ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 244
Скачиваний: 6
продольной силы и изгибающих моментов, что соответствует прин ципу независимости проявления влияния различных силовых факторов в упругой стадии работы.
В упругопластической стадии работы принцип независимости действия различных силовых факторов неприменим. Влияние продольного усилия в этих условиях является более значитель ным, чем изгибающих моментов, что и находит отражение в струк туре формулы (7.23), в которой степень первого члена является более высокой.
Соединительные решетки или планки составных внецентренно сжатых стержней должны рассчитываться на условную попереч ную силу, как и составные центрально сжатые стержни. Однако внецентренно сжатые стержни могут воспринимать и действитель ную поперечную силу. В таком случае расчет соединительных элементов должен производиться на большую из этих сил. При этом, если действительная поперечная сила больше условной, применять соединительные планки не рекомендуется.
§ 33. ДЕТАЛИ И УЗЛЫ СВАРНЫХ КОЛОНН
База колонны (рис. 7.8) имеет опорную плиту, через которую происходит распределение нагрузки на фундамент.
Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны опреде ляются в зависимости от расчетного сопротивления материала
|
|
—лл—« |
|
— ] |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
; |
|
,г^і - . |
1 |
--- 1=}=» |
|
f l |
|
|
|
|
V |
||
|
1 |
|
1 |
J |
|
|
1 |
|
|||
1 |
1 |
|
|
|
|
— |
['/7777777777777)^/97^. |
'лѴ/ѴЛ97777) '/7777m /> // |
|||
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
—,---------- , |
|
|
|
|
|
~ |
ш |
|
|
|
|
|
|
Рис. 7.8. |
База |
№ |
|
|
ч» |
колонны |
|
|
|
|
|
||
фундамента сжатию /?ф. При определении площади плиты пред полагается, что давление на фундамент передается по всей опорной поверхности равномерно
(7'25) где N — расчетное усилие в колонне; — расчетное сопротив
ление сжатию материала фундамента.
Для бетонного фундамента # ф = 50-7-80 кгс/см2.
Плита воспринимает давление со стороны фундамента и рабо тает на изгиб.
Обычно толщину плиты принимают в пределах 16—40 мм. Размеры косынок или траверсы определяются по конструктив ным соображениям с учетом размещения сварных швов, через
которые передается усилие от стержня колонны.
База внецентренно сжатой колонны передает на фундамент давление неравномерно. При расчете необходимо проверить усло вие передачи давления на фундамент со стороны наибольших
Рис. 7.9. Конструкции оголовков: а — при опирании балок сверху; б — при опирании через консоль
сжимающих напряжений. При этом наибольшее сжимающее напряжение у края плиты не должно превышать расчетное сопро тивление бетона сжатию.
Для закрепления плиты в фундаменте ставятся анкерные болты, которые воспринимают растягивающие усилия, возника ющие во внецентренно сжатых колоннах. Диаметр анкерных болтов принимается не менее 25 мм. С каждой стороны базы ста вится не менее двух болтов.
Для упрощения монтажных работ прикрепление базы колонны к фундаменту осуществляется через траверсы, которым придают несколько большую длину, чем опорной плите. При этом площадь опирания колонны располагается между болтами, что обеспечи вает возможность предварительной установки фундаментных бол тов, которые затем заводятся в боковые прорези траверс и закреп ляются в них посредством накладных шайб, привариваемых к траверсам после окончания сборки.
Оголовок колонны выбирается в зависимости от типа сопря жения колонны с балкой.
В случаях, когда балка передает только вертикальные на грузки, прикрепление является наиболее простым и удобнійм для монтажа. Свободное опирание балок сверху (рис. 7.9, а) произ
водится через плиту, которая приваривается к верхнему торцу стержня колонны по периметру.
Размеры сварных швов, определяются из условия передачи через них только вертикального давления R.
Сопряжение подкрановой балки с колонной часто осуще ствляется посредством консолей (рис. 7.9, б). Сварные швы, при крепляющие консоль, рассчитываются на действие изгибающего момента М = eR и перерезывающей силы R.
Монтажные стыки колонн могут выполняться сварными сты ковыми швами с полным проваром. Разрешается также для облег
чения монтажа |
применять |
монтажный стык на |
накладках. |
§ 34. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА |
|
||
Пример 1. |
Подобрать |
сечение центрально |
сжатой колонны |
из двух швеллеров, расположенных полками наружу и соединен ных между собой планками (рис. 7.2, б).
Расчетная нагрузка N = 160 тс = |
1,6МН; высота колонны |
L = 8 м; опирание концов шарнирное; |
материал — сталь марки |
Ст.З. |
|
Для определения требуемой площади поперечного сечения ориентировочно принимаем коэффициент продольного изгиба ср =
= |
0,85. |
Тогда в соответствии с формулой (7.1) |
|
|
|||||
|
|
|
|
N |
_ |
160 000 |
|
|
|
|
|
|
F = q>R |
~ |
0,85-2100 = 89,6 СМ2. |
|
|
||
= |
Выбрав по сортаменту |
ближайший |
профиль |
Q № 33 |
(F — |
||||
46,5 |
см2; |
гх = |
13,1 см; |
г'у = 2,97 |
см; z0 = |
2,59 см; |
J 0 = |
||
— 410 |
см4), |
будем |
иметь: |
|
|
|
|
|
|
гибкость стержня относительно оси хх в соответствии с фор мулой (7.2)
L _
Г х
800 |
61 |
|
13,1 |
||
|
коэффициент продольного изгиба по графику |
рис. 7.7, а (при т — |
|
= 0) ф = 0,86; |
|
|
напряжение в стержне по формуле (7.1) |
|
|
N_ |
160 000 |
200 МПа. |
(pF |
0.86-93 = 2000 кгс/см2 = |
|
Для определения расстояния между планками задаемся гиб костью ветви ÀB = 30, тогда
I = ХвГу = 30 • 2,97 = 89 см.
Расстояние между ветвями должно быть выбрано исходя из условия равной устойчивости Апр = кх.
При этом в соответствии с формулой (7.4) необходимая гиб кость стержня относительно оси уу должна быть
У х і |
: V 6 Г — 30! «Ï 53. |
Необходимый радиус инерции сечения стержня относительно оси уу будет равен
L 800 |
, _ , |
Г« = 53 = 15*1 СМ>
В соответствии с табл. 7.3 для сечения из двух швеллеров будем иметь гу = 0 ,6 Ь, следовательно, расстояние между швелле рами должно быть
1 |
^У |
15 1 |
ЛГ Л |
|
b |
6 = |
0,6 ~ |
25,2 см |
|
округляя, принимаем |
b = |
26 |
см. |
|
Для проверки принятых размеров находим характеристики сечения:
момент инерции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Jy = 2 (Jо + |
a2FB) = |
2 |
[410 + (13 Д- 2,59) 2 |
46,5] = |
||||||
|
|
|
|
= |
23 320 см4; |
|
|
|
||
радиус инерции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- і / Т |
Г |
|
1 |
/ 2 3 |
320 |
1 С о |
|
|
Г У |
= |
Ѵ |
|
~ |
Г = |
~ 9Ѵ3 ~ ~ “ |
|
5 ,8 с м ; |
|
|
гибкость колонны |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
_ X |
800 |
|
р- |
|
|||
гибкость ветви |
|
- |
1~ - |
T1 |
J - |
50>5> |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
X — _L — 8 9 |
— 99 9- |
|
||||||
|
|
в — |
- |
— 2 97 — z |
’ |
’ |
|
|||
приведенная |
гибкость |
у |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
я пр = |
|
xl = |
У 50,52 Д- 29,92 = |
58,5 < |
А* = 61. |
|||||
Для расчета соединительных планок в соответствии с табл. 7.5 находим условную поперечную силу
Qycn = 20/ 7 = 20 -93 = 1860 кгс = = 1,86 тс = 1,86 10- 2 МН.
