РАСЧЕТ КОЛОННЫ К1

9.1 Расчетная схема, определение нагрузки, статический расчет.

Нагрузка на колонну N равна сумме опорных давлений главных балок, опирающихся на колонну К1.

В нашем случае

Здесь 1,05 – коэффициент, учитывающий вес колонны.

Определим отметку верха колонны. В нашем случае при сопряжении балок в одном уровне: .

При этажном сопряжении к выражению в скобках необходимо добавить высоту сечения балки настила. Здесь: d_н – отметка настила площадки (см. п. 1): и - принятые ранее (п. 3) толщины стяжки и железобетонной плиты; высота сечения главной балки (см. п. 7.5); 0,015 м – величина выступа опорного ребра главной балки.

Длинна колонны , где d_н.к. – отметка низа колонны.

Ориентировочно можно принять d_н.к. = – 0,04 м (эта отметка должна быть уточнена при конструировании).

Расчетная схема колонны представлена на рис. 22.

Рис. 22 Расчетная схема колонны.

Рис. 23 К расчету колонны балочной клетки.

Расчетные длины относительно обеих главных осей при шарнирном сопряжении

9.2 Подбор сечения и проверка устойчивости колонны.

9.2.1 Определение сечения ветвей.

Принимаем сквозную колонну из двух прокатных швеллеров, соединенных планками (см. рис. 23).

Марку стали назначаем по табл. В.1 приложения В [1]. Колонна относится к 3-ей группе конструкций. Принимаем сталь С245. По таблице В.1 [1] для фасонного проката при толщине мм R_у = 2450 кг/см². Так как ослабления в колонне отсутствуют (А_n = = A), расчет на прочность по формуле (5) [1] не требуется; определяющим является расчет на устойчивость по п. 7.1.3 [1].

Находим сечения ветвей из расчета на устойчивость относительно оси Х – Х. Задаемся гибкостью, тогда по табл. Д.1 приложения Д [1] (φ_х можно также определить по формулам – по п. 7.1.3 [1]). Требуемая площадь сечения одного швеллера (одной ветви):

.

Здесь γ_с = 1 – по таблице 1 [1].

Требуемый радиус инерции .

По сортаменту (ГОСТ 8240-72*) определяем, что требуемый профиль находится между № 27 (A = 35,2 см²; i_x = 10,9 см) и № 40 (A = 61 см²; i_x = 15,7 см). Принимаем № 36 (A = 53,4 см²; i_x = 14,2 см; b_f = 110 см; I_y1 = 513; i_y1 = 3,1 см; z₀ = 2,68 см; t_w = 0,75 см; t_f = 1,26 см).

9.2.2 Проверка устойчивости колонны относительно оси Х – Х.

Проверка устойчивости:

.

По таблице Д.1 приложения Д [1] находим φ = 0,868 (по интерполяции).

.

Проверка гибкости:

Предельное значение гибкости по табл. 32 [1] равно:

Таким образом, устойчивость колонны относительно оси Х – Х обеспечена. Гибкость не превышает предельного значения. Недонапряжение равно:

.

Окончательно принимаем 2 [ 36.

Примечание.

1.Если недонапряжение превышает 5%, то следует принять ближайший профиль меньшей площади и снова выполнить проверки устойчивости и гибкости. Если в сортаменте швеллеров отсутствует профиль, удовлетворяющий условиям устойчивости и предельной гибкости, следует подобрать сечение из двух двутавров.

2.Проверки местной устойчивости в учебных целях не выполняем.

9.2.3 Установление расстояния между ветвями.

Гибкость ветви λ₁ относительно оси 1-1 (см. рис. 23) на участке между планками должна быть не более 40 (см. п. 7.2.2 [1]). Устойчивость колонны в плоскости У – У не должна ограничивать несущую способность колонны, поэтому , где λ_e.f. - приведенная гибкость колонны относительно оси У – У, определенная по табл. 8 [1].

При относительно жестких соединительных планках (см. табл. 8 [1]):

, тогда принимая и , найдем требуемую гибкость колонны :

.

Требуемый радиус инерции:

Требуемая ширина колонны по граням стенок ветвей:

Здесь α – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения колонны. Требуемая ширина колонны по конструктивным соображениям:

Принимаем b_к = 43 см (больше b^тр = 42 см и кратно 1 см).

Зазор между ветвями равен:

Здесь 10 см – минимальный зазор между ветвями для обеспечения возможности осмотра и окраски внутренних поверхностей колонны в процессе ее эксплуатации.

9.2.4 Проверка устойчивости колонны относительно оси У – У.

Приведенная гибкость относительно оси У – У:

.

При этом , следовательно устойчивость относительно У – У можно не проверять.

РАСЧЕТ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПЛАНОК.

10.1 Определение размеров планок.

Высота планки:

Принимаем а = 22 см, кратно 5 мм.

Длина планки b_s принимается такой, чтобы края планки заходили на полки швеллера на мм не менее 5, где 1 – наименьшая толщина соединяемых элементов.

Здесь нахлестка планки на ветвь принята

Толщину планки принимают конструктивно 6 – 12 мм. Чтобы избежать выпучивания должны быть удовлетворены условия:

При

10.2 Расстояние между планками.

Требуемое расстояние между планками в свету L_в (см. рис. 23), вычисляемое по принятой гибкости ветви λ₁:

Максимальное расстояние между осями планок:

Минимальное расстояние между планками для обеспечения того, чтобы использованная ранее формула была справедлива по табл. 8 [1]:

Принимаем расстояние между осями планок L = 110 см кратным 5 мм, так, чтобы:

.

Окончательное расстояние между планками может быть уточнено при конструировании стержня колонны.

10.3 Определение усилий в планках.

Планки рассчитывают на условную фиктивную поперечную силу (см.п. 7.2.7 [1]):

Поперечная сила, действующая в плоскости одной планки:

Сил, срезывающая одну планку:

Момент, изгибающий планку в ее плоскости:

10.4 Проверка прочности планок и их прикрепления.

Предусматриваем использование ручной сварки. Принимаем, что планки прикрепляются к попкам швеллеров угловыми швами с высотой катета: с заводкой швов за торец на 20 мм.

По таблице В.1 приложения В [1] для района II₅ и стали с пределом текучести R_yn<290 Н/мм² принимаем электроды типа Э42 (ГОСТ 9467 – 75*).

Определяем все величины, необходимые для расчета.

по табл. 39 [1];

табл. Г.2 приложения Г [1]:

, где временное принято по табл.В.5 приложения В для проката толщины (у нас t_f = 12, 6 мм). Проверяем условие, приведенное в п 14.1.16 [1]:

.

Так как условие выполняется, расчет следует производить только по металлу шва. Напряжение в шве (в расчете учитываются только вертикальные швы):

;

Условие прочности шва:

.

Окончательно принимаем k_f = 8 мм. Прочность самих планок заведомом обеспечена, так как толщина планки равна величине k_f и расчетное сопротивление стали планки превышает значение R_wf.

Поиск по сайту: