3. Расчет и конструирование колонны
3.1. Выбор расчетной схемы и типа колонны
Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Принимаем колонну, защемленную внизу и шарнирно-закрепленную вверху.
Геометрическая длина колонны
от обреза фундамента до отметки опирания
главной балки на оголовок равна:
.
Продольная сила N
с учетом собственной массы колонны
имеет расчетное значение, равное:
.
Материал колонны – сталь
С245. Коэффициент условия работы
.
Расчетное сопротивление стали
.
Расчетная длина стержня
.
Задаемся гибкостью
.
Условная гибкость
.
Тип кривой устойчивости –
тип «b». Находим
соответствующее заданной гибкости
значение коэффициента устойчивости
.
Для кривой типа «b»
.
Требуемая площадь поперечного сечения
колонны:
Радиус инерции
.
Ширина сечения колонны
Принимаем сечение полки
равное 330х1,4 мм, сечение стенки 400х1,2 мм.
Площадь поперечного сечения колонны:
.
Проверяем общую устойчивость колонны.
Момент инерции сечения относительно
оси
меньше момента инерции сечения оси x,
поэтому проверяем общую устойчивость
колонны относительно оси
:
Момент инерции стенки
относительно оси
пренебегаем. Радиус инерции
.
Гибкость
.
Условная гибкость
.
Коэффициент устойчивости .
Проверка
.
Проверка выполняется!
Запас
.
Проверка выполняется. Принимаем сечение колонны.
Далее проверяем местную устойчивость стенки колонны.
Стенка колонны устойчива,
если гибкость стенки
. По табл. 27 СНиП [ 7 ] предельная гибкость
;
,
следовательно, стенка устойчива.
Проверяем местную устойчивость
поясных листов колонны. Устойчивость
поясных листов центрально-сжатых
элементов следует считать обеспеченной,
если условная гибкость свеса сжатого
пояса (полки)
не превышает значений предельной
условной гибкости пояса
.
П
о
табл. 29* СНиП II-23-81* предельная
условная гибкость
;
т.е.
сечение поясных листов (полок)
обеспечено.Сечение подобрано.
Сечение колонны со сплошной стенкой
Конструирование и расчет оголовка колонны
На колонну со сплошной стенкой
свободно сверху опираются балки. Усилие
на стержень колонны передается опорными
ребрами балок через плиту оголовка.
Ширина опорных ребер балок
На колонну действует продольная сила
Торец колонны фрезерован. Толщина плиты
оголовка принимаем равной
.
Сталь 245.
Плита поддерживается ребрами,
приваренными к стенке колонны. Толщину
ребер определяем из условия смятия.
Требуемая площадь смятия
, где
расчетное сопротивление торцевой
поверхности на смятие;
.
Усилие
передается на колонну по длине
.
Толщина ребер
.
Принимаем толщину ребер
.
Задаемся катетом шва
.
Сварка – полуавтоматическая
в среде углекислого газа проволокой
Св-08Г2С. По табл. находим расчетное
сопротивление металла шва
По табл. определяем
коэффициенты
.
Определяем расчетное сечение
соединения:
,
что меньше
.
Расчетным сечением является сечение
по металлу границы сплавления.
О
пределяем
длину шва
.
Учитывая дефекты в концевых участках
шва полную длину принимаем равной
.
Высота ребра равна полной длине шва
.
Толщина стенки колонны в месте приварки
ребер определяется из условия ее работы
на срез. Расчетное сопротивление стали
на срез
.
Толщина стенки колонны
что больше толщины стенки в подобранном
сечении колонны, делаем вставку. Принимаем
толщину вставки в стенку колонны
.
Расчетная схема оголовка колонны