В соответствии с формулой (7.8) перерезывающая сила и из гибающий момент, действующие на одну планку, будут:
Т = |
Qyc/ |
1860-89-io- |
= 3,18 тс = |
3,18-ІО"2 МН; |
|
2Ь |
г. 26 |
|
|
М = с у с л ‘ |
1860-89-ІО"6 = |
0,414 тс-м = |
0,414-10~2 МН-м. |
|
Приняв планку из полосы сечением 8x160 мм, будем иметь: площадь поперечного сечения планки
Fn = sB = 0,8 16 = 12,8 см2;
момент сопротивления сечения планки
|
W |
п |
— ~ |
0,8-162 = 34 см3. |
|
||
|
|
|
|
6 |
|
|
|
Расчетное напряжение в стыковом шве, прикрепляющем |
|||||||
планку, в |
соответствии |
с формулой (7.11), |
|
||||
|
0 = іЛт2 |
+ |
т2 = |
У ( ^ ) + ( - £ - ) |
= |
||
= |
(^ Ж ^ )2 + |
(іТ § )2 — 1240 кгс/см2 = |
124 МПа. |
||||
Если планку присоединить к каждой ветви колонны внахлестку одним угловым швом катетом 8 мм, то вследствие уменьшения толщины расчетного сечения шва напряжение в нем соответственно увеличится и будет равно
ош= 1,40= 1,4-1240= 1730 кгс/см2 = 173 МПа.
Это значит, что один угловой шов не может обеспечить усло вия прочности, поэтому при нахлестке необходимо выполнять два угловых шва на каждой ветви.
Пример 2. Подобрать сечение внецентренно сжатой колонны сплошностенчатого сечения из стали марки Ст.З. Расчетная на грузка: для осевого усилия N = 200 тс = 2 МН; для изгиба
ющего момента М — 60 те м = 0,6 МН м. |
Расчетная |
длина: |
в плоскости действия изгибающего момента |
Lx = 12 м; |
из пло |
скости действия изгибающего момента Ьу = 6 м.
Для сплошностенчатых стержней целесообразно принимать двутавровое сечение. При этом можно руководствоваться, во-пер вых, тем, что высота профиля для внецентренно сжатых элементов зависит от его длины и обычно принимается равной
а, во-вторых, тем, что по условиям местной устойчивости целе сообразно принимать следующее соотношение между высотой стенки двутавра и его толщиной
- ^ - < 7 5 .
Желательно также принимать возможно меньшее значение для толщины стенки.
8 В, С, МаЙзель |
225 |
Из |
этих соображений можно установить следующее: |
|
1. |
Пределы изменения высоты сечения могут быть следующими: |
|
|
h = |
1200 = 48 - 120 см. |
2. По условиям выбора возможно меньшей толщины стенки при одновременном обеспечении ее местной устойчивости для раз меров стенки двутаврового сечения могут быть намечены следу ющие варианты:
s/zCT= 0,6-45 см2; s/zcx = 0 , 8 • 60 см2.
В качестве первого приближения можно принять размеры стенки по второму варианту.
Руководствуясь данными табл. 7.3, для данного случая можно принять следующее ориентировочное значение радиуса инерции:
гх = 0,43h = |
0,43-60 = |
25,8 см. |
При этом гибкость элемента по формуле (7.2) может быть |
||
принята равной |
|
|
А* |
1200 |
46,5. |
Гх |
25,8 = |
|
Коэффициент влияния формы сечения rj, в соответствии с дан |
||
ными табл. 7.7 может быть принят равным |
||
1,45 — О.ООЗЯд. = |
1,45 — 0,003-46,5 = 1,31. |
|
Приведенный эксцентриситет, в соответствии с формулами |
||
(7.16), (7.18) и (7.19), будет |
равным |
|
|
е |
М |
т1 — 'х\т = х\— =г\ -щ -, |
||
Радиус ядра сечения р равен |
|
|
|
Утах |
|
где г — радиус инерции сечения; утах— наибольшее расстояние от центра тяжести сечения до крайнего волокна.
Принимая |
для ориентировочных расчетов |
|
|
_ h |
|
|
Уm a x — ~2~ > |
|
будем иметь |
/ |
|
р = |
-2-°’^3/')3- = 0,37h = 0,37-60 |
= 22,2 см. |
