Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси У-У

 = 29402см ;

=16,6» =16,7;

 

= 64,6 >  = 40.

Приведенная гибкость относительно свободной оси У-У:

 

= 75,9  » = 75,5.

 

 

4.3 Расчет соединительных планок

Установление размеров планок

а = (0,5 ¸ 0,75) ×  = (0,5 ¸ 0,75) × 38 = 19 ¸ 28,5см.

Принимаем: а = 25см.

Длина планки  принимается такой, чтобы края планки заходили на полки швеллера на 30 ¸ 40мм.

= d + 2 × 4 = 16 + 8 = 24см.

Чтобы избежать выпучивания должны быть удовлетворены условия:

0,6см £ t £ 1,2см.

 

 - условие выполнено;

 - условие выполнено.

 

Формула, используемая выше, для определения  справедлива, если выполняется условие:

 (Табл.7 [3])

Здесь: = 1302см ;

        = 513см ;

Требуемое расстояние между планками в свету вычисляется по принятой ранее гибкости ветви:

= 40 × 3,1 = 124см.

 

Требуемое расстояние между осями планок:

 = 124 + 25 = 149см;

 

 - условие выполнено.

 

Определение усилий в планках

Планки рассчитываются на условную, фиктивную поперечную силу:

 (по п.5.8 [3])

здесь, b - коэффициент, принимаемый равным меньшему из двух значений:

 

 и ,

где, - меньший из коэффициентов  и . (В нашем случае: = 0,72; = 0,737)

= = 0,98;

= = 0,97.

Таким образом: b = 0,97.

 

= 2330кг.

 

Поперечная сила, действующая в одной плоскости планок:

= 1165кг.

 

Сила, срезывающая одну планку:

= 5318кг.

 

Момент, изгибающий планку в ее плоскости:

= 86792кг/см.

 

 

Проверка прочности приварки планок

 

Предусматриваем использование ручной сварки при изготовлении колонн. Принимаем, что планки прикрепляются к полкам швеллеров угловыми швами с высотой катета = 8мм < t, с заводкой швов за торец на 20мм.

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления: по Табл.55 [3] принимаем для района  сталь марки С285 и электроды марки Э42 (ГОСТ 9467-75).

Величины, необходимые для расчета:

 (Табл.34 [3]);

 (п.11.2 [3]);

(Табл.56 [3]);

= 0,45 ×  = 0,45 × 3700 = 1665 ,

где,  - временное сопротивление (принято по Табл.51 [3]) для проката толщиной 11 ¸ 20мм (у нас = 12,6мм).

Проверяем условие по п.11.2 [3]:

 

 

 

Так как условие выполняется, расчет следует производить только по металлу шва.

 

Напряжение в шве (в расчете учитываются только вертикальные швы):

 

;

 

;

 

Уменьшаем  до 7мм, тогда:

 

Окончательно принимаем = 7мм.

 Прочность самих планок заведомо обеспечена, так как толщина планки превышает величину .

 

Расчет базы

Определение размеров плиты в плане

Необходимо определить расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:

где, ;

- площадь верхнего обреза фундамента;
- площадь плиты.

В начале расчета приближенно принимаем .

- призменная прочность (для бетона класса В12,5: = 70кг/см ).

Таким образом:

= 1,2 × 70 = 84кг/см .

Требуемая площадь плиты:

= 1940см .

Ширина плиты принимается конструктивно ( = 36см).

= 36 + 2 × 1 + 2 × 5 = 48см

где, с ³ 4, принимаем с = 5.

Требуемая длина плиты:

= 40,4см;

 

Требуемая длина плиты из конструктивных соображений:

 

= 38 + 2 × 10 = 58см,

 

где, а  принимаем 100мм для размещения «плавающей» шайбы под гайки фундаментных болтов.

Принимаем: = 58см (  > ).

 

Определение толщины в плане

Плита работает на изгиб, как пластина, опертая на траверсы и торец стержня, нагруженная равномерно распределенным (условно) реактивным давлением фундамента:

 

= 58,5кг/см  < = 84кг/см ;

 

Определим максимальные моменты для отдельных участков плиты (полосы шириной 1см).

I участок (Плита работает как пластина, опертая по контуру):

;

где, a - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны (участка «а») к более короткой («в»), определяемый по п.7.4.2 [6].

а/в = 38/36» 1,1; a = 0,055.

= 0,055 × 60,6 × 36 = 4320кг×см,

 

II участок (Плита работает, как пластина, опертая по 3-м сторонам):

;

где, a  - коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны («а ») к незакрепленной («в »), определяемый по п.7.4.2 [6].

 = 10/36 = 0,27 < 0,5 – плита проверяется, как консоль вылетом «а », тогда:

 

 = 0,5 × 60,6 × 10 = 3030кг×см.

 

III участок (Плита работает, как консоль):

 

= 0,5 × 60,6 × 5  = 758 кг×см.

 

Принимаем для плиты по Табл.50 [3] сталь ВСткп2 (ГОСТ 380-71*) при t = 21 ¸ 40, тогда = 2100кг/см  (Табл. 51 [3]).

 

Требуемая толщина плиты:

= 3,5см.

 

Принимаем (ближайший больший стандартный размер).

 

Расчет траверсы

 

Требуемая высота траверсы определяется необходимой длиной каждого их 4х швов, соединяющих ее с ветвями колонны.

При = 0,7 < 1,2  = 1,2 × 0,7 = 0,84см.

 

 =  = 46см;

 

Принимаем = 46см.

Произведем приближенную проверку траверсы по прочности.

Нагрузка на единицу длины одного листа траверсы:

 

= 1454кг/см ;

 

Изгибающий момент и поперечная сила в месте приварки к колонне:

 

= 72700кг×см;

 

= 14540кг.

 

Момент сопротивления сечения листа:

 

.

 

Проверка прочности:

;

 

;

 

 - прочность траверсы обеспечена.

 

Рис.16 – Конструкция базы

 

 

Расчет оголовка

Конструктивно принимаем = 2,0см и = 0,7.

Высота диафрагмы из условия прочности сварных швов:

 

 =  = 46см;

 

Принимаем = 46см.

Требуемая толщина диафрагмы из условия прочности торца на смятие:

 

= = 1,93см;

 

Требуемая толщина из условия прочности на срез:

 

= = 1,2см.

 

Принимаем = 2,2см > .

Толщина планок, к которым крепится диафрагма:

= 0,5 × 22 = 11мм.

Принимаем: = 12мм.

Принятая конструкция оголовка показана на Рис.17.

 

Рис.17 – Конструкция оголовка

 

Список использованной литературы

1 ГОСТ 26020-83. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент.

2 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М., Изд. ЦИТП Госстроя СССР, 2003.

3 СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 2003 г. 96с.

4 СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций.

5  Металлические конструкции: Учебник для вузов / Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб. и доп./ М.: Стройиздат, 1986, 560с.

6 Рабочая площадка промышленного здания. МУ.