Конструктивный расчет колонны.

Компоновка поперечной рамы

Полезная высота помещения

Где

Округляя в большую сторону с кратностью 1,8 м окончательно принимаем

Длина колонны:

Назначаем высоту фермы . Расстояние между узлами верхнего пояса фермы d=3000 мм. Длина панели нижнего пояса 2d=6000 мм.

Определение ширины колонны:

Сбор нагрузок

Интенсивность постоянной нагрузки от покрытия здания

№ п/п	Описание конструкции	Нормативное значение кН/м2	γf	Расчетное значен. кН/м2
	Гидроизоляционный ковер из наплавляемого листового материала с битумной подготовкой	0,366	1,3	0,476
	Цементно-песчаная стяжка, t=20 мм; ρ=18 кН/м3	0,36	1,3	0,47
	Теплоизоляционные плиты t=300 мм; ρ=0,6 кН/м3	0,18	1,3	0,234
	Пароизоляция – 1 сл. руберойда по битумной мастике	0,05	1,3	0,065
	Железобетонные плиты вес 2,06 кН/м2	2,06	1,1	2,266
	Стальная стропильная ферма	0,3	1,05	0,315
	Элементы связей м/у фермами	0,05	1,05	0,052
	Итого	-	-	3,88

 

 

Расчетная схема поперечной рамы:

Рис. 2.1

I.1. Погонная нагрузка от собственного веса кровли и конструкции покрытия:

I.2. Нагрузка от собственного веса колонн:

I.3. Собственный вес ограждающих конструкций, передающихся на поперечную раму каркаса:

Расчетная схема с приложение постоянной нагрузки

 

 

II Погонная снеговая нагрузка

Расчетная схема с приложением снеговой нагрузки на ригель:

III Погонная ветровая нагрузка.

- активная ветровая нагрузка:

- активная ветровая нагрузка:

- активная сосредоточенная ветровая нагрузка:

- пассивная сосредоточенная ветровая нагрузка:

Расчетная схема с приложенной ветровой нагрузкой:

 

Расчет поперечной рамы. Определение РСУ

I Усилие в колонне от собственного веса несущих и ограждающих конструкций:

II Усилия в колонне от снега:

III Усилия в колонне от ветровой нагрузки.

Определение максимального изгибающего момента и продольной силы:

 

 

 

Расчетные сочетания усилий

№ п/п	Наименование нагрузки или РСУ	Усилия в сечении колонны
М кНм	N кН	Q кН
	Постоянная нагрузка	Мсв.а	Nсв.а	Qсв.а
	535,0
	Снеговая нагрузка	Мсн.а	Nсн.а	Qсн.а
	282,24
	Ветровая нагрузка	Мв.а	Nв.а	Qв.а
1076,32		143,28
Расчетные сочетания усилий для расчета колонны (все варианты)
А	1+2		817,24
Б	1+3	1076,32	535,0	143,28
В	1+2ѱt1+3 ѱt2	968,7	817,24	128,95
Г	1+2ѱt2+3 ѱt1	1076,32	789,02	143,28
Выборка расчетных сочетаний усилий для расчета колонны по критериям Мmax, Nmax
I	Mmax, (N,Q) соответств. (Г)	1076,32	789,02	143,28
II	Nmax, (M,Q) соответств. (Г)	968,7	817,24	128,95
Выборка расчетных сочетаний усилий для расчета анкерных болтов
III		1076,32	438,7	143,28

 

 

Конструктивный расчет колонны.

Рис. 4.1 Сечение сплошной сварной колонны

 

Выборка данных для стали С245:

Таблица 4.1

Сталь по ГОСТ 27772	Толщина проката, мм	Нормативное сопротивление проката Н/мм2	Расчетное сопротивление проката Н/мм2
Ryn	Run	Ry	Ru
С245	От 2 до 20
От 20 до 30

 

Определение расчетной длины колонны:

 

 

Принимаем расчетные длины колонн:

- в плоскости рамы

- из плоскости рамы

 

Усилия для расчета колонны принимаем из Табл. 3.1

I: M=1076,32 кНм; N=789,02 кН; Q=143,28 кН.

II: M=968,7 кНм; N=817,24; Q=128,95 кН

Определение предварительной требуемой площади сечения колонны:

Для РСУ I:

Для РСУ II:

Далее для расчетов будем использовать наиболее невыгодное РСУ I.

Расчет внецентренно сжатой колонны:

Определение требуемой площади сечения.

Предварительно определим приближенные значения характеристик.

Для симметричного двутавра:

- радиус инерции , где

- относительный момент сопротивленя:

Условие гибкости в плоскости рамы:

 

Относительный эксцентриситет:

Приведенный относительный эксцентриситет:

Определение коэффициента устойчивости при сжатии с изгибом при и

Таблица 4.2

	8,27
	3,3		126,08
	3,5

Требуемая площадь сечения колонны:

Предварительно принимаем толщину стенки колонны:

С учетом сортамента металлопроката принимаем толщину листа:

Толщину полки принимаем в пределах двух толщин стенок:

Определяем высоту стенки колонны:

Принимаем

Площадь стенки

 

Требуемая площадь сечений поясов:

Требуемая ширина пояса:

По ГОСТ 82-70* принимаем

Проверка местной устойчивости полки.

Условная гибкость свеса пояса (полки):

не должно превышать значение предельной гибкости , определяемое по таб. 23 СП 16.13330.2011:

Проверка местной устойчивости стенки. СП 16.13330.2011 Условие гибкости стенки:

не превышает значение предельной гибкости . Условие устойчивости стенки обеспечено.

В первом приближении получены размеры сечения колонны:

 

Определение геометрических характеристик сечения колонны:

Площадь поперечного сечения колонны:

Момент инерции относительно оси Х-Х:

Момент инерции относительно оси Y-Y:

Радиусы инерции сечения:

Момент сопротивления относительно оси Х-Х:

Относительный момент сопротивления:

Гибкость колонны в плоскости поперечной рамы каркаса:

т.к. < , значение можно не уточнять.

Гибкость колонны из плоскости поперечной рамы:

– не превышает значение предельной гибкости

 

Проверка устойчивости колонны в плоскости изгиба:

Коэффициент влияния формы сечения n:

Гибкость

Относительный эксцентриситет

Отношение площади полки и стенки

Приведенный относительный эксцентриситет:

Коэффициент устойчивости определяем по табл. Д.3 СП 16.13330.2011 при и

Таблица 4.3

	4,1	4,5
	2,23		246,06
	2,5

 

Проверка устойчивости:

условие проверки выполняется

Запас устойчивости составляет:

Определение относительного эксцентриситета:

Рис 4.2. Схема к определению момента для расчета устойчивости колонны из плоскости изгиба

Проверка устойчивости из плоскости действия момента:

коэффициент с определяется по формуле (112) СП 16.13330.2011:

где коэффициенты и определяются по формулам таблицы 21 СП 15.13330.2011

При

 

Определяем :

 

Запас по устойчивости колонны из плоскости изгиба

Условие устойчивости из плоскости изгибы выполняется.

Окончательные размеры сечения колонны (Рис 4.3)

Рис. 4.3. Окончательно принятые размеры поперечного сечения колонны