Розрахунок і підбір перерізу колони.

Висотна позначка підлоги ярусу 9,000 м. заглиблення колони нижче рівня підлоги 0,6м. опорна реакція головної балки кН для 1 ярусу. Матеріал колони – сталь 255 марки 18кп. Для фасонного прокату при t=10…20мм, МПа., t=20…40мм, МПа.,

Тоді розрахункова довжина становить м.

Розрахункове стискаюче зусилля кН.

Приймаємо суцільний переріз колони у вигляді зварного двотавра. Задаємся гнучкістю відносно матеріальної осі ,з табл.1 додатка 8,знаходимо

Потрібна площа:

м²

м

м,

де - коефіціент, що пов’язує розміри перерізів з їх радіусами інерції. Приймаємо ширину полички відповідно до найближчої стандартної ширини універсальної сталі мм., а висоту приблизно рівною ширині мм. Товщину стінки приймаємо мм.

 

Перевіряємо мічцеву стійкість стінки:

,

де .

Отже стійкість стінки забезпечена.

Необхідна площа однієї полички:

м².

Потрібна товщина поличок:

м.

Приймаємо стандартну товщину мм. Реальна площа полички м².

Перевіряємо місцеву стійкість полички:

м;

Отже, стійкість забезпечена.

Геометричні характеристики підібраного перерізу:

м².

м⁴;

м.

Виконуємо перевірку стійкості стосовно осі у-у:

, отже з табл. 1 додаток 8 .

Виконуєм перевірку міцності:

Недонапруження:

Недонапруження-4.2%,що допустимо.

Перевіряємо необхідність посилення стінки ребрами жорсткості:

.

Поперечні ребра не потрібні.

Розрахунок бази колони.

Бази колон призначені для передачі зусилля N на бетонний (або залізобетонний) фундамент і поділяється на бази з траверсами і бази з фрезованим торцем.

Матеріал колони і бази – сталь 255, з розрахунковим опором МПа бетон фундаменту класу B12,5 з МПа. Навантаження на колону кН.

Площа плити в плані визначається з умови міцності бетону фундаменту на стиск.

см²,

Де - коефіціент, який залежить від характеру розподілення навантаження по площі і приймається – 1,2.

Ширина плити В приймається конструктивно, виходячи з того, що плита повинна виступати за межі колони с=60…100мм. Товщина траверс попередньо береться t_s=8…16мм. Остаточно ширину плити приймають кратною 50 мм. Приймаємо t_s=12мм, с=88мм: мм. Тоді довжина плити

Приймаємо см. Визначаємо дійсне значення напруження під плитою бази:

кН/см²

Товщина плити t визначається з умови її міцності на згин. При цьому плиту розглядаємо як пластину, навантажену знизу рівномірно розподіленим тиском фундаменту. Пластина опирається на жорсткий контур перерізу колони (на полички та стінку), а також на траверси. Для розрахунку її розділяють на окремі ділянки – дві ділянки, які опираються по всьому контуру (на чотири канти) – ділянку типу 1; дві ділянки типу 2 (опирається на 3 сторони) і дві ділянки типу 3 (защемлення тільки одного канта).

 

Рис. База суцільної колони:

 

Для 1-ої ділянки,консольна,защемлена у місці спирання на траверсу:

кНсм,

Для другої ділянки,оперта на три сторони де відношення ,

кНсм,

Для третьої ділянки,защемлена по контуру:

,

Товщину плити визначаємо з умови її міцності на згин найбільшим моментом кНсм:

Так як момент дуже великий необхідно поставити ще одне опорне ребро:

, що находиться в допустимих межах (20…40 мм).

Приймаємо мм.

Траверси до колони приварюємо напівавтоматичною сваркою, зварний дріт Св-08Г2С, МПа, . Товщину траверси приймаємо мм. Висота траверси h_s визначається за умови міцності швів, якими вона кріпляться до колони. Вважається що колона не спирається на плиту, а зависає на швах, якими вона приварюється до траверс і консольних ребер (загальна кількість таких швів n=8). Катет зварних швів приймаємо мм.

Загальна довжина швів см

Необхідна довжина одного шва

см.

Враховуючи можливий не провар по 1см на кожному кінці швів, отримуємо

см

Приймаємо см

Торець колони конструктивно варимо до плити швами мм.

 

Розрахунок опорного столика

Приймемо опорний столик товщиною 40мм

Висоту столика оголовка визначають необхідною довжиною швів, якими столик кріпиться до колони, прийнявши попередньо катет шва мм, МПа, :

м,

Враховуючи можливий не провар по 1см на кожному кінці швів, отримуємо

см

Приймаємо см.

Конструюємо опорний столик із штабової сталі класу С255 розмірами 40×650×350 мм. Лобовий горизонтальний шов по всій ширині опорного столика приймаємо конструктивно з катетом мм.

Розрахунок оголовка колони

 

Висоту оголовка приймаємо з міркувань забезпечення жорсткості вузла

h=0.5…0.7b=225…315мм.

b-більший з основних розмірів перерізу колони.

Товщину опорної плити приймаємо 20мм,що лежить в межах 16…30мм.

Товщина вертикального ребра з умови міцності

F= кН-сумарна опорна реакція

- розрахункова величина ширини прикладання сил;

Товщина вертикального ребра

Приймаємо .

Перевірка міцності вертикальних ребер

 

13,9

Розрахункова довжина швів

 

Перевірка довжини:

Приймаємо висоту вертикального ребра рівною 600мм.

Перевірка:

1

 

0,37<1

 

 

Література:

 

1. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М. Металеві конструкції. Підручник, Львів: Світ, 2002. – 312с.

2. ДБН В.2.6-163:2010. Сталеві конструкції. Норми проектування, виготовлення та монтажу.

3. ДБН В 1.2-2:2006. Навантаження і впливи. Норми проектування.

4. ДБН В 1.2-3:2006. Прогини і переміщення. Вимоги проектування.