колонны

3.3. Расчёт и конструирование стержня колонны.

В соответствии со СНиП II-23-81* “Стальные конструкции. Нормы проектирования” принимаем для колонны марку стали 18 пс, класс стали С245, .

Стержень сплошностенчатой колонны, не имеющий ослаблений сечения, рассчитываем на устойчивость.

Требуемая площадь сечения из условия устойчивости:

, где

N — нагрузка на колонну;

— коэффициент продольного изгиба центрально-сжатого элемента;

— расчётное сопротивление стали по пределу текучести

— коэффициент условий работы

Для определения предварительно задаёмся гибкостью λ = 105. Находим требуемые радиусы инерции и площадь:

Рассчитываем минимальные требуемые генеральные размеры сечения:

, где

Исходя из минимальных размеров сечения, принимаем:

Компоновку сечения производим исходя из требования обеспечения местной устойчивости стенки и поясов сечения исходя из условия:

Отсюда толщина стенки:

Толщина полки:

Принимаем толщину стенки

Рис. 23. Схема сечения колонны.

Находим площадь сечения колонны:

Находим моменты инерции сечения:

Находим радиусы инерции сечения колонны:

Находим гибкость:

Делаем проверку:

Условие гибкости:

Условие устойчивости:

3.4. Расчёт и конструирование оголовка колонны.

Конструкция оголовка центрально-сжатой колонны должна обеспечить передачу сжимающего усилия строго по центру тяжести сечения.

Усилия от главных балок передаются на колонну через опорную плиту (рис. 24). Принимаем толщину плиты t_pl = 20 мм.

Для исключения работы плиты на изгиб нагрузку от опорных рёбер балок передаём через плиту непосредственно на вертикальные рёбра, приваренные к стенке сплошной колонны.

Рис. 24. Схема оголовка колонны

Найдём требуемую площадь вертикального ребра по формуле:

Принимаем ширину вертикального ребра b_p = 180 мм и находим требуемую толщину ребра по формуле:

Принимаем толщину вертикального ребра t_p = 25 мм

Найдём высоту вертикального ребра h_p исходя из условия, что сварка производится электродами Э 42 с R_wf = 180 МПа и K_f = 1 см:

Принимаем высоту вертикального ребра h_p = 30 см.

3.5. Расчёт и конструирование базы колонны.

Конструкция колонны должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент и принятое в расчётной схеме закрепление нижнего конца колонны. База состоит из опорной плиты, траверс (рис. 25).

Рис. 25. База центрально-сжатой колонны

Требуемая площадь плиты:

, где

N_б — нагрузка на базу колонны с учётом собственного веса колонны;

R_ф — расчётное сопротивление материала фундамента смятию.

, где

Rв = 11 МПа— расчётное сопротивление бетона класса В 15 осевому сжатию;

А_ф — площадь верхнего обреза фундамента;

А_пл — площадь опорной плиты.

Принимаем:

Конструктивно ширина плиты:

, где

b_тр — расстояние между ветвями траверс. b_тр = b_f = 34 см

t_тр — толщина траверсы. t_тр = 10 мм;

с — свес консольной части опорной плиты с = 85 мм.

Длина плиты

Принимаем плиту 510×530 мм

Опорная плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента

Изгибающие моменты на различных участках плиты:

участок 1 с опиранием на четыре канта:

, где

— коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

q — давление на 1 см² плиты

;

а — короткая сторона участка плиты.

участок 2 с опиранием на три канта:

, где

— коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

— длина свободного края.

участок 3 — консольный:

По наибольшему из найденных моментов для различных участков плиты определяем требуемую толщину плиты:

, где

— расчётное сопротивление по пределу текучести материала плиты.

Принимаем толщину плиты

Высоту траверсы находим из условия среза сварного шва, прикрепляющего траверсу к стержню колонны. При 4 вертикальных швах электродами Э 42 катетом 0,7 см её высота составит:

, где

Принимаем высоту траверсы .

Катет швов, прикрепляющую траверсу к опорной плите, определяем из расчёта передачи вертикального усилия:

, где

— суммарная длина сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите:

Принимаем катет шва k_f = 9 мм.

Определяем изгибающий момент в траверсе на консольном участке:

на среднем участке:

где

— опорное давление на 1 см траверсы.

Напряжение в листе траверса в месте приварки колонны должно удовлетворять условию:

, где

— момент сопротивления сечения траверсы

Список литературы

1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования: — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. -96 с.

2. Лихтарников Л.М., Ладыженский Д.В., Клыков В.М. Расчёт стальных конструкций. -2-е изд. –К.: Будивэльнык, 1984.-368 с.

3. Беленя Е.Л. Металлические конструкции. 6-е изд. –М.: Стройиздат, 1985,- 560 с.

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – 5-е изд. – М.: Стройиздат, 1991. -768 с.