5. Компоновка поперечного сечения относительно свободной оси

1. ,

где - приведенная гибкость;

- требуемая гибкость колонны, назначенная из условия равноустойчивости;

= 30 – предельная гибкость отдельной ветви колонны из условия потери ей общей устойчивости.

2. 

3. Определение расстояния между центрами тяжести швеллеров:

4. Определение расстояния В:

5. 

6. 

7. 

8. Проверка устойчивости:

- проверка выполняется, устойчивость стенки обеспечена.

6. Расчет элементов решетки

Принимаем безраскосную решетку. Расчетная схема решетки схематично изображена на рис. 12.

Рис. 12. Расчетная схема элемента решетки

1. Назначение размеров накладки

Планки решетки рассчитываются на действие условной поперечной силы Q_fic , возникновение которой возможно в случае приложения нагрузки с эксцентриситетом. Величина этой условной силы определяется по формуле:

Определение расстояния между центрами накладок:

где - толщина планки, которую принимаем конструктивно:

По ГОСТ 82-70* примем h_пл=210 мм.

l_y1 – расстояние между накладками, которое определяем из условия устойчивости ветви:

Таким образом:

Определение толщины планки.

Планки рассчитываем как консольную балку:

Толщина планки определяется максимальным значением из следующих условий:

1. - условие прочности при изгибе;

2. - условие прочности на срез;

3. - условие местной устойчивости.

По ГОСТ 82-70* принимаем .

2. Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси с учетом податливости пластинок

Гибкость составной колонны считается по формуле:

где =62,09 – гибкость стержня колонны без учета планок;

– гибкость отдельной ветви колонны на участке в свету между планками:

Тогда:

Проверка прочности:

3. Проектирование узла крепления планки к колонне

1. Расчетная длина шва:

2. Катет шва:

где _min и _max – минимальная и максимальная из толщин полки швеллера и планки.

Принимаем

3. Проверка прочности шва:

где - усилие, действующее на шов от изгибающего момента;

- усилие, действующее на шов от перерезывающей силы.

где

где

Таким образом:

7. Проектирование базы колонны

1. Проектирование фундаментной плиты

1. Требуемая площадь фундаментной плиты

где - расчетное сопротивление бетона фундамента сжатию (для класса прочности В10);

, - коэффициенты условий работы бетона.

Рис. 13. Расчетная схема элемента решетки

2. Ширина фундаментной плиты

3. Длина фундаментной плиты

4. Фактическая площадь фундаментной плиты

5. Толщина фундаментной плиты

Считаем, что давление под фундаментной плитой распределяется равномерно:

Фундаментную плиту рассчитываем по отдельным отсекам, закрепленным сварными швами. Размер отсеков определяем с учетом толщин элементов.

1 отсек - консоль, жестко заделанная в траверсу

Рис. 14. Расчетная схема отсека 1

2 отсек - тонкая пластина, шарнирно опертая на 3 канта

Рис. 15. Расчетная схема отсека 2

,

3 отсек - пластина, шарнирно опертая на 4 канта

Рис. 16. Расчетная схема отсека 3

Из трёх моментов выбираем максимальный:

Толщину фундаментной плиты определяем по условию прочности на изгиб:

.

Принимаем по сортаменту

2. Крепление фундаментной плиты

Крепление фундаментной плиты к фундаменту осуществляется двумя анкерными болтами. В колонне, работающей на центральное сжатие, болты не работают и поэтому устанавливаются исходя из конструктивных соображений.

Диаметр болта принимаем 20мм, длина анкерного болта – 400мм с загибом 50мм. Диаметр отверстия под болт – 30мм.

3. Проектирование сварных швов, крепящих траверсы к колонне

Рис. 17. Расчетная схема сварных швов

Швы считаются из условия прочности на срез в предположении, что через них передается вся нагрузка от колонны на фундаментную плиту. На каждый шов приходится нагрузка 0,25N.

Применяем электрод Э-42А: R_wf = 1850 кгс/см².

, где – толщина стенки швеллера;

_{Принимаем Кf=8 мм.}

_{Расчетная длина сварного шва}

где – коэффициент глубины проплавления.

_{Фактическая длина сварного шва:}

_{Принимаем 20 см.}

4. Определение высоты траверса: