4. Проектирование центрально-сжатой колонны.
4.1 Проектирование стержня центрально-сжатой колонны.
Расчетное усилие на колонну:
кН.
Расчетная длина колонны:
,
где
-
геометрическая длинна колонны от
фундамента до главной балки.
Задаемся гибкостью:
λх=60
по таблице 72 СНиП II-23-81* для стали Ст325 φ=0,816, Ry=220МПа.
Требуемая площадь:
По сартаменту подбираем двутавр 40К3:
A = 212 см2
iy = 10,2 см
ix = 17,5 см
h = 400,6 мм
b = 401,8 мм
t = 20,2 мм
d = 12,6 мм
gбн = 166 кг/м
по таблице 72 СНиП II-23-81* выбираем φ=0,789 для двутавра 40К3
-
условие выполняется.
Определяют экономичность выбранного варианта
.
Для стержня центрально-сжатой колонны принимаем двутавр 40К3.
4.2 Конструирование и расчет оголовка колонны.
Оголовок предназначен для восприятия сосредоточенного давления вышележащих конструкций.
Ширину опорной плиты принимаем конструктивно tpl = 22 мм
Ширину ребер оголовка принимаем конструктивно:
Принимаем bd=300 мм.
Толщину ребер находим из условия прочности на смятие:
Принимаем ts=0,03 м.
Высоту ребер определяют требуемой длиной вертикальных швов, передающих нагрузку на стержень колонны. Сварку принимают полуавтоматическую:
Принимаем сварную проволоку СВ-08А диаметром 3мм.
По таблице 56 СНиП II-23-81* Rwf=180МПа, Rwz=0,45Run=162МПа
По таблице 34 СНиП II-23-81* выбираем^
kf = 12 мм
f = 0,9
z = 1,05
=
=
=
1
но
не более
м
Принимаем hs = 48см (округление до значения кратного 2см).
Проверяем прочность ребра на срез:
условие
выполняется.
Проверяем прочность стенки колонны на срез в месте прикрепления к ней ребер оголовка:
,
условие не выполняется, поэтому в верхней
части увеличиваем толщину стенки
устройством вставки.
Определяем толщину вставки:
м,
где
ns - количество поверхностей среза.
Принимаем t'w=30 мм. Место стыка располагают ниже ребер оголовка и, во избежание резкого изменения сечения, в толстом листе устраивают скос с уклоном не более 1:5.
Для увеличения жесткости вертикальных ребер оголовка и жесткости стенки делают обрамление из горизонтальных ребер.
4.3 Конструирование и расчет базы колонны.
База колонны с фрезерованным торцом.
Для изготовления фундамента принимаем класс бетона В15.
Находим требуемую площадь опорной плиты:
,
где
-расчетное
сопротивление бетона смятию, где
α=1 - коэффициент, зависящий от класса бетона;
φb=1,2-1,5 принимаем φb=1,2;
Rb=8,5 МПа - призменая прочность бетона;
Принимаем размеры опорной плиты из конструктивных соображений (кратным 10мм):
Lpl=0,6 м
Ppl=0,6 м
Фактическая площадь опорной плиты:
Размеры обреза фундамента принимаем:
Lf=0,80 м
Pf=0,80 м
-
фактическое сопротивление бетона
смятию.
Считаем давление под плитой:
Определяем максимальный момент в опорной плите:
Определяем толщину плиты из условия прочности:
Принимаем по сортаменту tpl=0,05 м.
Принимаем полуавтоматическую сварку.
Определение катета углового шва:
βf=0,9; βz=1,05 - коэффициенты, учитывающие глубину провара;
γwf=1; γwz=1 - коэффициенты условий работы шва;
Rwf=180 МПа - расчетное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва (электроды типа Э42, марка проволоки СВ-08А).
Rwz=0,45Run=0,45*370=166,5 МПа - расчетное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу по границе плавления.
По конструктивным требованиям принимаем катет шва по таблице 38 СНиП II-23-81, kf=12мм.