Определим высоту колонны:
l=Hн-hстр.=6,8-1,3=5,5(м);
Cоединение колонны с фундаментом и с главной балкой не шарнирное.
lef=μl; μ=0,7;
lef=0,7*5,5=3,85(м);
Продольная сила действующая на колонну:
N=2Q=2*39232,688=78465,376(Н);
Предварительно назначаем гибкость колоны относительно материальной оси Х-Х λх=80, по таблице 72 [1] определим коэф-т продольного изгиба φ=0,686 и находим требуемую площадь сечения колонны:
Атр=N/ Ry γC φ=78465,376/2450*1,1*0,686=42,44(см2);
Тогда Атр1= Атр /2=42,44/2=21,22(м2) – площадь одного швеллера;
Определим требуемый радиус инерции:
iтр= lef/λх=385/80=4,81 (см)
По Атр1 и iтр из сортамента подбираем швеллер для сквозного сечения колонны.
Принимаем швеллер 36;
А1=22,20(см2),
ix=7,32(см);
Определим фактическое значение гибкость колоны
λ х= lef/ ix=385/7,32=52,6<[λ]=150;
[λ]=150-предельная гибкость колонны (табл. 19.[1]),
по таблице 72 [1] определяем коэффициент продольного изгиба φх=0,839;
Проверим напряжение:
σ=N/ φх A<RyγC,
σ=78465,376/(0,839*2*22,2)=2106,45(кг/см2),
2106,45(кг/см2)<2327,5(кг/см2).
Проверка сходится.
6. Расчет соединительных планок
Соединительные планки рассчитываются на воздействие условной поперечной силы Qfic, принимаемую по всей длине стержня и определяемую по формуле (стр. 12 [1]):
Qfic=7,15*10-6(2330-Е/RY)N/φ
где N-продольное усилие в составном стержне;
φ=φх=0,919-коэф-т продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединяемых элементов
Qfic=7,15*10-6(2330-2,06*106/2450)*182283,098/0,7=2742,3(кг),
Qs=Qfic/2=137,15 кг -условная поперечная сила приходящиеся на планку
одной грани колонны.
Расчёт базы колонны
Рис.7. База колонны. 1 – колонна, 2 – фундаментные болты, 3 – плита,
В состав базы колонны входят траверсы, опорная плита и фундаментные болты. Назначение траверсы – передать нагрузку со стержня колонны на опорную плиту, которая, в свою очередь, передаст усилие на фундамент.
Найдём высоту траверсы hТР:
Назначаем ширину траверсы: tТР = 10 мм.
Размеры опорной плиты центрально-сжатой колонны определяются по расчётному сопротивлению материала фундамента местному смятию RБсм. Минимальная площадь опорной плиты:
,
где Rb – призменная прочность бетона. Принимаем класс бетона В15.
Найдём ширину плиты bПЛ:
Найдём длину плиты l ПЛ:
Принимаем l ПЛ = 60 см,
тогда АФПЛ = 52 ∙ 60 = 3120 (см2).
Плита работает на изгиб от равномерно распределённой нагрузки (отпорного давления фундамента) qПЛ:
Сварные швы соединяют траверсы, колонну и опорную плиту. Траверсы и колонна разделяют опорную плиту на ряд характерных участков. Различные участки плиты находятся в разных условиях изгиба.
1. Первый участок плиты работает и рассчитывается как консоль.
Определим изгибающий момент, действующий на этом участке:
2. Второй участок плиты работает как плита, опёртая по 3 сторонам. Наиболее опасным местом такой плиты является середина её свободного края. Момент в этом сечении равен:
,
где β – коэффициент, при отношении сторон а*/hсв.ст. = 405/360 равный 0,0564
3. Третий участок работает как плита, опёртая по 4 сторонам и нагруженная снизу той же равномерно распределённой нагрузкой qПЛ. В этом сечении изгибающий момент равен:
,
Толщину плиты будем определять по наибольшему из моментов на участках: ММАХ = 5396,114 кг см.
Плита должна иметь достаточную толщину, чтобы равномерно передавать нагрузку на бетон, не прогибаясь, то есть башмак должен работать как жёсткий штамп.
Определим момент сопротивления плиты:
, отсюда
Принимаем tПЛ =3,8 см.