Результаты расчетов несущих конструкций
Для определения внутренних усилий и напряжений в несущих конструкциях здания был применен конечно-разностный пространственный метод расчета с применением расчетно-вычислительного комплекса SCAD.
<!--[if !supportLists]-->1- <!--[endif]-->данные расчеты удовлетворяют условиям предельной гибкости только при закреплении колонны в 2-местах по высоте (данным закреплением может служить легкая обшивка внутренней стены).
<!--[if !supportLists]-->2- <!--[endif]-->данные расчеты удовлетворяют условиям устойчивости только при закреплении колонны в центре по высоте (данным закреплением может служить легкая перегородка).
Расчетная схема в программном комплексе SCAD
Расчет выполнен на следующую комбинацию нагрузок: (L1)*1+(L2)*1+(L3)*1+(L4)*1+(L5)*1
L1(собственный вес) – программа высчитывает автоматически
L2 (полезная на перекрытие пристройки)=200 кг/м2
L3 (полезная на перекрытие 2-го этажа)= 200 кг/м2
L4 (полезная на перекрытие 1-го этажа)= 400 кг/м2
L5 (полезная на пол)= 400 кг/м2
Расчет осадок фундаментной плиты и напряжений под ней. Расчет №1
Расчет выполнялся в программе КРОСС (SCAD)
Схема площадки
Список грунтов
Список скважин
Нагрузка
Нагрузка на фундаментную плиту 1.6 Т/м2
Отметка подошвы фундаментной плиты 0 м
Нагрузка на существующее здание 1.1 Т/м2
Отметка подошвы существующего здания -0.5 м
Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (-5.767;17.96) м
Точки с дополнительной нагрузкой
Допустимые напряжения 1,5 кгс/см2 при Sr-0,8 (по геологическим изысканиям) для насыпных грунтов по СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» табл. 5
Результаты расчета
Минимальное значение коэффициента постели 320.318 Т/м3
Максимальное значение коэффициента постели 943.182 Т/м3
Среднее значение коэффициента постели 416.972 Т/м3
Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0.011
Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (-5.767;17.96) м
Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке -4.917 м
Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 4.917 м
Максимальная осадка 1.398 см
Средняя осадка 0.789 см
Крен фундаментной плиты 0.011 град
Суммарная нагрузка 201.143 Т
Коэффициенты постели
Осадка
Допустимая осадка 15 см по СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»
Расчет перемещений в перекрытии первого этажа в программе SCAD. Расчет №2
Расчет перемещений в перекрытии второго этажа в программе SCAD. Расчет №3
Расчет главной балки перекрытия первого этажа из спаренного швеллера №18 с уклоном полок. Расчет №4
Для расчета принята балка с максимальным изгибающим моментом
Эпюра горизонтальных поперечных сил
Эпюра моментов
Эпюра вертикальных поперечных сил
Информация о расчете:
Расчет выполнен в соответствии с: п.п. 5.18;5.16;5.15 СНиП II-23-81 Стальные конструкции;
Дата выполнения расчета: 13.10.2006 0:40:44;
Исходные данные:
Геометрические размеры элемента:
- Расчетная длина элемента lefy = 638 см;
- Длина элемента l = 638 см;
Нагрузка:
- Изгибающий момент Mx = 2,45 тс м = 2,45 /0,00001 = 245000 кгс см;
- Поперечная сила на одну стенку сечения Qx = 0 тс = 0 /0,001 = 0 кгс;
- Поперечная сила на одну стенку сечения Qy = 0,7 тс = 0,7 /0,001 = 700 кгс;
Физические характеристики:
- Модуль упругости E = 206000 кгс/см2;
Прочность:
(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм; ]):
- Предел текучести стали Ryn = 2400 кгс/см2;
- Временное сопротивление стали разрыву Run = 3700 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести Ry = 2350 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru = 3600 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление стали сдвигу Rs = 1363 кгс/см2;
Коэффициенты надежности и условия работы:
- Коэффициент условия работы gc = 0,95 ;
Основные характеристики сечений: (Сечение показано условно)
(Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Швеллеры с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8240-89; [ 18; Сечение - двухветьевое; Тип двухветьевого сечения - ось симметрии y):
