Проектирование колонны сплошного сечения

Расчетная длина колонны и сбор нагрузки

НГБ = ОВН — h_стр

НГБ = 8,4 — 1,774 = 6,626 м Заглубление фундамента h_{ф = 0,7 м.}

Геометрическая длина колонны.

L = НГБ + h_ф = 7,326 м.

При опирании балок на колонну сверху, колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце. Соединение с фундаментом легких колонн в расчете также принимается шарнирным. Поэтому длина колонны определяется при = 1:

L_ef = L = 1 7,326 = 7,326 м.

Грузовая площадь А_гр = L_Г L_В = 17,5 7 = 122,5 м².

Таблица 6 Сбор нагрузки на колонну.

Подбор сечения колонны

Выполним расчет относительно оси Y, пересекающей полки. Гибкость колонны _у = 89,3. Находим _у = 0,50.

Требуемая площадь сечения колонны А_тр = 115,2 см².

Требуемые радиус инерции и ширина полки.

Ширина полки находится из соотношения i_Y 0,24b_f .

b_f = 36 см — принимаем ширину полки, в соответствии с сортаментом прокатной стали.

Высоту стенки h_W назначаем так, чтобы удовлетворялось условие h b_f, h_W = 360 мм. Назначив толщину t_W = 1,2 см, получим площадь сечения стенки: А_W = 43,2 см². Свес полки:

b_ef = 0,5(b_f — t_W) = 0,5(360−12) = 17,4 см.

Предельное значение b_ef = 17,5 см — находится из условия возможности применения автоматической или полуавтоматической сварки. Т.к. величина свеса полки меньше предельной, условие технологичности сварки выполняется.

Геометрические характеристики сечения.

Площадь сечения:

А = 0,5 (А_тр — А_W) = 115,2 см².

Момент инерции:

Радиус инерции:

Гибкость:

Приведенная гибкость:

Коэффициент продольного изгиба:

Включаем в нагрузку вес колонны:

G_к = АL_f = 77 115,2 10^-47,3261,11,05 = 7,5 кН

Полная расчетная нагрузка G_p = 1962,5 кН

Проверка колонны на устойчивость.

Недонапряжение составляет 1,2%.

Проверка предельной гибкости.

_U=180 — 60 =180 — 60 0,987 = 120,78

где.

Т.к. _Y = 89,3 < _U = 120,78, проверка гибкости проходит.

Проверка устойчивости полки и стенки колонны

Отношение свеса полки к ее толщине:

Наибольшее отношение при условии выполнения устойчивости полки равно 17,72. Т.к., устойчивость полок обеспечивается.

Проверим устойчивость стенки по условию .

;; _UW = 1,2+0,35 = 1,2+0,35 3,65 = 2,5

Принимаем 2,3.

30 < 56,2 — устойчивость стенки колонны обеспечена.

Приварку торца стержня колонны к опорной плите базы выполняем конструктивными швами k_{f = 9 мм.}

Крепление базы к фундаменту.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом необходимы анкерные болты для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Принимаем два анкерных болта диаметром d = 20 мм. Болты устанавливаются в плоскости главных балок с креплением к плите базы, что обеспечивает за счет гибкости плиты шарнирное сопряжение колонны с фундаментом.

Расчет оголовка колонны

Оголовок колонны состоит из опорной плиты и подкрепляющих ребер. Опорная плита передает давление от двух главных балок на ребра оголовка и фиксирует проектное положение балок при помощи монтажных болтов. Определяем размеры ребер, задавшись толщиной плиты: t_{пл = 20 мм. Требуемая толщина парных ребер из условия работы на смятие:}

где N — удвоенная опорная реакция главной балки;

R_P=R_UN/_m = 490/1,025 = 478 МПа — расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности.

B_оп = 0,20 м — ширина опорного ребра балки.

Принимаем толщину ребра t_{Z = 16 мм.}

Ширина ребра должна быть не менее b_{h 0,5 bоп + tпл — 0,5tW = 0,50,2 + 20 — 0,512 = 114 мм. Принимаем ширину парных ребер bh = 160 мм вверху и 130 мм внизу.}

Высота вертикальных ребер определяется из условия размещения фланговых швов длиной не менее:

Здесь катет шва не может быть более k_{f 1,2tW = 1,2 12 = 14,4 мм.}

Длина сварного шва не должна быть более l_{W max = 85f kf = 85 0,7 0,9 10^-2= 0,54 м. Принимаем kf = 0,9 см и высоту ребра 0,5 м.}

Т.к. Стенка колонны тоньше примыкающих ребер (t_{W = 12 мм < tr = 16 мм), стенку проверяем на срез:}

Стенка колонны толщиной 12 мм на срез проходит. Торец колонны фрезеруется, и поэтому толщина швов, соединяющих опорную плиту со стержнем колонны и ребрами, назначается конструктивно, равной k_{f = 8 мм. С целью укрепления стенки колонны и вертикальных ребер от возможной потери устойчивости снизу вертикальные ребра обрамляются горизонтальными ребрами толщиной tP = 8 мм.}