3. Розрахунок та конструювання колони.

3.1 Добір перерізу суцільної колони двоярусного робочого майданчика.

Вихідні дані : відмітка підлоги робочої площадки +12.Довжина колони l = 12 - 1,130+0,6 = 11,47 м. Заглиблення колони нижче рівня підлоги 0,6 м. Опорна реакція головної балки 798,5 кН. Матеріал колони сталь С245 марки Вст3сп5. Для фасонного прокату при t = 10...20 мм R_y = 240 МПа. Приєднання колони до фундаменту шарнірне (μ = 0,7).

Розрахункова довжина колони l_ef = l₀·μ = 11,47·0,7 = 8,09 м. Розрахункове стискаюче зусилля:

Приймаємо наскрізний переріз з двох швелерів.

Задаємося гнучкістю відносно матеріальної осі λ_х = 70. Відповідно φ_х = 0,754.

Потрібна площа

За сортаментом добираємо два швелери №33:

А=2*46,2=93см²;і_х=13,1см;І_у1=410см^-4;і_у1=2,97см.

Перевіряємо стійкість відносно матеріальної осі:

φ =0,805

Недонапруження що допустимо.

Рис.11. Суцільна колона

З умови рівностійкості відносно обох головних осей приймаємо λef = λх = 61,3. Задаючись гнучкістю гілки відносно осі 1-1 λ1 =30 знаходимо:

Зазначена формула справедлива при n<0,2 ,де n- співвідношення погонних жорсткостей вітки Іb/l1 та планки Іs/l1:

де - момент інерції планки відносно її власної центральної(горизонтальної) осі; Іb=м4-момент інерції вітки за сортаментом відносно власної центральної осі;

Потрібну ширину вибираємо з урахуванням найменшої ширини:

Приймаємо b=40 см.

Для забезпечення заданої гнучкості вітки λ1 =30 розрахункова її довжина, яка відповідає відстані між планками у просвіті, повинна становити

Прийнявши планки перерізом 400х10 рекомендована ширина d=(0,5…0,75)b,знайдемо відстань між її осями

.

Виконуємо розрахунок планок. Умовна поперечна сила :

Планки приварюємо до поличок кутовими швами k­­_f=8мм. Перевірка міцності швів виконується на спільну дію зусилля зсуву F_s і згинального моменту М_s. Зварювання напівавтоматичне зварювальним дротом Св-08Г2С ГОСТ 2246-70^*, діаметром 1,4мм, в середовищі вуглекислого газу за ГОСТ 8050-85. Знаходимо: Коефіцієнти

Оскільки перевірку виконуємо тільки за межею сплавлення.

Момент опору шва:

Напруження зсуву від зусилля F_s:

Напруження від згинального моменту M_s:

Сумарне найбільше напруження в шві:

Тобто міцність шва забезпечена.

Рис.12. Розрахункова схема до розрахунку суцільної колони

3.2 Розрахунок основних вузлів колони Розрахунок оголовника.

Для одноярусних майданчиків доцільно приймати опирання головних балок на колону зверху. При цьому необхідно порахувати оголовок колони, який складається з опорної плити і ребра. Ребро підтримує плиту і передає навантаження від балок на стрижень колони. Плита не розраховується і приймається конструктивно завтовшки 20...25 мм.

Опорне ребро сприймає повне навантаження 2V від двох балок.

Товщина t ребра визначається з умови його міцності на зминання:

де - довжина поверхні зминання, яка дорівнює ширині опорного ребра балки плюс дві товщини опорної плити; - розрахунковий опір на зминання .

В нашому випадку при ширині балки на опорі ,. Для сталіВст3сп5 (лист, t=4...20мм).

Висоту ребра оголовка визначають необхідною довжиною швів, якими ребро кріпиться до стрижня колони:

;

де n=4 – кількість швів. Отже, .

Прийнявши, як і для приварних планок, зварний дріт Св-08Г2С, будемо мати і . Катет швів приймаємо

що перевищує величину .

Приймаємо h=30 мм.

Рис.13. Оголовок колони.

Необхідно перевірити також опорне ребро на зрізання за умовою:

де - розрахунковий опір сталі ребра на зріз. . Для сталі Вст3сп5 при, t=4...20мм , і . Отже:

Збільшуємо товщину ребра до t=20 мм. Тоді: