4. Центрально сжатая колонна

4.1 Подбор сечения

Требуется произвести расчет колонны нижнего этажа многоэтажного производственного здания. Предполагается, что горизонтальные ветровые нагрузки воспринимаются системой вертикальных связей, а колонны работают только на центральное сжатие.

,

где H – высота этажа от пола до низа главной балки ,- высота заделки от обреза фундамента до уровня пола 1-го этажа;- высота глав. балки

Расчетная продольная сила N:

где - грузовая площадь; -площадь сечения главной балки;-объемный вес металла;

-линейная плотность металла второстепенной балки по сартаменту;

- коэф. надежности по нагрузке для металлических конструкций, табл.1[2]

- количество этажей по заданию;-полное расчетное знач. снеговой нагрузки [2,таб.4]

- средняя высота колонны в пределах одного этажа;

;

; ;

Требуемая площадь сечения колонны может быть определена из условия обеспечения устойчивости центрально-сжатого стержня:

см²,

где - коэф. продольного изгиба для предварительного расчета принимаем (при ) по табл.72[1], , коэффициент условий работы [1, табл. 6]

Размеры полок и стенки должны отвечать конструктивным требованиям:

1. Площадь сечения одной полки:

Площадь сечения стенки:

2. ,

3. , принимаем

принимаем

, принимаем

принимаем

4.2 Расчет колонны на устойчивость

Сечение колоны представлено на рис.12

Определяем фактические геометрические характеристики сечения колоны :

площадь сечения

,

Моменты инерции относительно центральной оси

радиус инерции сечения:

гибкость стержня колонны:

в зависимости от принимаем коэффициент продольного изгиба

[1, табл. 72].

Проверку устойчивости стержня колонны производим по формуле:

,

,

Запас прочности составляет 7,0 %

4.3 Проверка местной устойчивости элементов колонны.

Для стенки колонны:

приведенная гибкость:

проверка устойчивости:

;

,

Для полки колонны:

приведенная гибкость:

, ,

Полка колоны удовлетворяет условию устойчивости.

Окончательно принимаем сечение колонны b = 34см, h = 45см, t_fc = 2,0см, t_wc = 1,6см.

Стенки сплошных колонн следует укрепить поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5…3) одно от другого, на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

5. База колонны с траверсами

5.1 Определение размеров опорной плиты

Расчетная продольная сила в колонне на уровне базы N и будет определять размеры башмака колонны. Требуемая площадь опорной плиты, обеспечивающая передачу усилия от колонны на фундамент

где- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по 1 группе предельных состояний, для класса бетона В12,5; - коэффициент увеличения в зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента и рабочей площади опорной плиты и .

,

Опорная плита принимается квадратной ,

принимаем

Определяем реактивное давление со стороны фундамента:

,,

5.2 Расчет траверс базы колонны

Принимаем толщину траверс , определяем высоту траверс по прочности швов, прикрепляющих траверсы к стержню колонны:

- из условия среза по материалу шва

- из условия среза по материалу границы сплавления:

Принимаем см,

Полученная высота траверс не должна превышать величины () мм, где – расстояние от обреза фундамента до уровня пола первого этажа.

Для равномерной передачи нагрузки от колонны на опорную плиту базы кроме траверс устанавливают ребра жесткости высотой и толщиной ,