2.4Расчет колони
Потрібно розрахувати і підібрати переріз стійки рами. Висота колони від обріза фундаменту до кріплення кроквяної ферми 12,95 м.
Розрахункові поєднання зусиль для колони приймаємо з статичного розрахунку поперечної рами будівлі:
По таблиці 50 СНиП II-23-81 * для III групи конструкцій і кліматичного району приймаємо сталь колони С245. Далі по таблиці 51 СНиП II-23-81 * для стали С245 приймаємо при товщині листа від 2 до 20 мм.
коефіцієнт умов роботи.
2.4.1Определеніе розрахункової довжини.
Стійка рами, затисненого нижнім кінцем, має вільний верхній кінець. Коефіцієнт розрахункової довжини стійки в площині рами по таблиці 71а [1]
Розрахункова довжина колони в площині визначається за формулою:
З площині дії моменту колона раскрепляется ригелями фахверка. Коефіцієнт розрахункової довжини стійки з площини рами
Розрахункова довжина колони із площини дії моменту визначається:
- відстань між точками кріплення ригелів фахверка.
2.4.2Подбор перерізу колони.
Попередньо задамося висотою перерізу колони з умови:
Необхідну площу перетину визначимо за формулою:
Перетин колони приймаємо у вигляді широкополковий двотавру 60Ш1 (
) По ГОСТ 26020-83.
- коефіцієнт умови роботи приймається при розрахунках на стійкість по таблиці 6 СНиП II-23-81 *.
Рис 2.4.1 Розміри перерізу колони.
Перевірку стійкості колони в площині дії моменту виробляємо за формулою, попередньо визначивши фактичну і умовну гнучкості стрижня, наведений відносний ексцентриситет і коефіцієнт зниження розрахункового опору при відцентровому стисканні.
де: - наведений відносний ексцентриситет;
- коефіцієнт впливу форми перерізу;
- відповідно фактична і умовна стійкість щодо осі Х.
Де: - гранична гнучкість.
При, а також згідно з таблицею 73 СНиП II-23-81 * тип перетину 5 при:
Далі по таблиці 74 СНиП II-23-81 * інтерполяцією в залежності від і визначаємо.
Визначимо гнучкість колони щодо осі У - У:
Тоді коефіцієнт поздовжнього вигину приймається по таблиці 72 СНиП II -23-81 * залежно від і по інтерполяції.
Визначимо значення коефіцієнта (враховує вплив моменту при згинально-крутильній формі втрати стійкості), прийнявши за розрахунковий максимальний момент в межах середньої третини довжини стійки фахверка (але не менше половини).
У відповідності з пунктом 5.31 СНиП II-23-81 * значення коефіцієнта з при значеннях визначаються за формулою:
Коефіцієнт обчислюють за формулами таблиці 10 СНиП II-23-81 * і для, він складе:
Перевіримо стійкість стрижня верхній частині колони із площини дії моменту:
Так як і відсутні ослаблення у верхній частині перетину, то розрахунок на міцність виконувати не потрібно.
З огляду на, що - то установка поперечних ребер не потрібно.
З конструктивних міркувань встановлюємо 4 пари ребер.
Визначаємо розміри поперечних ребер жорсткості:
2.4.3 Розрахунок консолі колони.
Рис 2.4.2 Консоль колони.
Перетин консолі приймаємо у вигляді широкополковий двотавру 60Ш1 по ГОСТ 26020-83.
Зварювання напівавтоматичне в середовищі вуглекислого газу (по ГОСТ 8050-85), зварювальний дріт Св-08Г2С (по ГОСТ 2246-70 *), діаметр дроту 1,2 мм (табл. 55 * [1]).
Розрахунковий опір металу шва (табл. 56 [1]);
Приймаємо катет зварного шва.
За табл. 34 * [1] визначаємо значення коефіцієнтів. Коефіцієнти умов роботи шва згідно п. 11.2 * [1].
Визначимо мінімальну несучу здатність кутового шва: - по металу шва:; - по межі сплавлення:,
Де: - розрахунковий опір кутового шва по зоні сплаву.
Тут - тимчасовий опір стали С245 розриву (табл. 51 * [1]).
Так як, то розрахунок виробляємо по металу шва.
Поперечна сила Q сприймається вертикальними швами:
Міцність зварних швів забезпечена.
2.4.4 Розрахунок бази колони.
З статичного розрахунку поперечної рами будівлі розрахункове поєднання зусиль для розрахунку бази колони:
Клас бетону В20 Rb = 11,5 МПа.
Розрахунковий опір бетону зминанню:
По таблиці 50 * СНиП II-23-81 * для конструкцій третьої групи в кліматичному районі II8 приймаємо сталь С245.
Далі по таблиці 51 СНиП II-23-81 * для стали С245 приймаємо при товщині листа від 2 до 20 мм.
Визначаємо розміри опорної плити основи:.
Довжину плити визначимо за формулою:
Конструктивно призначаємо. Плиту розміщуємо симетрично щодо центра ваги перерізу колони.
Рис 2.4.3 База колони.
Крайові напруги в бетоні:
Положення нульової точки на епюрі напружень:
Напруги на ділянці стиснення епюри напруг:
Визначаємо згинальні моменти в відсіках 1 і 2.
Перший відсік - консольний ділянку:
Другий відсік: так як, то.
Рис 2.4.4 База колони.
По найбільшому з двох моментів знайдемо товщину плити:
Приймаємо tпл = 24 мм.
Для прийнятої товщини плити. => Умова зварюваності задовольняється.
Відповідно до прийнятої конструкції колона приварюється до плити.
По таблиці 55 СНиП II-23-81 * для III групи конструкцій, району II8 і стали С245 приймаємо напівавтоматичну зварювання в середовищі вуглекислого газу (ГОСТ 8050-85) і зварювальний дріт Св-08Г2С.
По таблиці 56 для дроту Св-08Г2С приймаємо:
Приймаємо діаметр дроту 1,2 мм. Отже, по таблиці 54 СНиП II-23-81 * приймаємо.
Визначаємо розрахунковий переріз кутового шва:
Розрахунок ведемо по металу шва.
Визначимо по конструктивним вимогам максимальний катет шва:
Визначаємо конструктивно мінімальний катет шва: при, напівавтоматичного зварювання, з односторонніми швами по таблиці 38 СНиП II-23-81 * приймаємо.
Призначаємо катет шва.
Розрахунок анкерних болтів.
Для розрахунку анкерних болтів розрахункове поєднання зусиль беремо також із статичного розрахунку поперечної рами будівлі:
Крайові напруги в бетоні при цій комбінації зусиль:
Положення нульової точки на епюрі напружень
Розтягують зусилля в анкерних болтах:
На один анкерний болт доводиться зусилля:
Приймаємо анкерні болти зі сталі C235 по ГОСТ 27772-88 з розрахунковим опором при.
Необхідна площа перерізу одного болта:
Приймаємо 4 анкерних болта Ø30 мм с. Мінімальна закладення болтів в бетон.