3. Розрахунок і конструювання колони.
3.1. Розрахункова схема колони.
3.2. Підбір перерізу колони.
Розрахункова довжина колони:
.
Розрахункове стискаюче зусилля:
.
Приймаємо наскрізний перетин із двох двотаврів.
Задаємо гнучкість відносно
матеріальної осі
.
Потрібна площа:
;
.
За сортаментом приймаємо 2
двотаври №40:
.
.
Хоча недонапруження перевищує 5%, однак спроба прийняти двотавр №36 веде до перенапруження перерізу, що недопустимо.
З умови рівностійкості
відносно обох головних осей приймаємо
.
Задавшись гнучкістю вітки відносно осі
1-1
знаходимо:
.
Приймаємо
.
Проміжок між поличками при цьому складе
,
що більше за конструкційний мінімум
150мм.
Для забезпечення заданої
гнучкості вітки
розрахункова її довжина, що дорівнює
віддалі в світлі між планками, повинна
складати:
.
Прийнявши планки перерізом
,
знаходимо віддаль між осями планок:
.
Перевіряємо переріз відносно вільної осі:
;
;
;
.
Таким чином, стійкість відносно вільної осі забезпечена.
Розрахуємо планки. Умовна поперечна сила:
Планки приварюємо до полиць
кутовими швами
.
Перевіряють міцність швів на сумісну
дію зсуваючої сили
і згинального моменту
.
Зварювання напівавтоматичне зварним
дротом Св-08Г2С,
,
,
,
.
Оскільки
,
перевірку виконуємо тільки по металу
шва. Момент опору шва:
.
Напруження від зсуву силою :
.
Нормальні напруження від моменту :
.
Сумарне напруження:
.
Міцність шва забезпечена.
Розрахунок оголовка колони.
Оголовок складається з опорної
плити і ребра. Ребро підтримує плиту і
передає навантаження від балок на
стрижень колони. Плиту приймаємо
конструктивно товщиною 20мм. Опорне
ребро сприймає повне навантаження
від двох балок. Товщина ребра визначається
з умови його міцності на зминання.
Довжина поверхні зминання:
.
Для сталі 18кп
.
.
Приймаємо
.
Прийнявши, як і для приварки
планок, зварний дріт Св-08Г2С,
і
.
Катет швів приймаємо
.
.
Приймаємо
.
Перевірка опорного ребра на зрізання:
.
3.3. Розрахунок бази колони.
Визначаємо площу плити в плані:
.
Ширина плити В приймається
конструктивно, виходячи з того, що плита
повинна виступати за межі колони на
,
прийнявши попередньо товщину траверс
:
.
Тоді довжина плити:
Прийнявши
,
визначимо дійсне значення напруження
під плитою бази:
.
Товщина плити
визначається з умови її міцності на
згин. При цьому плиту розглядаємо як
пластину, навантажену знизу рівномірно
розподіленим тиском
фундаменту. Пластина опирається на
жорсткий контур перерізу колони, а також
на траверси. Для розрахунку її розділяють
на окремі ділянки – одна ділянка типу
1 (опирання на чотири канти); дві ділянки
типу 2 (опирання на три сторони) і дві
ділянки типу 3 (защемлення тільки одного
канта).
Для ділянки 1, опертої на чотири канта, відношення більшої сторони до меншої:
.
Для ділянки 2, опертої на три канти, відношення закріпленої сторони до незакріпленої:
.
Для ділянки 3 момент рахується як для консольної балки:
.
Товщину плити визначаємо з умови її міцності на згин найбільшим моментом:
,
що перевищує допустиме значення
(найбільша товщина прокатних листів).
Для зменшення моменту на
ділянці 2 приварюємо консольні ребра
товщиною
,
які зменшують розміри ділянки удвічі:
.
Тепер найбільшим стає момент на ділянці 1:
.
Тому для зменшення моменту на ділянці 1 приварюємо додаткове ребро товщиною , яке зменшує розміри ділянки удвічі:
;
.
Приймаємо
.
Траверси до колони приварюємо напівавтоматичною зваркою, зварний дріт Св-08Г2С, і . Катет швів приймаємо .
Висота траверс
визначається з умови міцності швів,
якими вони кріпляться до колони.
Вважається, що колона не спирається
торцем на плиту, а зависає на швах, якими
вона приварюється до траверс і додаткових
ребер (загальна кількість таких швів
).
Загальна довжина швів:
.
Необхідна довжина одного шва:
.
Враховуючи можливий непровар
по
на кожному кінці швів, отримуємо:
.
Приймаємо
Торець колони конструктивно варимо до плити швами .