Расчет и конструирование центрально-сжатой колонны

5.  Расчет и конструирование центрально-сжатой колонны

Принимаем сплошную колонну.(т.к. N>1500кН)

Требуемая площадь сечения сплошной колонны определяется из условия обеспечения ее общей устойчивости:

где коэффициент продольного изгиба, предварительно принимаемый в пределах .

Находим соответствующую гибкость и определяем требуемые радиусы инерции сечения:

 ;

где ;

.

Определяем генеральные размеры сечения колонны:

; ; принимаем , .

В сварном двутавре толщина стенки принимается в пределах , а толщину поясов в пределах .

Приближенно для двутаврового сечения можно принять:

 и

Компоновка сечения поясов и стенки должна выполняться с учетом обеспечения их местной устойчивости:

- для поясов колонн двутаврового сечения

;

где

условие выполняется.

- для стенок центрально-сжатой колонны двутаврового сечения:

где ;

 - условие выполняется.

Геометрические характеристики сечения:

;

 и

Отсюда , т.к.  сущ. отлич. от то:

Проверка на устойчивость: ,

условие выполняется

Недонапряжение составляет

Расчет оголовка колонны.

Оголовок колонны, при опирании балок с торцевой диафрагмой, проектируется следующим образом. Горизонтальные швы, прикрепляющие ребро оголовка должны выдерживать полное давление на оголовок, но при большом значении  торец колонны рекомендуется фрезеровать и эти участки швов назначать конструктивно. Высота ребра оголовка определяется исходя из требуемой длины швов, передающих нагрузку на стержень колонны.

Принимаем

Толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления смятию под полным опорным давлением:

, где .

 - ширина торцевой диафрагмы главной балки;

 - толщина плиты оголовка;

 - толщина стенки колонны в пределах высоты оголовка.

, принимаем .

Проверяем ребро на срез:

условие выполняется.

Также проверяется на срез стенка колонны в месте прикрепления к ней ребер:

 условие не выполняется, значит, следует в пределах высоты оголовка увеличить толщину стенки колонны.

условие выполняется

Расчет базы колонны.

Требуемая площадь опорной плиты:

где - расчетное сопротивление смятию бетона фундамента;

расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

Принимаем , тогда , принимаем .

где площадь верхнего обреза фундамента.

Среднее напряжение в бетоне под опорной плитой:

,

.

Опорная плита может быть разделена на различные участки в зависимости от опирания. Для определения толщины плиты вычисляем изгибающие моменты на различных участках.

Участок 1, опертый на четыре стороны.

Участок 2, опертый на три стороны.

участок рассчитывается как консольный

Участок 3, консольный.

Толщина плиты определяется исходя из условия ее работы на изгиб:

, принимаем плиту толщиной .

Принимаем толщину траверсы .

Усилие от стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы:

где .

Принимаем высоту траверсы .

Список литературы

1.  Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под. ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., М., Стройиздат, 1986-560с.

2.  Металлические конструкции. В3т.Т.1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/В.В.Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М.: Высш. шк., 2001. – 551с.: ил.

3.  СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-36с.

4.  СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1991.-94с.

5.  Методические указания по курсу «Металлические конструкции» для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 290300 и 291500 / Составитель: Столбов А.В. Набережные Челны: КамГПИ, 2003.-128с.