100 – 0.707 × S_2-9 = 0

60 = 0.707 × S_2-9

S_2-9 = 60 / 0.707

S_2-9 = 84.87 кН – усилие в опорном раскосе

Рациональное сечение – это такое сечение, фактическая площадь которого равна требуемой площади.

Для растянутого раскоса: Атр = N / (R_у×γ_c)

N – усилие в растянутом раскосе; γ_c – коэффициент условия работ; R_у – расчетное сопротивление

Для сжатого раскоса:

Атр = N / (φ×R×γ_c)

φ = f (λ, R_у) – коэффициент продольного изгиба; λ – гибкость элемента,

λ = l₀/i

i - радиус инерции сечения, принимается по сортаменту

l₀ – расчетная длинна стержня, l₀ = μ×l, где l – геометрическая длинна стержня, μ – коэффициент приведения длинны, зависящий от формы закрепления концов стержня.

Для опорных раскосов расчетная длина равна геометрической в плоскости фермы и из плоскости фермы.

l₀ = l_x = l_y = l

Для одинаковой вероятности потери устойчивости в плоскости и из плоскости фермы необходимо, чтобы λ = λ_х = λ_у, а для этого, при одинаковой расчетной длине, необходимо равенство радиусов инерции i_x = i_y. Приблизится к этому равенству можно при тавровом сечении из двух уголков, соединенных большими сторонами (i_x ≈ i_y)

Так же рациональными являются следующие сечения

 

 

Для определения размеров сварных швов прикрепляющих раскосы к фасонке нужно:

1. определить катет шва k_f.

катеты угловых швов k_f должны быть не более 1,2t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов;

не менее указанных в таблице в СНиП (зависит от толщины более толстого из свариваемых элементов), для ферм, обычно,не менее 6 мм.

2. определить длину сварных швов по обушку и перу по металлу шва и границе сплавления.

По металлу шва:

по обушку: l = α × N /(2× β_f × k_f ×R_wf×γ_c)+10 cм; по перу l = (1-α) × N /(2× β_f × k_f ×R_wf×γ_c)+1 cм

где α – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между пером и обушком α =( b – z₀) / b; β_f – коэффициент глубины проплавления, зависит от вид сварки и положения

шва; Rwf - Срез (условный) По металлу шва; 1 cм – добавляем на непровар в начале и конце шва

По границе сплавления:

по обушку: l = α × N /(2× β_z × k_f ×R_wz×γ_c)+10 cм; по перу l = (1-α) × N /(2× β_z × k_f ×R_wz×γ_c)+1 cм

β_z – коэффициент глубины проплавления, зависит от вид сварки и положения шва; R_wz - Срез (условный) по границе сплавления

шва; R_wf - Срез (условный) По металлу шва; 1 cм – добавляем на непровар в начале и конце шва.

Расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм.

Таким образом фактическая длинна шва должна быть не менее 50 мм.

Сварные швы должны заходить на 20 мм на торец уголка.

Размер фасонки определяется следующим образом: чертятся оси пояса и раскосов привязываются сечения поясов и раскосов по z0, с учетом отступа раскосов на 6tф-20 по краям максимальных расчетных длин швов чертятся теоретические стороны фасонки, с учетом выступа фасонки над поясом фермы для наложения шва выбираются ближайшие к теоретическим размерам размеры из прокатного сортамента сварные швы провариваются до краев фасонки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22 Стропильная ферма из уголков  шарнирно опирается на колонну крайнего ряда. Разработайте  принципиальное решение узла опирания фермы на колонну с надколонником. Какие проверки и как надо сделать в опорном узле фермы для обеспечения работоспособности сопряжения?

Рис. Узел опирания сегментной фермы на крайнюю колонну сверху. 1 – надколонник, 2 – стропильная ферма, 3 – колонна.                 Конструкция опорных узлов ферм зависит от способа  сопряжения фермы с колонной. При шарнирном сопряжении наиболее простым  является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколонника). При таком решении возможно опирание ферм как на металлическую, так и на железобетонную колонну. Опорное давление фермы Fф передаётся с опорного фланца фермы через строганные или фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны. Опорный фланец для чёткости опирания выступает на 10-20мм ниже фасонки опорного  узла. Площадь торца фланца определяется из условия  смятия A≥ Fф/Rсм.т., где Rсм.т. – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки).  Верхний пояс фермы конструктивно на болтах  грубой или нормальной точности  прикрепляют к фасонке надколонника. Для того, чтобы узел не мог воспринять усилия от опорного момента и обеспечивал шарнирность сопряжения, отверстия в фасонках делают на 5-6 мм больше диаметра болта. Для  обеспечения работоспособности сопряжения необходимо сделать следующие проверки:

1.                              Проверка прочности сварного шва, прикрепляющего опорный фланец к фасонке:

F_оп

                  --------------------  ≤ R_wf γ_c

2 β_fk_f(l_w – 10мм)

l_w – геометрическая длина сварного шва

F_оп – расчётное сопротивление смятию

2.                              Размары опорного ребра фермы b_ot_o  =  F_оп / R_p^см γ_c

R_p – расчётное сопротивление смятию           

где R_p^см= R_un/ γ_n

γ_n=1,15        

23. К верхней части внецентренно сжатой колонны двутаврового сечения в плоскости наибольшей жесткости приложена сосредоточенная сила N с эксцентриситетом е относительно ее центра тяжести. Как определить несущую способность колонны из условия  обеспечения ее устойчивости в плоскости рамы , если известны расчетная длина, марка стали и другие необходимые данные? Нарисуйте принципиальное решение базы колонны и объясните назначение анкерных болтов.

Устойчивость внецентренно - сжатых  стержней в плоскости действия  момента проверяют по формуле:  (1)

       где φ^вн -  коэффициент понижения напряжений  при внецентренном продольном изгибе, принимаемый по таблицам в зависимости от условной гибкости стержня λ_х и приведённого эксцентриситета m₁.

   Условная гибкость стержня равна:

где R и E – расчётное сопротивление стали и её модуль упругости.
Приведённый эксцентриситет m₁ определяют по формуле

где η – коэффициент влияния формы сечения,  - относительный  эксцентриситет

 - эксцентриситет приложения  силы относительно оси х-х, F_бр – площадь сечения стержня брутто,Wх – момент сопротивления брутто.

С учетом того, что в условии задачи даны все необходимые для расчёта величины, выразим из ф-лы (1) N и подставив значения найдёт требуемое: N ≤ R φ^вн F_бр

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При шарнирном сопряжении база при действии случайных моментов должна иметь возможность некоторого поворота относительно фундамента, при жестком сопряжении необходимо обеспечить сопряжение базы с фундаментом, не допускающее поворота.

Базы внецентренно – сжатых сплошных колонн имеют в плоскости  действия момента  вытянутую форму и  большее плечо анкерных болтов. Конструкции баз  колонн желательно  проектировать простыми, с  минимальным количеством деталей, с помощью сварки всех

швов. Из-за воздействия изгибающего момента  база внецентренно – сжатой колонны  оказывает неравномерное давление на  бетон фундамента.

Анкерные болты применяют для крепления баз  (башмаков) колонн  и стоек к фундаментам.

Анкеры должны обеспечивать надёжную передачу усилий.

24. Колонна каркаса двутаврового сечения жестко соединена с фундаментом. В нижней части колонны действуют усилия N, M, Q. Разработайте эскиз базы колонны и покажите, как назначают размеры элементов базы (плиты, траверс, анкерных болтов и анкерных плиток).

К расчету базы внецентренно сжатой колонны.

База является опорной частью фундамента и предназначена для передачи усилий с колонны на фундамент. В состав базы входят плита, траверсы, ребра, анкерные болты и устройства для их крепления (столики, анкерные плиты и т.д.). Существует два типа баз: общая и раздельная. Применяем общую. Для лучшей передачи момента на фундамент база внецентренно сжатой колонны развивается в плоскости действия момента; центр плиты обычно совмещается с центром тяжести колонны. Если момент одного знака по абсолютному значению значительно больше момента другого знака, возможна конструкция базы с плитой, смещенной в сторону действия большего момента. Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения(рис 14.17, б), определяемые по формулам внецентренного сжатия , (1)  где Апл, Wпл- площадь и момент сопротивления плиты; B, L –ширина и длина плиты. При большом значении изгибающего момента второй член формулы может оказаться больше первого и под плитой возникают растягивающие напряжения. Так как плита лежит на фундаменте свободно, для восприятия возможного растяжения устанавливают анкерные болты, которые в отличие от базы центрально-сжатой колонны являются расчетными элементами.

Ширина плиты принимается на 100-200 мм шире сечения колонны. Тогда из условия прочности бетона фундамента на сжатие из формулы (1) можно определить длину плиты . (2)

Расчетное сопротивление бетона фундамента на сжатие R_б определяется по формуле , (3)

где R_пр – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, максимальное значение . Расчет выполняют на комбинацию усилий N и М, дающую наибольшее краевое сжатие бетона.

Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения ее толщины в базе устанавливают траверсы и ребра.

Общие траверсы приваривают к полкам колонны наружными швами. Они работают как двухконсольные балки под действием отпора бетона фундамента и усилия в анкерных болтах. Швы крепления траверсы воспринимают только сдвигающее усилие. Такие траверсы целесообразны при небольшой ширине колонны (до 500-700мм).

Каждая траверса приваривается к полке колонны двумя швами и работает как консоль от отпора бетона или усилия в анкерном болте. Швы крепления траверсы воспринимают момент и сдвигающее усилие.

Ребра и траверсы расчленяют плиту на отдельные участки. Работа и расчет плиты аналогичны базе центрально-сжатой колонны. Так как напряжения в бетоне фундамента под плитой распределяются неравномерно, при определении моментов на различных участках величину  (несколько в запас) принимают наибольшей в пределах каждого участка (по эпюре напряжений в бетоне).

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы,длина которых и определяет высоту траверсы.

Если ветви траверсы прикрепляются.к стержню колонн четырьмя швами, то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле ;

Высота углового шва принимается не более I—1,2 толщины ветви траверсы, которая из конструктивных соображений устанавливается равной 10—16 мм. Высоту траверсы следует принимать не больше 85 k_ш.

Швы, прикрепляющие ветви траверсы к опорной плите, рассчитывают на полное усилие, действующее в колонне.

Анкерные болты работают на растяжение и воспринимают усилие, отрывающее базу от фундамента и возникающее при действии момента. Усилие в анкерных болтах определяют в предположении, что бетон не работает на растяжение и растягивающая сила F_a, соответствующая растянутой зоны эпюры напряжений (см. рис.), полностью воспринимается анкерными болтами.

Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона М-Na-F_ay=0, усилие в анкерных болтах (с одной стороны базы) F_a=(M-Na)/y, и требуемая площадь сечения одного анкерного болта  (здесь а и у размеры по рис. N – число анкерных болтов с одной стороны базы; - расчетное сопротивление анкерного болта).

Анкерные плитки опираются на траверсы и работают как балка на двух опорах. При большом расстоянии между траверсами под анкерные болты устанавливают балочку из двух швеллеров.

Конструкция базы должна обеспечивать удобство прихватки деталей при их сборке и доступность сварки всех швов. При проектировании базы следует учитывать также способ установки колонны на фундамент:

При установке колонны на подкладки с последующей выверкой или на выверенную поверхность фундамента плита базы приваривается к стержню колонны на заводе-изготовителе.

При проектировании базы для безвыверочного монтажа следует предусмотреть крепление установочных болтов. Толщина плиты должна быть на 2—3 мм больше полученной по расчету (для выполнения фрезеровки). База колонны не должна иметь длинных выступающих деталей, которые могут быть повреждены при фрезеровке.

Метод безвыверочного монтажа позволяет упростить и ускорить монтаж колонн и опирающихся на них конструкций (благодаря более точной установке колонн).

25. Нижняя часть ступенчатой внецентренно сжатой колонны выполнена из двух двутавров, соединенных раскосной решеткой из одиночных уголков. Какие проверки и как необходимо выполнить для обеспечения работоспособности сквозной колонны, если известны N, M, Q, расчетные длины, марка стали и другие необходимые данные. Разработайте принципиальное решение узла сопряжения нижней части колонны с верхней частью, выполненной из сварного двутавра симметричного сечения.

В ступенчатых балках подкрановые балки опираются на уступ колонны. Для передачи усилий от верхней части колонны и подкрановых балок на нижнюю часть в месте уступа устраивают траверсу (рис. 14.11). Высоту траверсы h_тр принимают равной 0,5-0,8 ширины нижней части колонны. Усилие D_max через плиту толщиной 20-25 мм передается на стенку траверсы. При передаче усилия через фрезерованную поверхность стенка траверсы работает на смятие и проверяется по формуле ,

где - длина сминаемой поверхности; - ширина опорных ребер балок;  - толщина стенки траверсы и плиты.

Продольная сила N и изгибающий момент М от верхней части колонны через вертикальные ребра также передаются на траверсу. В запас прочности допустимо считать, что усилия N и M передаются только через полки верхней части колонны: , где N и М – усилия в сечении II-II.

Соответственно требуемая длина шва крепления вертикального ребра к стенке траверсы (ш1) исходя из приварки четырьмя швами определяется по формуле: .

Из условия равнопрочности полки и шва крепления длину шва можно определить по предельному усилию в полке , где А_п – площадь полки.

В решетчатых колоннах траверса работает как балка двутаврового сечения, нагруженная усилиями N, M, и D_max и имеющая пролет равный ширине нижней части колонны hн (14.11, б). Прочность траверсы проверяется на изгиб и срез по формулам

    Здесь  - высота и толщина стенки траверсы; W_тр – момент сопротивления траверсы; Мтр, Qтр – изгибающий момент и поперечная сила.

Для симметричных колонн среднего ряда , а . Коэффициент к=1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax вследствие, возможного перекоса поверхности опорных ребер балок.

Швы крепления траверсы рассчитывают к ветвям колонны (ш2) рассчитывают на опорную реакцию траверсы F_тр =Q_тр, а шов крепления ребра, устанавливаемого с наружной стороны колонны напротив траверсы (ш3), на усилие .

Для большей надежности крепления траверсы в полке верней части и в стенке подкрановой ветви (см. рис 14.11) делают прорези, в которые заводят стенку траверсы. В этом случае швы крепления траверсы к подкрановой ветви рассчитывают на усилие (для средней колонны).

На это же усилие следует проверить на срез (линия 1-1) стенку подкрановой ветви в месте крепления траверсы , где tст.в –толщина стенки ветви. При  необходимо увеличивать высоту траверсы или сделать более толстую вставку в стенке ветви колонны.