3.1 Подбор сечения стержня сквозной колонны.

Задаемся значением коэффициента φ (0,7…0,9) , φ=0,85.

Определяем требуемую площадь сечения:

Принимаем 2 I 20, для которых А = 2·26,8 = 53,6 см², i_x = 8,3 см

3.1.1. Расчет относительно материальной оси.

Вычисляем гибкость:

где μ – коэффициент, зависящий от способа закрепления колонны. Для шарнирного закрепления фундаментных болтов к плите базы μ = 1.

Находим φ_х = 0,467 и проверяем условие:

Условие не выполнено, следовательно, устойчивость не обеспечена.

Принимаем 2 I 24, для которых А = 2·34,8 = 69,6 см², i_x = 10 см

Находим φ_х= 0,586 и проверяем условие:

Недонапряжение составляет:

Условие устойчивости выполнено. Окончательно назначаем сечение из 2 I 24.

3.1.2. Расчет относительно свободной оси y.

Задаёмся λ₁ = 40, тогда

где λ_еf = λ_х = 93,74 – из условия равноустойчивости.

Определяем требуемый радиус инерции:

Приближённое расстояние между двутаврами:

где α = 0,5– коэффициент, учитывающий приближенное значение радиусов инерции сечений.

Принимаем b = 24 см.

Рис. 3.2. Конструктивная схема сквозного решения на планках

Вычисляем характеристики назначенного сечения :

Следовательно, φ_y = 0,638.

Проверяем условие устойчивости:

Недонапряжение составляет:

Поскольку недонапряжение намного превышает 5%, изменим расстояние между двутаврами. Принимаем b = 21,5 см, при этом будет обеспечен зазор между полками, равный 100 мм.

Вычисляем характеристики назначенного сечения :

Следовательно, φ_y = 0,583

Проверяем условие устойчивости:

Недонапряжение составляет:

Окончательно назначаем расстояние между осями двутавров b = 21,5 см.

3.2. Расчет планок.

Предварительно назначаем размеры планок:

Ширина l_s (0,5…0,75) b = (10,75…16,125) см

Принимаем l_s = 15 см

Толщина t_s= (1/10…1/25) l_s= (1,5…0,6) см

Принимаем t_s = 1 см

Расстояние между планками в свету:

l_m= λ₁ * i_у1 = 40 * 2,37 = 95 см.

Условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани:

Перерезывающая сила в планке:

Изгибающий момент в планке:

Момент сопротивления сечения планки:

Проверяем прочность планки:

Проверяем прочность сварных швов, прикрепляющих планку к ветвям:

Задаемся катетом швов k_f = 7 мм = 0,7 см;

Ручная сварка β_f = 0,7;

Для стали С245 тип электрода Э42, R_wf =18 кН/см²

.

Назначаем ширину планки l_s = 18см и катет шва k_f = 7 мм

3.3. Расчет базы колонны.

Рис.3.3. Конструкция базы колонны

Собственная масса колонны :

G =2·q_ветви·l· 1,2 = 2 · 0,273·9,374· 1,2 = 6,14 кН,

где q_ветви–масса 1 п.м. двутавра №24;

1,2 – коэффициент, учитывающий массу планок, оголовка и базы;

Полная продольная сила в колонне на уровне обреза фундамента:

N’= N + G = 919,66 + 6,14= 925,8 кН;

3.3.1 Расчет плиты.

Требуемая площадь опирания плиты на фундамент:

Задаемся с = 10 см; t_t = 1 см, тогда размер плиты В = 46 см, а размер

Принимаем L_p = 38cм, тогда b₂ = 8,25 см

Напряжение в бетоне фундамента будет:

Рис. 3.4. Конструкция базы колонны

Определим изгибающие моменты на участках плиты:

Участок1.

Плита работает как консольная балка:

Участок 2.

Плита работает как пластинка, опирающаяся на 3 стороны. Максимальный момент на этом участке:

где β₂ – коэффициент для расчета пластинки, опертой на 3 стороны

Участок 3.

Плита работает как пластинка, опирающаяся на 4 стороны. Максимальный момент на этом участке:

где β₃ – коэффициент для расчета пластинки, опертой на 4 стороны

d – меньшая из сторон участка.

По максимальному моменту определяем толщину плиты:

Принимаем t_p = 25 мм.