4 Розрахунок центрально стиснутої колони
Для колони використовуємо прокатний двотавр типу К, сталь – С235, розрахунковий опір згину Ry = 23 кН/см2, т.51 [1].
4.1Збір навантажень та визначення розрахункової довжини колони
Визначаємо розрахункове навантаження
,
де Q=1935 кН – поперечна сила в колоні.
Визначаємо розрахункові довжини колон за формулами
;
.
Приймаємо закріплення нижнього та
в
ерхнього
кінців колони шарнірне,
коефіцієнти приведення довжин – μx=1; μy=1.
Рис. 4.1. Розрахункова схема колони
4.2Вибір перерізу і перевірка стійкості колони
Задаємося значенням коефіцієнта φ = 0,8 та визначаємо потрібну площу перерізу колони
,
де Ry = 230 МПа для фасону товщиною до 20 мм, сталь класу С235, таблиця 51 [1].
Згідно з потрібною площею перерізу й мінімальними радіусами інерції (при [λu] = 120) приймаємо двотавровий переріз за сортаментом двотаврових колон (40К2) із характеристиками
А = 210,7 см2; іх = 17,44 см; h = 400 мм; tf = 20 мм; Iх = 64140 см4;
іy = 10,05 см; bf = 400 мм; tw = 13 мм; Wх = 3207 см3.
Визначаємо гнучкості колони відносно осей x та y
; 
.
Максимальне
значення гнучкості не перевищує
граничного значення λmax
≤ [λu]
= 120.
Обчислюємо умовну гнучкість стержня відносно осі y
.
За табл. 8.1 [8] визначаємо тип кривої стійкості. Для прокатного двотавра приймаємо тип b.
Лінійною інтерполяцією за табл. Ж.1 [8] залежно від отриманого максимального значення умовної гнучкості обчислюємо значення коефіцієнта стійкості при центральному стиску відносно осі y
.
Перевіряємо стійкість колони відносно осі найменшої жорсткості y
.
Недонапруження
,
що допустимо, якщо сортамент не дозволяє
наблизитись ближче.
4.3Розрахунок вузлів колони
4.3.1 Стержень колони
Перевіряємо необхідність постановки ребер жорсткості
.
Ребра за розрахунком не потрібні, але конструктивно встановлюємо 2 ребра жорсткості перерізом 100х6мм.
4.3.2 База колони з траверсами
Розрахунок плити. Площа плити
см
,
де
МПа
– міцність бетону на зминання для класу
С8/10.
Ширина плити
мм,
(заокруглення за рахунок с
), де
мм
– вільне звисання плити (консоль)
(беремо близько до мінімального значення);
мм
– товщиною траверси задаємося.
Довжина плити
см;
приймаємо 600 мм
см
= 40 + + 10 = 40 см.
Напруження
в бетоні під плитою
кН/см2
кН/см2.
Знаходимо моменти згину на ділянках плити залежно від умов спирання.
1. Момент на ділянці, що спирається на 4 боки,
кНсм,
де
мм
– довжина довшого боку пластини;
мм
– коротший бік пластини.
Відношення довшого до коротшого
боку пластини
.
Таблиця 4.1
Значення коефіцієнтів для розрахунку плити, закріпленої на 4 боки
L1/b1 |
1 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
2 |
>2 |
α1 |
0.048 |
0.055 |
0.063 |
0.069 |
0.075 |
0.081 |
0.086 |
0.091 |
0.094 |
0.098 |
0.1 |
0.125 |
За таблицею 4.1. коефіцієнт
.
При відношенні
розрахунковий момент визначається як
для однопролітної балкової плити
.
2. Момент на ділянці, що спирається на 3 боки,
кНсм,
де
см
– довжина вільного краю ділянки 2;
см
– довжина закріпленого боку ділянки;
а/b = 20/40 = 0,5 за таблицею 4.2.
Таблиця 4.2
Значення коефіцієнтів для розрахунку плити, закріпленої на 3 та 2 боки
a/b |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1 |
1.2 |
1.4 |
2 |
>2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β0.060.0740.0880.0970.1070.1120.120.1260.1320.133Коефіцієнт β=0,06.
При відношенні
розрахунковий момент визначається як
для однопролітної балкової плити
.
3. Момент на консольній ділянці
кНсм,
де с = 12 см – вільне звисання плити (консоль).
кНсм.
(При необхідності слід провести
вирівнювання значень моментів на
ділянках плити за рахунок їх розмірів
і встановлення додаткових ребер
жорсткості).
Товщина
плити
см,
де
(т.6 п.11 а)[1].
Приймаємо товщину плити
мм.
см,
де
,
см.
Приймаємо зварювання напівавтоматичним
зварним дротом СВ-08,
МПа,
;
;
.
Діаметр анкерних болтів для центрально стиснутої колони з шарнірним закріпленням приймаємо конструктивно (30 – 40 мм) 2 болти діаметром 30 мм.
Рис.4.2. Схема бази колони з траверсами
4.3.3 Оголовок колони
Потрібна площа перерізу столика з умов роботи на зминання
,
де Rp = Ru = 350 МПа (С235 для листа t=20-40 мм) – розрахунковий опір роботи сталі на зминання, який дорівнює тимчасовому опору сталі, γс=1.
Ширина столика приймається з конструктивних міркувань
.
Товщина столика приймається
.
Висота столика визначається з умов роботи на зрізання зварного шва
,
де
,
см.
Приймаємо
столик таких розмірів –
мм.
Р
ис.
4.3. Оголовок колони