- Высота сечения h = 18 см;
- Ширина сечения b = 14,1 см;
- Толщина стенки t = 0,51 см;
- Толщина полки tf = 0,87 см;
- Площадь A = 41,4 см2;
- Погонная масса m = 32,499 кг/м;
- Момент инерции Jx = 2180 см4;
- Момент инерции Jy = 336,1579 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1 = 242 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2 = 242 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1 = 47,68196 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2 = 47,68196 см3;
- Статический момент Sx = 139,6 см3;
- Момент инерции при кручении Jt = 7,58 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwx = 0,7 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwy = 0,7 ;
Дополнительные характеристики сечений:
- Момент сопротивления нетто Wxn1 = 242 см3;
- Момент сопротивления нетто Wxn2 = 242 см3;
- Момент сопротивления нетто Wyn1 = 47,68196 см3;
- Момент сопротивления нетто Wyn2 = 47,68196 см3;
Общие характеристики составных стержней:
- Зазор между ветвями Z1 = 0,1 см;
- Расстояние между осями ветвей b1 = 3,98254475593567 см;
Характеристики сечения ветви:
- Высота сечения hb = 18 см;
- Ширина сечения bb = 7 см;
- Толщина стенки tb = 0,51 см;
- Толщина полки tfb = 0,87 см;
- Радиус закругления r = 0,9 см;
- Площадь сечения Ab = 20,7 см2;
- Погонная масса m = 16,3 кг/м;
- Момент инерции Jxb = 1090 см4;
- Момент инерции Jyb = 86 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1b = 121 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2b = 121 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1b = 44,3 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2b = 17 см3;
- Статический момент Sxb = 69,8 см3;
- Момент инерции при кручении Jtb = 3,79 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwxb = 0,7 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwyb = 0,7 ;
Характеристики сечения сварного соединения:
- Координата x точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей x = 7,05 см;
- Координата y точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей y = 9 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 5800 кг/см2 , несущих статическую нагрузку, с учетом развития пластических деформаций (при соблюдении требований п.п. 5.19-5.21, 7.5 и 7.24 СНиП II-23-81)
Ослабления стенки отверстиями - отсутствуют.
Момент сопротивления нетто:
Wxn1 = Wx1 =242 см3 .
Момент сопротивления нетто:
Wxn2 = Wx2 =242 см3 .
Момент сопротивления нетто:
Wyn1 = Wy1 =47,68196 см3 .
Момент сопротивления нетто:
Wyn2 = Wy2 =47,68196 см3 .
Поперечная сила:
Q = ; Qx2+Qy2 =; 02+7002= 700 кгс .
Ослабления стенки отверстиями для болтов - отсутствуют.
Косательные напряжения:
t = Q/(t h)=700/(0,51 · 18) = 76,25272 кгс/см2 .
Сечение - не является опорным.
2) Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций
Тип сечения по табл. 66 СНиП II-23-85 - 1.
Коэффициент:
По табл. 66 СНиП II-23-81
cx = 1,1.
Коэффициент:
По табл. 66 СНиП II-23-81
cy = 1,47.
Коэффициент:
По табл. 66 СНиП II-23-81
n = 1,5.
3) Продолжение расчета по п. 5.18 СНиП II-23-81 конструкции
Изгиб - в одной из главных плоскостей.
Минимальные значения моментов сопротивления:
Минимальное значение момента сопротивления нетто:
Wxnmin = min(Wxn1 ; Wxn2)=min(242;242) = 242 см3 .
t=76,25272 кгс/см2 r 0,9 Rs gc=0,9 · 1363 · 0,95=1165,365 кгс/см2 (6,54325% от предельного значения, запас 93,46%) - условие выполнено .
Т.к. t=76,25272 кгс/см2 r 0,5 Rs gc=0,5 · 1363 · 0,95=647,425 кгс/см2:
Коэффициент:
c1 = cx =1,1(формула (42); п. 5.18 СНиП II-23-81).
Зона чистого изгиба - имеется.
Коэффициент:
c1m = 0,5 (1+cx)=0,5 · (1+1,1) = 1,05.
Mx/(c1m Wxnmin)=245000/(1,05 · 242)=964,18733 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 0,95=2232,5 кгс/см2 (43,18868% от предельного значения) - условие выполнено (формула (39); п. 5.18 СНиП II-23-81).
4) Проверка выполнения условий, при которых устойчивость балок требуется проверять
Условие п. 5.16 а (сжатый пояс надежно связан с жестким настилом) - выполняется.
Устойчивость балок проверять не требуется
Расчет главной балки перекрытия второго этажа из спаренного швеллера №12 с уклоном полок. Расчет №5
Для расчета принята балка с максимальным изгибающим моментом
Информация о расчете:
Дата выполнения расчета: 05.11.2006 23:42:59;
Исходные данные:
Геометрические размеры элемента:
- Расчетная длина элемента lefy = 615 см;
Нагрузка:
- Изгибающий момент Mx = 0,93 тс м = 0,93 / 0,00001 = 93000 кгс см;
- Поперечная сила на одну стенку сечения Qy = 1,27 тс = 1,27 / 0,001 = 1270 кгс;
Физические характеристики:
- Модуль сдвига G = 810000 кгс/см2;
- Модуль упругости E = 2100000 кгс/см2;
Прочность:
(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм):
- Предел текучести стали Ryn = 2400 кгс/см2;
- Временное сопротивление стали разрыву Run = 3700 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести Ry = 2350 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru = 3600 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление стали сдвигу Rs = 1363 кгс/см2;
Коэффициенты надежности и условия работы:
- Коэффициент условия работы gc = 0,9 ;
- Коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению gu = 1,3 ;
Основные характеристики сечений: (Сечение показано условно)
(Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Швеллеры с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8240-89; [ 12; угол поворота сечения - 0 градусов.; Сечение - двухветьевое; Тип двухветьевого сечения - ось симметрии y):
- Высота сечения h = 12 см;
- Ширина сечения b = 10,6 см;
- Толщина стенки t = 0,48 см;
- Толщина полки tf = 0,78 см;
- Радиус закругления r = 0,75 см;
- Площадь A = 26,6 см2;
- Погонная масса m = 20,881 кг/м;
- Момент инерции Jx = 608 см4;
- Момент инерции Jy = 133,8912 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1 = 101,2 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2 = 101,2 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1 = 25,2625 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2 = 25,2625 см3;
- Статический момент Sx = 59,2 см3;
- Момент инерции при кручении Jt = 4,06 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwx = 0,81 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwy = 0,62 ;
Общие характеристики составных стержней:
- Зазор между ветвями Z1 = 0,2 см;
- Расстояние между осями ветвей b1 = 3,27880473136902 см;
Характеристики сечения ветви:
- Высота сечения hb = 12 см;
- Ширина сечения bb = 5,2 см;
- Толщина стенки tb = 0,48 см;
- Толщина полки tfb = 0,78 см;
- Радиус закругления r = 0,75 см;
- Площадь сечения Ab = 13,3 см2;
- Погонная масса m = 10,4 кг/м;
- Момент инерции Jxb = 304 см4;
- Момент инерции Jyb = 31,2 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1b = 50,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2b = 50,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1b = 20,26 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2b = 8,52 см3;
- Статический момент Sxb = 29,6 см3;
- Момент инерции при кручении Jtb = 2,03 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwxb = 0,81 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwyb = 0,62 ;
Характеристики сечения сварного соединения:
- Координата x точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей x = 5,3 см;
- Координата y точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей y = 6 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на прочность элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей (кроме балок с гибкой стенкой, с перфорированной стенкой и подкрановых балок)
Ослабления стенки отверстиями - отсутствуют.
Минимальное значение момента сопротивления нетто:
Wxnmin = min(Wxn1 ; Wxn2)=min(101,2;101,2) = 101,2 см3 .
Косательные напряжения:
t = Qy Sx/(Jx t)=1270 · 59,2/(608 · 0,48) = 257,62061 кгс/см2 (формула (29); п. 5.12 ).
2) Продолжение расчета по п. 5.12
Проверка выполнения условия для значений нормальных напряжений sx
Mx/Wxnmin=93000/101,2=918,97233 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 0,9=2115 кгс/см2 (43,45023% от предельного значения) - условие выполнено (формула (28); п. 5.12 ).
Проверка выполнения условия для значений касательных напряжений t
t=257,6206 кгс/см2 r Rs gc=1363 · 0,9=1226,7 кгс/см2 (21,00111% от предельного значения) - условие выполнено (формула (29); п. 5.12 ).
3) Проверка выполнения условий, при которых устойчивость балок требуется проверять
Условие п. 5.16 а (сжатый пояс надежно связан с жестким настилом) - не выполняется.
Расчетная длина элемента:
lef = lefy =615 см .
Расстояние между осями поясных листов:
h = h-t =12-0,78 = 11,22 см .
Проверка выполнения условий
h /b=11,22/10,6=1,05849 > 1 (105,84906% от предельного значения) - условие выполнено .
h /b=11,22/10,6=1,05849 < 6 (17,64151% от предельного значения) - условие выполнено .
b/t =10,6/0,78=13,58974 r 35 (38,82784% от предельного значения) - условие выполнено .
Расчет на прочость - без учета пластических деформаций.
Т.к. b/t =10,6/0,78=13,58974 < 15 :
При b/tr15 в формулах (35) - (37) табл. 8 принимается b/t=15:
Место приложения нагрузки - к верхнему поясу.
lef/b=615/10,6=58,01887 t (0,35+0,0032 15+(0,76-0,02 15) b/h ) ; E/Ry =(0,35+0,0032 · 15+(0,76-0,02 · 15) · 10,6/11,22) · ; 2100000/2350 =24,8887 (233,11326% от предельного значения) - условие выполнено (формула (35); п. 5.16 ).
4) Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости стенки
Определение коэффициента для расчета устойчивости изгибаемых элементов
Определение коэффициента a
Сечение - сварное.
Толщина пояса:
t1 = tf =0,78 см .
Ширина пояса:
bf = b =10,6 см .
Расстояние между осями поясных листов:
h = h-t1=12-0,78 = 11,22 см .
Размер:
a = h/2=12/2 = 6 см .
Коэффициент:
a = 8 (lef t1/(h bf))2 (1+a t3/(bf t13)) =
=8 · (615 · 0,78/(12 · 10,6))2 · (1+6 · 0,483/(10,6 · 0,783)) = 128,7858 (формула (176); прил. 7 ).
0,1 r a=128,7858 (0,07765% от предельного значения) - условие выполнено .
a r 400 (32,19645% от предельного значения) - условие выполнено .
5) Продолжение расчета по прил. 7
Определение коэффициента y по табл. 77
Количество закреплений сжатого пояса в пролете - два и более, делящих пролет на равные части.
Т.к. a > 40 :
Коэффициент:
y = 3,6+0,04 a-3,5/105 a2=3,6+0,04 · 128,7858-3,5/105 · 128,78582 = 8,17093 .
Тип балки - прокатный двутавр.
Определение коэффициента f1 по формуле (174)
Коэффициент:
f1 = y Jy/Jx (h/lef )2 E/Ry =
=8,17093 · 133,8912/608 · (12/615)2 · 2100000/2350 = 0,61219 (формула (174); прил. 7 ).
Т.к. f1 r 0,85 :
Коэффициент:
fb = f1 =0,61219 .
6) Продолжение расчета по п. 5.15
Момент сопротивления для сжатого пояса:
Wc = Wx2 =101,2 см3 .
Проверка устойчивости балки:
Mx/(fb Wc)=93000/(0,61219 · 101,2)=1501,12274 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 0,9=2115 кгс/см2 (70,97507% от предельного значения) - условие выполнено (формула (34); п. 5.15 ).
Расчет центрально-сжатой наиболее нагруженной сплошной колонны 1-го этажа без ослаблений. Расчет №6
Информация о расчете:
Дата выполнения расчета: 05.11.2006 23:33:40;
Исходные данные:
Геометрические размеры элемента:
- Расчетная длина элемента lefx = 315 см;
- Расчетная длина элемента lefy = 315 см;
- Длина элемента l = 315 см;
Нагрузка:
- Нормальная сила N = 6,87 тс = 6,87 / 0,001 = 6870 кгс;
- Изгибающий момент Mx = 0 тс м = 0 / 0,00001 = 0 кгс см;
- Поперечная сила на одну стенку сечения Qy = 0 тс = 0 / 0,001 = 0 кгс;
Физические характеристики:
- Модуль сдвига G = 810000 кгс/см2;
- Модуль упругости E = 2100000 кгс/см2;
Прочность:
(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм):
- Предел текучести стали Ryn = 2400 кгс/см2;
- Временное сопротивление стали разрыву Run = 3700 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести Ry = 2350 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru = 3600 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление стали сдвигу Rs = 1363 кгс/см2;
Коэффициенты надежности и условия работы:
- Коэффициент условия работы gc = 1 ;
- Коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению gu = 1,3 ;
Основные характеристики сечений: (Сечение показано условно)
(Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Швеллеры с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8240-89; [ 10; угол поворота сечения - 180 градусов.; Сечение - двухветьевое; Тип двухветьевого сечения - ось симметрии y):
- Высота сечения h = 10 см;
- Ширина сечения b = 9,5 см;
- Толщина стенки t = 0,45 см;
- Толщина полки tf = 0,76 см;
- Площадь A = 21,8 см2;
- Погонная масса m = 17,113 кг/м;
- Момент инерции Jx = 348 см4;
- Момент инерции Jy = 279,5815 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1 = 69,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2 = 69,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1 = 58,85925 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2 = 58,85925 см3;
- Статический момент Sx = 40,8 см3;
- Момент инерции при кручении Jt = 3,2 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwx = 0,92 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwy = 0,55 ;
Дополнительные характеристики сечений:
- Момент сопротивления нетто Wxn1 = 69,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wxn2 = 69,6 см3;
- Момент сопротивления нетто Wyn1 = 58,85925 см3;
- Момент сопротивления нетто Wyn2 = 58,85925 см3;
Общие характеристики составных стержней:
- Зазор между ветвями Z1 = 0,3 см;
- Расстояние между осями ветвей b1 = 6,61914710998535 см;
Характеристики сечения ветви:
- Высота сечения hb = 10 см;
- Ширина сечения bb = 4,6 см;
- Толщина стенки tb = 0,45 см;
- Толщина полки tfb = 0,76 см;
- Радиус закругления r = 0,7 см;
- Площадь сечения Ab = 10,9 см2;
- Погонная масса m = 8,59 кг/м;
- Момент инерции Jxb = 174 см4;
- Момент инерции Jyb = 20,4 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1b = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2b = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1b = 6,46 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2b = 14,17 см3;
- Статический момент Sxb = 20,4 см3;
- Момент инерции при кручении Jtb = 1,6 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwxb = 0,92 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwyb = 0,55 ;
Характеристики сечения сварного соединения:
- Координата x точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей x = 4,75 см;
- Координата y точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей y = 5 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на прочность элемента, подверженного центральному растяжению или сжатию
Учет ослаблений сечения
Ослабления рассматриваемого сечения - отсутствуют.
Площадь нетто:
An = A =21,8 см2 .
2) Продолжение расчета по п. 5.1
Элемент - сжатый.
N/An=6870/21,8=315,13761 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 1=2350 кгс/см2 (13,41011% от предельного значения) - условие выполнено (формула (5); п. 5.1 ).
3) Расчет на устойчивость элемента, подверженного центральному сжатию
Радиус инерции:
ix = ; Jx/A =; 348/21,8= 3,99541 см .
Гибкость стержня относительно оси x:
lx = lefx/ix=315/3,99541 = 78,84047 .
Радиус инерции:
iy = ; Jy/A =; 279,5815/21,8= 3,58118 см .
Гибкость стержня относительно оси y:
ly = lefy/iy=315/3,58118 = 87,95983 .
Гибкость:
l = max(lx ; ly)=max(78,84047;87,95983) = 87,95983 .
Коэффициент продольного изгиба принимается по табл. 72 в зависимости от l и Ry
f = 0,64009 .
4) Проверка устойчивости:
N/(f A)=6870/(0,64009 · 21,8)=492,33329 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 1=2350 кгс/см2 (20,95035% от предельного значения) - условие выполнено (формула (7); п. 5.3 ).
Коэффициент:
a = N/(f A Ry gc)=6870/(0,64009 · 21,8 · 2350 · 1) = 0,2095 .
5) Проверка по условию предельной гибкости сжатых элементов
По таблице 19 СНиП II-23-81:
Тип элемента - 4. Основные колонны.
Т.к. a < 0,5 :
Коэффициент:
a =0,5 .
l=87,95983 r 180-60 a =180-60 · 0,5=150 (58,63989% от предельного значения) - условие выполнено .
Расчет центрально-сжатой наиболее нагруженной сплошной колонны 2-го этажа без ослаблений. Расчет №7
Информация о расчете:
Расчет выполнен в соответствии с: п.п. 5.1;5.3 СНиП II-23-81 Стальные конструкции;
Дата выполнения расчета: 07.11.2006 20:43:26;
Исходные данные:
Геометрические размеры элемента:
- Расчетная длина элемента lefx = 300 см;
Принимаем во внимание, что колонна в плоскости У имеет раскрепление обшивкой из ГВЛ (или какого другого плоского обшивного материала) по высоте примерно через 1 м то расчетную длину в данной плоскости принимаем 1 м или 100 см.
- Расчетная длина элемента lefy = 100 см;
- Длина элемента l = 300 см;
Нагрузка:
- Нормальная сила N = 1,75 тс = 1,75 / 0,001 = 1750 кгс;
Физические характеристики:
- Модуль сдвига G = 810000 кгс/см2;
- Модуль упругости E = 2100000 кгс/см2;
Прочность:
(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм):
- Предел текучести стали Ryn = 2400 кгс/см2;
- Временное сопротивление стали разрыву Run = 3700 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести Ry = 2350 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru = 3600 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление стали сдвигу Rs = 1363 кгс/см2;
Коэффициенты надежности и условия работы:
- Коэффициент условия работы gc = 0,9 ;
- Коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению gu = 1,3 ;
Основные характеристики сечений:
(Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Швеллеры с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8240-89; [ 10; угол поворота сечения - 0 градусов.; Сечение - одноветьевое):
- Высота сечения h = 10 см;
- Ширина сечения b = 4,6 см;
- Толщина стенки t = 0,45 см;
- Толщина полки tf = 0,76 см;
- Радиус закругления r = 0,7 см;
- Площадь A = 10,9 см2;
- Погонная масса m = 8,5565 кг/м;
- Момент инерции Jx = 174 см4;
- Момент инерции Jy = 20,4 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1 = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2 = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1 = 14,17 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2 = 6,46 см3;
- Статический момент Sx = 20,4 см3;
- Момент инерции при кручении Jt = 1,6 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwx = 0,92 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwy = 0,55 ;
Характеристики сечения ветви:
- Высота сечения hb = 10 см;
- Ширина сечения bb = 4,6 см;
- Толщина стенки tb = 0,45 см;
- Толщина полки tfb = 0,76 см;
- Радиус закругления r = 0,7 см;
- Площадь сечения Ab = 10,9 см2;
- Погонная масса m = 8,59 кг/м;
- Момент инерции Jxb = 174 см4;
- Момент инерции Jyb = 20,4 см4;
- Момент сопротивления нетто Wx1b = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wx2b = 34,8 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy1b = 14,17 см3;
- Момент сопротивления нетто Wy2b = 6,46 см3;
- Статический момент Sxb = 20,4 см3;
- Момент инерции при кручении Jtb = 1,6 см4;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси X afwxb = 0,92 ;
- Отношение площади полки к площади стенки при изибе вокруг оси Y afwyb = 0,55 ;
Характеристики сечения сварного соединения:
- Координата x точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей x = 3,157895 см;
- Координата y точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей y = 5 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на прочность элемента, подверженного центральному растяжению или сжатию
Учет ослаблений сечения
Ослабления рассматриваемого сечения - отсутствуют.
Площадь нетто:
An = A =10,9 см2 .
2) Продолжение расчета по п. 5.1
Элемент - сжатый.
N/An=1750/10,9=160,55046 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 0,9=2115 кгс/см2 (7,59104% от предельного значения) - условие выполнено (формула (5); п. 5.1 ).
3) Расчет на устойчивость элемента, подверженного центральному сжатию
Радиус инерции:
ix = ; Jx/A =; 174/10,9= 3,99541 см .
Гибкость стержня относительно оси x:
lx = lefx/ix=300/3,99541 = 75,08616 .
Радиус инерции:
iy = ; Jy/A =; 20,4/10,9= 1,36805 см .
Гибкость стержня относительно оси y:
ly = lefy/iy=100/1,36805 = 73,09674 .
Гибкость:
l = max(lx ; ly)=max(75,08616;73,09674) = 75,08616 .
Коэффициент продольного изгиба принимается по табл. 72 в зависимости от l и Ry
f = 0,72896 .
4) Проверка устойчивости:
N/(f A)=1750/(0,72896 · 10,9)=220,24591 кгс/см2 r Ry gc=2350 · 0,9=2115 кгс/см2 (10,41352% от предельного значения) - условие выполнено (формула (7); п. 5.3 ).
Коэффициент:
a = N/(f A Ry gc)=1750/(0,72896 · 10,9 · 2350 · 0,9) = 0,10414 .
5) Проверка по условию предельной гибкости сжатых элементов
По таблице 19 СНиП II-23-81:
Тип элемента - 4. Основные колонны.
Т.к. a < 0,5 :
Коэффициент:
a =0,5 .
l=75,08616 r 180-60 a =180-60 · 0,5=150 (50,05744% от предельного значения) - условие выполнено .
Расчет на местное смятие в месте опирания колонны 1-го этажа при отсутствии косвенной арматуры. Расчет №8
Для расчета принята колонна с максимальной продольной силой
Информация о расчете:
Дата выполнения расчета: 02.11.2006 23:17:56;
Исходные данные:
Усилия:
- Продольная сила N = 6,87 тс = 6,87 / 101,97162123 = 0,06737 МН;
Схема смятия:
(Схема смятия - е) вблизи одного края элемента):
- Размер a1 = 40 см = 40 / 100 = 0,4 м;
- Размер a2 = 40 см = 40 / 100 = 0,4 м;
- Размер c = 10 см = 10 / 100 = 0,1 м;
- Площадь смятия Ab, loc = 1600 см2 = 1600 / 10000 = 0,16 м2;
- Максимальная расчетная площадь Ab, max = 7200 см2 = 7200 / 10000 = 0,72 м2;
Результаты расчета:
1) Определение нормативного сопротивления бетона
Класс бетона - B15.
Нормативное значение сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний первой группы принимается по табл. 5.1 Rbn = 11 МПа .
Нормативное значение сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой группы принимается по табл. 5.1 Rbtn = 1,1 МПа .
2) Расчетное сопротивление бетона
Группа предельных состояний - первая.
Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию принимается по табл. 5.2 Rb = 8,5 МПа .
Назначение класса бетона - по прочности на сжатие.
Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению принимается по табл. 5.2 Rbt = 0,75 МПа .
3) Учет особенностей работы бетона в конструкции
Действие нагрузки - продолжительное.
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки:
gb1=0,9 .
Конструкция бетонируется - в горизонтальном положении.
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий попеременное замораживание и оттаивание бетона:
gb3=1 .
Для надземной конструкции, при расчетной температуре наружного воздуха в зимний период не менее -40 град.:
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий характер разрушения бетонных конструкций:
gb4=1 .
Конструкция - бетонная.
Коэффициент условия работы бетона, учитывающий высоту слоя бетонирования:
gb2=0,9 .
Расчетное сопротивление бетона осевому сжатию:
Rb = gb1 gb2 gb3 gb4 Rb =
=0,9 · 0,9 · 1 · 1 · 8,5 = 6,885 МПа .
Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению:
Rbt = gb1 gb3 Rbt =0,9 · 1 · 0,75 = 0,675 МПа .
4) Расчет на местное смятие при отсутствии косвенной арматуры
Распределение местной нагрузки - равномерное.
Коэффициент:
y=1 .
Коэффициент:
fb = 0,8 ; Ab, max/Ab, loc=
=0,8 · ; 0,72/0,16= 1,69706 (формула (6.92); п. 6.2.44 ).
fb t 1 (169,706% от предельного значения) - условие выполнено .
fb r 2,5 (67,8824% от предельного значения) - условие выполнено .
Расчетное сопротивление бетона сжатию:
Rb, loc = fb Rb=1,69706 · 6,885 = 11,68426 МПа (формула (6.91); п. 6.2.44 ).
N =0,06737 МН r y Rb, loc Ab, loc=1 · 11,68426 · 0,16=1,86948 МН (3,60376% от предельного значения) - условие выполнено (формула (6.90); п. 6.2.44 ).
Расчет центрально-сжатой наиболее нагруженной сплошной деревянной стойки 1-го этажа без ослаблений. Расчет №9
Расчет выполнялся в программе ДЕКОР (SCAD)
Для расчета принята деревянная стойка с максимальным продольным усилием
Расчет выполнен по СНиП II-25-80
Коэффициент надежности по ответственности gn = 0,95
Порода древесины - Сосна
Сорт древесины - 2
Плотность древесины 0,65 Т/м3
Предельная гибкость растянутых элементов - 120
Предельная гибкость сжатых элементов - 120
Высота стойки 3,15 м
Для расчета устойчивости принято раскрепление колонны в центре в обоих плоскостях потери устойчивости (если в натуре данного закрепления нет его надо создать с помощью закрепления к стене)
Коэффициент расчетной длины в плоскости XoY - 0,5
Коэффициент расчетной длины в плоскости XoZ - 0,5
Сечение
Нагрузки
Загружение 1
Расчет центрально-сжатой наиболее нагруженной сплошной деревянной стойки 2-го этажа без ослаблений. Расчет №10
Расчет выполнялся в программе ДЕКОР (SCAD)
Для расчета принята деревянная стойка с максимальным продольным усилием
Расчет выполнен по СНиП II-25-80
Коэффициент надежности по ответственности gn = 1
Порода древесины - Сосна
Сорт древесины - 2
Плотность древесины 0,65 Т/м3
Предельная гибкость растянутых элементов - 120
Предельная гибкость сжатых элементов - 120
Высота стойки 3,1 м
Коэффициент расчетной длины в плоскости XoY - 1
Коэффициент расчетной длины в плоскости XoZ - 1
Сечение
Нагрузки
Загружение 1
Расчет бесфасоночных соединений фермы. Расчет №11
Для расчета принят узел в котором один из раскосов имеет максимальное продольное усилие
Информация о расчете:
Дата выполнения расчета: 02.11.2006 23:03:02;
Исходные данные:
Усилия:
- Нормальная сила в примыкающем элементе N = 0,73 тс = 0,73 / 0,001 = 730 кгс;
Характеристики стали:
- Модуль упругости E = 2100000 кгс/см2;
Прочность:
(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм):
- Предел текучести стали Ryn = 2400 кгс/см2;
- Временное сопротивление стали разрыву Run = 3700 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление стали изгибу Ry = 2350 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru = 3600 кгс/см2;
- Расчетное сопротивление сдвигу Rs = 1363 кгс/см2;
Характеристики сечений поясов:
- Высота сечения h = 5 см;
- Ширина сечения b = 2,5 см;
- Толщина t = 0,3 см;
Характеристики сечений элементов решетки:
- Высота сечения hd = 3 см;
- Ширина сечения bd = 2,5 см;
- Толщина td = 0,3 см;
Геометрия стыка:
- Угол примыкания элемента решетки к поясу a = 44 град;
- Размер c = 1 см;
Коэффициент условия работы:
- Коэффициент условия работы gc = 1 ;
Результаты расчета:
1) Несущая способность пояса на продавливание (вырывание)
Сечение пояса - прямоугольное.
Угол поворота сечения пояса - 0 град.
Высота сечения пояса:
Db = h =5 см .
Ширина сечения пояса:
D = b =2,5 см .
Сечение решетки - прямоугольное.
Угол поворота сечения решетки - 0 град.
Высота сечения элемента решетки:
db = hd =3 см .
Ширина сечения элемента решетки:
d = bd =2,5 см .
2) Продолжение расчета по п. 15.10
Размер:
f = (D-d )/2=(2,5-2,5)/2 = 0 см .
Т.к. f=(D-d)/2=0 - несущая способность на продавливание обеспечена.
3) Несущая способность стенки пояса
Высота сечения пояса:
Db = h =5 см .
Ширина сечения пояса:
D = b =2,5 см .
Высота сечения элемента решетки:
db = hd =3 см .
Ширина сечения элемента решетки:
d = bd =2,5 см .
4) Продолжение расчета по п. 15.12
Т.к. d /D=2,5/2,5=1 > 0,85; Db/t=5/0,3=16,66667 < 25 :
Коэффициент влияния тонкостенности: gt=1 .
Т.к. Db/t=5/0,3=16,66667 r 40 :
Коэффициент: k=1 .
N=730 кгс r 2 gc gt k Ry t db /SIN(a)2=2 · 1 · 1 · 1 · 2350 · 0,3 · 3/sin(0,76795)2=8765,8333 кгс (8,32779% от предельного значения) - условие выполнено (формула (95); п. 15.12 ).
5) Несущая способность элементов решетки
Тип узла - К-образный.
a =44 град t 40 град (110% от предельного значения) и a =44 град r 50 град (88% от предельного значения) - условия выполнены .
Высота сечения пояса:
Db = h =5 см .
Ширина сечения пояса:
D = b =2,5 см .
Высота сечения элемента решетки:
db = hd =3 см .
Ширина сечения элемента решетки:
d = bd =2,5 см .
6) Продолжение расчета по п. 15.13
В примыкающем элементе решетки - растяжение.
Коэффициент: gd=1,2 .
Т.к. d =2,5 см r db =3 см :
7) Коэффициент k определяется по п. 15.12 с заменой D на db:
Т.к. db /td=3/0,3=10 r 40 :
Коэффициент: k=1 .
8) Продолжение расчета по п. 15.13
Продолжение расчета по п. 15.13
Расчетное сопротивление стали элемента решетки:
Ryd = Ry =2350 кгс/см2 .
Длина участка примыкания:
b = db /sin(a)=3/sin(0,76795) = 4,31865 см .
Т.к. c/b=1/4,31865=0,23155 r 0,25 :
Определение глубины заложения фундаментов. Расчет №12
В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» глубина заложения фундаментов должна быть не менее глубины промерзания которая в Московской области составляет -1,5 м., но принимая во внимание п. 2.29.
Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:
фундаменты опираются на пески мелкие и специальными исследованиями на данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств, а также в случаях, когда специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения;
И в соответствии с ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области» было определено, что ленточный фундамент является монолитным при этом ширина здания менее 18 м, а значит при любом значении efh (относительная деформация морозного пучения) залегание ленточного фундамента должно быть не выше -0,2 м от уровня планировки.
Фактическая глубина заложения ленточного фундамента от уровня планировки -0,6 м удовлетворяет выше приведенным условиям.
Выводы и рекомендации
В проекте на первом этаже запоректированы колонны из двутавра К20 по факту поставлены 2 швеллера (коробкой) №10, по расчетам данное отступление допустимо.
Деревянные стойки усиления на 1 этаже не достаточны по устойчивости для решения данной проблемы необходимо закрепить стойки по высоте в 1-3 местах к перегородкам или стенам анкерами или самонарезными болтами или поставить дополнительные стойки такого же типа.
Металлические колонны на 2-м этаже не удовлетворяют условиям по гибкости для решения данной проблемы необходимо закрепить стойки по высоте в 2-3 местах к перегородкам или стенам анкерами или самонарезными болтами.
Прочность и несущая способность остальных конструкций достаточна!
Источник www.ikalfa.ru
