7. Конструирование и расчет колонны.

7.1 Конструирование и расчет стержня колонны.

Колонны проектируем сквозного сечения из двух прокатных профилей (двутавры или швеллеры), соединенных планками. Металл колонны- сталь С235 с R_у=23 кН/см² (по таб. 51 СНиП [1] при t до 20 мм). Конструктивная и статическая расчетная схемы колонны показаны на рис. 7.1.1. Здесь при значении расчетной схемы колонны учитываем, что в плоскости, перпендикулярной пролету главных балок, оголовок закреплен от смещения связями.

Рисунок 7.1 Конструктивная и расчетная схема колонны

Рассчитывается средняя колонна площадки, на которую передается нагрузка от двух главных балок . Колонну считаем шарнирно закрепленной по концам. Соответственно, ее расчетные длины равны – фактической длине колонны (п. 6.8. СНиП [1]). Приняв предварительно гибкость , по таблице 72 СНиП [1] принимаем (по интерполяции) и из формулы (7) СНиП [1] определяем требуемую площадь сечения колонны:

требуемый радиус инерции сечения:

Принимаем сечение колонны из 2 I30. Масса 1 м колонны . Характеристики I30:

. Фактическая гибкость стержня колонны

Условная гибкость

.

При согласно п. 5.3.СНиП [1] значение вычисляем по формуле:

.

Проверяем устойчивость стержня колонны относительно материальной оси х-х по формуле (7) СНиП [1]:

.

Запас несущей способности 6,6%.

Ширину сечения "b" назначаем из условия равноустойчивости стержня используя зависимости: для сечения из 2I ( [7] стр. 118).

Используя для сечения из 2 I , получим

,

где 1,3 учитывает увеличение гибкости _у сквозной колонны за счет податливости соединительных элементов.

Ширина "b" по осям двутавров должна обеспечивать зазор между их полками не менее 100 мм; зазор Принимаем ширину сечения колонны b=32 см. Для принятого сечения вычисляем момент инерции относительно свободной оси.у-у (как целого сечения).

Радиус инерции

.

Для вычисления приведенной гибкости по пункту 5.6 СНиП [1] конструируем соединительные элементы – планки (рис. 7.2):

рисунок 7.2

– ширина планок ;

Принимаем ширину планок 20 см.

– толщина планок ;

Принимаем .

Задавшись гибкостью ветви ₁ = 3540, вычислим расстояние между планками:

. Соответственно, расстояние между центрами планок .

Примем 100 см.

Для вычисления приведенной гибкости стержня относительно свободной согласно п. 5.6 СНиП [1] вычислим отношение

;

- момент инерции планки.

На основании этого, для вычисления . Пользуемся формулой (14) таблицы 7 СНиП [1]:

Условная приведенная гибкость относительно свободной оси

.

Коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле (8) п. 5.3 СНиП [1]:

Устойчивость стержня колонны относительно свободной оси у-у проверяем с учетом формулы (7) п. 5.3 СНиП [1]:

.

Запас надежности 8%

7.2 Расчет прикреплений соединительных планок

Сварные швы, прикрепляющие соединительные планки к ветвям колонны, рассчитываем на действие условной поперечной силы (формула 23 п. 5:8. СНиП [1]):

Сила F, сдвигающая планку вдоль шва, по формуле 24 п. 59 СНиП [1 ]:

.

Момент, поворачивающий планку в ее плоскости, по формуле 25 п. 5.9 СНиП [1]:

Принимаем высоту швов, прикрепляющих планки к ветвям , длина шва . Сварные швы выполняются полуавтоматической сваркой. Сварочная проволока d = 2мм марки Св-08А по ГОСТ 2246-70; флюс - АН-348-А по ГОСТ 9087-81. Расчетное сопротивление наплавленного металла R_wf = 18 кН/см² по таблице 56 СНиП [I]. По таблице 34 СНиП [1] принимаем _f = 0.9, коэффициент условий работы шва по п. 11.2 СНиП [I].

Прочность шва проверяем по формуле:

Прочность шва достаточна.