загрузка...
загрузка...
На головну

Розрахунок елементів будівельних конструкцій на стиск

  1. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  2. I. Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок
  3. I. Розрахунок накопичувальної частини трудової пенсії.
  4. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  5. I. Розрахунок розміру плати за комунальну послугу, надану споживачеві за розрахунковий період в i-м житловому приміщенні (житловий будинок, квартира) або нежитловому приміщенні
  6. I. Розрахунок розміру страхової частини трудової пенсії.
  7. II. ЗАВДАННЯ ДЛЯ ТИПОВИХ РОЗРАХУНКІВ

При розрахунку елементів будівельних конструкцій на стиск використовується метод розрахунку на стійкість за допомогою коефіцієнта зменшення основного допустимого напруження .

З курсу опору матеріалів відомо, що критична сила, що стискає прямий стрижень, обчислюється за допомогою формули Ейлера

 , (6.1)

де  - Коефіцієнт приведеної довжини, що залежить від умов закріплення стержня.

Знаючи критичну силу, обчислюють критичне напруження і умова застосовності формули Ейлера

 , (6.2)

де  - Межа пропорційності стали.

Підставивши вираз для критичної сили, отримуємо

 , (6.3)

де  - Радіус інерції перерізу;

 - Стійкість.

Таким чином, критичне напруження залежить тільки від модуля пружності  і гнучкості стрижня .

якщо  , А для крихких матеріалів  , То цим напруженням відповідає гнучкість .

Стрижні, у яких гнучкість  називаються стрижнями малої гнучкості. В цьому випадку стислі елементи розраховують тільки на міцність.

У разі стрижнів великої гнучкості небезпечним станом слід вважати момент виникнення в стислому стрижні напруги .

Умова працездатності стисненого стержня

На практиці критичне напруження обчислюють залежно від розрахункового опору

 , (6.4)

де  - Коефіцієнт поздовжнього вигину (коефіцієнт зменшення допустимої напруги на стиск). Його визначають залежно від гнучкості  , Розрахункового опору  і модуля пружності (модуля Юнга) .

6.1. Розрахунок центрально стиснутих колон

Центрально стислими називаються колони, навантажені стискають силами, які спрямовані вздовж осі колони (рис. 41). Такі колони необхідно розраховувати на міцність і стійкість.

Рис 41. Центрально стисла колона

Умова міцності відображає першому граничному стану

 , (6.5)

де  - Стискає сила;

 - Площа перерізу колони.

Умова стійкості формулюється з використанням коефіцієнта поздовжнього вигину  (Зменшення допустимої напруги на стиск)

 . (6.6)

коефіцієнт  визначається в залежності від гнучкості колони

 , (6.7)

де  - Розрахункова довжина колони, яка приймається рівною висоті колони;

- радіус інерції поперечного перерізу.

При обчисленні гнучкості колони коефіцієнт приведеної довжини приймається як для випадку шарнірного закріплення по кінцях колони, тобто  . Така умова можна прийняти для випадку вільного обпирання траверси, несучої трубопроводи, на колону зверху і вважаючи, що з'єднання бази колони з фундаментом не створює защемлення нижнього кінця колони в силу того, що існує можливість вигину опорної плити.

коефіцієнт  обчислюють залежно від величини умовної гнучкості колони

 . (6.8)

значення j слід визначати за формулами СНиП II-23-81

 (6.9)

 (6.10)

 . (6.11)

При цьому гнучкість колони не повинна перевищувати граничної гнучкості

 (6.12)

де

 a - коефіцієнт, що приймається не менш як 0,5.

Виходячи з умови граничної гнучкості, можна рекомендувати граничні розміри при проектуванні колон.

Так, наприклад, для зварних двотаврових колон приймається:

· Товщина листів для поясів двотавру ;

· Товщина листів для стінки двутавра .

Висоту двотаврового перетину (рис. 42) визначають залежно від висоти колони

 . (6.13)

Рис 42. Позначення розмірів поперечного перерізу двотавру

Для співвідношення геометричних розмірів поперечного перерізу в залежності від гнучкості

 (6.14)

 (6.15)

 (6.16)

Для зміцнення контуру перетину і стінки колони, при відношенні  , Встановлюють парні поперечні ребра жорсткості на відстані 2,5-3 м, але не менше 2-х на одному відправних елементі.

Якщо в результаті розрахунку потрібно обчислити площу поперечного перерізу  але в цьому випадку коефіцієнт поздовжнього вигину  ніхто не знає, оскільки він сам залежить від площі поперечного перерізу.

Для вирішення цієї суперечності використовується метод послідовних наближень для підбору коефіцієнта  . Спочатку можна прийняти  . Після цього обчислюють площу перетину  і вже для цієї величини площі підбирають розміри перетину. Встановивши розміри поперечного перерізу колони і визначивши геометричні характеристики , и  , Встановлюють фактичне значення .

При другій спробі  і т.д. поки не виконається умова  , де  наперед задана мала величина.

6.2. Розрахунок позацентрово стиснутих колон

У тому випадку, коли лінія дії стискаючої сили не збігається з віссю колони, в поперечних перетинах колони крім поздовжньої сили виникає згинальний момент (рис. 43).

Мал. 43. Позацентрово стисла колона.

Тоді в разі вигину в одній площині умова міцності запишеться в такий спосіб

 . (6.17)

А при вигині в 2-х площинах

 (6.18)

де  - Координати найбільш небезпечною точки.

Стійкість колони в площині дії згинального моменту  перевіряють з урахуванням коефіцієнта  , Який залежить від гнучкості колони

 (6.19)

де  - Поздовжня сила, прикладена з ексцентриситетом ;

 - Коефіцієнт стійкості, який визначається в залежності від умовної гнучкості

 , (6.20)

де

і приведеного відносного ексцентриситету

 , (6.21)

де  відносний ексцентриситет;

 - Коефіцієнт впливу форми перерізу, який для двутавра визначається (таб. 6.1) в залежності від ,  і відносини

де  - Площа полки двотавру;

 - Площа стінки двутавра.

Таблиця 6.1

 0?  ?5  > 5
 0,25  (1,45-0,05) -0,01 (5- )  1,2  1,2
 0,5  (1,75-0,1) -0,02 (5- )  1,25  1,25
 ?1,0  (1,90-0,1) -0,02 (6-m)  1,4-0,02  1,3

Для інших перерізів коефіцієнт  визначається по таблиці 73 (СНиП II-23-81).

коефіцієнти je для перевірки стійкості позацентрово-стиснутих суцільностінчатих стрижнів в площині дії моменту, що збігається з площиною симетрії, визначається по таблиці 74 (СНиП II-23-81). У таблиці 6.2 наведені деякі значення je.

Таблиця 6.2

 умовна гнучкість  коефіцієнт je при наведеному відносному ексцентриситеті mеf  
   0,1  1,0  2,0  4,0  6,0  8,0  10,0  14,0  20,0  
 0,5  0,967  0,722  0,538  0,337  0,237  0,210  0,150  0,106  0,077
 1,0  0,925  0,653  0,484  0,307  0,225  0,196  0,142  0,103  0,074  
 2,0  0,813  0,536  0,397  0,260  0,193  0,170  0,125  0,094  0,067  
 4,0  0,505  0,330  0,256  0,181  0,140  0,127  0,098  0,078  0,057  
 6,0  0,258  0,198  0,166  0,128  0,104  0,096  0,079  0,066  0,049  
 8,0  0,152  0,128  0,113  0,091  0,078  0,074  0,062  0,053  0,041  
 1,0  0,100  0,090  0,079  0,069  0,059  0,057  0,049  0,043  0,035  

 

Колону необхідно також перевірити на можливість втрати усточивее з площини дії згинального моменту за формулою:

 (6.22)

де  - Коефіцієнт поздовжнього вигину колони в залежності від умовної гнучкості

 . (6.23)

коефіцієнт  обчислюється в Відповідний з пунктом 5.31 СНиП II-23-81.

6.3. Розрахунок бази колони

Розглянемо розрахунок бази колони на прикладі зварної двотаврової колони (рис 44).

Спочатку визначається необхідна площа опорної плити з умови відсутності зминання бетону

 (6.24)

де  - Розрахунковий опір бетону зім'яту

, ;

- Площа опорної плити колони;

- Площа верхнього обріза фундаменту.

Мал. 44. База колони

Розрахунковий опір бетону стиску (таблиця 6.3)

Таблиця 6.3

 Клас міцності  В7,5  В 10  О 12  В15  В20
 Розрахунковий опір, МПа  4,5  6,0  7,5  8,5  11,5

У першому наближенні приймають .

Ширина опорної плити

 , (6.25)

де  - Ширина пояса двотаврової колони;

.

Довжина опорної плити .

При розрахунку на міцність опорної плити використовуються відомі рішення для прямокутних пластин. При цьому вся плита розбивається на окремі ділянки, тобто на окремі пластинки, межами яких служать конструктивні елементи бази колони, якими вона спирається на опорну плиту.

Відповідно до рис. 45 можна виділити кілька характерних варіантів плити з різними умовами на її кордонах. Для кожного варіанту закріплення плити обчислюється максимальний згинальний момент.

Варіант 1. Плита оперта по 4-м сторонам (рис. 45, 1)

Мал. 45. Розрахункові схеми опорної плити бази колони

 , (6.26)

де и  коефіцієнти, величина яких залежить від відносини ;

- Реактивне тиск фундаменту на опорну плиту;

- конструктивні елементи.

Варіант 2. Плита оперта по 3-м сторонам (рис. 45, 2)

 . (6.27)

Варіант 3. Консольна плита (рис. 5.43, 3)

 . (6.28)

Варіант 4. Плита, оперта по 2-м сторонам (рис. 45, 4)

 . (6.29)

Для цього варіанту під позначенням  розуміється діагональ прямокутника, а  - Відстань від вершини кута до діагоналі.

Коефіцієнти для розрахунку плит на вигин.

Таблиця 6.4

 Плити опертих по 4-м сторонам  Опертих по 3-м сторонам
 1,01,21,41,61,8?2,0  0,0480,0630,0750,0860,0940,125  0,50,70,91,21,42,0?2,0  0,0600,0880,1070,1200,1260,1320,133

Товщину опорної плити визначають за найбільшою вигинає моменту зі знайдених для різних ділянок

 (6.30)

де  - Товщина опорної плити.

Тоді умова міцності для товщини опорної плити

 (6.31)

поздовжнє зусилля  передається від колони на траверсу за допомогою 4-х зварних швів.

Якщо задати катет  можна знайти необхідну висоту траверси.

 . (6.32)

Товщина листів траверси і ребер жорсткості приймається рівною 12-16 мм.

Катет зварних швів, що прикріплюють листи траверси і ребра жорсткості до опорної плиті

 , (6.33)

де .

Діаметр анкерних монтажних болтів приймають без розрахунку рівним 20-30мм.

 



Попередня   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   Наступна

СТІЙКІСТЬ МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ | ПРОЕКТУВАННЯ ОПОР І естакади МАГІСТРАЛЬНИХ І ТЕХНОЛОГІЧНИХ ТРУБОПРОВОДІВ | ЗАЛІЗОБЕТОННІ КОНСТРУКЦІЇ | Конструювання і розрахунок окремо розташованих опор. | Розрахунок поздовжніх деформацій надземної ділянки трубопроводу | сферичні резервуари |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати