5. Расчет и конструирование центрально - сжатой колонны

Длина колонны исходя из заданной высоты отметки настила и высоты конструкций покрытия = 8,694 м.

Нагрузку на колонну принимаем равной опорной реакции двух главных балок = 2610 кН.

Принимаем сплошную колонну, согласно рекомендациям. Сталь C245.

Расчетное сопротивление сжатию, изгибу, растяжению = 23 МПа.

Подбор сечения стержня сплошной колонны выполняется в следующем порядке.

Задаемся типом сечения колонны, определяем требуемую площадь сечения из условия обеспечения устойчивости:

126,08 см²,

где 0.9- коэффициент продольного изгиба, предварительно принимаемый в пределах.

Находим соответствующую гибкость и определяем требуемые радиусы инерции сечения:

608,694 см, где 0,7*8,694 = 608,58 см.

Определяем генеральные размеры сечения колонны (=0,43,= 0,24):

37,8 см.

; (40,5730,429); принимаем38 см.

В сварном двутавре толщина стенки принимается в пределах , а толщину поясов в пределах.

Приближенно для двутаврового сечения можно принять:

144,4 см²

Размеры рекомендуется принимать согласно сортамента.

= 1см;

= 38 см;

= 1,4 см;

= 38 см.

Геометрические характеристики сечения:

=12803,46.

9,42 см.

64,61. = = =2,16.

Отсюда 0,794.

Проверка на устойчивость: ,

22,76 кН/см²<= 23 кН/см². Условиевыполняется.Недонапряжение1,04% <=5%.

Расчет оголовка колонны.

Оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны, а также монтажных болтов, фиксирующих в проектное положение балку.

Толщина опорной плиты оголовка принимается конструктивно , а размеры в плане принимаются так, чтобы плита выходила за контур сечения колонны на 15мм. Принимаем=2.5см.

Оголовок колонны, при опирании балок с торцевой диафрагмой, проектируется следующим образом.

Определяем катет шва:

1,5 см,

где 62см,=26+2*2.5=31см.

Высота ребра оголовка определяется исходя из требуемой длины швов, передающих нагрузку на стержень колонны:

=1.65 см.=0,7.=20кН/см.кв.

62,14 89,25, принимаем63.

Тогда высота ребра оголовка 64 см.

Толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления смятию под полным опорным давлением:

, =36кН/см².

где 30,5 см;

2,37 см.

Проверяем ребро на срез:

8,604 = 13,34условиевыполняется.

Также проверяется на срез стенка колонны в месте прикрепления к ней ребер:

;

20,391 = 13,34условиене выполняется., значит, в пределах оголовка стенка колонны имеет увеличенную толщину, равную2.6см.

Расчет базы колонны.

Принимаем бетон В12.5,=0.75кН/см²- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

Требуемая площадь опорной плиты:

2193,27 см², где1,19- расчетное сопротивление смятию бетона фундамента,= 1,4;

Принимаем 64,5 см, тогда60 см, принимаем.

64,5x60 = 3870 см².

1,4,

где площадь верхнего обреза фундамента.

Среднее напряжение в бетоне под опорной плитой:

= 1.139кН/см²,

= 0,674 кН/см²1.139кН/см². Условиевыполняется.

Опорная плита может быть разделена на различные участки в зависимости от опирания. Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты на различных участках.

Участок 1, опертый на четыре стороны.

46,23 кН*см.

1,005 0,048.

Участок 2, опертый на три стороны.

0,202. Если <0,5, то, иначе.

59,35 кН*см.

Участок 3, консольный.

7,848 кН*см.

Принимаем сталь плиты C275; = 23 кН/см².

Толщина плиты определяется исходя из условия ее работы на изгиб:

3,93 см, принимаем плиту толщиной 4 см.

Принимаем толщину траверсы 1.2см.

Усилие от стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы (рекомендовано в пределах 300-600 мм):

где 3,93 см.

41,28 <= 76.5см, принимаем высоту траверсы42 см.

Список использованных источников

1.Учебное пособие по дисциплине «Металлические конструкции» для студентов очной и заочной формы обучения специальностей 27010265, 27011565, бакалавриат по направлению «Строительство»/Составитель: Столбов А.В. Набережные Челны: ИНЭКА, 2007. 129с.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой России. М. : ГУП ЦПП, 2003. – 90 с.

3. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.]; под ред. Ю.И. Кудишина. – 9-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с. ISBN5-7695-3603-9

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 36 с.