5.3 Конструирование и расчет планок.

  Принимаем: b_p = 230 мм; t_p = 9 мм; l_p = 200 мм

Шаг планок ls = l_b + b_p = 852+ 196 =1048 мм =104.8 см, 

где расстояние в свету l_b = ₁ · i₁ = 30·3,51 = 852 мм

Расчет планок: условная поперечная сила, принимаемая постоянной по всей длине стержня

Q_fc = 7.15 · 10^-6 · A · E · (2330 · (R_y / E) – 1), 

где  – коэф., принимаемый равным меньшему из двух значений _min / , или  / R_y 

(п. 5.8 [1]).

_min =0.822  =0.822 _min /  = 1

Q_fc = 7.15 · 10^-6 · 123·10^-4 · 2.06·10¹¹·0.822 · (2330 · (220 / 2.06·10⁵) – 1) = 10.76 кН 

Условная поперечная сила, приходящаяся на одну систему планок Q_s = 0.5·Q_fc = 5,38 кН

Изгибаемый момент М₁ и поперечная сила F в месте прикрепления планки определяется согласно п. 5.9 [1].

М₁= Q_s· ls / 2 = 5,38·1.23 / 2 = 3,31 кН·м

F = Q_s· ls / c = 5,38·1.23 / 0,39) = 20,74 кН

 = M₁ / W_f = 3310 / 30,86 = 107,26 МПа, 

где W_f = (_f · h_p² · k_f) / 6 = 0.7·0.5·23² / 6 = 30,86 см³, 

 = F / (_f · h_p ·  k_f) = 207,4/(0.7·0.5·23) = 25,7МПа.

Результирующее напряжение

_f  = √² + ²  = √107,26 ² + 25,7²  = 77,22 МПа ≤ R_f · _f · _c= 166,5 МПа 

5.4 Конструирование и расчет базы колонны

Конструкция базы должна обеспечить принятое в расчете жесткое опирание колонны на фундамент. Это достигается креплением с помощью анкерных болтов за гибкую опорную плиту и установкой вертикальных ребер. Класс бетона по заданию – В12,5.

Размеры опорной плиты определим из условия смятия бетона под плитой

,

где N – нагрузка на колонны, включая ее собственный вес;

R_b,loc – расчетное сопротивление бетона смятию, по ф-ле (102) [ 7 ]

,

где R_b=4,5 МПа – расчетное сопротивление бетона сжатию, для бетона

класса В7,5;

α=1,0 для бетона класса ниже В25;

A_f – площадь фундамента, на которую опирается плита.

Рисунок 5.4 - К расчёту базы колонны

.

Определяем ширину плиты b_p=b+2b_в=40+2*10=60 см, приняв выпуск плиты за листы вертикальных ребер b_в=7,5 см. Тогда длина плиты . Конструктивно принимаем равным l_p=70 см.

Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты от контактных напряжений по площади плиты на различных ее участках.

1) Для участка, опертого на 4 канта, при отношении l/b=400/380=1,05 находим из табл. 4.3 [ 7 ] α=0,051. Тогда, по формуле (6.101) [ 4 ]

;

2) Расчетный момент на участке плиты опертого на 3 канта l₁/b₁=16/40=0,4 :

.

3) Расчетный момент на участке плиты опертого на 2 канта l₁/b₁=8,48/18,7=0,45 :

.

4) Расчетный момент на участке плиты опертого на 3 канта l₁/b₁=10/38=0,26 :

.

Найдем толщину плиты по наибольшему значению изгибающего момента:

,

где γ_с=1,15, принимаем по табл.6* [ 1 ].

Принимаем t_p=40 мм (ближайший больший размер по ГОСТ 19903-74*).

Определим высоту вертикального ребра из условия размещения суммарной длины сварных швов, прикрепляющих ребро к ветвям колонны, приняв материал для сварки – электрод Э42:

;

, где

4 – количество сварных швов прикрепления ребра к ветвям колонны.

k_f=10 мм – минимальный катет шва, по табл.38 [ 1 ];

β_f=0,7 – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва, по табл. 34 [ 1 ];

β_z=1– коэффициент, учитывающий границы сплавления шва,

по табл. 34 [ 1 ];

R_ωf=200 МПа – расчетное сопротивление срезу по металлу шва,

по табл. 56 [ 1 ];

] R_ωz=0,45R_un – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, по табл. 3 [ 1;

где R_un=370 МПа – нормативное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению, по табл. 51* [ 1], тогда

R_ωz=0,45R_un=0,45·370=166,5 МПа;

γ_ωf=1 – коэффициент условий работы шва, по п.11.2 [ 1 ];

γ_ωz=1– коэффициент условий работы шва, по п.11.2 [ 1 ].

γ_с=1 – коэффициент условий работы, по табл. 6* [ 1 ],.

Принимаем h_t=350 мм.

Толщину швов, прикрепляющих листы ребра к плите, определим из расчета передачи вертикального усилия. Учитывая, что на консольных участках вертикальные ребра привариваются с двух сторон, находим:

- по металлу шва по ф-ле 120 [1]

,

где β_f=0,7 – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва, по табл. 34 [1];

R_ωf=200 МПа – расчетное сопротивление срезу по металлу шва,

по табл. 56 [ 1 ];

γ_ωf=1 – коэффициент условий работы шва, по п.11.2 [ 1 ];

γ_с=1 – коэффициент условий работы, по табл. 6* [ 1 ], примечание 4.

- по металлу границы сплавления по ф-ле 121 [1]

, где

β_z=1 – коэффициент, учитывающий границы сплавления шва,

по табл. 34 [ 1 ];

R_ωz=0,45R_un – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, по табл. 3 [ 1 ] ;

где R_un=370 МПа – нормативное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению, по табл. 51* [ 1 ], тогда

R_ωz=0,45R_un=0,45·370=166,5 МПа;

γ_ωz=1 – коэффициент условий работы шва, по п.11.2 [ 1 ].

Таким образом, k_f=2,21 мм. В соответствии с п.12.8 [ 1 ] k_f должно быть не более k_f=9,8*1,2=11,76мм, поэтому принимаем k_f=2,5мм.

Проверим ребро на изгиб, назначив толщину листов 10 мм. Опорное давление на 1 погонный см одной ветви ребра:

.

Изгибающий момент

.

Момент сопротивления

.

Напряжение в листе ребра у места приварки к колонне

.

Так как мы задали жесткое закрепление, то помимо вертикальных ребер необходимо предусмотреть закрепление анкерными болтами. На анкерные болты надеваем шайбы с отверстием, которое на 3мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу привариваем к базе.

5.5 Конструирование и расчет оголовка колонны

Толщину опорной плиты оголовка назначим конструктивно 25 мм. Опорное давление от балок передается от опорной плиты на ветви колонны через швы, которыми плита приваривается к ветвям. Тогда катет шва будет равен (сварка ручная, электроды – Э46)

-по металлу шва

,

где β_f=0,7– коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва;

l_ω =2(l_p+l₁)=2(40+38)=156 см – расчетная длина шва;

R_ωf=200 МПа – расчетное сопротивление срезу по металлу шва;

γ_ωf=1 – коэффициент условий работы шва;

γ_с=1 – коэффициент условий работы,.

-по металлу границы сплавления

, где

β_z=1 – коэффициент, учитывающий границы сплавления шва;

R_ωz=0,45R_un – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления;

где R_un=370 МПа – нормативное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению, тогда

R_ωz=0,45R_un=0,45·370=166,5 МПа;

γ_ωz=1– коэффициент условий работы шва,.

Таким образом, k_f=10 мм.

Рисунок 5.4 – При опирании балок сверх