Розрахунок відносно матеріальної осі

, (59)

де коефіцієнт поздовжнього згину (табл. 72 [1])

Необхідна площа поперечного перерізу колони:

(60)

Приймаємо гнучкість колони в межах (оскільки ), , тоді .

, (61)

звідси необхідний радіус інерції , :

, (62)

де розрахункова довжина колони, :

, (63)

де коефіцієнт приведення довжини, залежить від способу закріплення. Колона закріплюється шарнірно зверху і знизу, центрально завантажена, тому для даної колони .

 

Визначаємо довжину колони:

,

Розрахункова довжина колони: .

.

Колону проектуємо з двох двотаврів №40:

, .

Перевіряємо прийнятий переріз:

Знаходимо гнучкість колони:

.

 

Рисунок 19. Визначення довжини колони

Знаходимо напруження:

.

Рисунок 20. Схема перерізу колони

 

Розрахунок відносно вільної осі

Розмір визначаємо з умови рівностійкості колони в двох площинах.

Приведена гнучкість колони відносно вільної вісі:

, (64)

де гнучкість колони;

гнучкість одної вітки колони.

Приймаємо , .

Знаходимо необхідний радіус інерції :

.

 

За таблицею довідника знаходимо , тоді

(65)

З конструктивних міркувань

, (66)

де ширина полиці прийнятого двотавра,

;

необхідний зазор між двома

вітками колони.
.

Приймаємо .

Знаходимо розрахункову довжину вітки колони.

Радіус інерції одної вітки: .

Гнучкість одної вітки: .

Тоді .

Приймаємо .

 

 

 

Рисунок 21. Конструкція колони

 

Виписуємо із сортаменту момент інерції двотавра: .

Знаходимо момент інерції перерізу колони відносно вісі :

, (67)

.

Радіус інерції: .

Перевіряємо умову: .

.

Знаходимо напруження:

.

 

Розрахунок вузлів колони

Розрахунок оголовка колони

Приймаємо наступну конструкцію колони (рис. 21).

Товщину плити оголовка приймаємо конструктивно в межах , .

Рисунок 22. Конструкція оголовка колони

З плити оголовка навантаження передається через зварні шви на торці ребер.

Необхідна довжина шва:

, (68)

де коефіцієнт, який враховує недовар;

.

Визначаємо висоту шва:

.

.

Приймаємо спирання плити оголовка на фрезеровані торці ребер.

 

Необхідна площа ребер з умови роботи на змяття торцевої поверхні (43):

.

Необхідна товщина ребра:

, (69)

де ширина ребра, .

.

Приймаємо .

З опорного ребра навантаження передається на стінку колони через вертикальні шви.

Визначаємо необхідну довжину вертикальних швів.

Приймаємо висоту шва . Тоді

, (70)

де кількість швів, .

.

Перевіряємо стінку на зріз:

, (71)

де товщина стінки, .

.

 

5.3.2 Розрахунок з’єднувальних планок

Приймаємо висоту планок рівною , .

Товщина планок: , приймаємо .

Паланку розраховуємо на умовну поперечну силу :

(72)

.

Знаходимо зусилля в планках.

Зусилля зрізу: (73)

.

Рисунок 22. Конструкція оголовка колони

Згинаючий момент: (74)

.

Напруження в шві, який приварює планки до колони:

, (75)

де , приймаємо при цьому .

.

Дотичні напруження в шві: (76)

.

Визначаємо сумісну дію нормальних і дотичних напружень:

.

 

Розрахунок бази колони

Навантаження, яке передається на базу колони:

.

Міцність матеріалу фундаменту: для бетону класу – .

Необхідна площа горизонтальної плити:

, (77)

де коефіцієнт, який приймаємо .

.

З конструктивних міркувань приймаємо ширину плити рівною , тоді довжина плити становитиме:

. Приймаємо .

 

Дійсне напруження в бетоні під плитою:

.

Знаходимо товщину плити:

(78)

Товщина опорної плити бази визначається її роботою на згин як пластини, обпертої на торець колони, траверси, ребра і завантаженої рівномірно розподіленим тиском бутона фундаменту . Плита має ділянки, які защемлені з чотирьох (1),трьох сторін

(2), а також консольні ділянки (3).

Рисунок 23. Конструкція бази колони

 

На кожній ділянці максимальний згинаючий момент визначається за формулами:

Ділянка 1 (защемлена з чотирьох сторін)

, (79)

де коефіцієнт, який залежить від відношення сторін пластини , де менша сторона пластини.

.

.

Ділянка 2 (защемлена з трьох сторін)

, (80)

де коефіцієнт, який залежить від відношення защемленої сторони пластини до вільної :

ділянка працює як консольна.

.

Ділянка 3 (защемлена з одної сторони)

(81)

.

Отже, .

. Приймаємо товщину плити .

З колони через вертикальні зварні шви навантаження передається на траверси. Знаходимо необхідну довжину цих швів.

Довжина зварного шва дорівнює довжині траверси.

, (82)

де кількість зварних швів, ;

висота зварного шва, .

.

З траверси через горизонтальні зварні шви навантаження перерозподіляється по площині плити.

Знаходимо необхідну висоту цих швів:

, (83)

де .

. Приймаємо .

Перевіряємо траверсу на згин.

Навантаження на траверсу:

. (84)

Згинаючий момент в траверсі:

. (85)

Напруження в траверсі в місці приварювання її до колони:

, (86)

де . (87)

Розрахунок ферми