Расчет колонны.
Колонны рабочих площадок, предназначенные для передачи нагрузок от балок перекрытия на фундамент, могут быть сплошными и сквозными.
Расчетная схема колонны зависит от характера сопряжения ее с фундаментом и с вышерасположенными конструкциями.
По заданию марка стали С255. 
Подбор сечения и конструирование сквозной колонны
Нагрузка на колонну: 
гН, где Q-максимальная поперечная сила главной балки.
Расчетная длина колонны: 
, где 
отметка верха настила (по заданию),
толщина перекрытия,
высота базы колонны,
коэффициент приведения расчетной длины колонны при шарнирном ее закреплении.
Изначально задаемся гибкостью: 
. По [6, табл.72] находим 
Расчет относительно материальной оси х-х
Требуемая площадь поперечного сечения: 
Требуемый радиус инерции: 
По 
по сортаменту ГОСТ 26020-83 подбираем поперечное сечение колонны из двух двутавров № 23К2
Гибкость колонны относительно оси х-х:
чему соответствует 
[6, табл.72]
Проверяем устойчивость колонны относительно оси х-х:
Устойчивость обеспечена, а недонапряжение составляет 11%
Расчет относительно свободной оси у-у
Определяем расстояние между ветвями колонные из условия ее равноустойчивости относительно осей у-у и х-х:
Принимаем гибкость ветви 
Радиус инерции сечения относительно у-у: 
Требуемая ширина поперечного сечения колонны
,
где 
принимаем ширину поперечного сечения колонны 58 см
Просвет между ветвями: 
, следовательно, полученную ширину колонны можно принять.
Проверяем устойчивость колонны относительно свободной оси у-у
Гибкость стержня колонны:
Приведенная гибкость
Проверка устойчивости относительно свободной оси у-у не требуется, так как
|
|
5.2 Расчет соединительных планок
Материал планок С255 с 
при толщине проката 10-20 мм
Соединение планок с ветвями колонн выполняется ручной сваркой электродами типа Э50 с 
Расстояние между планками в свету определяется по ранее принятой гибкости ветви 
см
Ширина планок принимается 
Толщина планок принимается в пределах 
и обычно назначается конструктивно равной 
Принимаем 
Условная поперечная сила в колонне
Где 
и [6, табл.72]
Поперечная сила, приходящаяся на одну систему планок
Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления планки к ветви колонны
Принимаем планки 
При этом соблюдаются условия: 
Планки привариваем к ветвям колонны угловыми швами толщиной 
И проверяем их прочность по металлу сварного шва
,
где 
Таким образом, прочность сварного шва по металлу шва обеспечена.
Проверка прочности шва по металлу границы сплавления не требуется, так как
[6, табл.37],
а 
5.4 Расчет оголовка колонны:
Материал оголовка колонны - С255 с 
при толщине проката 20-40 мм
Сварные соединения выполняются ручной сваркой (
электродами типа Э50 с
Определяем толщину сварного шва, прикрепляющего ребро оголовка к опорной плите оголовка
Принимаем ширину опорного ребра 
, толщину опорной плиты 2,5 см
Принимаем 
Длину ребра оголовка определяем требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны.
Принимаем 
по [6, п. 12] и определяем длину ребра:
см, где 
Принимаем 
.
Толщина ребра оголовка из условия его работы на смятие:
- ширина опорного ребра главной балки плюс две толщины опорной плиты
|
|
Принимаем
. Проверяем опорное ребро на срез:
где 
Проверяем прочность стенки двутавра из условия работы на срез:
где 
Подобранное ребро и оголовок удовлетворяют условиям прочности и надежности.
5.5 Расчет базы колонны:
База служит для передачи нагрузки со стрежня колонны на фундамент и закрепления колонны в фундаменте.
Рассчитываем базу сквозной колонны с траверсами:
Материал базы С255 с 
при толщине проката 20-40 мм
Сварные соединения выполнены ручной сваркой электродами типа Э50
Бетон фундамента класса В10 
МПа [5, табл.13]
Расчетная нагрузка на базу колонны: 
(с учетом веса самой колонны).
Принимаем отношение: 
Расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:
,
где 
при классе прочности бетона ниже В25
Требуемая площадь плиты базы:
Выбираем траверсы толщиной 
=15 мм и вылетом плиты за пределы траверсы с=70 мм.
Ширина плиты базы:
. Принимаем 
Длина плиты: 
, принимаем 
Фактическая площадь плиты базы: 
Фактическое напряжение под плитой: 
Вылет консоли траверсы: 
Определяем изгибающие моменты на различных участках плиты базы:
Для 1 участка плиты, опертого на 4 канта:
При отношении 
(
по табл.9) изгибающий момент:
Для 2 участка плиты, опертого на 3 канта:
по табл.10)
Определяем изгибающий момент: 
Для консольного участка плиты 3:
Требуемая толщина плиты: 
Принимаем 
согласно ГОСТ 82-70.
Требуемая длина угловых швов, выполненных, соединяющих листы траверсы с ветвями колонны:
Принимаем 
[6, табл.38]
где n=4 – количество сварных швов.
Принимаем листы траверсы 16x480 мм, что соответствует ГОСТ 82-70.
|
|
Толщина швов, соединяющих листы траверсы с плитой:
,
где 
Проверяем траверсу на изгиб. Опорное давление на 1см длины одной ветви траверсы:
Изгибающий момент в траверсе:
Момент сопротивления траверсы:
Напряжение в листе траверсы:
Таким образом, запроектированная база удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.
Для соединения базы колонны с фундаментом принимаем 4 анкерных болта диаметром 20мм.