Проверка устойчивости подобранного сечения.

Определение площади поперечного сечения:

= 2A_f + A_w

Устойчивость стержня колонны относительно материальной оси Х:

Ϭ = кН/см² <R_yγ_c = 26 кН/см²

Δ = *100% =3.7% < 5%

Сечение принимается для дальнейших расчетов.

Момент инерции сечения относительно оси y меньше момента инерции сечения относительно оси Х, поэтому проверяем общую устойчивость колонны относительно оси у:

 

 

Радиус инерции:

 

Гибкости стержня колонны:

 

Расстояние между ветвями b:

Находим из условий:

𝜆_ef = ; 𝜆_х = 𝜆_ef

Приравнивая полученные жесткости получаем:

𝜆_у =

𝜆_у = = 44.72

Требуемый радиус инерции относительно оси Y:
i_тр.у. = = 11.92

Определим расстояние между ветвями b:
b = =22.9 см

Принимаем b = 240 мм

Расстояние между планками

= = 4.5 см

= см²

𝜆_в =

𝜆_ef = = 27.2

𝜆₀ = 27.2 = 0,97≈1

Коэффициент устойчивости 𝜑 = 0,948

3.4 Расчет оголовка колонны

Оголовок колонны – узел передачи нагрузки с балок на колонны. Балка опирается на колонну сверху. Опирание балок на колонну – жесткое. Оголовок состоит из плит и ребер.

 

Толщину оголовка принимаем 32 мм. Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Ширина опорных ребер балок 32.5 см.

Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности R_p = 36.1 кН/см²

A_тр = =72.64 см²

Усиление передается на колонну по длине

L = b + 2t =32.5+ 2*3.2 = 38.9 см

Расчетная толщина ребер

t_p ≥

Принимаем 2 см

Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа, материал – сталь С285.
Сварку производим проволокой Св-08Г2С. Из СНиПа принимаем расчетное сопротивление маталла шва кН/см²

Расчетное сопротивление металла границы сплавления

кН/см²

β_f = 0,9 – по металлу шва

β_z = 1,05 – по металлу границы сплавления

Определим какое сечение в соединении является расчетным (более опасное):

β_f R_wf = 0,9*21,5 = 19,1 > β_z R_wz = 1,05*17,1 = 17,96 кН/см²

Следовательно, расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

Требуемая длина шва
l_w =

Длина шва с учетом дефектов

l = l_w + 1 = 40.57 + 1 = 41.57 см

Принимаем высоту ребра h_р=l=42 см

Условие на смятие:

кН/см² < R_p = 36.1 кН/см²

1.4 Расчет базы колонны

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения её с фундаментом, при шарнирном сопряжении колонны с основанием анкерные болты ставят лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. База состоит из траверсы и опорной плиты.

Расчет плиты базы

Требуемая площадь плиты базы колонны:

 

При центрально сжатой колонне и значительной площади плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределенными чему соответствует

и кН/см²

Материал фундамента – бетон класса В15

кН/см² – расчетное сопротивление бетона класса В15

- площадь плиты опорной

- площадь обреза фундамента

= = 2636.9 см²

см

В соответствии с сортаментом принимаем В = 520 мм

Уточняем размер консольного свеса:

С=0,5(52 -36 -2*1,2) = 6,8 см

Длина плиты:

L = = 50.7 см

Принимаем L = 600 мм

Уточняем площадь плиты

А_пл = 52*60 = 3120 см²

Напряжения под плитой(реактивный отпор бетона):

Ϭ_р = q_бет = кН/см² < R_b кН/см²

Плита работает на изгиб как пластинка, опертая на соответствующее число катов(сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка.

 

Участок 1. консольный

Плита работает, как консоль длиной C = 6.8 см

M₁ = = 19.42 кН*см

Участок 2.опертый на 3 канта

=> M₂ = βq_бет = 0,16 кНсм

Участок 3. Опертая на 4 канта

М₃ = αq_бет

a/b = 400/175.5 = 2.28 >2 => M₃ = = = 34,27 кНсм

Требуемая толщина плиты:

= = 2.57 см

По сортаменту принимаем толщину плиты базы

 

t_плиты = 28 мм

 

Расчет высоты траверсы.

Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения с колонной. Угловые швы рассчитываем на условный срез. Толщина траверсы обычно принимается в пределах 10…16 мм.

Сварка колонны с траверсой – полуавтоматическая в среде углекислого газа, материал – сталь С285. Сварку производим проволокой Св-08Г2С.

Расчетные сопротивления:

По шву:

В зоне сплавления:

= 0.9*21.5 = 19.1 > = 17.96

Следовательно расчет ведем по металлу границы сплавления.

Длина шва будет равна:

Высота траверсы равна:

 

Принимаем высоту траверсы, равной

Проверку прочности траверсы на изгиб и срез в КП допускается не выполнять.