РАСЧЁТ ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ КОЛОНН.

Поддерживающие колонны балочного перекрытия работают на центральное сжатие. Центрально-сжатая колонна, как конструктивный элемент, состоит из оголовка 1 (рисунок 3.1), воспринимающего нагрузку от вышележащих конструкций, стержня 2, передающего нагрузку от оголовка к базе, базы 3, закрепляющей стержень в фундаменте в соответствии с принятой расчётной схемой.

Рисунок 3.1. Поддерживающая колонна балочного перекрытия.

3.1. Определение нагрузок на колонну.

Нагрузка на колонну передаётся в виде опорных реакций вышележащих конструкций.

Для расчёта принимаем центральную колонну, как наиболее нагруженную. Нагрузка равна двойной реакции главной балки с учётом собственного веса (см. подраздел 2.3.).

3.2. Определение расчётной длины колонны.

Расчётная длина колонны постоянного сечения:

, где

 — коэффициент расчётной длины, вычисляемый в зависимости от условий закрепления концов колонны и характера нагрузки. Для заданной колоны принимаем схему закрепления, показанную на рис. 22, при которой коэффициент

 — геометрическая длина колонны, равная расстоянию между точками закрепления колонны от поперечного смещения.

Принимаем:

где  — отметка верха настила (по заданию );

 — толщина настила (см. подраздел 1.2.)

 — высота главной балки с учётом опорного ребра

 - высота балки настила

 — заглубление колонны от уровня пола (отм. 0.000) до подошвы опорной плиты базы фундамента. Принимаем

3.3. Расчёт и конструирование стержня колонны.

В соответствии со СНиП II-23-81* “Стальные конструкции. Нормы проектирования” принимаем для колонны марку стали В Ст3кп, .

Стержень сплошностенчатой колонны, не имеющий ослаблений сечения, рассчитываем на устойчивость.

Требуемая площадь сечения из условия устойчивости:

, где

N — нагрузка на колонну;

 — коэффициент продольного изгиба центрально-сжатого элемента;

 кН/см² — расчётное сопротивление стали по пределу текучести

 — коэффициент условий работы

Для определения  предварительно задаёмся гибкостью λ = 100. Находим требуемые радиусы инерции и площадь:

Рассчитываем минимальные требуемые генеральные размеры сечения:

, где

Исходя из минимальных размеров сечения, принимаем:

 

 Толщина пояса будет равна:

Принимаем толщину стенки

Рисунок 3.2. Схема сечения колонны.

Находим площадь сечения колонны:

Находим моменты инерции сечения:

Находим радиусы инерции сечения колонны:

Находим гибкость:

Делаем проверку:

Условие гибкости:

Условие устойчивости:

3.4. Расчёт и конструирование оголовка колонны.

Конструкция оголовка центрально-сжатой колонны должна обеспечить передачу сжимающего усилия строго по центру тяжести сечения.

Усилия от главных балок передаются на колонну через опорную плиту (рисунок 3.3.). Принимаем толщину плиты t_pl = 20 мм.

Для исключения работы плиты на изгиб нагрузку от опорных рёбер балок передаём через плиту непосредственно на вертикальные рёбра, приваренные к стенке сплошной колонны.

Рисунок 3.3. Схема оголовка колонны

Найдём требуемую площадь вертикального ребра по формуле:

Принимаем ширину вертикального ребра b_p = 145 мм и находим требуемую толщину ребра по формуле:

Принимаем толщину вертикального ребра t_p = 30 мм

Найдём высоту вертикального ребра h_p исходя из условия, что сварка производится электродами Э 42 с R_wf = 180 МПа и K_f = 1 см:

Принимаем высоту вертикального ребра h_p = 27 см.

 

3.5. Расчёт и конструирование базы колонны.

Конструкция колонны должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент и принятое в расчётной схеме закрепление нижнего конца колонны. База состоит из опорной плиты, траверс (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4. База центрально-сжатой колонны

Требуемая площадь плиты:

, где

N_б — нагрузка на базу колонны с учётом собственного веса колонны;

R_ф — расчётное сопротивление материала фундамента смятию.

 

, где

Rв = 11 МПа— расчётное сопротивление бетона класса В 15 осевому сжатию;

А_ф — площадь верхнего обреза фундамента;

А_пл — площадь опорной плиты.

Принимаем:

Конструктивно ширина плиты:

, где

b_тр — расстояние между ветвями траверс. b_тр = b_f = 30 см

t_тр — толщина траверсы. t_тр = 10 мм;

с — свес консольной части опорной плиты с = 50 мм.

Длина плиты

Принимаем плиту 420× 420 мм

Опорная плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента

Изгибающие моменты на различных участках плиты:

 

участок 1 с опиранием на четыре канта:

, где

 — коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

q — давление на 1 см² плиты

;

а — короткая сторона участка плиты.

 

участок 2 с опиранием на три канта:

, где

 — коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

 — длина свободного края.

 

участок 3 — консольный:

 

По наибольшему из найденных моментов для различных участков плиты определяем требуемую толщину плиты:

, где

 — расчётное сопротивление по пределу текучести материала плиты.

Принимаем толщину плиты

Высоту траверсы находим из условия среза сварного шва, прикрепляющего траверсу к стержню колонны. При 4 вертикальных швах электродами Э 42 катетом 0, 7 см её высота составит:

, где

Принимаем высоту траверсы .

Катет швов, прикрепляющую траверсу к опорной плите, определяем из расчёта передачи вертикального усилия:

, где

 — суммарная длина сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите:

Принимаем катет шва k_f =11 мм.

Определяем изгибающий момент в траверсе на консольном участке:

на среднем участке:

где

 — опорное давление на 1 см траверсы.

Напряжение в листе траверса в месте приварки колонны должно удовлетворять условию:

, где

 — момент сопротивления сечения траверсы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1) – М.: Минрегионразвития России, 2011.

2. Расчет стальных конструкций.: Справочное пособие / Л. М. Лихтарников, Д. В. Ладыжинский, В. М. Клыков. – К.: Будiвельник, 1984. – 368 с. –К.: Будивэльнык, 1984.-368 с.

3. Беленя Е.Л. Металлические конструкции. 6-е изд. –М.: Стройиздат, 1985, - 560 с.

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – 5-е изд. – М.: Стройиздат, 1991. -768 с.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: