5 Розрахунок центрально стиснутої трубобетонної колони

5.1 Визначення розрахункової схеми колони та навантаження

Рисунок 9 – Розрахункова схема колони

Висота колони становить

м,

де 12,0 м – позначка рівня підлоги згідно із завданням;

0,5 м – величина заглиблення колони;

0,15 м – загальна товщина складових підлоги;

0,26 м – прийнята висота плити перекриття;

0,75 м – прийнята висота ригеля.

На одну колону діє навантаження від середини крайнього прольоту до половини середнього прольоту у вигляді рівно розподіленого на загальну довжину L=7,5м.

Таким чином, розрахункове зусилля стиску складає

кН.

5.2 Визначення перерізу колони з умови міцності

Приймаємо трубобетонну конструкцію колони, яка являє собою трубу-оболонку із сталі згідно із завданням (0.9Г2С), заповнену бетоном класу В-20. Бетонне ядро всередині оболонки знаходиться у об'ємному напружено-деформованому стані й тому найкраще виявляє свою несучу здатність.

Відповідно до пропонованої методики розрахунку, залежно від класу бетону В20 та класу сталі (С275) 0.9Г2С визначаємо коефіцієнт [11, табл. 4.6].

Приймаємо . За допомогою графіка [11, рис. 4.5] знаходимо коефіцієнт .

За [11, табл. 4.5] для та прийнятого визначаємо .

Розрахунковий опір бетону в трубобетонній колоні знаходиться за формулою [11, (2.4)]

,

де В – еквівалентний клас бетону за міцністю на стиск за [11, табл. 2.2] (залежно від та класу В-20);

– коефіцієнт за [11, табл. 2.1].

Розрахунковий опір сталі за даними [11, табл. 2.3] МПа.

Визначаємо внутрішній діаметр труби з умов [11, (4.34)] при  =1 (без урахування поздовжнього згину)

Товщина труби-оболонки обчислюється з умов [11, (4.35)]

см.

Виходячи із цього, зовнішній діаметр труби

см.

Відповідно до розрахунку, приймаємо згідно із сортаментом труб, які виготовляються, гарячекатану трубу із сталі 0.9Г2С, мм, мм. Площа поперечного перерізу см², см², (тут ; ).

Перевіримо несучу здатність прийнятого перерізу колони за умовою [11, (4.28)] з урахуванням знову визначених і

.

Розрахунок на міцність трубобетонного перерізу для сприймання зусилля кН визначив достатнім переріз із трубою-оболонкою – см і мм.

5.3 Перевірка прийнятого перерізу трубобетонної колони з урахуванням гнучкості

Знайдемо відношення висоти колони до її діаметра

.

Відношення значно більше від граничного значення, тому гнучкість колони визначає втрату несучої здатності з умов стійкості.

Задаємося граничною гнучкістю колони

.

Потрібний радіус інерції складає

см,

де [11, табл. 4.2].

Приведений діаметр

см.

Приймаємо гарячекатану трубу мм [11, табл. 2.4].

Товщина стінки труби становить

см.

Приймаємо мм [11, табл. 2.4].

Конструкція бази колони та оголовка приймається конструктивно відповідно до рисунка й сортаменту металевих виробів.

Рисунок 10 – Оголовок і база центрально стиснутої трубобетонної колони

Мінімальний розмір від отворів під анкерні болти мм до краю плити – 40 мм [3, табл. 39].

Мінімальний катет шва [3, табл. 38].

Ширина плити, на яку спирається ригель, приймається конструктивно відповідно до ширини ригеля ( у нашому випадку ширина – 380 мм).