6. Расчет колонн

Рассчитываются центрально-сжатые сплошные колонны. Стержень сплошной колонны состоит из двутавра.

Изначально сечение колонны подбираем по гибкости.

Вертикальная нагрузка, приходящая на колонну – N=2Qmax=2·1068,62= =2136,4кН

Схема опирания колонны принята – шарнир-ширнир (рис. 15)

Рис. 15 – геометрическая схема колонны

За длину стержня принимается расстояние от низа ГБ до низа базы колонны (до верха фундамента)

a – выступающая часть главной балки, которую можно принять 20мм, - заглубление базы колонны ниже нулевой отметки, принимается 0,5…1м - отметка верха настила по зданию.

Требуемый радиус инерции -

, также ширина сварного двутавра должна быть не менее 220мм, чтобы обеспечить возможность автоматической сварки.

Рис. 16 – к расчету геометрических характеристик сечения колонны

из условия устойчивости принимается от 6 до 14 мм

при , и

толщина полки должна удовлетворять устойчивости полки:

, где - свес полки,

Принимаем толщину пояса – 14мм

Определяются геометрические характеристики сечения

Вычисляется гибкость стержня:

6.1 Расчет колонны на устойчивость

Проверка колонны по устойчивости производится по формуле:

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии

, коэффициенты и принимаются по табл.7 СП 16.13330.2011

Устойчивость колонны обеспечена

6.2 Конструирование и расчет оголовка колонны

Конструкция оголовка колонны должна обеспечивать надежную передачу усилий. Опирание сверху применяется в том случае, когда на колонну опирается только главная балка, то есть балки настила смещены с осей колонн.

При опирании главной балки на колонну сверху давление главных балок передается колонне через опорное ребро, приваренное к элементу колонны четыремя угловыми швами.

Рис. 17 – к расчету оголовка колонны

Назначаем ширину ребра из расчета, чтобы была обеспечена необходимая длина участка смятия.

, - ширина опорного ребра главной балки.

Толщину ребра находят из условия смятия его торца:

Давление на колонну передается с опорных ребер через вертикальные швы

Длину ребра принимают из условия прочности сварных швов, прикрепляющих его к стенке или ветвям колонны:

также должно выполняться условие:

принимаем

Проверяем прочность стенки сплошной колонны на срез:

,

- условие выполняется, значит делать вставку не требуется.

6.3 Конструирование и расчет базы колонны

База колонны состоит из опорной плиты, траверс, анкерных болтов и ребер жесткости. Конструктивно базы колонны проектируем шарнирно. Анкерные болты назначаются конструктивно.

Требуемую площадь плиты определяют по формуле:

, где - призменная прочность бетона, принимаемая в зависимости от заданного класса бетона.

Для заданного бетона класса B15 -

Ширину плиты назначают конструктивно, приняв свес консольного участка с=60…120мм и толщину траверс 10…16мм

, здесь с=60мм,

Рис. 18 – к расчету базы колонны

Длина плиты:

Минимально возможная длина плиты:

Принимаем L=650мм

Толщина опорной плиты определяется как пластина работающая на изгиб под действием реактивного давления бетона фундамента.

, где

Для определения толщины плиты определяются изгибающие моменты на единицу длины на различных ее участках:

- расчетный изгибающий момент на участке (1):

- расчетный изгибающий момент на участке (2), опирающемся на 3 стороны

- свободная сторона участка

определяется из соотношения

	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1.2	1.3	1.4	>2
	60	74	88	97	107	112	120	121	126	132

если , то

- расчетный изгибающий момент на участке (3), опирающемся на 4 стороны

определяется из соотношения

	1	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	>2
	48	55	63	69	75	81	86	91	94	98	125

Толщину плиты подбирают по наибольшему изгибающему моменту из , и

Принимаем толщину плиты 32мм

ребра жесткости устанавливать не требуется.

Расчетную схему траверсы представляют как двухконсольную балку, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой, опирающуюся на ветви колонны

Рис. 19 – к расчету траверсы

Определяем погонную нагрузку на траверсу

, где d – ширина грузовой площади траверсы, d=B/2

Прикрепляем траверсу к колонне двумя швами полуавтоматической сварки.

Принимаем катет шва – 6мм

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез. Определяем поперечную силу и изгибающий момент

Прочность траверсы обеспечена

Список литературы

1. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

2. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

3. Металлические конструкции. В 3т. Т.1. Элементы конструкций: Учеб. для строит. вузов /В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева.-2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 551с.: ил.

4. Металлические конструкции. Общий курс: Учеб. для вузов /Г.С. Ведеников, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; Под ред. Г.С. Веденикова. -7-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998.- 760с.: ил.

5. Металлические конструкции. В 3т. Т. Общая часть. (Справочник проектировщика) /Под общ. ред. В.В.Кузнецова. - М.: Изд. - во АСВ, 1998. - 576 с.: ил.

6. Металлические конструкции. Пособие по проектированию рабочей площадки производственного здания. Составил В.Г. Темников - Иркутск: Изд. ИрГТУ, 2003. 76 с.

38