Подбор оголовка сплошной колонны.

Давление от вышележащих конструкций (балок) передается на стержень колонны через опорную плиту (2) и парные вертикальные ребра (1) (рис. 72). Горизонтальные ребра (3) служат для увеличения жесткости стенки колонны в месте передачи больших сосредоточенных сил.

Назначаем толщину опорной плиты = 20 мм.

Ширина вертикального ребра по верху b = 0,5 · (b_f - t_w), где b_f – ширина полки колонны, t_w – толщина стенки.

В нашем случае b = 0,5·(36-1,0) = 17,5 см.

Принимаем b = 17 см, так как округление здесь возможно только в сторону уменьшения.

Толщину вертикального ребра определяем из расчета на смятие под опорной плитой:

= = = 1.46 см, принимаем = 16 мм.

2 – количество вертикальных ребер, R_р – расчетное сопротивление смятию, R_р = 32,7кН/см² (табл. 52 /4/).

Длину ребра () находим из расчета швов для крепления его к стенке.

Катет шва (k_f) назначаем, руководствуясь рекомендациями п. 12.8 /4/,

k_f = 8 мм. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой СВ-08ГА. Расчетные сопротивления шва: R = 20,0 кН/см² (табл.56 /4/); R = 0,45· R = 0,45 ·35 = 15,75 кН/см² (табл. 3 и 51 /4/). Коэффициенты, учитывающие глубину проплавления: = 0,8; = 1,05.

Так как R · > R · ; 20 · 0,9 > 15,75 · 1,05; 18 > 16,53, – расчет выполняем по сечению, проходящему по металлу границы сплавления.

Расчетная длина шва = = = 31 см.

По конструктивным требованиям к фланговым швам необходимо выполнение условия: 85· k_f = 85·0,8 = 68 см; 31 < 68 – условие выполняется.

Окончательно назначаем ℓ_р = 31 см.

Стенку колонны у концов вертикальных ребер укрепляем поперечными ребрами сечением 100 х 8 мм.

Толщину стенки в месте крепления к ней вертикальных ребер определяем из расчета на срез по двум сечениям:

t_w = = 1,91 см.

Расчетное сопротивление срезу R_s = 0,58 R_y = 0,58·23 = 13,34 кН/см².

Принимаем листовую сталь t = 20мм.

Расчетное сопротивление стали С 235 в листовом прокате толщиной 20 40мм составляет 22 кН/см², поэтому в верхней части стенки делаем вставку из стали С 255 толщиной t_w = 20 мм с расчетным сопротивлением 23 кН/см².

Длину вставки назначаем 40 см, т.е. чуть больше длины продольных ребер.

Верхний конец колонны фрезеруем, поэтому швы для крепления опорной плиты к колонне принимаем конструктивно с минимальным катетом k_f = 7 мм по табл. 38 /4/.

5.4. Подбор базы сплошной колонны.

Материал опорной плиты – сталь С 255, расчетное сопротивление при толщинах, t = 20÷40 мм, R = 23 кН/см². Фундамент из бетона класса В10. Расчетное сопротивление бетона по табл. 13./5/. R = 6МПа. Расчетное сопротивление бетона смятию под плитой R_b,ℓoc = α·φ_b·R_b ·, где α и φ_b – коэффициенты, зависящие от класса бетона. Для бетона В 10 принимаем φ_b = 2, α = 1. Тогда R_b,ℓoc = 1·2·0,6 = 1,2 кН/см².

Расчетное усилие для расчета базы колонны N₁ = 1,01· N =1627,7кН. Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона под плитой = / R_b,ℓoc = 1627,7/1,2 = 1356,4 см².

Принимаем траверсы толщиной = 10 мм, консольные участки плиты с = 40 мм, таким образом, ширина плиты определяется конструктивно:

B = b + 2·(t_Т + с) = 36+2·(1+4) = 46 см, длина плиты: L = = 1356,4/46= 29,49 см.

Минимальная длина из конструктивных соображений:

L = h+2c = 24,4+2 ·4,0 = 32.4 см.

Окончательно принимаем размеры плиты 324 х 460мм.

Плита загружена снизу равномерным давлением фундамента, равным напряжению под плитой:

= = 1627,7/46·32,4 = 1.1 кН/см².

Определим изгибающие моменты в условных балочках шириной в 1 см на различных участках плиты.

Участок 1 (опирание по четырем сторонам).

Стороны участка: a = 18,84 см; b = 36 см, = 36/18,84= 1,91;

по табл. 3 приложения α = 0,098,

M₁ = α·q· a² = 0,098·1,1·18.84² = 38,26кН·см.

Здесь q –линейная распределенная нагрузка на условную балочку:

q = = 1,1·1 = 1,1 кН·см.

Участок 2 (консольный).

Изгибающий момент для консольной балочки пролетом 40 мм

M ₂ = q· = 1,1· = 8,8 кН·см.

Участок 3 (опирание по трем сторонам).

Проверим отношение свободной стороны к защемленной a ₁/ b ₁= = > 2, следовательно, изгибающий момент определяем как в консольной балке пролетом 4,0 см, т.е плита на этом участке будет работать так же, как и на участке 2.

При соотношении a ₁/ b ₁ < 2 см. табл. 4 приложения.

Максимальный изгибающий момент возникает на первом участке и равен 38,26 кН см.

Определяем толщину плиты из условия прочности изгибаемого элемента:

(7.1)

где W = 1· – момент сопротивления изгибаемого элемента в нашем случае условной балочки шириной в 1 см и высотой сечения, равной толщине плиты.

Из условия (7.1) получим формулу для определения толщины плиты:

= = = 3.16 cм.

Толщину плиты в соответствии с сортаментом на листовую сталь назначаем 36 мм.

Рассчитываем прикрепление траверс к колонне.

R_wf = 20,0 кН/см²; R _wz = 0,45 R _un = 0,45· 35 = 15,75 kН/см². Коэффициенты, учитывающие глубину проплавления: = 0,9, = 1,05. R_wf · > R_wz ·

20·0,9 > 15,1·1,05, 18 > 16,53.

Расчет сварного шва выполняем по сечению, проходящему по границе сплавления:

= = 24,61 25см,

где – катет шва, назначаем в соответствии с требованиями п. 12.8/4/. k_f = 10 мм.

Конструктивное требование к фланговым швам:

85· = 85·1,0= 85 см,

37 < 85 – условие выполняется.

Высоту траверсы назначаем по длине сварного шва: h_T = 25 см.

Торец колонны принимаем фрезерованным, поэтому крепление траверсы к плите назначаем конструктивно с минимально возможным катетом = 8 мм (табл. 38/4/).

Выполняем проверку прочности траверсы как двухконсольной балки загруженной распределенной нагрузкой

Интенсивность погонной нагрузки на консольных участках:

= В/2 = 1,1·46/2 = 25,3 кН/см.

Интенсивность погонной нагрузки в пролете:

q_T2 = σ·15,05 = 1,1·15,05 = 16,56 кН/см.

Здесь15,05 – ширина грузовой площади, приходящейся на траверсу в пролете, может быть вычислена как + t_T + c = + 1,0 + 4,0 = 14 см.

Изгибающий момент в середине пролета:

М_Т = q_T2·ℓ²/8 – q_T1·с₁² /2 = 16,56·32²/8 – 25,3·4²/2 = 1917.28 kH·см.

Момент сопротивления сечения траверсы в пролете:

W_T = = = 266,6 см³.

Проверяем прочность: σ = = = 7,19 кН/см² < R_у = 23 кН/см².

Прочность траверсы обеспечена с большим запасом.

ЛИТЕРАТУРА

I. Кудишин Ю.И. Металлические конструкции. – М.: Издательский центр «Академия»,2007. – 673 с.

2. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. – Москва, 1989.

3. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1976.

4. СНиП II-23-81* Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат,1990.

5. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций. 2-е издание, переработанное и дополненное. – М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.

Дата добавления: 2015-09-06