7.3.4. Розрахунок планок

Обчислюємо умовну поперечну силу:

Умовна поперечна сила, що передається на систему планок, розміщених в одній площині:

Q_s=Q_fic/2 = 28,47/2 = 14,24кН.

Розрахункове зусилля в планці:

перерізуюча сила: F_s=Q_s ·l/c = 14,24 ·120/36,64= 46,64кН;

згинальний момент: M_s=Q_s·l/2 = 14,24·120/2 =854,4кН·см.

Перевірка міцності планок на згин за нормальними напруженнями:

σ = M_s/W_s=854,4/120 = 7,12кН/см²=71,2 МПа<R_y·γ_c=270·1=270МПа,

де R_y=270МПа– приймаємо з табл. 51* [1] для листового прокату товщиною, рівною товщині планок з тієї ж сталі, що і колона.

Розрахунок кутових швів, які прикріплюють планки до віток колони (див. рис.9).

Відповідно до марки сталі колони С275 шви виконуємо ручним зварюванням за допомогою електродів типу Е42 (табл. 55* [1]).

Розрахунок кутових швів виконуємо за металом шва в такій послідовності:

а) з табл.34* [1] приймаємо коефіцієнт β=0,7, а з табл.56 [1] – розрахунковий опір шва R_wf=180 МПа;

б) приймаємо катет кутового шва k_f=7 мм і довжину шва l_w=d_s=300 мм;

в) обчислюємо геометричні характеристики шва:

площа перерізу: A_wf= β_f·k_f·l_w= 0,7·0,7·30= 14,7 см²;

момент опору: W_wf= β_f·k_f·l_w²/6 = 0,7·0,7·30²/6 = 73,5 см³.

г) нормальні та дотичні напруження в перерізі кутового шва:

σ_w = M_s/W_wf=854,4/73,5 = 11,62/см² = 116,2МПа;

τ_w = F_s/A_wf=46,64/14.7 = 3,17кН/см² = 31,7МПа.

д) перевіряємо міцність кутового шва планки на дію рівнодіючого напруження:

<R_wfγ_wfγ_c=180·1·1=180 МПа.

7.3.5. Розрахунок бази колони

Проектуємо базу з траверсою (рис. 10) зі сталі С345 з розрахунковим опором для опорної плити R_y=300МПа (листовий прокат товщиною t>20 мм).

Розрахункове навантаження на базу становить N=2094.2кН.

Фундаменти під колони передбачені з класу В15 з розрахунковим опором R_b=8,5МПа.

Обчислюємо ширину опорної плити (рис. 10):

В_пл= h+2·(t_тр+с₁) = 360+2·(10+110) = 600мм,

де h – висота двотавра вітки колони; t_тр – товщина листів траверси, у першому наближені приймається 10 мм; с₁– звис опорної плити, приймаємо110 мм.

Остаточно приймаємоВ_пл=600мм.

Розрахунковий опір бетону місцевому зминанню під опорною плитою бази:

R_{b, loc}=γ·R_b= 1,2·8,5= 10,2МПа.

Необхідна площа опорної плити бази:

А_пл= N/R_{b, loc}=2094.2/1,02 = 2053.14см².

Розрахункова довжина плити:

L_пл=А_пл/В_пл=2053.14/60 = 34.2 см.

З конструктивних міркувань довжина опорної плити повинна бути (див. рис. 10) L_пл b+2C₂, де b – ширина перерізу колони;

для колон із двох швелерів С₂=70…80мм

L_пл 420+275=570 мм

Остаточно приймаємоL_пл=600мм.

Напруження в бетоні під опорною плитою:

σ_f = N/(В_пл·L_пл) = 2094,2/(60·60) = 0,58кН/см²=5,8МПа <R_{b, loc} =10,2МПа.

Визначаємо величину розрахункового моменту в опорній плиті бази, для чого в межах опорної плити виділяємо три розрахункові ділянки (див. рис. 10):

1 – консольні, 2 – оперті на три сторони, 3 – оперті на чотири сторони.

Для кожної із виділених ділянок опорної плити визначаємо максимальний згинальний момент:

для 1 – ділянки: М₁= σ_f·1·c_l²/2 = 0,58·1·11,0²/2 = 35,09кН·см.

для 2 – ділянки - визначаємо довжину вільного краю плити, яка приймається рівною висоті вітки колони а₂=h=36 см; довжину закріпленої сторони плити визначаємо залежно від типу перерізу колони:

b₂=[L_пл-b]/2=[600-420]/2=90 мм;

де L_пл– довжина опорної плити, b – ширина перерізу колони.

Обчислюємо величину відношення довжини закріпленої сторони плити до вільної: b₂/а₂ = 90/360 = 0,25. У зв’язку з тим, що b₂/а₂ = 0,25< 0,5:

М₂= σ_f·1·b₂ ² /2=0,58·1·9,0²/2=10,44кН·см.

для 3 – ділянки -визначаємо довжину короткої сторони плити:

b₃=h=360мм; довжину більшої сторони плити а₃ = b-2t_w= 420-2*7,5 = 405 мм.

Обчислюємо величину відношення більшої сторони плити до меншої а₃/b₃ = =405/360 = 1,125. За табл. 5.7 [4] залежно від величини відношення сторін а₃/b₃ = 1,125, приймаємо коефіцієнт α=0,057і обчислюємо згинальний момент:

М₃ = α ·σ_f·1· b₃² = 0,057·0,58·1·36² = 42,8кН·см.

Розрахунковим являєтьсяM_max= M₃ = 42,8кН·см.

Необхідна товщина опорної плити:

У відповідності із сортаментом на листову сталь приймаємо t_пл=30 мм.

Визначаємо висоту траверси: передача зусилля від стержня колони на траверсу здійснюється за допомогою чотирьох вертикальних кутових швів, довжина яких і визначає висоту траверси (див. рис. 10). Залежно від товщини листів траверси t_тр=10 мм приймаємо катет кутових швів

k_f=1,2*t_тр=1,2*10=1,2 см і обчислюємо потрібну їх довжину:

l_w= N/(4·β_f·k_f·R_wf·γ_wf·γ_c) = 2094,2/(4·0,7·1,2·18·1·1) =34,6 см.

Приймаємо l_w=35см, що відповідає конструктивним вимогам:

l_w=35 см <l_wmax = 85· β_f·k_f=85·0,7·1,2= 71,4 см.

Висота траверси з умови розміщення зварних швів:

h_тр= l_w+10 мм = 350+10= 360 мм.

З міркувань забезпечення необхідної жорсткості вузла висоту траверси приймають: h_тр≥( 0,5…0,7)·b = (0,5…0,7)·420 = 210…294 мм.

Остаточно приймаємо висоту траверси h_тр=360 мм.

Рис.10 База колони