Расчёт и конструирование колонны

Определяем расчётную длину колонны:

h_н = 11,9 м - отметка верха

t_н = 0,012 м – толщина настила

h_гб = 1,614 м – высота ГБ

c = 0,03 м – зазор ГБ

h_б = 1 м – база

l_c= h_н - t_н - h_гб – c + h_б =11,244 (м)

l_ef = l_c * μ = 11,244 (м)

Расчётная сосредоточенная сила N = 2 Q_max =3860,42 (кН)

Расчёт колонны сплошного сечения

Сплошная колонна выполняется из сварного двутавра. Расчёт относительно оси y:

Задаёмся гибкостью λ=80. Находим условную гибкость:

Радиус инерции относительно оси y:

Ширина полки b_f должна быть больше 220 мм и меньше высоты стенки h_w.

Принимаем b_f=0,6 м и h_w=0,63 м.

Находим толщину стенки:

Принимаем t_w=0,011 м.

Находим толщину полки t_f:

Принимаем t_f=0,016 м.

Уточняем расчетное сопротивление:

Для С285 при t_f=16 мм: Находим общую площадь сечения:

Находим момент инерции и радиус инерции относительно оси у:

Находим гибкость:

Проверяем колонну на устойчивость:

Проверим, надо ли укреплять стенку поперечными ребрами жесткости:

Стенку укреплять не надо.

Конструирование и расчёт оголовка колонны

Конструкция оголовка колонны принимается в зависимости от компоновки балочной клетки. Опирание сверху ГБ можно применять только, когда на колонну опирается только ГБ, и при опирании ГБ на колонну сверху, давление передается через опорное ребро, приваренное к элементам колонны 4 угловыми швами. При опирании ГБ сбоку расчетом определяется высота опорного столика:

Толщина K_f=1,2K_f1, где K_f1 – толщина шва, прикрепляющего ребро.

Толщина столика Ширина столика

Конструирование и расчёт базы колонны

Сопряжение колонны с базой проектируем шарнирным. База колонны состоит из: опорной плиты, траверс, анкерных болтов и ребер жесткости, если они необходимы по расчету. Анкерные болты назначаем конструктивно от 20 до 30 мм. Задаемся толщиной траверсы t_тр=0,014 м.

Требуемая площадь плиты из условия смятия:

Назначаем свес c₁=100 мм и с₂=100 мм.

Уточняем площадь плиты:

Определяем отпорное давление фундамента:

Разбиваем участки под плитой на 3 равных участка. Определяем расчётные моменты на 3 участках:

где a₁-размер свободной стороны, β-отношение закрепленной стороны к свободной

где a-короткая сторона, α-зависит от отношения b/a.

Выбираем из 3х моментов больший и определяем толщину опорной плиты из условия прочности:

Т.к. t_пл≥40 мм, то устанавливаем ребро жесткости. Принимаем высоту ребра равной высоте траверсы, толщину ребра равной толщине траверсы.

Пересчитаем момент на площадках 2_1 :

Выбираем из 4х моментов больший и определяем толщину опорной плиты из условия прочности:

Принимаем t_пл=26 мм.

Определяем погонную нагрузку на траверсу:

Прикрепление траверсы к колонне производим полуавтоматической сваркой, используем присадочный материал - проволку СВ08Г2С и электрод Э46.

R_wz =171 МПа

Β_z = 1,05

- катет шва.

Принимаем =7 мм.

Определяем высоту траверсы:

Принимаем h_тр=0,8 м.

Прикрепление траверсы к плите производим полуавтоматической сваркой, используем присадочный материал - проволку СВ08Г2С и электрод Э46.

R_wz =171 МПа

β_f = 1,05

- катет шва.

Принимаем =10 мм.

Ребро привариваем такими же швами, как и траверсу. Проверяем прочность сварных швов:

Проверяем траверсу на изгиб и срез:

Конструкция и расчет сопряжения балок настила с главной балкой.

Проектируем споряжение главной балки с балками настила в одном уровне на болтах нормальной точности диаметром d=24 мм.

Расчетное сопротивление болтов срезу и смятию:

Площадь сечения болта:

Несущая способность одного болта на срез:

Несущая способность одного болта на смятие:

Задаемся толщиной накладки равной толщине ребра t_s=0,006 мм.

Определяем требуемое количество болтов:

2

Принимаем количество болтов -2

Зададимся размерами накладки:

Проверяем прочность швов, прикрепляющих накладку к балке настила, на совместное действие сдвигающей силы F_оп и момента M=F∙e. Считаем, что усилие равномерно распределено между обоими швами. Принимаем k_f=t_s.

Сварка принимается ручная: β_f=0,7; β_z=1.

Найдем напряжение в швах от сдвигающей силы F_оп и от момента M:

Проверяем прочность шва: