Конструирование и расчет стержня колонны

 

Колонны проектируем сквозного сечения из двух прокатных профилей, соединенных планками. Материал колонны – сталь С245 с . Конструктивная и статическая расчетной схемы колонны учитываем, что в плоскости, перпендикулярной пролету главных балок, оголовок закреплен от смещения связями.

 

Рассчитывается средняя колонна площадки, на которую передается нагрузка от двух главных балок . Колонну считаем шарнирно закрепленной по концам. Соответственно, ее расчетные длины  - фактической длине колонны (п. 6.8. СНиП [1]). Приняв предварительно гибкость , по таблице 72 СНиП [1] принимаем  и из формулы (7) СНиП [1] определяем требуемую площадь сечения колонны

требуемый радиус инерции сечения

Принимаем сечение из 2 [ 36П. Характеристики сечения:

Фактическая гибкость стержня колонны

Условная гибкость

При  согласно п. 5.3 СНиП [1] значение  вычисляем по формуле:

Проверяем устойчивость стержня колонны относительно материальной оси х-х по формуле (7) СНиП [1]:

Ширину сечения “b” назначаем из условия равноустойчивости стержня , используя зависимости:  для сечения из 2 [ 36П.

Используя  для сечения из 2 [ 36П, получим

где 1,3 учитывает увеличение гибкости  сквозной колонны за счет податливости соединительных элементов.

Ширина “b” по осям швеллеров должна обеспечивать зазор между их полками не менее 100 мм; зазор . принимаем ширину сечения колонны . для принятого сечения вычисляем момент инерции относительно свободной оси у-у (как целого сечения)

Радиус инерции

Для вычисления приведенной гибкости  по пункту 5.6 СНиП [1] конструируем соединительные элементы – планки:

- ширина планок

- толщина планок

Принимаем .

Задавшись гибкостью ветви , вычислим расстояние между планками

Соответственно, расстояние между центрами планок

 

 

 

 

Для вычисления приведенной гибкости стержня относительно свободной оси у-у согласно п. 5.6 СНиП [1] вычислим отношение:

где  - момент инерции сечения планки

На основании этого для вычисления  пользуемся формулой (14) таблицы 7 СНиП [1]:

 

где

Условная приведенная гибкость относительно свободной оси

Коэффициент продольного изгиба  вычисляем по формуле (8) п. 5.3 СНиП [1]:

Устойчивость стержня колонны относительно свободной оси у-у проверяем с учетом формулы (7) п. 5.3 СНиП [1]:

6.2. Расчет прикреплений соединительных планок

 

Сварные швы, прикрепляющие соединительные планки к ветвям колонны, рассчитываем на действие условной поперечной силы

Сила F, сдвигающая планку вдоль шва, по формуле 24 п. 5.9 СНиП [1]:

Момент, поворачивающий планку в ее плоскости, по формуле 25 п. 5.9 СНиП [1]:

Принимаем высоту швов, прикрепляющих планки к ветвям , длина шва . Сварные швы выполняются полуавтоматической сваркой. Сварочная проволока d=2 мм марки Св-08А по ГОСТ 2246-70; флюс – АН-348-А по ГОСТ 9087-81. Расчетное сопротивление наплавленного металла  по таблице 56 СНиП [1]. По таблице 34 СНиП [1] принимаем ;  по п. 11.2 СНиП [1].

Прочность шва проверяем по формуле:

Прочность шва недостаточна, поэтому увеличиваем ширину планок до 30 см, а длину прикрепляющего сварного шва до  и повторяем проверку прочности шва:

Прочность шва обеспечена при ширине планки . при этом величина  сохраняется. А расстояние между планками уменьшается до . повторную проверку устойчивости колонны относительно свободной оси можно не делать.

 

 

Расчет оголовка колонны

Принимаем толщину опорной плиты оголовка . Расчетная длина участка смятия траверсы равна

Расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (табл. 52* СНиП [1]) при  равно .

Требуемая толщина траверсы

Толщину ребра принимаем 20 мм.

Высоту траверсы определяем из условия прочности швов, необходимых для крепления траверсы оголовка к ветвям колонны.

Принимаем ручную сварку электродами типа Э42, для которых .

Максимальная высота шва  (здесь учитывается толщина стенки швеллера [36 ), то есть , принимаем .

Находим требуемую длину швов

Требуемая высота траверсы при четырех угловых швах равна

Принимаем высоту траверсы

Швы прикрепления плиты оголовка к траверсам и ветвям колонны назначаем конструктивно минимальной высоты  (табл. 38* СНиП ).