ВВЕДЕНИЕ Металлические конструкции благодаря своим технико-экономическим пока-

ВВЕДЕНИЕ
Металлические конструкции благодаря своим технико-экономическим показателям применяются во всех отраслях народного хозяйства.
Широкое применение металлических конструкций в строительстве позволит
проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой
массы, организовывать поточное производство конструкций и их монтаж, ускорять ввод объектов в эксплуатацию.
Система главных и второстепенных несущих балок образующих конструкцию перекрытия или рабочих площадок, называется балочной клеткой. В зависимости от расчетной нагрузки и размеров в плане, балочные клетки могут
быть трех типов.
1) упрощенные;
2) нормальные;
3) усложненные.
В проектной практике наибольшее распространение получили два последних типа:
Выбор рационального типа балочной клетки зависит от многих факторов,
поэтому его осуществляют на основании сравнения нескольких возможных вариантах конструктивного кипения. При этом для снижения труда емкости к
max количеству вспомогательных балок и балок настила, которые проектируют
прокатными.
1
Исходные данные
Ф.И.О. №
стуза
дента
чет
ки
Шаг
второст.
балок
Шаг
колони
в поперечн.
направ
л.
Шаг
Нагрузки
коло
на площадни в ку
прод.
qn qв
напра
вл
Тип
соедин
колони
1
3
4
5
8
10
СК с
гk
шве ВОУ В15
леров
2
2,6
7,4
13
6
7
3,55
13,2
Тип
соедин
балок
меж
ду
собой
9
Кла
сс
бетона
ф-та
В
Отметка
верха
площадки
Глубина
залотенка
ф-та
11
12
7,4
-0,5
Проектная схема для расчета
Расчет шага вспомогательных балок
L=13000мм; В=7400мм; а=2600мм
q n =3,55 кН/м 2 ; q в =13,2 кН/м 2
С 235 (Вст 3 КП 2); RY =23 кН/см 2
1. Определяем размеры несущего стального настила

q n =q пост
+q внр =3,55+13,2=16,75 кН/м 2
н
Согласно граничным отношениям прогиба будущего настила
1
L n , толщи150
на листа=10 мм.
q с.в . =78,5 кН/м 2 =0,0785*10=0,785 кН/м 2
2
2. Суммарная нормативная нагрузка

q ппост =  q п + q
п
св
=13,2+3,55+0,785=17,535=0,0017535 кН/см 2
Тогда
Ln
= 40 ( 1 +
tn
1,6272
506,25 * q n (
км
)
см 2
) = 40 ( 1 +
1,6272
)= 113,32
506,25 * 0,0017535
Lmax
 10 *113,32  1130
n
Расчет второстепенной балки
Пример расчета№1
Листы настила располагают вдоль второстепенных балок, тогда шаг балок,
должен равняться ширине прокатных листов
Ширина настила
принимается 1000мм,
тогда шаг балок 1040мм
1040*6=6240мм
а1 
1160
 580 мм
2
7400-6240=1160мм
3
Расчет балки Б1
1. q НАСТ =(q ПОСТ +q вр +q н )*к*а 1 =(3,3+13,2+0,785)*1,02*1,04=18,601
км

м
18,6 кН/м
2. Определяем расчетную продольную нагрузку на балку с учетом ориентировочного собственного веса.
q
p
=(q ПОСТ *γ f +q вр *γ f +q НАСТ *γ f )*k св *а 1 =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*
n
b
n
*1,02*1,04=21,82 кН/м
3. Определяем M max в балке
M max =
qL2 21,82 * 2,6 2

 18,4379кН / м  1843,79кН / см
8
8
4. Определяем требуемого сопротивления с учетом упруго пластичной работы материала.
Wtp 
M max
1843,79

 65,07см 3
Cф * R у *  с 1,12 * 23 *1,1
Принимаем: двутавр согласно сортаменту
I №14 * , WX =81,7см 3 ; I X =572 cм 4 ; S X =46,8 cм 3
(ГОСТ 8239-97)
А I =17,4 см 2 q св =13,7 кН/м=0,137кН/м
4
t ст =4,9 мм.
5. Определяем расчетную нагрузку на балку с учетом реально собственного
веса.
q /p  ( q ПОСТ * f  q вр *  fв  q НАСТ *  fи )*а 1 +q св *  fп =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*
*1,04+0,137*1,05=21,536 кН/м.
6. Определяем реальный момент и реакции балки на опоре.
/
М max
=
21,536 * 2,6 2
 18,2кН/м=1820кН/см.
8
l
2
V /А =V b/ =q /p * =21,536*
2,6
=27,997кН
2
/
Q max
=V 1/
7.Определяем реальную прочность балки.
=
Qmax * S 27,997 * 46,8 1310,26
=
=
=4,25кН/см 2
It СТ *  c 572 * 0,49 *1,1 308,308
4,25  R3 =0,58 *Rу=13,34 кН/см 2

X 
/
М max
1820
1820


 18,66  23км / см 2
GWX *  c 1,085 * 81,7 *1,1 97,509
G 1 =C G=1,085 по таблице 66 СМиП
An
вп * t n
7,3 * 0,75
5,475



 0,849
AСТ
AI  2(в п * t n ) 17,4  2(5,475) 6,45
5
8. Проверяем жесткость балки
f
МР * L
1820 * 260
1
1




4
L К *10 * ЕІ 1,15 *10 * 2,04 *10 * 572 283 200
Расчет вспомогательной балки Б 2
F 1 =2V Б1 =2*27,997
LаБ1
2,6
F 2 =2V Б1 а=2q Б1 а 1 *
=2*16,8 =43,68 кН
2
2
q РБ1 =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*
1,04  0,58
 0,137*1,05=20,569*0,81
2
+0,144=16,8км/м
1. Определяем реакц3ии и момент в пролете балки с учетом её ориентировочного веса.
V A  VB  (
a
M max
=[
F F
1
2
2
) * Rсв  (
5 * 55,994  2 * 43,68
) * 1,03  189,17 кН
2
Va
* (0,58  1,04  1,04  1,04)  F1 *1,04  F1 * 2,08  F2 * (1,04  1,04  1,04) * Rсв
k св
189,17


* 3,7  58,23  116,47  136,28 *1,03  379,619кН / м  37961,9кН / см
 1,03

2. Определяем необходимый требуемый момент сопротивления.
WТР 
a
М max
37961,9
37961,9


 1339,71см 3
Cop * R y *  c 1,12 * 23 *1,1 28,336
6
по сортименту принимаем I №50.
А I =100см 2 ; W X =1589cм 3 ; І X =39727см 4 ;S=919cм 3
q СВ =78,5кг=0,785кН; в п =17 t п =15,2 t СТ =10=1
3. Уточняем величину М max с учетом собственного веса.
Qmax  V A/  VB/  (
F  F
1
2
2
)
 t * qcв * L
2

5 * 55,994  2 * 43,68

2
1,05 * 0,785 * 7,4
 186,705кН
2
(a)
M max
=186,705*3,7-55,994*1,04-55,994*2,08-43,68*3,12-
1,05*0,785*
3,7 2
=374,188 кН/м=37418,8кН/см
2
4. Проверяем прочность профиля балки
Определяем отношения
An
вп * t n
17 *1,52


 0,535
AСТ
AI  2(в п t n ) 100  2(25,84)
G=C=1,1165
Напряжение в точке действия М max .
 
M max
37418,8
37418,8


 19,17  23кН / см 2
GmWX  C 1,1165 *1589 *1,1 1951,5
Проверяем запас прочности.
7
 
23  19,17
*100%  16,65%  5%
23
5. Проверяем жесткость балки
/
f Mp *L
32548 * 670
21,807
1
 1 





4
e k10 ES 1,15 * 10 * 2,06 *10 * 27696 6561,18 301  250 
6. Прочность на срез

Qmax * S 177,12 * 708 125400,96


 4,57  23 * 0,58  13,34кН / см 2
I * t CТ
27696 * 0,9 24926,4 *1,1
Пример расчета №2
Расчет балки Б1
1. Определяем погонную нагрузку на балку с учетом её ориентировочного
веса.
q P =( q n +  ft  qвр *  fв  q наст *  fn ) * k св * а1 =(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*1,02
*1,1=23,078 кН/м
2. Определяем М max в пролете
M max 
qL2 23,078 * 7,4 2

 157,969кН / м  15796,9кН / см
8
8
3. Определяем требуемый момент сопротивления
8
WТР 
М max
15796,9

 557,485см 3
Сор * R *  C 1,12 * 23 *1,1
по сортаменту принимаем І №33
А І =53,8см 2 ; W X =597 cм 3 ; І X =9840см 4
q СВ =42,2кг=0,422кН S=339 cм 3 t СТ =7=0,7
4. Определяем расчетную нагрузку с учетом собственного веса.
q /p =( q n +  f  qвр *  fв  q наст *  n ) * а1  qСВ *  fn =(20,569)*1,1+0,422*1,05=
=23,069кН/м
5. Определяем М max и реакции балки на опоре
23,069 * 7,4 2
 157,91  15791кН / см
8
7,4
 V A/  VB/  q /p * L / 2  23,069 *
 85,355кН
2
/
M max

Qmax
6. Проверяем реальную прочность балки.

Qmax * S
85,355 * 339
28935,345


 3,82кН / см 2  0,58Ry  13,34кн / см 2
I * t CТ *  С 9840 * 0,7 *1,1
7576,8

M max
15791

 21,86  23кН / см 2
GWX  C 1,1 * 597 *1,1
Аn
вп * t n
14 *1,12


 0,699
AСТ
AI  2(в п t n ) 53,8  2(15,68)

23  21,86
*100%  4,96%  5%
23
9
7.Проверяем жесткость балки
M p *e
f
15791* 740
1
1




4
e k *10ES 1,15 *10 * 2,06 *10 * 9840 208 200
Таблица сравнения вариантов
№
п/п
1
1
Название элемент Масса стали
конструкции
в кг/см 3
%
по
эле- по вариментам
анту
2
3
4
5
настил t=10мм
78,5
второстепен.
балки
I14 *
2
настила 13,7
вспомогат.
балки I 50
настил t=10 мм
17,07
Количество соединений
по эт.
6
ВОУ
7
Соединения
настила
8
Сварное
114%
78,5
Сварное
78,5
балка
второстепенная I№33
42,2
12,07
100%
Расчет главной балки.
F 1 =2V Б1 =2[(3,55*1,1+13,2*1,2+0,785*1,05)*1,1+0,422*1,05]*
7, 4
=170,71кН
2
F 2 =2V Б1 а =2[(20,569)*1,05+0,4431]*3,7=163,1кН
F 3 =2V Б1 =2[(20,569*0,5+0,4431]*3,7=79,38кН
Принимаем сталь С 245 с расчетным сопротивлением Rу=24 кН/см 2
V A  VB 
F  F F
1
2
3
2
* k СВ 
9 *170,71  2 *163,1  2 * 79,38
*1,06  1071,32кН
2
QMAX  V A  F3 * k СВ  1071,32  79,38 *1,06  987,18кН
2. М max в пролете балки
10
 V

М max  ( a  F3 ) * 6,5  F2 * 5,5  F1 (4,4  3,3  2,2  1,1) k СВ =[(4,4+3,3+2,2+1,1)] k СВ =
 k СВ

[(6053,44-897,05-1877,81)]*1,06=3475,2948кН/м=347529,48 кН/см.
3. Определяем требуемый момент сопротивления с учетом упругопластичной работы балки.
WТР 
M max
347529,48

 11753,567см 3
CОР RY  C 1,12 * 24 *1,1
4. Определяем оптимальную высоту балки предварительно предвидя
hбал  (
1 1
1
: ) L  *13  1,3 м
12 8
10
hОПТ  R
WX
11753,57

*1,16  119,42см
t СТ
1,1
t CТ =7+3h=7+3*1,3=10,9=1,09=1,1мм
5. Исходя из условия жесткости определяем min высоту балки
f
e
[ ]=
1
400
CОР R y L
5 CОР R y L  F
1,12 * 24 *1300

*
 72,5
 72,5
 122,98cм
p
24 E[ f ]
E
2,06 *10 4
F
2
hmin
n
6. Из условия на срез балки определяем min толщину стенки.
t СТ min 
1,5Qmax
1,5 * 987,18

 0,886 мм  8,86см
h * R3
120 * 0,58 * 24
11
7. Определяем min допустимую толщину стенки балки исходя условия применения продольных ребер жесткости
СТ
t min

h Ry / E
5,5
t СТ =10мм
120

24
2,06 *104
 0,745см
5,5
Из листа 1200*10
8. Компонуем поперечное сечение балки.
Ориентировочно задаемся толщиной поясных листов балки.
t ПОЯСА  20 мм t CТ  t n t n  3t СТ
hб =1200+20+20=1240
hб =1240> hОПТ =1194,2
3 WТР 3 11753,567
 *
 72,26см 2
4 h0
4
122
Определяем А п : Ап  *
Ширину балки пояса принимаем. в пределах рекомендуемых величин
1 1
1
в п  ( : )h 
*1240  326,32 мм
5 3
3,8
По сортаменту принимаем ГОСТ 82-70, полосу в п =340мм,
тогда t n 
An 72,26

 2,1см.
вп
34
Принимаем пояс у листа 340*22
12
9. Проверяем местную устойчивость статого пояса балки с учетом упругопластиковой работы материала.
вСВ
h
122,2
E
 0,11 * 0  0,11 *
 12,22  0,5
 14,65
tn
t СТ
1,1
R
принимаем
вСВ
=12,22
tn
Фактическое соотношение
в п  t СТ 34  1,1

 16,45см;
2
2
16,45

 7,48  14,65см
2,2
в св 
в св
tn
10.Определяем геометрические характеристики поперечного сечения балки.
3
t CТ * hСТ
h
в t 3 1,1 *120 3
122,2 2
 2( Ап ( 0 ) 2 )  2 п n 
 2(34 * 2,2) * (
)
12
2
12
12
2
34 * 2,2 3
2
 716948,54см 4
12
ІХ 
WX 
IX
716948,54

 11563,686cм 3
h/2
124 / 2
An  2 An  AСТ  34*2,2*2+120*1,1=281,6см 2
11.Определяем реальный момент и реакции балки с учетом собственного веса
q
СВ
=k*S*A І *100=1,2+0,0785*281,6*100=265,27
кг
км
=2,65
м
м
13
V A/  VB/ 
F  F F
1
2
2
13
 2,65 *1,05  1028,76кН
2
3
 qСВ *  f *
L 9 *170,71  2 *163,1  2 * 79,38

2
2
/
Qmax
 VF/  F3  1028,76  79,38  949,38кН
/
М max
 [(V A  F3 ) * 6,5  F2 * 5,5  F1 (4,4  3,3  2,2  1,1)  qСВ  c *
* 6,5  163,1 * 5,5  170,71 *11  2,65 *1,05 *
L L
*  (1028,76  79,38)
2 4
13 13
*  3337,33кН / м  333733кН / см.
2 4
Выполняем проверку прочности подобранного поперечного сечения по
формуле:

/
M max
333733
км

 23,57  24 2
GW C 1,1133 *11563,686 *1,1
см
Ап
2,2 * 34 74,8


 0,567
АСТ 1,1*120 132


24  23,57
*100%  1,79%  5%
24
/
1,5 * Qmax
1,5 * 949,38

 9,81  10  13,92
t СТ hСТ  С 1,1 *120 *1,1
Прочность балки
f M max p * e
1
1
333733 *1300
=
=
=
<
4
e
200
k *10 ES x 1,16 *10 * 2,06 *10 * 716948,54 395
Замена поперечного сечения балки ГБ-1.
14
X=
13
 2,5
5,2
В сечении определим
величину Q и М
М Х*  2,24  (V A/  F3 ) * 2,5  F2 *1,5  F1 * 0,4  qСВ * 2,5  1,25  (1028,76  79,38) * 2,5  163,1 *1,5 
 170,71 * 0,4  2,65 *1,25  205720,3кН / м
Q *x =2,5м=V A - F3  F2  F1  qCB * 2,5  1028,76-79,38-163,1-170,71-2,65*2,5=
=608,945кН
*
WТРx
 2,5 
M max *
205720,3
=
=9167,57см 3
R ШВ *  с 0,85 * 24 *1,1
2. Определяем необходимую площадь каждого из поясов изменённого сечения балки.
*
АТР

WТР* t СТ h 9167,57 1,1*124,4



 50,88см 2
h
6
124,4
6
3. Определяем ширину пояса, оставляя толщину прежней.
в n* 
An* 50,88

 23,13
tn
2,2
В соответствии с сортаментом по ГОСТ87-70 принимаем ширину пояса
240мм
в n*  240 мм  250 * 20
При этом в n 
1
h
10
в *n =240>0,1h=0,1*1244=124,4мм
15
в *n =240>0,5в n =0,5*340=170мм
в *n =240>180мм.
4. Определяем геометрическую характеристику измененного сечения балки.
3
t СТ * hСТ
h0 2
в п t n3 1,1 *120 3
24 * 2,2 3
2
IX 
 2 Ап ( )  2

 2(24 * 2,2) * 61,1  2
 552646,33см 4
12
2
12
12
12
WX* 
I X*
2 * I X*
2 * 552646,33


 8884,99см 3
h/2
h
124,4
5. Проверяем несущую способность подобранного сечения балки на расстоянии 2,5м от опоры.
M X*
205720,3
  * 
 21,05  24кН / см 2
W X  C 8884,99 *1,1
*
X
6. Проверяем приведенное напряжения на уровне поясных швов балки в месте изменения поясов.
*
 ПР
  1*2  3 1*2  22,33 2  3 * 3,23 2  23,02  1,15R y  C  30,36

*
X (a)
 1* 
кН
см 2
M X* 2,5
М Х* 2,5
205720,3


* hСТ 
*120  22,33кН / см 2
*
h
2
*
552646
,
33
2
І
Х
I X* / СТ
2
*
Q * S пол
608,945 * 3226,08

 3,23
*
552646,33 *1,1
І Х t СТ
*
S пол
 (вп* * t n* ) *
h0
122,2
 (2,4 * 2,2) *
 3226,08см 3
2
2
7. Проверка общей устойчивости балки.
16
Согласно п.5.16 СНиП общую устойчивость балок не нужно проверять при передачи нагрузок через стальной настил.
Расчет поясных швов балки.
1. Определяем сдвигающую силу на один см. длины балки.
Т
Qmax * S n* 949,38 * 3226,08

 5,54кН
552646,33
I X*
2. Определяем, катеты швов которые выполняем автоматической сварной.
Расчет сварных швов выполняем по металлу границ сплавления.
 f * RCВ  1,1 *18  19,8кН   Z * RCВ * 0,45  1,15 * 0,45 * 36  18,63
k ШВ 
Т
5,54

 0,149  1,49 мм
2(  Z RW ) ШВ  С 2 *18,63 *1,0 * 1,0
Однако в соответствии с данными табл. 38 СНиП с более толстым элементом, катет швов следует принять не менее 6 мм, что гораздо больше 1,49мм.
3. Проверка местной устойчивости составной балки.
*
 ПР
 21
км
км
 1,15R y  C  36 2
2
см
см
а также условие гибкости.
СТ 
hСТ
t СТ
Ry
E

120
24
 3,71  3,5
1,1 2,06 *10 4
17
4. Устанавливаем основные ребра жесткости в местах крепления или опирания второстепенных балок.
Х=2100-
1200
=1500
2
Z O =2100-1200=900
5. Проверяем местную устойчивость стенки в первом отсеке длиной.
а=2100<2h СТ =2*1200=2400мм.
6. Определяем момент и поперечную силу на расстоянии Х от опоры балки.
M X 1,5  (Va/  F3 ) * X  F2 * ( X  1,0)  qСВ *  f * X *
1,5  163,1 * (1,5  1,0)  2,65 *1,05 *1,5 *
X
 (1028,76  79,38) *
2
1,5
 1339,39  133939кН / см
2
QX 1,5  VA/  F3  F2  qСВ *  f * X  1028,76  79,38  163,1  2,65  1,05 *1,5  782,11кН
7. Проверяем местную устойчивость балки.
(
 2
 2
) (
)  С
 ПР
 ПР

М Х 1,5
I
 Х 1,5 
*
X
*
hСТ
1333939 120

*
 14,54кН / см 2
2
552646,33 2
Q X 1,5
hСТ * t СТ
 КР (СЧ ) 

782,11
 5,93кН / см 2
120 *1,1
С КР (СЧ ) * R y
СТ

32,15 * 24
 56,08
3,712
18
СТ 
 
d
Ry
t СТ
E

120
24
 3,72
1,1 2,06 *10 4
вп t n 3
2,2 2,2 3
( )  0,8
* ( )  1,173
hСТ t СТ
120 1,1
по коэф.  определяем Скр(сч)=32,15
 КР (СЧ )  10,3  (1 

0,76

2
)*
RS
СТ
 10,3  (1 
0,76 13,92
)*
 14,98кН / см 2
2
3,71
1,75
210
 1,75
120
Проверяем:
(
14,54 2
5,93 2
) (
)  0,48  1,1   C
56,08
14,98
т.е. условие п.7.3. выполнено
8. Определяем ширину и толщину ребер жесткости.
В соответствии с пунктом 7.3. СНиП ширина и толщина должна быть больше
или равно.
вР 
hСТ
1200
 40 
 40  80
30
30
t P  2в р
R
23
 2 *8
 0,535см
E
20600
принимаем t P =6мм.
19
Ребра приваривают к стенке балки ручной сваркой, тогда в соответствии со
СНиП п 3.8, толщина шва k ШВА  6мм.
Расчет опорного ребра балки.
1. Расчетная схема опорного ребра.
P
ATP

VГБ 1028,76

 30,62см 2
RСМ
33,6
,Р
в р  240мм, тогда вСВ

в Р  t СТ 24  1,1

 11,45см
2
2
Р
вСВФАК
 11,45  14,65 и т.д.
tp 
AТР 30,62

 1,28см
вР
24
Принимаем толщину ребра t P =14мм
2. Проверяем напряжение в опорном ребре из условия его смятия.

V ГБ
 R см.
АР *  С

1028,76
 30,62  33,6кН / см 2
(24 *1,4) *1
3. Проверяем устойчивость опорного ребра из плоскости балки
20

VГБ
 Ry *  C ;
AS 
LРСТ  0,65
б
AS  AP  AСТ
 в Р * t p  0,65
ІХ 
t p * в 3р
12

E
2,06 *10 4
 0,65
19,04см
R
24
E
2,06 *10 4
* t СТ  24 *1,4  0,65
*1,1  54,54см 2
R
24
1,4 * 24 3
 1612,8см 4
12
ІХ
1612,8

 5,44см
АS
54,54
іХ 

hCТТ
120

 22,06 по т 2 СНиП  У=0,954
С ХСТ 5,44

1028,76
 20,77  24кН / см 2
54,54 * 0,956 * 0,95
4. Определяем катет шва приклепляющие ребро и стенке балки
k ШВА 
VГБ
1028,76

 0,35см
2(RСІВ ) min LШВ *  ШВ *  С 2 * 0,7 *18 *1*1*118
LШВ  hСТБ  2  118см.
Принимаем, что швы выполнять ручной сваркой, т.34 СНиП.
 f  0,7
Z  1
 f * RСВ  0,7 *18  12,6кН / см 2   Z * RСВZ   Z * 0,45 * 37  16,6кН / см 2
В соответствии с требованием т.38 СНиП в наших условиях k ШВ должен
быть не менее 6 мм, принимаем k ШВ =6 мм.
Расчет соединений второстепенных балок с главными.
21
Для соединения второстепенной балки используем I 33 с главной балкой
принимаем накладку 200*280*8мм из стали с 235.
Балку прикрепляют до ребер главной балки болтами грубой точности из ст. 1кл.
4.6.d=20мм.
Расчетной силой является опорная реакция второстепенной балки, которую
увеличивают на 20%, тогда Р=1,2 VВБ =1,2*85,355=102,43 кН.
1. Выполняем проверку прочности конструктивно принятых накладок.
 ПР   2  3 2  1,15R y  C
2. Определяем величину действующего момента в соединении.
М НАКЛ =Р*15=102,43*15=1536,45кН/см.
3. Определяем момент сопротивления накладок.
WНАК
2
2t НАК * в НАК
2 * 0,8 * 2,8 2


 209,07
6
6
4. Определяем суммарную площадь поперечного сечения накладок.
A
НАК

 е * t НАК * 2  40см
M НАК 1536,46
кН
кН

 7,35 2  24 2
WНАК
209,07
см
см
5. Определяем касательное напряжение.

Р
102,43
кН
кН

 2,56 2  13,34 2
см
см
 АНАК 40
22
 ПР  7,35 2  3 * 2,56 2  8,58кН / см 2  1,15 * 28 *1,1  29,1кН / см 2
6. Расчет швов прикрепляющих накладок до стенки балки.
Эти швы выполняют ручной сваркой и катет шва необходимо принимать.
min
а) минимально допустимым принимаем k шв
=5мм.
б) max допустимых швов
min
k шв
=1,2*t min =1,2*0,7=0,84=8,4  9мм.
примем катет шва =9мм
7. Определяем касательное напряжение у шва расчетной силы Р по металлу
шва.
 ШВ 
Р
2 f * k ШВ * LШВ

102,43
кН
 2,43 2
2 * 0,9 * 0,9 * 26
см
LШВ  LНАК -2=28-2=26см
По границе составления.
 zШВ 
Р
2 Z * k ШВ * LШВ
 f  0,9

102,43
 1,886
2 *1 *1,05 * 26
 Z  1,05
Проверяем изгибающий момент
M ШВА  Р *20=102,43*20=2048,6кН/см
8. Определяем нормальное напряжение в швах под действием изгибающего
момента
23
а) по металлу шва
 ШВ

f
М
6М
6 * 2048,6


 11,22кН / см 2
2
2
WШВ 2 f k ШВ * е ШВ 2 * 0,9 * 0,9 * 26
б) по границе сплавления
 ZШВ 
6М
6 * 2048,6

 9,62кН / см 2
2
2
2 Z k ШВ * LШВ 2 *1,05 * 0,9 * 26
9. Проверяем несущую способность швов
а) по металлу шва
ПР
2
2
 ШВ
  ШВf
 3 ШВ
 11,22 2  3 * 2,432  11,98кН / см 2  1,15RШВ  С  20,7кН / см 2
б) по границе сплавления
ПР
2
2
= 9,62 2  3 *1,88 2  10,16кН / см 2  1,15RZ  C  18,63кН / см 2
 ШВ
  ШВf
 3 ШВ
10.Расчет болтов присоединяющих накладки к ребрам главной балки.
Принимаем болты: М20,d=20мм.
Определяем расчетное усилие, которое может быть воспринято болтом на
соединение.
а) из условия среза.
БОЛ
N Б  RСР
*  Б * АБ * пСР  15 * 0,9 * 3,14 * 2  84,78кН
AБ  пd 2  3,14 *12  3,14см 2
б) Из условия смятия
N Б  RCП *  Б * d  t min  36,5 * 0,9 * 2 * 0,65  42,71кН
24
2. Определяем количество болтов необходимое для соединения.
n
P
N
0
min
C

102,43
 2,4б  3болта
42,71 *1
Для соединения принимаем 3 болта
Расчет колоны её узлов.
1. Расчет стержня колонны.
Исходные данные: отм. верха фундамента 7,4 м.
 материал колонны ст 235. R y =23кН
 реакции главной балки V Г .Б . =1028,76кН
 ориентировачный собственный вес колонны Q=15кН.
1. Определяем вертикальную нагрузку на колонну с учетом собственного
веса.
N  2V Г .Б .  QСВ  2*1028,76+15=2072,52 кН
2. Определяем высоту колонны и её рабочую схему.
LГЕОМ  H  h3  hГБ  7,4  0,5  1,252  6,648 м
3. Определяем расчетную длину колонны.
LРХ  LУР  6,64см *   664 *1  664см
4. Определяем требуемую площадь колонны
  60  У  0,811
25
АТР 
N
2072,52

 55,55cм 2
4R y *  C
37,306
5. Определяем требуемые радиусы инерции.
і ТР
Х 
664
 11,07см
60
6. По А ТР ветви и требуем іТР
Х по сортаменту подбираем требуемый швеллер
для данной конфигурации нашей колонны.
A[  53,4см
[36
2
і Х [  14,2
I X  10820cм 4 І У  513см 4
Z O  2,68 іУ  3,1
7. Находим действующую гибкость стержня колонны относительно стержня
колонны.
 Х  664 / 14,2  46,76  У  0,866
8. Проверяем стержень колонны на устойчивость относительно оси Х.
Х 

N
2475

 23,4  23
2 A[ * Y 2 * 61,5 * 0,866
23,4  23
*100%  1,74%  5%
23
9. Производим расчет стержня колоны относительно оси у.
26
Определяем расстояние между ветвями колонны, в 2-х плоскостях  ПРУ   Х .
Определяем расстояние между планками исходя из этого, что гибкость
должна быть не более.
Ув  40; принимаем Ув  30 тогда
L1  Ув * іУС  30 * 3,1 =93см
Принимаем L1 =90 см.
10 Предварительно задается размерами планок, при этом во избежании выпучивании планок д.б. выдержаны соотношения.
в ПЛ
L
 30 и ПЛ  50
t ПЛ
t ПЛ
Задаемся min возможной шириной колонны.
в Кmin =2*115+100=330мм=33см
Компонуем в планки: в ПЛ =0,7*33=23см.
п
І ПЛ * L

ІУ * вК
233
*113
12
 6,77  5
513 * 33
1*
 ПР  2у  в у 2   Х  46,76
2
2
 у  2Х  У2  2Х  УК
 УВЕТ
УВЕТ 
L1 90

 29,03  40
іУ [ 3,1
кол
46,76 2  29,032  36,66
y 
27
т.к. ку 
Lу
іУКОЛ
 іУКОЛ 
Lу
у

664
 18,11см
36,66
11. Используя приблизительно зависимость радиуса инерции от конфигурации.
іУ   У * в К  в К 
іУ
У

18,11
 41,16см .
0,44
Согласно данным справочной литературы под редакцией Мельникова.
КОЛ
принимаем в К  390  вmin
 330 мм
12. Определяем геометрические характеристики колонны.
I YK  2I Y [  2 A[ (
вк 2
33,6 2
)  2 * 513  2 * 53,4 * (
)  31169см 4
2
2
в  в К  2Z 0[  390  2 * 27  336мм.
ІУ

 А[
іУ 
31169
 17,08см
2 * 53,4
13.Определяем гибкость колонны.
Определяем  у ;  ПР ;  У .
У 
664
 38,88
17,08
ПР  УК 2  УВЕТ 2  38,882  29,032  48,52  У  0,858
14.Проверяем устойчивость стержня колонны относительно оси у.
у 

2072,52
2072,52
км
км

 22,62 2  23 2
У * 2 * 53,4
92,7
см
см
23  22,62
*100%  1,65  5%
23
15.Соединения планки рассчитывают на условную поперечную силу.
28
QУС  7,15 *10 6 (2330  Е / R)
N
2,06 *10 4 2072,52
 7,15 *10 6 (2330 
)*
 25кН .
YY
23
0,858
тогда условная сила приходящая на одну планку, будет:
К
QУСЛ

FПЛ 
QУСЛ 25

 12,5кН
2
2
Q ПЛ  L 12,5  113

 42,04кН
в
33,6
М ПЛ 
QПЛ * L 12,5 *113

 706,25кН
2
2
Проверяем напряжение.
 ПЛ 
М ПЛ
6М ПЛ
6 * 706,25


 8,01кН / см 2
2
2
WПЛ t ПЛ * в
1* 23
Будем рассчитывать на срез только по металлу шва.
 f R СВ  0,7 *18  12,6   Z RZСВ  1* 0,45Ry  15,75
16.Назначаем сварной шов: k ШВ =8мм
Проверяем напряжение в шве:
2
2
 ШВ
  ШВ
706,25
М
F 2
42,04
кН
0,7 * 0,8 * 23 2 2
 ( ПЛ ) 2  (
)  (
) 
 14,67 2
WШВ
AПЛ
6
0,7 * 0,8 * 23
см
2
2
 ШВ
  ШВ

1
k ШВ * LШВ
(
6М 2
1
6 * 706,25 2
)  F2 
(
)  42,04 2  14,665
LШВ
0,7 * 0,8 * 23
23
 14,67кН / см 2
Расчет базы колонны.
29
1. Нагрузка действующая на колонну.
N=2072,52 кН, бетон В 12,5; R в =0,75кН/см 2
2. Находим требуемую площадь опорной плиты.
ТР
AПЛ

N
RФ
RФ  RБ  1,2 * 0,75  0,9кН / см 2
ТР
AПЛ

2072,52
 2302,8см 2
0,9
3. Принимаем ширину траверса 10мм, а ширину свеса L=70мм.
Тогда.
В ПЛ =h [ +2(t ТР +C)=360+2(10+70)=520
L
ТР
КЛ
ТР
АПЛ
2072,52


 39,86см  в К  400
ВПЛ
520
L КОМ
ПЛ  в К  2( а1  а 2 )  400  (60  50) * 2  620 мм  62см
Определяем В ТР : ВТР  АТР / LПЛ 
2072,52
 33,43см
62
Принимаем размеры плиты 620*520мм.
4 Определяем действительное давление на фундамент.
30
 Ф ( qФ ) 
N
2072,52

 0,64кН / см 2
В ПЛ
62 * 52
5 Определяем толщину опорной плиты.
Определяем равномерное давление фундамента.
1. консольная часть плиты.
2. плиты опертые на три канта.
3. плиты опертые на четыре канта.
Участок длинной 1см.
qФ * с 2 0,64 * 7 2
Участок 1. M 1 

 15,68кН / см.
2
2
Участок 2 M 2  qФ * L
т.к. соотношение
M2 
а 11

 0,306  0,5
L 36
qФ * а 2 0,64 *112

 38,72кН / см
2
2
Участок 3. M 3  qф * L2 , т.к.
d 40

 1,11    0,056
L 36
M 3  0,056 * 0,64 * 36 2  46,45кН / см
Принимаем сталь С235; R=22кН/см 2 , t nл >20мм.
6. Определяем толщину опорной плиты по max моменту.
t ПЛ =
6M
6 * 46,45

 3,56см
Rу
22
принимаем t пл =40мм.
7. Определяем высоту траверса и длину сварных швов k шв д.б не более 1,2см
min толщины из двух свариваемых элементов. Принимаем k шв =10мм. L ШВ
определяем из условия среза по металлу шва.
 f * RСВ  0,7 *18  12,6   Z * RZ  1 * 0,45 * 35  15,75
LШВ 
N
2072,52

 32,9  33см
4RШВ ( f * RСВ ) ШВ  С 4 *1*15,75 *1*1
31
Определяем высоту траверсы.
hТР  LШВ  1см  33  1  34см
max
8. Определяем еШВ
 85 f k ШВ  33см  85 * 0,7 *1  59,5см
Швы в опорной плите не учтены.
9. Определяем толщину швов, которыми траверсу крепят к опорной плите.
k ШВ 
L
ШВ
L
ШВ
N
2072,52

 0,76
* (  f * RСВ ) ШВ  С 216 *12,6 *1 *1
 (61  2) * 2  (33  2) * 2  (11  2) * 4  216см
Принимаем шов k шв =10 мм
Расчет оголовка колонны.
Принимаем сталь С235 R Y =22кН/см 2 R 4 =35кН/ см 2
N=2V РБ =2*1028,76=2057,52кН=2058кН
2. Находим АТР 
N
2058

 58,8см 2
RСМ
35
*
опр
LСМ  вопр
 2t пл
 24  2 * 3  30см
3. Находим t P : t P 
AТР 58,8

 1,96см
LСМ
30
т.к. принимаем t P =20мм
4. Определяем длину швов крепящих к стенкам вервей колонны.
max
k ШВ
 1,2 * 0,8  0,96  10 мм  1см
L
ШВ

N
2072,52

 41,12см
4hШВ ( f RCB ) ШВ  С 4 *1*12,6 *1*1
LP  LШВ  1  42  1  43см
Принимаем ребро-430мм*20мм
32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Е.И.Беленя и Н.Н.Стрелецкий «Металлические конструкции», Спецкурс
Москва и Стройиздат», 1982г.
2 Я.М.Лихтарников, Д.В.Ладыженский, В.М.Клыков, «Расчет стальных конструкций», Киев. «Будівельник», 1984г.
3 В.Т.Васильченко, А.Н.Рутмак, Е.П.Лукьяненко. «Справочник конструктора
металлических конструкций», Киев «Будівельник»,1990г.
4 СНиП ІІІ-23-81 «Стальные конструкции».
5 МУ №=593.
33