3. Розрахунок та конструювання колони

3.1. Добір перерізу суцільної колони двоярусного робочого майданчика

Вихідні дані: відмітка підлоги робочої площадки +7,0. Довжина колони l=7,0-1,640+0,6=5,96 м. Заглиблення колони нижче рівня підлоги - 0,6 м. Опорна реакція головної балки 2219,4 кН. Матеріал колони сталь С245 марки 18Гпс. 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 = 5,96·0,7 = 4,17 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 №55Б2:

А=2124,75=249,5 см²; і_х=22,43 см; І_у1=2760 см^-4; і_у1=4,7 см.

Перевіряємо стійкість відносно матеріальної осі:

φ =0,962

Недонапруження що допустимо.

З умови рівностійкості відносно обох головних осей приймаємо λ_ef =λ_х= 20.

Рис.3.1.1. Розрахункова схема перерізу суцільної колони

Задаючись гнучкістю гілки відносно осі 1-1 λ₁=10 знаходимо:

Зазначена формула справедлива при n<0,2 ,

де n- співвідношення погонних жорсткостей вітки І_b/l₁ та планки І_s/l₁:

де - момент інерції планки відносно її власної центральної (горизонтальної) осі;

І_b=м⁴ - момент інерції вітки за сортаментом відносно власної центральної осі;

Потрібну ширину вибираємо з урахуванням найменшої ширини:

Приймаємо b=30 см.

Для забезпечення заданої гнучкості вітки λ₁ =10 розрахункова її довжина, яка відповідає відстані між планками у просвіті, повинна становити:

Прийнявши планки перерізом 300х10 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=9 мм. 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 1,4 мм, 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.3.1.2. Напруження у шві від зусилля F_s і від згинального моменту M_s.

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 сталі 18Гпс (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=90 мм.

Рис.3.2.1. Конструкція оголовника колони

Необхідно перевірити також опорне ребро на зрізання за умовою:

де - розрахунковий опір сталі ребра на зріз. . Для сталі 18Гпс при,t=4...20мм , і. Отже:

Збільшуємо товщину ребра до t=20 мм. Тоді: