Расчет стержня колонны сквозного сечения

 

Расчетную сжимающую силу N и расчетные длины l_x и l_y вычисляют как для сплошной колонны. Особенностью расчета сквозной колонны является определение оптимального расстояния между ветвями.

Подбор сечения колонны относительно материальной оси (рис. 20) производится так же, как и для колонны сплошного сечения, при этом расчетная гибкость принимается несколько меньшей.

l=90-60 при N£ 1500 кН и длине 5-7 м;

l=60-40 при N£ 2500-3000 кН и той же длине.

Определив требуемую площадь поперечного сечения (см.п.8.1.), подбирают по сортаменту соответствующий прокатный профиль (см. табл.1, приложения 2).

Принятое сечение проверяют на устойчивость.

 

Рис. 20. Сечение сквозной колонны.

Значение N должно быть скорректировано с учетом собственного веса колонны; j_х - определяется по фактической гибкости (см.п.7.1.).

Компоновка сечения колонны относительно свободной оси выполняется исходя из условия обеспечения равноустойчивости, при этом требуемая гибкость относительно свободной оси

(8.5)

где l₁ - гибкость ветви относительно собственной оси I-I, принимается £ 40.

Требуемый радиус инерции

Ширина сечения , где a_у - коэффициент по табл.6.

Таблица 6

Значения коэффициента a_у для сквозного сечения колонны

 

Сечение
aу	0, 52	0, 44	0, 6	0, 43

 

Размер b’ принимается кратным 50 мм и должен быть больше ширины полок плюс зазор между полками на окраску - 100 мм.

Далее проектируют планки: ширина d_пл=(0, 5-0, 75)b_пл; толщина планки t_пл=6-12 мм; длина планки b_пл принимается равной расстоянию в свету между ветвями плюс 2× (20-30) мм, где 20-30 мм - напуск планок на ветви.

Момент инерции относительно свободной оси

(8.6)

I_b1 - момент инерции ветви относительно оси I-I, A_b - площадь сечения ветви, а - расстояние между центрами тяжести ветви и колонны (рисунок 21).

Радиус инерции (8.7)

Гибкость (8.8)

Приведенная гибкость

при (8.9)

при (8.10)

где ; I_b1 - момент инерции сечения ветви относительно собственной оси, параллельной свободной оси; I_S - момент инерции сечения планки относительно собственной оси Z-Z (см. рисунок 18). b - расстояние между центрами планок принимается по предельной гибкости (l£ l₁× i_b1+d_пл) с учетом унификации; l₁=l/i_b1 - гибкость ветви.

По l_еf находят j_y. Проверяют устойчивость стержня колонны относительно свободной оси.

(8.11)

 

8.4. Расчет планок

; (8.12)

где b - коэффициент принимается равным меньшему из двух значения

, или ; j - коэффициент принимается для составного стержня в плоскости соединительных элементов; j_мин - меньший из коэффициентов продольного изгиба (в плоскости соединительных элементов или в плоскости, перпендикулярной ей); s=N/A - напряжение сжатия в элементе.

Изгибающий момент и поперечная сила в месте прикрепления планки

;

где n - количество плоскостей соединительной решетки.

Кроме того, для обеспечения местной устойчивости планок необходимо выдержать соотношения

; (8.13)

Учитывая, что несущая способность планки больше, чем несущая способность сварных швов, прикрепляющих ее к ветви, проверяют прочность сварных швов. Равнодействующее напряжение

, (8.14)

где ; , или

,

где ; ,

Стержень колонны укрепляется диафрагмами через 3-4 м по высоте (рис. 20), при этом в отправочном элементе должно быть не менее 2-х диафрагм. Толщина диафрагмы принимается 8-14 мм.

 

Рис. 21. Соединительные планки Рис. 22. Диафрагма

Расчет оголовка колонны

 

Оголовки колонн должны быть увязаны с опорной частью главных балок, основные решения их приведены на рис. 23 и 24.

Расчетными элементами оголовка являются ребра и швы, прикрепляющие ребра к колонне. Определяют ширину опорного ребра оголовка сплошной колонны

(8.15)

Требуемая площадь опорных ребер , где F - величина опорного давления на оголовок F=2Q; по второй схеме и F=1.5Q по первой схеме. Зная ширину опорного ребра, определяют толщину ребра

; при условии . (8.16)

 

Рис. 23. Оголовок сплошной колонны и опорное ребро.

 

Высоту оголовка сплошной колонны, примерно равную длине опорного ребра, определяет работа на срез стенки колонны, опорного ребра, швов, соединяющих ребро и стенку.

Длина опорного ребра оголовка, определяемая работой стенки колонны на срез

(8.17)

Катет шва, обеспечивающего прикрепление ребра к стенке, определяют по формуле:

 

, или

 

,

 

где см. Максимальную и минимальную высоту шва определяют в зависимости от толщины соединяемых элементов (ребра и стенки) по табл. 2, 3 приложения 5, длина шва не должна превышать 85b_fK_f.

При t_S< t_w опорное ребро проверяют на срез:

(8.18)

 

Рис. 24. Траверса оголовка сквозной колонны.

Для обеспечения жесткости опорное ребро укрепляют поперечным ребром, ширину которого принимают равной b_S, а толщину - не менее

(8.19)

Конструктивной особенностью оголовка сквозной колонны является наличие траверсы (см. рис.24).

Высоту траверсы определяет работа стенки ветви колонны на срез:

(8.20)

где t_w - толщина стенки ветви.

Толщину траверсы определяет ее работа на срез: . (8.21)

Дальнейший расчет оголовка сквозной колонны (проверка опорного ребра, швов, прикрепляющих ребро к траверсе и траверсу к ветвям) выполняют аналогично расчету оголовка сплошной колонны.

Снизу траверсу укрепляют ребром жесткости, ширину которого принимают равной (2b_S+t_тр), а толщину - не менее .

Высоту оголовка обычно принимают равной высоте сечения сплошной колонны (h) или расстоянию между ветвями сквозной колонны (b’).

Если высота оголовка получается значительно больше, следует увеличить толщину стенки колонны в пределах высоты оголовка сплошной колонны за счет вставки (см. рис.20), или увеличить толщину стенки ветвей сквозной колонны за счет приварки дополнительных накладок.

Расчет базы

Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме способу закрепления нижнего конца колонны. Основные решения жестких и шарнирных баз приведены на рисунках 24 и 25.

Расчетными элементами базы являются: размеры опорной плиты в плане, толщины опорной плиты и высота траверсы.

Требуемая площадь опорной плиты

, (8.22)

где , g - коэффициент, равный 1, 2; R_j - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (призменная прочность), равное 4, 5; 7, 0; 9, 0 МПа соответственно для бетона марок 100, 150, 200.

 

Рис. 25. База, имеющая расчетную схему шарнирного типа

Ширина опорной плиты определяется конструктивно, где t_т=16-20 мм - толщина траверсы; С£ (40-120) мм - вылет консоли плиты.

Определяют длину плиты

Окончательно размеры B и L должны быть кратными 20 мм. Подсчитывают площадь плиты

(8.23)

Определяют напряжение в фундаменте под плитой: (8.24)

 

Рис. 26. База колонны с расчетной схемой - защемление.

 

Определяют моменты на консольном участке плиты:

(8.25)

Определяют момент на участке, опертом по трем сторонам,

где b - длина свободного края плиты; a - коэффициент, принимаемый по табл.7.

Таблица 7

Значение коэффициентов

 

а/b	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0	1, 2	1, 4	2, 0	> 2
a	0, 06	0, 074	0, 088	0, 097	0, 107	0, 112	0, 12	0, 126	0, 132	0, 133

При а/b< 0, 5 плита рассчитывается как консоль (8.26)

Определяется момент на участке, опертом по четырем сторонам,

(8.27)

где b₁ - длина короткой стороны участка; b - коэффициент, принимаемый по табл. 8.

Таблица 8

Значения коэффициентов

 

a1/b1	1, 0	1, 1	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 6	1, 7	1, 8	1, 9
b	0, 04	0, 05	0, 06	0, 06	0, 075	0, 08	0, 08	0, 09	0, 094	0, 09

 

Определяют толщину опорной плиты

(8.28)

где М - наибольший изгибающий момент из подсчитанных на отдельных участках.

Если t_пл получается большой, то можно уменьшить значения изгибающих моментов на участках плиты путем постановки дополнительных ребер (рис. 26).

Для наиболее экономичного использования материала плиты необходимо добиться выравнивания моментов на различных участках путем рационального назначения размеров отсеков.

 

Рис. 27. Расположение дополнительных ребер.

 

Толщину траверсы принимают в пределах 10-16 мм. Задавшись высотой швов (максимально возможными по конструктивным соображениям), определяют высоту траверсы

, или

(8.29)

где q_т - погонная нагрузка на траверсу; если нет дополнительных ребер, то - расчетная схема траверсы - однопролетная балка с консолями.

Проверяют нормальные напряжения в пролете

, где (8.30)

h - высота сечения колонны,

Проверяют приведенные напряжения на опоре (8.31)

где ; ;

Q=q_m× a - со стороны консоли; - со стороны пролета.

Расчет ребра производится аналогично консольным участкам траверсы.

Определив расчетные усилия M_р и Q_p и задавшись t_р=10-16 мм, определяют требуемую высоту ребра но не более h_m.

Проверяют касательные напряжения

(8.32)

Задавшись высотой сварных швов, проверяют на прочность по результирующему напряжению

или Толщина швов, прикрепляющих траверсы и ребра к опорной плите,

(8.33)

или (8.34)

где - суммарная длина швов, прикрепляющих траверсы и ребра к опорной плите. Если торец колонны фрезеруется, а опорная плита строгается (это обязательно указывать на чертеже), то сварные швы конструируют минимальной толщины.

Пример выполнения курсовой работы

Исходные данные расчета:

 

n номер схемы поперечника 2

 

n размеры площадки в плане 63 х 18 м

 

n пролет колонн в поперечном направлении 21 м

 

n шаг колонн в продольном направлении 6 м

 

n отметка чистого пола первого этажа 0.00

 

n отметка верха настила + 11.00

 

n отметка верха габарита помещения под рабочей площадкой + 7.00

 

n нормативная полезная нагрузка 11 кН / м²

 

n расчетная температура эксплуатации - 25 ^о С

 

n материал настила - железобетон

 

n материал несущих конструкций –сталь С255

 

n материал фундаментов - бетон марки 150 ( В 15)

 

n тип сечения колонн - составные сквозные из прокатных профилей с соединительной решеткой на планках

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
2. Ведение беременности и родов при наличии рубца матке после ранее перенесенного кесарева сечения.
3. Виды предельных состояний центрально-сжатой колонны сплошного сечения. Подбор сечения балки.
4. Выбор сечения кабелей 0,4 кВ
5. Выбор сечения перемычек в несущих деревянных каркасных стенах
6. Выбор сечения пиломатериалов каркасной стены
7. Выбор сечения проводов, кабелей, расчёт защиты осветительной сети
8. Выбор типа и сечения проводников
9. Геометрические размеры фермы и поперечные сечения элементов
10. Глава 5. Колонны. Расчет и проектирование.
11. Две колонны – врата – граница между сознательным и бессознательным.
12. Дифференциальное уравнение прямого изгиба призматического стержня