Требуемая площадь пояса

При bc= 32 см получим толщину стенки tf = Af/bc = 52,2/32 = 1,6 см

Принимаем размеры пояса bfxtf = 320x16 мм.

Площадь стенки равна Aw = Ac,r – 2Af = 139,2 – 2*32*1,6 = 36,8 см2.

Поскольку высота сечения стенки hw = hc - 2 tf = 28 см, находим толщину стенки tw = Aw/hw = 36,8/28 = 1,32 см. Принимаем размеры стенки 280х14 мм

Рис. 10.1. Скомпонованное сечение стержня сплошной колонны.

10.5 Проверка подобранного сечения

Определяем геометрические характеристики сечения. Фактическая площадь Ac = Aw + 2Af = 28*1,4 + 2*32*1,6 = 141,6 см2

Моменты инерции

По наименьшему моменту инерции находим радиус инерции

imin = iy = 7,85 см.

Наибольшая гибкость

При λmax = 74; φ = 0,743 (табл. 72 [1]).

Проверяем устойчивость сплошной колонны по формуле 7 [1]

Недонапряжение составляет ∆σ = (240-227)*100/240 = 5%

Предельная гибкость

где

Требование λmax = 74 < λu = 123,18 выполняется.

10.6 Проверка местной устойчивости элементов сплошной колонны

Местная устойчивость поясов проверяется в соответствии с п. 7.23* [1]. Отношение ширины свеса пояса к толщине при bef = (bf - tw)/2 = (28-1,4)/2 = 13,3 см равно bef/tf = 13,3/2 = 6,65.

Предельное отношение ширины пояса к его толщине по табл. 29* [1] равно

где

При bef/tf = 6,65 < (bef/tf)u = 17,92 устойчивость пояса обеспечена.

Местная устойчивость стенки проверяется в соответствии с п. 7.14* [1], при hef = hw. Предельное отношение расчетной высоты стенки к толщине принимается равным

где

Устойчивость стенки обеспечена.

10.7 Установка ребер жесткости

Пристенку не следует укреплять ребрами жесткости (п. 7.21* [1]). Тем не менее, согласно того же пункта норм, принимаем два ребра по длине колонны и ставим их на равных расстояниях по длине.

Ширина ребра жесткости должна быть не менее bh = hw/30 + 40 = 280/30 + 40 = 49 мм, а толщина

Принимаем ребра жесткости hef x tw = 90*6 мм

10.8 Поясные швы

Поясные швы принимаем высотой, равной минимальному катету по табл. 38* [1], который при толщине более толстого свариваемого элемента 20 мм для автоматической сварки составляет 6 мм.

11. РАСЧЕТ ОГОЛОВКА ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ

Рассчитать и законструировать оголовок сплошной центрально-сжатой колонны для опирания сверху балки с торцевым опорным ребром.

Исходные данные:

· опорное давление двух балок на колонну F =2 Vmb = 2×1194 = 2388 кН;

· ширина опорного ребра балки bh = 30 см;

· материал оголовка колонны С245 (Ry =240 МПа, Ryn = 370 МПа табл. 51*[1]).

Принимаем конструкцию оголовка по рис. 11.1 для балки с торцевым опорным ребром.

11.1 Определение толщины вертикальных ребер оголовка

Принимаем толщину опорной плиты оголовка tbp = 20 мм. Расчетная ширина опорного ребра оголовка ls,ef = bh + 2tbp = 30 + 2*2,0 = 34 см.

Расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (табл. 52* [1]) при Ryn = 370 МПа равно Rp = 336 МПа (33,6 кН/см2).

Толщину ребра принимаем 20 мм.

11.2 Определение размеров ребра

Для ручной сварки принимаем электроды типа Э46, для которых Rw,f = 200 МПа (табл. 56 [1]), Rwz = 0,45, Run = 0,45*370 = 166,5 МПа, γwz = γwf = 1,0, βf = 0,7, βz = 1,0.

Поскольку условия Rw,f / Rwz = 200 / 166,5 = 1,2 > 1,1 и Rw,f = 200 МПа < Rwz βz / βf = 166,5*1,0/0,7 = 237,85 МПа выполняются, достаточно расчета по металлу шва.

При максимальной высоте шва kf,max = 1,2 tmin (tmin = tw = 14 мм), то есть kf,max = 16,8 мм, принимаем kf = 13 мм. Длина швов равна

Требуемая длина оголовка

Принимаем длину оголовка hs = 500 мм. Ширину опорных ребер принимаем из условия опирания балки bs = 170 мм (2bs > ls,ef).

11.3 Проверка прочности ребра

11.4 Проверка прочности стенки колонны на срез

Прочность стенки на срез определяется по формуле

Прочность стенки на срез не обеспечена. В пределах оголовка увеличиваем толщину стенки до tw’ = 1,8 см, тогда

Стык листов стенки разной толщины выполняем на 100 мм ниже горизонтального ребра оголовка.

11.5 Расчет крепления опорных ребер к плите оголовка

Общая длина швов Σlwf = 2 ls,ef – 4*1 = 2*34 – 4 = 64 см, тогда

Такая высота катета углового шва превосходит максимальную kf,max = 1,2 tmin = 1,2*2 = 2,4 см., поэтому принимаем передачу усилий через фрезерованный конец, а сварные швы принимаем конструктивно по табл. 38*(1) kf,min = 7мм Вертикальные ребра подкрепляем горизонтальными ребрами толщиной 10 мм, шириной, равной ширине вертикального ребра, то есть 170 мм.

12. РАСЧЕТ БАЗ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ КОЛОНН

Рассчитать и законструировать базу сплошной центрально сжатой колонны.

Исходные данные:

· продольная сила N = 2392,05 кН;

· сечение колонны: полки bfxtf = 280x20 мм, стенка hwxtw = 240x14 мм;

· материал элементов базы – сталь С245 по ГОСТ 27772-88;

· материал фундамента бетон B15 (Rb = 8,5 МПа = 0,85 кН/см2)

12.1 Определение требуемой площади опорной плиты

Принимая a = 1,0 и находим по ф.102 [4] расчетное сопротивление бетона смятию

Rb,loc = a jb Rb = 1,0×1,2×0,85 = 1,02 кН/см2.