Расчёт опорной плиты колонны.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчётной схеме способу её сопряжения с основанием. Наиболее простой считается конструкция базы с фрезерованным торцом колонны (рис. 14). В этом случае плита базы должна иметь достаточную толщину для того, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент.

 

Рис. 14. Схема базы колонны

 

8.6.1 Исходные данные:

Фундамент выполнен из бетона класса В20. Расчётная прочность бетона на местное сжатие R_b,loc= φR_b= 1,0x11,5 МПа = 117 кг/см².

Расчётная нагрузка от колонны составляет N = 58000 кг (см. п. 8.4.1).

Опорная плита из стали С255, расчётное сопротивление R_y= 2395 кг/см².

Расчёт.

При фрезерованном торце колонны плиту обычно принимают квадратной со стороной

То есть минимальная площадь опорной плиты из условия прочности бетона основания А_b,loc= 22,26х22,26 = 495,7 ≈ 500 см².

Из условия расположения сварных швов и фундаментных болтов принимаем размер фундаментной плиты по конструктивным соображениям 40х35 см, площадь плиты А_пл = 40х35 = 1400см².

В нашем случае плита работает как пластина на упругом основании, воспринимающая давление, сконцентрированное на участке, ограниченном контуром стержня (рис. 15).

Рис. 15. К расчёту базы колонны

 

В запас прочности, изгибающий момент в плите по кромке колонны определяется как для консоли по формуле

где σ_ф – напряжение в фундаменте под плитой базы,

А – площадь трапеции (заштрихованная на рис.15);

с =6,7 см – расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны.

Определяем напряжение в фундаменте:

σ_ф= N/А_пл = 58000/1400 =41,43 кг/см².

Определяем площадь трапеции:

Изгибающий момент в плите по кромке колонны

кгсм

Минимально требуемая толщина опорной плиты

где b­– основание трапеции, примыкающее к колонне (высота сечения колонны).

Принимаем опорную плиту толщиной 3,0 см.

 

 

 

Расчет экономических показателей.

На основании выполненных расчетов для фрагмента здания по схеме на рис. 1 выполним расчет технико-экономических показателей по расходу стали. Поскольку расчет балок покрытия не производился, в целях данной работыпринимаем: главные балки покрытия приняты из двутавра45Б2, прогоны покрытия – из 35Б2.

Таблица 8.

Наименование	Сечение по СТО АСЧМ	Длина, м	Колич., шт.	Вес кг/ пог. м	Вес всего, кг	В % от общей массы
Главная балка покрытия	45Б2	5,7		76,0	5198,4	20,0
Прогон покрытия	35Б2	6,0		49,6	7440,0	28,5
Главная балка перекрытия	40Б1	5,7		56,6	3871,5	14,8
Прогон перекрытия	30Б2	6,0		36,7	5505,0	21,1
Колонна	20Ш1	7,4		30,6	4076,0	15,6
ВСЕГО:					26090,9	100,0

 

Для последующих сравнений определяем удельные показатели:

1. Расход стали на 1 кв.м общей площади:

общая площадь (упрощенно) равна 12х30х2 = 720 м²;

удельный расход на 1 кв. м 26090,9/720,0 = 36,24 кг/м².

2. Расход стали на 1 куб м здания:

объем здания 720,0х6,05 = 4356,0 м³;

удельный расход на 1 куб. м 26090,9/4356,0 = 6,0 кг/м³.

Для оценки экономической эффективности проектов гаражей стоянок применяется также, показатель расхода стали на 1 машино/место. Для целей нашей работы примем, что на одном уровне располагается 12 машино/мест, всего на фрагменте – 24 машино/места.Расход стали на 1 машино/место:

26090,9/24 = 1087,1 кг на 1 машино/место.

Заключение.

В методических указаниях даны основные теоретические и практические материалы для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций". Даны примеры расчетов наиболее часто встречающихся отдельных элементов конструкций – балок и колонн.В приложениях к методическим указаниям даны необходимые справочные материалы и пример оформления графической части работы.

В графической части работы следует выполнять узлы конструкций в соответствии с заданием и подобранными в расчетах сечениями балок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Инженерные конструкции. Учебник под редакцией В.В. Ермолова. – М.:"Архитектура-С",2007.

2 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Е.И. Беленя,6-е издание.- М.: "Стройиздат", 1986.

3 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Ю.И. Кудишина, 11-е издание.- М.: Издательский центр "Академия", 2008.

4 Металлические конструкции. Файбишенко В.К. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: "Стройиздат", 1984.

5 СП 16.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".

6 СП 53-102-2004 "Общие правила проектирования стальных конструкций".

7 СП 20.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия"

8 Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1972,

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

к методическим указаниям для выполнения расчётно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций"

 

 

Приложение 1.

Схемы состава перекрытий

 

 

Приложение 2.

 

Сортамент СТО АСЧМ 20-93.

Двутаврыгорячекатаные с параллельными гранями полок

Таблица 1.

Нормальные двутавры

Про-филь	Размеры профиля, мм	Площадь сечения, см2	Масса 1 м длины, кг	Справочные величины для осей
h	b	S	t	R	Ix, см4	Wx, см3	Sx, см3	ix, см	Iy, см4	Wy, см3	iy, см
10 Б1			4,1	5,7		10,32	8,1		34,2	19,7	4,07	15,9	5,8	1,24
12 Б1	117,6		3,8	5,1		11,03	8,7		43,8	24,9	4,83	22,4		1,43
12 Б2			4,4	6,3		13,21	10,4			30,4	4,9	27,7	8,7	1,45
14 Б1	137,4		3,8	5,6		13,39	10,5		63,3	35,8	5,7	36,4		1,65
14 Б2			4,7	6,9		16,43	12,9		77,3	44,2	5,74	44,9	12,3	1,65
16 Б1				5,9		16,18	12,7		87,8	49,6	6,53	54,4	13,3	1,83
16 Б2				7,4		20,09	15,8		108,7	61,9	6,58	68,3	16,7	1,84
18 Б1			4,3	6,5		19,58	15,4		120,1	67,7	7,37	81,9		2,05
18 Б2			5,3			223,95	18,8		146,3	83,2	7,42	100,8	22,2	2,05
20 Б1			5,5			27,16	21,3		184,4	104,7	8,24	133,9	26,8	2,22
25 Б1						32,68	25,7		285,3	159,7	10,4	254,8	41,1	2,79
25 Б2						37,66	29,6		324,2	182,9	10,37	293,8		2,79
30 Б1			5,5			40,80			424,1	237,5	12,44	441,9	59,3	3,29
30 Б2			6,5			46,78	36,7		480,6	271,1	12,41	507,4	67,7	3,29
35 Б1						52,68	41,4		641,3	358,1	14,51	791,4		3,88
35 Б2						63,14	49,6		774,8		14,65	984,2	112,5	3,95
40 Б1						72,16	56,6		1011,1		16,66	1446,9	145,4	4,48
40 Б2						84,12			1185,3	663,2	16,79	1736,2	173,6	4,54
45 Б1						84,30	66,2			725,1	18,45	1579,7	158,8	4,33
45 Б2						96,76			1486,8	839,6		1871,3	187,1	4,4
50 Б1			8,8			92,38	72,5		1497,8	853,5	19,97	1581,5	158,9	4,14
50 Б2						1011,27	79,5		1688,4	957,3	20,33	1844,4	185,4	4,27
50 Б3						114,23	89,7			1087,7	20,47	2140,3		4,33
55 Б1			9,5	13,5		113,36			2050,9	1165,1	22,16	2404,5	218,6	4,61
55 Б2				15,5		124,75	97,9		2295,8	1301,6	22,44	2760,3	250,9	4,7
60 Б1						120,45	94,6		2306,1	1325,5	23,89		198,9	4,05
60 Б2						134,41	105,5		2587,9	1489,5	24,03	2277,5	227,8	4,12
70 Б0			11,8	15,2		153,05	120,1		3295,5	1913,1	27,31	3097,7	269,4	4,5
70 Б1				15,5		164,74	129,3		3644,9	2094,9	27,65	4556,4	350,5	5,26
70 Б2			12,5	18,5		183,64	144,2		4186,9	2392,8	28,19	5436,7	418,2	5,44

Широкополочные двутавры

Про­филь	Размеры профиля, мм	Пло­щадь сече­ния, см2	Масса 1 м длины, кг	Справочные величины для осей
h	b	S	t	R	Ix, см4	Wx, см3	Sx, см3	ix, см	Iy, см4	Wy, см3	iy, см
20Ш1						39,01	30,6		277,3	154,3	8,3	507,1	67,6	3,61
25Ш1						56,24	44,1		501,8	279,2	10,43	984,3	112,5	4,18
30 Ш1						72,38	56,8		771,4	429,5	12,52	1602,9	160,3	4,71
30 Ш2						87,38	68,6		947,4	529,9	12,75	2033,8	202,4	4,82
35 Ш1						83,17	65,3		1024,4	563,8	14,34	2834,1	227,6	5,84
35 Ш2						101,51	79,7		1275,2	706,1	14,61	3650,5
40 Ш1			9,5	12,5		112,91	88,6		1595,6	880,8	16,45	5575,4	372,9	7,03
40 Ш2						135,95	106,7		1983,4		16,87	7207,1	480,5	7,28
45 Ш1						157,38	123,5		2548,7	1412,5	18,88	8110,3	540,7	7,18
50 Ш1						145,52	114,2			1395,7	20,37	6762,4	450,8	6,82
50 Ш2			14,5	17,5		176,34	138,4		2951,4	1666,7	20,19	7896,4	526,4	6,69
50 Ш3			15,5	20,5		198,86	156,1			1912,8	20,48	9249,7	616,6	6,82
50 Ш4			16,5	23,5		221,38	173,8		3818,9	2161,5	20,75	10603,4	706,9	6,92
60 Ш1						174,49			3529,8	1981,5	24,26		511,2	6,63
60 Ш2				20,5		217,41	170,7		4285,3		24,09	9257,4	617,2	6,53
60 Ш3				24,5		252,37	198,1		5026,6	2869,9	24,38	11067,3	737,8	6,62
60 Ш4				28,5		287,33	225,6		5767,2	3305,6	24,64	12879,3	858,6	6,7
70 Ш1						211,49			4983,7	2814,6	28,55	9022,9	601,5	6,53
70 Ш2						242,53	190,4			3233,6	28,63	10381,1	692,1	6,54
70 Ш3				27,5		289,09	226,9		6761,9	3867,2	28,76	12422,4	828,2	6,56
70 Ш4			20,5	31,5		329,39	258,6		7696,2	4426,7	28,9	14240,2	949,3	6,58
70 Ш5				36,5		375,69	294,9		8821,9	5099,5	29,18	16512,3	1100,8	6,63
80 Ш1			13,5			209,71	164,6		5254,7	3018,9	31,3	7676,7	511,8	6,05
80 Ш2						243,45	191,1		6405,4	3644,1	32,28	9928,9	661,9	6,39
90 Ш1				18,5		243,96	191,5		6642,1	3861,2	34,63	8278,5	553,7	5,83
90 Ш2						270,87	212,6		7760,3		35,71	10283,3	687,8	6,16
100Ш1						293,8	230,6		9010,9	5234,1	38,96	11517,9	719,9	6,26
100Ш2						328,88	258,2		10348,2	5982,6	39,62		856,9	6,46
100Ш3						363,96	285,7		11684,5	6736,2	40,18		993,9	6,61
100Ш4			19,5	32,5		400,58	314,5		12940,7		40,45	17828,8	1114,3	6,67

 

Колонные двутавры

Про­филь	Размеры профиля, мм	Пло­щадь сече­ния, см2	Масса 1 м длины, кг	Справочные величины для осей
h	b	S	t	R	Ix, см4	Wx, см3	Sx, см3	ix, см	Iy, см4	Wy, см3	iy, см
20 К1			6,5			52,69	41,4		392,5	216,4	8,54	1314,4	132,1	4,99
20 К2						63,53	49,9		471,6	262,8	8,62	1601,4	160,1	5,02
25 К1						79,72	62,6		745,6	410,7	10,73	3089,9	248,2	6,23
25 К2						92,18	72,4		866,6	480,3	10,84	3648,6	291,9	6,29
25 К3				15,5		102,21	80,2		960,8	535,4	10,9	4088,6	325,8	6,32
30 К1						110,80			1265,1	694,7	13,04	6240,9	417,5	7,51
30 К2						119,78			1360,7	750,6	13,05	6754,5	450,3	7,51
30 К3						134,78	105,8		1433,7	806,9	12,64	7104,4	465,9	7,26
30 К4						134,82	105,8		1538,2	852,8	13,17	7732,3	513,8	7,57
35 К1						139,03	109,1		1827,4	1001,2	14,99	10541,7	605,8	8,71
35 К2						173,87	136,5		2302,6	1272,7	15,22	13585,3	776,3	8,84
40 К1						186,81	146,6		2850,1	1559,3	17,34	18921,9	950,8	10,06
40 К2						218,69	171,7		3331,2	1936,3	17,45		1120,6	10,12
40 К3						254,87	200,1		3844,4	2139,9	17,5	26199,5	1300,2	10,14
40 К4						295,39	231,9		4481,8	2513,2	17,72	31026,2	1532,2	10,25
40 К5				35,5		370,49	290,8			3198,6	18,02	37914,2	1895,7	10,12

 

 

Приложение 3.

 

Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп.

 

 

Для определения усилий в неразрезной балке

 

 

Приложение 4.

 

Металлические конструкции. Файбишенко В.К. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: "Стройиздат", 1984. Стр. 34.