3. Расчет колонны
3.1 Проектирование стержня колонны.
Длина стержня колонны:
l = 7.0 – 0.01 – 0.30 – 1.4 – 0.02 = 5.27м
Расчетная длина стержня колонны:
l0 = 0.7l = 0.7*5.27 = 3.69м
Расчетное усилие:
N = 2Q = 2х1139.4 = 2278.8кН
Материал колонны – сталь 10Г2С1, толщина листов t = 10 – 20мм, R = 32кН/см2, по /2/. Коэффициент условия работы с = 1. Принимаем двутавровое сечение стержня колонны сваренным из трех листов. Задаемся гибкостью = 80 и находим соответствующее значение = 0,602, предварительно определив требуемые:
площадь сечения:
радиус инерции:
ширину сечения:
высоту сечения:
Принимаем сечение полки, равное 2x24x2,0 = 96см2, по /1/; сечение стенки, равное 20х1.6 = 32см2, А = 96 + 32 = 128см2.
Проверяем напряжение по подобранному сечению:
Проверяем напряжение по подобранному сечению:
.
Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости. Проверяем местную устойчивость стенки, по /1/:
стенка
устойчива.
Проверяем местную устойчивость полки:
Расчеты показали, что стенка и полка удовлетворяют условиям устойчивости.
3.2. Расчет базы колонны.
Материал базы – сталь 10Г2С1. Расчетное сопротивление Ry = 32кН/см2, по /2/. Материал фундамента – бетон марки М150, Rb = 7МПа = 0,7кг/см2.
Нагрузка на базу колонны:
Требуемая площадь плиты базы:
Принимаем плиту размером 560х560мм (3136см2).
Рассчитываем напряжение под плитой базы, по /3/:
Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 12мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты.
Участок 1, опертый на 4 канта.
Отношение сторон b/a = 200/112 = 1,786 = 0,095:
Участок 2, консольный.
Отношение сторон b/a 2:
Участок 3 не проверяем, так как он имеет меньший консольный свес.
Определяем толщину плиты по максимальному моменту:
Принимаем толщину плиты tpl = 22мм.
Таким образом, с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы, не учитывая прикрепления торца колонны к плите.
Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С, по /2/.
Принимаем толщину траверсы 12мм и высоту траверсы 600мм.
Rwz = 21.5, Rwf = 16.42, z = 0.7, f = 1
Прикрепление рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов k = 10мм:
Проверяем допустимую длину шва:
l = (60 – 2) = 58см 85zk = 85*0.7*1.0 = 59.5см.
Требование к минимальной длине швов выполняется.
Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами k = 10мм.
Проверяем прочность швов:
Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.
Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами k = 6мм, так как эти швы в расчете не учитывались.
3.3. Расчет оголовка колонны.
Принимаем конструктивно толщину опорной плиты 20мм, по /2/.
Назначаем ширину ребер при условии необходимой длины участка смятия:
bp = bop + 2t = 20 + 2х2 = 24см
Толщину ребер находят из условия смятия, по /1/:
принимаем
tp
= 3.2см,
где
.
Принимаем катет швов, передающих нагрузку на стержень колонны kf = 12мм, по /2/. Длину ребра находим из условия среза швов , тогда:
Полная длина ребра:
Принимаем lp =45мм.
Принимаем катет, прикрепляющий ребра оголовка к плите, равным k = 12мм.
Проверка стенки на срез вдоль ребра:
