Проектирование строительства завода цинкования мелкоразмерных конструкций

Физические характеристики:

E = 2100000 кгс/см2;

Прочность:

(Вид металла - Фасонный прокат; Сталь и толщина металла - С235 ; От 2 до 20 мм; ]): Ryn = 2400 кгс/см2; Run = 3700 кгс/см2; Ry = 2350 кгс/см2; Ru = 3600 кгс/см2; Rs = 1363 кгс/см2;

Коэффициенты надежности и условия работы:

gc = 1 ; gu = 1,3 ;

Основные характеристики сечений:

h = 39,4 см; b = 39,8 см; t = 1,1 см; tf = 1,8 см;

Характеристики сечения ветви:

hb = 39,4 см; bb = 39,8 см; tb = 1,1 см; tfb = 1,8 см; Ab= 186,81 см2; Jxb = 56147 см4; Jyb = 18921,9 см4; Wx1b = 2850,1 см3; Wx2b = 2850,1 см3; Wy1b = 950,8 см3; Wy2b = 950,8 см3;

Параметры сварного соединения:

kf = 6 мм; l = 235,8 см; t= 1,1 см; tmax = 1,8 см;

Характеристики сечения сварного соединения:

(Тип сечения - полоса; Сечение ветви - из сортамента; Характеристики сечения - Двутавры колонные с параллельными гранями полок по СТОАСЧМ 20-93; 40 К1; Сечение - одноветьевое): Aw = 186,81 см2; Jwx = 56147 см4; Jwy = 18921,9 см4; Wwx1 = 2850,1 см3; Wwx2 = 2850,1 см3; Wwy1 = 950,8 см3; Wwy2 = 950,8 см3; x = 19,90103м; y = 19,70001 см;

Результаты расчета:

1) Расчетное сопротивление сварных соединений

Шов - угловой.

Тип электрода - Э42, Э42А.

По табл. 56 СНиП II-23-81

Rwf = 1800 кгс/см2 .

Rwz = 0,45 Run=0,45 · 3700 = 1665 кгс/см2 .

Rws = Rs =1363 кгс/см2 .

2) Расчет сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента

lw = l -1=235,8-1 = 234,8 см .

3) Расчет по п. 11.2 СНиП II-23-81

Т.к. Ryn r 5400 кгс/см2 :

Коэффициенты bf и gz принимаются по табл. 34.

Вид сварки - полуавтоматическая.

Сварка проволокой - порошковой.

bf=0,7.

bz=1.

4) Расчет по п. 11.2 СНиП II-23-81

Климатический район строительства - кроме I1, I2, II2 или II3.

gwf=1.

gwz=1.

5) Проверка условий для Rwf и Rwz.

Размеры шва - установлены расчетом.

Т.к. Ryn r 2900 кгс/см2:

Вид сварки - полуавтоматическая.

Rwf=1800 кгс/см2 > Rwz=1665 кгс/см2 (108,10811% от предельного значения) - условие выполнено .

Rwf=1800 кгс/см2 r Rwz bz/ bf=1665 · 1/0,7=2378,57143 кгс/см2 (75,67568% от предельного значения) - условие выполнено .

6) Продолжение расчета по п. 11.5 СНиП II-23-81

Определяем напряжения в расчетном сечении, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.

Изгибающие моменты действуют - из плоскости шва.

Wwx = min(Wwx1 ; Wwx2)=min(2850,1;2850,1) = 2850,1 см3 .

Wwy = min(Wwy1 ; Wwy2)=min(950,8;950,8) = 950,8 см3 .

tf ==

==565,01149 кгс/см 2 .

tz = =

== 395,50805 кгс/см2 .

tf=565,0115 кгс/см2 r Rwf gwfgc=1800 · 1 · 1=1800 кгс/см2 (31,38953% от предельного значения) - условие выполнено (формула (126); п. 11.5 СНиП II 23-81).

tz=395,5081 кгс/см2 r Rwz gwz gc=1665 · 1 · 1=1665 кгс/см2 (23,75424% от предельного значения) - условие выполнено (формула (126); п. 11.5 СНиП II 23-81).

7) Конструктивные требования к сварным соединениям

По п. 12.8 а:

kf=0,6 см r1,2 t=1,2·1,1=1,32 см (45,45455% от предельного значения) - условие выполнено.

8) По п. 12.8 б:

Вид соединения - тавровое с двухсторонними угловыми швами.

Вид сварки - полуавтоматическая.

По табл. 38 СНиП II-23-81 в зависимости от Ryn и tmax

kf, min = 6 мм .

9) Продолжение расчета по п. 12.8 СНиП II-23-81

Группа конструкций - 1, 2 или 3.

По п.2 примеч. к табл. 38 для конструкций групп 1, 2 и 3 минимальный катет шва не уменьшается.

kf=6 мм t kf, min=6 мм (100% от предельного значения) - условие выполнено.

10) По п. 12.8 в:

lw = l -1=235,8-1 = 234,8 см .

lw=234,8 см t 4 kf=4·0,6=2,4см (9783,33333% от предельного значения) - условие выполнено

lw t 4 см (5870% от предельного значения) - условие выполнено.

11) По п. 12.8 г:

Вид шва - фланговый.

Усилие действует - на всем протяжении шва.

Проверки по п. 12.8г не требуется.

8.4.3 Конструирование и расчет базы и оголовка колонн.

Колонны К1 и К2.

Примем класс прочности бетона на сжатие В20, что соответствует Rпр=11,5 МПа.

Расчетное сопротивление бетона смятию

где Rпр – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

Требуемая площадь плиты в плане

Ширину плиты В назначаем конструктивно, принимая консольный свес плиты с=40 мм.

где 40 – округленная высота сечения прокатного профиля;

c – консольный участок плиты, с = 40…120 мм.

Принимаем В = 500 мм, С = 50 мм.

Тогда длина плиты будет L=500мм.

Фактическая площадь плиты

, что больше требуемой, равной 466,12 см2 .

Фактическое давление фундамента на плиту

Согласно принятой конструкции плита имеет два участка для определения изгибающих моментов         

Участок 1 – опирание плиты на три канта.

Расчет произведен программным пакетом SCAD OFFICE.

Группа конструкции по таблице 50* СНиП:

Расчетное сопротивление стали Ry= 23,544 кН/см2

Коэффициент условий работы 1,1

Коэффициент надежности по ответственности 1,15

Тип опирания

Размеры:

a = 24,35 см

b = 35,8 см

Нагрузка 0,279 кН/см2

Коэффициент ответственности 1,15

Коэффициент условий работы 1,1

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry= 23,544 кН/см2

Требуемая толщина плиты 30,0 мм

Участок 3 – консольный.

Расчет произведен программным пакетом SCAD OFFICE.

Группа конструкции по таблице 50* СНиП:

Расчетное сопротивление стали Ry= 23,544 кН/см2

Коэффициент условий работы 1,1

Коэффициент надежности по ответственности 1,15

Тип опирания

Размеры:

a = 50,0 см

b = 5,0 см

Нагрузка 0,279 кН/см2

Коэффициент ответственности 1,15

Коэффициент условий работы 1,1

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry= 23,544 кН/см2

Требуемая толщина плиты 10,0 мм

Примем толщину плиты 30мм. Проведем расчет сварных швов, прикрепляющих колонну к плите базы. Назначим полуавтоматическую сварку проволокой диаметром 1,4-2,0 мм, для которой βz = 1.0, βf= 0.8 при Kf=9…12 мм, Rwz=166.5 МПа , Rwf=180 МПа.

При βfRwf = 0,8*180 = 144 МПа < βzRwz = 1.0*165.5 = 166.5 МПа расчет выполняем по металлу шва.

В расчетную длину сварных швов включаются длина швов, прикрепляющих колонну по контуру:

Требуемый катет шва

Принимаем катет шва Kf = 7 мм.

kf=7 мм t kf, min=7 мм (100% от предельного значения) - условие выполнено.

Колонна К3 .

Примем класс прочности бетона на сжатие В20, что соответствует Rпр=11,5 МПа.

Расчетное сопротивление бетона смятию

где Rпр – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

Требуемая площадь плиты в плане

Ширину плиты В назначаем конструктивно, принимая консольный свес плиты с=40 мм.

где 30 – округленная высота сечения прокатного профиля;

c – консольный участок плиты, с = 40…120 мм.

Принимаем В = 400 мм, С = 50 мм.

Тогда длина плиты будет L=400мм.

Фактическая площадь плиты

, что больше требуемой, равной 128,23 см2 .

Фактическое давление фундамента на плиту

Согласно принятой конструкции плита имеет два участка для определения изгибающих моментов         

Участок 1 – опирание плиты на три канта.

Расчет произведен программным пакетом SCAD OFFICE.

Группа конструкции по таблице 50* СНиП:

Расчетное сопротивление стали Ry= 23,544 кН/см2

Коэффициент условий работы 1,1

Коэффициент надежности по ответственности 1,15

Тип опирания

Размеры:

a = 19,5 см

b = 27,0 см

Нагрузка 0,12 кН/см2

Коэффициент ответственности 1,15

Коэффициент условий работы 1,1

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry= 23,544 кН/см2

Требуемая толщина плиты 16,0 мм

Участок 3 – консольный.

Расчет произведен программным пакетом SCAD OFFICE.

Группа конструкции по таблице 50* СНиП:

Расчетное сопротивление стали Ry= 23,544 кН/см2

Коэффициент условий работы 1,1

Коэффициент надежности по ответственности 1,15

Тип опирания

Размеры:

a = 40,0 см

b = 5,0 см

Нагрузка 0,12 кН/см2

Коэффициент ответственности 1,15

Коэффициент условий работы 1,1

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry= 23,544 кН/см2

Требуемая толщина плиты 8,0 мм

Примем толщину плиты 16мм.

Проведем расчет сварных швов, прикрепляющих колонну к плите базы.

Назначим полуавтоматическую сварку проволокой диаметром 1,4-2,0 мм, для которой βz = 1.0, βf= 0.8 при Kf=9…12 мм, Rwz=166.5 МПа , Rwf=180 МПа.

При βfRwf = 0,8*180 = 144 МПа < βzRwz = 1.0*165.5 = 166.5 МПа расчет выполняем по металлу шва.

В расчетную длину сварных швов включаются длина швов, прикрепляющих колонну по контуру:

Требуемый катет шва

Принимаем катет шва Kf = 5 мм.

kf=5 мм t kf, min=5 мм (100% от предельного значения) - условие выполнено.

Оголовок колонн примем t=16мм. Размеры для колонн К1 и К2- 450х450мм; для колонны К3 -350х350мм. Ребро оголовка принимаем t=10мм, L= 200мм.

8.4.4 Расчет анкерных болтов колонн

Расчёт анкерных болтов колонны К1.

М=17,73кН×м; N=85,5 кН.

С учётом перехода от расчётной нагрузки к нормативной, а затем опять к расчётной, N необходимо домножить на коэффициент 0,8.

N/=85,5.0,8=68,4кН;

Принимаем два болта (n=2), тогда усилие в одном болте:

Требуемая площадь сечения болта нетто:

где Rbn=185 МПа – расчётное сопротивление растяжению фундаментных болтов из стали марки ВСт3кп2;

Окончательно принимаем 2 болта Æ 20 мм, с Аbn=2,45 см2.

Расчёт анкерных болтов колонны К2.

М=17,46кН×м; N=193,74 кН.

С учётом перехода от расчётной нагрузки к нормативной, а затем опять к расчётной, N необходимо домножить на коэффициент 0,8.

N/=193,74 . 0,8=154,99кН;

Принимаем два болта (n=2), тогда усилие в одном болте:

Требуемая площадь сечения болта нетто

где Rbn=185 МПа – расчётное сопротивление растяжению фундаментных болтов из стали марки ВСт3кп2;

Окончательно принимаем 2 болта Æ 30 мм, с Аbn=5,60 см2.

Расчёт анкерных болтов колонны К3.

М=10,88кН×м; N=45,9 кН.

С учётом перехода от расчётной нагрузки к нормативной, а затем опять к расчётной, N необходимо домножить на коэффициент 0,8.

N/=45,9.0,8=36,72кН;

Принимаем два болта (n=2), тогда усилие в одном болте:

Требуемая площадь сечения болта нетто

где Rbn=185 МПа – расчётное сопротивление растяжению фундаментных болтов из стали марки ВСт3кп2;

Окончательно принимаем 2 болта Æ 16 мм, с Аbn=1,57 см2.

Оголовок колонн примем t=16мм. Размеры для колонн К1 и К2 450х450мм; для колонны К3 -350х350мм.

8.5 Основания и фундаменты

8.5.1 Оценка инженерно-геологических условий

Плотность грунта

(p. γ /10)

p1 = 1.8 т/м3

p2 = 1.86 т/м3

p3 = 1.97 т/м3

Плотность частиц грунта

( ps = γs/10)

ps1 =2.62 т/м3

ps2 =2.64 т/м3

ps3 =2.72т/м3

Коэффициент пористости

e = ps( 1+ W) / p – 1.0

e 1= ps( 1+ W) / p – 1.0 = 2.62( 1+ 0.074) / 1.8 – 1.0 = 0.56

e 2= ps( 1+ W) / p – 1.0 = 2.64( 1+ 0.262) / 1.86 – 1.0 = 0.79

e 3= ps( 1+ W) / p – 1.0 = 2.72( 1 + 0.802) / 1.97 – 1.0 = 1.49

Коэффициент водонасыщения

Sr = Wps /epw

Sr2 = Wps /epw = 0.262 * 2.64 / 0.79 * 1.0 = 0.88

Число пластичности для глинистых грунтов

Jp = We - Wp

Jp1 = We - Wp = 0.26 – 0.16 = 0.1

Jp3= We - Wp = 0.42 – 0.23 = 0.19

Показатель консистенции для глинистых грунтов

JL = W – Wp / We- Wp

JL1 = W – Wp / We- Wp = 0.074 – 0.16 / 0.1 = -0.86

JL 3= W – Wp / We- Wp = 0.803 – 0.23 / 0.19 = 3.02

Литологическое описание грунта.

1 слой - супесь твёрдой консистенции

2 слой - песок крупный, рыхлый, насыщенный водой (если понадобится в расчётах, применяем цементизацию и доводим до средней плотности )

3 слой - глина тягучей консистенции

4 слой – скальный грунт-гранит

8.5.2 Проектирование фундамента под колонну К

Рис. 8.20. Схема к определению несущей способности сваи под колонну К1.

1. Исходные данные.

Наиболее невыгодное сочетание нагрузок на уровне обреза фундамента

N=335,75кН, М= 58,10кН*м, Q=18кН.

2. Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта и конструкции сваи.

Глубину заложения ростверка принимаем из конструктивных соображений dr=1,5м, высота ростверка 1,3м и расположение обреза ростверка ниже поверхности грунта на 0,2м. Принятая глубина заложения ростверка больше расчетной глубине промерзания грунта df=1,4м.

Наиболее благоприятным грунтом для использования в качестве несущего слоя является супесь, но мощности слоя не достаточно. Используем в качестве несущего слоя песок. Принимаем глубину заделки сваи в ростверк Dz=0.05м, в несущий слой грунта hz=2,95м. Требуемую длину сваи определяем по формуле 9,4/

Учитывая возможность погружения свай забивкой и не значительные нагрузки на фундамент, принимаем сваи сечением 30х30см. марка сваи С5-30, бетон кл. В15, рабочая арматура - 4Æ12, кл. A-I.

3. Определение несущей способности и силы сопротивления сваи по материалу и по грунту. Силу расчетного сопротивления сваи по материалу определяем по формуле 9,5 [9], учитывая, что γс=1 (при d³0,2м); φ=1 (для низкого ростверка); γсd=1 (для забивных свай); Rb=8500кПа (для бетона В15); Ab=0,3х0,3=0,09м2; Rsc=225000кПа (для арматуры A-I);

As = 4πr2 = 4*3,14*0,0062 = =0,452х10-

3м2,

По характеру работы свая относится к висячей, так как опирается на сжимаемый грунт ( модуль деформации несущего слоя грунта Е=30МПа<50МПа). Поэтому несущую способность сваи по грунту определяем по формуле 9,10 [9] при γс=1; R=6600кПа (принято по таблице 9,3 с учетом интерполяции) [9]; A=0,3х0,3=0,09м2; u=4*0,3=1,2м; Σ γсffihi=254,05кПа (см. таблицу на рис.8.20.); fi-расчетное сопротивление i-го слоя грунта, кПа, принимаемое по табл. 9,4[9]; hi-толщина i-го слоя грунта, м; γсR=1, γсf=1 при забивке свай молотом (см. таблицу 9,5) [9].

Силу расчетного сопротивления сваи по грунту находим по формуле 9,1для коэффициента надежности γk=1,4

В дальнейших расчетах используем меньшее значение силы расчетного сопротивления сваи FR=RRs=642,04кН

4. Определение приближенного веса ростверка и числа свай.

По формулам 9,23[9] и 9,24[9] определяем соответственно среднее давление под подошвой ростверка pg, площадь подошвы ростверка Ag и приближенный вес ростверка с грунтом на уступах Ng, учитывая, что здание без подвала, среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах γm = 20кН/м3,

Число свай определяем по формуле 9,25[9]

где ==1,5 - коэффициент учитывающий действие момента;

Принимаем число свай 1шт.

5. Конструирование ростверка.

Габаритные размеры ростверка (подколонника) в плане равны 0,6х0,6м, по высоте – 1,3м.

Вес ростверка Ng и грунта Ngg на его уступах определяем по формулам 9,27[9] и 9,28[9], учитывая , что γf=1,1-коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса материала;

;

γb=24 кН/м3 – удельный вес железобетона;

;

γ1=16 кН/м3 – удельный вес насыпного грунта, расположенного выше ростверка,

Армирование ростверка конструктивное, сеткой с ячейками 200х200 Æ12, кл. A-I.

6. Проверка усилий передаваемых на сваи.

При действии момента, наиболее нагруженными оказываются сваи, максимально удаленные от центра тяжести свайного поля (в рассматриваемом случае yi=0). Вычисляем суммарную расчетную нагрузку на сваю в уровне подошвы ростверка и момент в уровне подошвы ростверка.

Расчетное усилие, передаваемое на сваю, определяем по формуле 9,29

Свая сжата, расчетное усилие на сваю не превышает силы расчетного сопротивления сваи.

7. Расчет осадок фундамента.

Проверку давления на грунт выполняем от условного фундамента ABCD (см. рис. 8.21.). определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения φIImt и размеры подошвы условного фундамента bc и lc соответственно по формулам 9,39[9] и 9,40[9], учитывая, что для отдельных слоев грунта толщиной hi, м, расчетные значения угла внутреннего трения φIIi, град (см. рис. 8.21.) и расстояния между наружными гранями крайних рядов свай b0=0,3м, l0=0,3м

Вес условного фундамента Nc и давление на грунт по его подошве pII вычисляемпо формулам 9,41[9] и 9,42[9], используя значения удельного веса γIIi отдельных слоев грунта толщиной hi, в пределах глубины заложения условного фундамента dc (см. рис.8.21.) и нагрузку на фундамент II группы предельных состояний NII=NI/γf=349,38/1,2=291,15кН (где γf=1,2 – среднее значение коэффициента надежности по нагрузке),

асчетное сопротивление грунта R, расположенного ниже условного фундамента, определяем по формуле 4,8[9], принимая d=dc и b=bc и учитывая, что γс1=1,25 (табл. 4,6 [9]); γс2=1,0 (табл. 4,6 [9]);k=1; kz=1;My=1,81, Mq=8,24, Mc=9,97(для φII=36° несущего слоя табл. 4,7 [9]);bc=0,96м; γII=18,6кН/м3-удельный вес грунта, расположенного под подошвой условного фундамента; dc=6,45м;

средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины заложения условного фундамента dc; сII=2 кПа – параметр сцепления несущего слоя грунта,

Проверяем давление на грунт по подошве фундамента pII=432,79кПа<R=1396,04кПа. Требование по п.2,41 СНиП 2.02.01-83 удовлетворено. Расчет осадки основания можно выполнять, используя решения теории упругости. Так как ширина подошвы фундамента меньше 10м, для расчета осадки фундамента используем метод послойного суммирования.

Природное давление на уровне подошвы условного фундамента

Дополнительное давление по подошве условного фундамента

Вычисляем природные и дополнительные напряжения в основании (таблица 8.15.) и строим эпюры этих напряжений (см. рис. 8.21.) для η=lc/bc=1 и hi=0,4bc =0,384м.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21