7.3.4. Розрахунок планок

Обчислюємо умовну поперечну силу:

Умовна поперечна сила, що передається на систему планок, розміщених в одній площині:

Q_s= Q_fic/2 = 46,4/2 = 23,2 кН.

Розрахункове зусилля в планці:

перерізуюча сила: F_s= Q_s ·l/c = 23,2 ·135/66= 47,5 кН;

згинальний момент: M_s= Q_s·l/2 = 23,2·135/2 =1566,0 кН·см.

Перевірка міцності планок на згин за нормальними напруженнями:

σ = M_s/W_s= 1566/371,3 = 4,22 кН/см²= 42,2 МПа <R_y·γ_c= 260·1=260 МПа,

де R_y=260 МПа – приймаємо з табл. 51* [1] для листового прокату товщиною, рівною товщині планок з тієї ж сталі, що і колона.

Розрахунок кутових швів, які прикріплюють планки до віток колони (див. рис.9).

Відповідно до марки сталі колони С275 шви виконуємо ручним зварюванням за допомогою електродів типу Е42 (табл. 55* [1]).

Розрахунок кутових швів виконуємо за металом шва в такій послідовності:

а) з табл.34* [1] приймаємо коефіцієнт β=0,7, а з табл.56 [1] – розрахунковий опір шва R_wf=180 МПа;

б) приймаємо катет кутового шва k_f=7 мм і довжину шва l_w=d_s=450 мм;

в) обчислюємо геометричні характеристики шва:

площа перерізу: A_wf= β_f·k_f·l_w= 0,7·0,7·45 = 22,05 см²;

момент опору: W_w= β_f·k_f·l_w²/6 = 0,7·0,7·45²/6 = 165,38 см³.

г) нормальні та дотичні напруження в перерізі кутового шва:

σ_w = M_s/W_w= 1566/165,38 = 9,47 кН/см² = 94,7 МПа;

τ_w = F_s/A_f= 47,5/22,05 = 2,15 кН/см² = 21,5 МПа.

д) перевіряємо міцність кутового шва планки на дію рівнодіючого напруження:

<R_wfγ_wfγ_c=180·1·1=180 МПа.

7.3.5. Розрахунок бази колони

Проектуємо базу з траверсою (рис. 10) зі сталі С275 з розрахунковим опором для опорної плити R_y=260 МПа (листовий прокат товщиною t>20 мм).

Розрахункове навантаження на базу становить N=3786,2 кН.

Фундаменти під колони передбачені з класу В15 з розрахунковим опором R_b=8,5 МПа.

Обчислюємо ширину опорної плити (рис. 10):

В_пл= h+2·(t_тр+с₁) = 450+2·(10+55) = 580 мм,

де h – висота двотавра вітки колони; t_тр – товщина листів траверси, у першому наближені приймається 10 мм; с₁– звис опорної плити, приймаємо55 мм.

Остаточно приймаємо В_пл=580 мм.

Розрахунковий опір бетону місцевому зминанню під опорною плитою бази:

R_{b, loc}=γ·R_b= 1,2·8,5= 10,2 МПа.

Необхідна площа опорної плити бази:

А_пл= N/R_{b, loc}= 3786,2/1,02 = 3712 см².

Розрахункова довжина плити:

L_пл= А_пл/В_пл= 3712/58 = 64 см.

З конструктивних міркувань довжина опорної плити повинна бути (див. рис. 10) L_пл b+2C₂, де b – ширина перерізу колони;

для колон із двох двотаврів - C₂ =b_f / 2+(30...50) мм (тут b_f – ширина полиці двотавра).

C₂ = 160/2+(30…50)=110…130 мм

L_пл 660+2120=900 мм

Остаточно приймаємо L_пл=900 мм.

Напруження в бетоні під опорною плитою:

σ_f = N/(В_пл·L_пл) = 3786,2/(58·90) = 0,73 кН/см²=7,3МПа <R_{b, loc} =10,2 МПа.

Визначаємо величину розрахункового моменту в опорній плиті бази, для чого в межах опорної плити виділяємо три розрахункові ділянки (див. рис. 10):

1 – консольні, 2 – оперті на три сторони, 3 – оперті на чотири сторони.

Для кожної із виділених ділянок опорної плити визначаємо максимальний згинальний момент:

для 1 – ділянки: М₁= σ_f·1·c_l²/2 = 0,73·1·5,5²/2 = 11,0 кН·см.

для 2 – ділянки - визначаємо довжину вільного краю плити, яка приймається рівною висоті вітки колони а₂=h=45 см; довжину закріпленої сторони плити визначаємо залежно від типу перерізу колони:

b₂=[L_пл-(b+t_w)]/2=[900-(660+9)]/2=115,5 мм;

де L_пл– довжина опорної плити, b – ширина перерізу колони, t_w – товщина стін- ки двотавра (див. рис. 10).

Обчислюємо величину відношення довжини закріпленої сторони плити до вільної: b₂/а₂ = 115,5/660 = 0,175. У зв’язку з тим, що b₂/а₂ = 0,175< 0,5:

М₂= σ_f·1·b₂ ² /2=0,73·1·11,55²/2=48,69 кН·см.

для 3 – ділянки - визначаємо довжину короткої сторони плити:

b₃=h=450 мм; довжину більшої сторони плити а₃ = b-t_w= 660-9 = 651 мм.

Обчислюємо величину відношення більшої сторони плити до меншої а₃/b₃ = =651/450 = 1,45. За табл. 5.7 [4] залежно від величини відношення сторін а₃/b₃ = =1,45, приймаємо коефіцієнт α=0,078 і обчислюємо згинальний момент:

М₃ = α ·σ_f·1· b₃² = 0,078·0,73·1·45² = 115,3кН·см.

Розрахунковим являється M_max= M₃ = 115,3 кН·см.

Необхідна товщина опорної плити:

У відповідності із сортаментом на листову сталь приймаємо t_пл=60 мм.

Визначаємо висоту траверси: передача зусилля від стержня колони на траверсу здійснюється за допомогою чотирьох вертикальних кутових швів, довжина яких і визначає висоту траверси (див. рис. 10). Залежно від товщини листів траверси t_тр=10 мм приймаємо катет кутових швів k_f=1,2 см і обчислюємо потрібну їх довжину:

l_w= N/(4·β_f·k_f·R_wf·γ_wf·γ_c) = 3786,2/(4·0,7·1,2·18·1·1) = 62,6 см.

Приймаємо l_w=63 см, що відповідає конструктивним вимогам:

l_w=63 см <l_wmax = 85· β_f·k_f=85·0,7·1,2= 71,4 см.

Висота траверси з умови розміщення зварних швів:

h_тр= l_w+10 мм = 630+10= 640 мм.

З міркувань забезпечення необхідної жорсткості вузла висоту траверси приймають: h_тр≥( 0,5…0,7)·b = (0,5…0,7)·660 = 330…462 мм.

Остаточно приймаємо висоту траверси h_тр=640 мм.

Рис.10 База колони