4.4 Проверка сечения относительно свободной оси

Расчетная длина ветви

. (4.9)

Гибкость ветви, принятая ранее ₁ =30, тогда

см.

Принимаем сечение планок и определяем момент инерции планок

(формула 4.10):

h_пл=0,75b=0.75x42=31.5см

см;

Принимаем t_пл=12 мм.

. (4.10)

см⁴

Определяем геометрические характеристики сечения колонны относительно оси у – у: см

Момент инерции:

(4.11)

I_y=2[808+82.55x(42/2)²]=74425.1 см

Радиус инерции сечения стержня относительно свободной оси и гибкость стержня колонны относительно свободной оси вычисляем по формулам (4.12) и (4.13)

(4.12)

(l – длина колонны) (4.13)

cм

Для вычисления приведенной гибкости относительно свободной оси необходимо проверить отношение погонных жесткостей планки и ветви (размеры берем из рисунка 7), т.е.

см

>5 (4.15)

т. к. данное отношение больше пяти, то деформации планок учитывать не нужно.

Рисунок 7 – Стержень колонны с планками

4.5 Расчет соединительных планок

Планки в центрально-сжатых сквозных колоннах рассчитываем на условную поперечную силу, возникающую при продольном изгибе. Эта сила возникает в результате изгиба стержней при потере ими устойчивости. Условную поперечную силу следует распределять поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производится проверка устойчивости (рисунок 8). Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепления их к ветвям.

Определяем условную поперечную силу :

кН.

Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани определяется по формуле(70):

(4.16)

Изгибающий момент и поперечную силу в месте прикрепления планки найдем по формулам (4.17) и(4.18):

(4.17)

(4.18)

кНсм

кН

Рисунок 8 – К расчету планок

Принимаем катет шва примерно равным толщине планки мм.

Определяем, какое из сечений швов по прочности, по металлу шва или по границе сплавления, имеет решающее значение.

При ручной сварке принимаем электроды Э-46А,МПа,и. Вычисляем расчетное сопротивление угловых швов по прочности (по металлу границы сплавления)

кН/см

По наименьшему из произведений ведем проверку прочности.

<

Прочность шва, прикрепляющего планку к ветви колонны, проверяем по равнодействующему напряжению от момента и поперечной силы по металлу шва по формуле(4.19):

, (4.19)

где и- коэффициенты условий работы сварного соединения, принимаемые ;

4.6 Расчет и конструирование базы колонны

База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В данной курсовой работе выполняется расчет базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (рисунок 9). При небольших расчетных усилиях в колоннах применяются базы с траверсами. Проектирование базы с траверсами начинают с определения размеров плиты в плане. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента

, (4.20)

где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;

- коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой, равным 1,0;

A_pl – площадь опорной плиты;

- расчетное сопротивление бетона смятию.

Рисунок 9 – К расчету базы колонны

Обычно площадь верхнего обреза фундамента А_f незначительно превышает площадь опорной плиты А_pl , а бетон применяют C16/20. Расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd равно нормативному сопротивлению на сжатие f_ck, деленному на коэффициент γ_c=1.5:

см².

Ширину опорной плиты назначаем с учетом конструктивных особенностей см; [h – высота сечения ветви колонны (швеллера или двутавра); t_tr – толщина траверсы (10 мм), с – вылет консольной части опорной плиты (100 мм)]. Длина опорной плиты (формула 4.21):

(4.21)

Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Расчетной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте по контакту с плитой

Принимая B_pl=67см, по формуле (4.21) определяем:

см.

Принимаем см,

Опорное давление фундамента

(4.22)

Определим изгибающие моменты в отдельных участках плиты:

участок 1 при опирании на 4 канта

, (4.23)

где α - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой;принимаем.

кНcм.

Участок 2 – консольный; отношение >2

(4.24)

кНcм

По наибольшему из найденных для различных участков плиты изгибающих моментов определяем момент сопротивления плиты шириной 1 см

, (4.25)

а по нему требуемая толщина плиты

(4.26)

Принимаем толщину плиты 38 мм.

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых определяет высоту траверсы. Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонны четырьмя швами(каждая ветвь колонны приваривается к траверсе двумя швами), то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле (4.27):

(4.27)

Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной швов, которая не должна превышать

Принимаем см.

Подобранное сечение траверсы проверяем на прочность по нормальным напряжениям:

, (4.28)

где М – изгибающий момент в опорном сечении траверсы; определяется как для двухконсольной балки на двух опорах, загруженной равномерно распределенной нагрузкой на траверсу от реактивного давления грунта (формула 4.29):

(4.29)

Таким образом, по формуле (4.29):

По формуле (4.28) проверяем сечение траверсы на прочность:

Условие выполняется.