2.3.Розрахунок планок

Ширину планок а, мм розраховуємо за формулою

а = (0,5-0,75) *в (35.1)

а = 0,6х55.4=33.24

де в – ширина поперечного перетину стержня колони (дивись рисунок 3)

Приймаємо а = 29,97 мм.

Товщину планок t_пл назначають в межах 6-12мм . Приймаємо 11мм. Крім того, за уникненням випучування планок повинно витримуватися відношення

(35.2)

Умова виконується.

Планки заводять на гілки на відстані n = 30 – 40мм.

Рисунок 4 – Установка планок

Визначаємо дожину планок, в_s, см , за формулою

в_s = в – 2 (в_ch – n) (36)

в_s = 55.4- 2 (10– 5) = 45.4

з виконанням умов

=37.8 ;

Умова виконується

Наскрізна центральна колона – стиснена колона розраховується на поперечну силу, яка може виникати від скривлення стержня при прокольному згині.

Умовну поперечну силу Q_fic, кН, визначають за емпіричною формулою та приймають її постійною по всій довжині стержня

Q_fic = 7,15 * 10⁶ * A2*10^-4*206 *10^{-6 ( )} (37)

де А₂ – площа поперечного перетину по другому варіанту;

^- коефіцієнт, враховуючий степінь можливого не напруження поставного стержень можливого недонапруженого поставного стержня в площині,

Визначення коефіцієнту , який в раховує степінь можливого не напруження поставного стержня в площині.

(38)

= 0,99

Тоді:

Q_fic = 7,15 * 10⁶ *81*10^-4*206 *10^-6 0,99 ^{( ) =} 40.5

Визначаємо перерізаючу силу в планці, F_c ,кН, за формулою

F_c = Q_fic (39)

F_c = 40.5 = 27

де - відстань між вузлами планки (крок) (дивись рисунок 5)

l = lb +a

l =10.36+56.8=67.18

с = в – 2 z₀ (40)

с = 55.4 – 2· 2,52 = 50.36

Визначаємо згинаючий момент п ланки М_s, кН*см, за формулою

М_s = F_c (41)

М_s =27 =679

2.4.Розрахунок зварних швів по другому варіанту

Перевіряємо міцність з’єднання ,кН/cм, за формулою:

(42)

де - коефіцієнт, який залежить від способу зварювання

- катет шва який дорівнює 0,5

- розрахунковий опір металу шва зварних з’єднанянь кутовим швом ( =21,5 кН/cм)

= 11.4 < 21.5

Умова виконується.

Міцність самих планок заздалегідь забезпечено, оскільки їх товщина більше товщини зварних швів.

2.5.Порівняння двох варіантів

По другому варіанту визначи мо приведену площу , см², визначаємо за формулою

=А₂ - 2в_s а (43)

де А₂ – площа перетину, см²;

в_s – довжина планки, см;

а – ширина планки, см;

t_пл – товщина планки, см.

l – відстань між середніми лініями планок (дивись рисунок 5).

=81 - 2· 45.4 = 27.1<79.3

Рисунок 5 – Конструювання планок, що зварюються.

Перевагу слід віддавати тому варіанту, площа перетину якого менш, тобто колона яка економніше по витратам матеріалу.

Так як площа по першому варіанту дорівнює А₁ = 79.3 а по другому = 27.1 то виконується умова А₁ > і , подальші розрахунки та графічну частину виконувати по другому варіанту.

2.6.Розрахунок та конструювання бази колони

Визначення розмірів опорної плити в плані

Потрібна площа опорної плити з урахуванням ваги колони А_рл, см^2, визначається за формулою

А_рл (44)

де - коефіцієнт стану бетону (1,2);

R_сб – розрахунковий опір бетону осьовому стиску, кН/см² (див. додаток 1 таблицю 1 методичних вказівок).

А_рл = = 3333

Базу колони конструюємо з плити, двох траверс та ребер жорсткості, які кріпляться до траверси та плити.

Приймаємо траверсу товщиною = 0,8 – 1,2см з випуском на них плити на відстані с = 40 – 60мм.

Ширина плити В_pl, см, визначається за формулою

В_pl = b + 2(t_t2 + C) (45)

В_pl = 32.4 + 2(0.8+ 4) = 42

Довжина плити L_рл ,см, визначаємо за формулою

L_рл (46)

L_рл = 79,3

Товщина плити

Плиту закріплено по 4 сторонам.

Потрібну товщину плити визначаємо по максимальному моменту.

Для цього визначаємо реактивний опір фундаменту, q, кН

q = (47)

По необхідності (див. рисунок УП 31б [2]) приймаємо кріплення плити ребром жорсткості товщиною t_s = 0,8 – 1,2см [4] при в₁ = t_пл

q =

0.5=25.8

Максимальний момент М_{m ax}, кН*см визначається за формулою

М_max = q в₁² (48)

де - коефіцієнт, який залежить від відношення 2/b (таблиця 2) і дорівнює =16

М_max = 16· 0.5· 1,2² = 8

Товщина листа плити, t_рл, см_, визначаємо за формулою

t_рл = (49)

де V_c – коефіцієнт опору, який дорівнює 1,2 [5] ;

R – розрахунковий опір для листової сталі в кН/см²;

- коефіцієнт, який залежить від відношення (таблиця УП 2)

t_рл = = 1.1

Розрахунок та конструювання траверси бази

Визначаємо необхідну висоту траверси , см, при чотирьох зварних швах. Задаємо катет шва К_f = , тоді

= + (50)

де R_wf – розрахунковий опір металу швів зварних з’єднань з кутовими швами (дивись додаток 1, таблицю 2 методичних вказівок), кН/см²;

- коефіцієнт викори тання, який дорівнює одиниці

= +1 =33.7

Виконати перевірку міцності траверси на згин та зріз

‹‹ R (51)

де - згинаючий момент траверси ,кН*см²;

= 1.2 ‹‹ 28

‹ R_s = 0,58 R (52) )1.2‹ 0,58 *28

1.2 ‹ 16,2

Визначаємо згинаючий момент траверси , кН*см², за формулою

(53)

де - навантаже ння на одиницю довжини цілого навантаження листа траверси, кН/см².

= 191.2

Визначаємо навантаження на одиницю довжини цілого навантаження листа траверси , кН/см², за формулою

= q (в₁/2 + + c) (54)

= 0.5 (1,2/2 + 0.8+ 4) =2.7

Підставляючи числові значення в формулу 57, отримуємо

(55)

= 151.4

Визначаємо силу що діє на траверсу кН, за формулою

(56)

Розрахунок та конструювання ребер жорсткості бази

Рисунок 6 – Схема бази колони

Виконуємо розрахунок ребер жорсткості, яки примикають до полок колони.

Визначаємо згинаючий момент в місці приварювання, М_s, кН*см

qs = 22,89

М_s = (57)

М_s = = 42.5

Визначаємо поперечну силу, Q_s, кН, за формулою

Q_s = (58)

Q_s = = 7.1

Визначаємо потрібну висоту ребра, H_s, см, за формулою

H_s (59)

H_s =11.4

Виконуємо перевірку міцності ребра

‹ R_s (60)

= 3,5 ‹ 16,2

Умова виконується

Виконати перевірку міцності швів, які кріплять ребро до колони. Для кріплення ребра необхідно 2 кутових шва К_f = t_s

+ ‹ R_wf (61)

+ = 0.15

0.15‹ 21,5

Умова виконуєть ся

При кресленні нижньої частини колони, тобто бази необхідно вказати місця під анкерні болти. Анкерні болти фіксують правильність положення колони відносно фундаменту. В центрально – стиснененій колоні вони, по сутності, не мають посилень і тому їх діаметр назначають конструктивно в межах 20 – 36мм.

2.7.Розрахунок та конструювання оголовка колони

Рисунок 7 – Схема конструкції оголовка

Товщину f назначаємо конструктивно в межах 16 – 32мм. Для визначення ширини та довжини верхньої плити оголовка поз 1 ХМК 2. 5092304 006 СК необхідно викреслити в масштабі перетин розмірами h та b, задаються конструктивно m = d = 30 – 50мм.

Рисунок 8 – Схема визначення розмірів плити оголовка

Конструктивно задаємося розміром, b_oh, мм, в залежності від ширини спираю чого торця балки.

Визначаємо необхідну товщину ребра, t_os, мм, сходячи з умов міцності на стиснення

t_os (62)

де V – опорна реакція однієї балки, так як колона працює на центральне стиснення під дією тиску, яке оказується балками

t_{os = 0,99} 1

Опорна реакція V, кН, визначаємо за формулою

V = (63)

V =

Приймаємо R_p = R_u

Визначаємо вис оту ребра

h_os = (64)

h_os= =65.4

де n – число вертикальних швів в проекті приймати n = 4

= 1см [13]

Задаємося К_f в залежності від t_os

Перевіряємо ребро на зріз

(65)

де V_m – коефіцієнт надійності по металу[2].

Для збільшення жорсткості вертикальних ребер оголовка та жорсткості стінки при великих навантаженнях встановлюють обрамлення з прокольних ребер жорсткості (рисунок 8).