4.2.Розрахунок планок колони. Перевірка стійкості колони відносно вільної осі у-у

Планки колони розраховуються на умовну перерізуючу силу, рівномірно розподілену по всій довжині колони.

Умовну перерізуючу силу у наскрізній колоні визначимо згідно з 1, п.1.4.2.7:

Планки у колоні встановлюються у двох площинах. Перерізуюча сила розподіляється порівну між цими планками.

Перерізуюча сила на 1 площину .

Згідно з 3, згинальний момент у планці:

.

Перерізуюча сила у планці:

,

де - відстань між центрами тяжіння профілів.

Ширина планки повинна бути: , товщина планок: .

Отримаємо: , приймаємо .

Товщина планок: , приймаємо .

Перевіримо міцність планок:

,

де - момент опору перерізу планки.

Міцність планок забезпечено.

Розглянемо кутові зварні шви, які прикріплюють планки до гілок колони.

Катет кутових швів може дорівнювати: ; ; при цьому .

Приймаємо .

Розрахункова довжина зварного шва:

.

Зварювання напівавтоматичне, тому коефіцієнт .

Площа перерізу зварного шва:

.

Момент опору перерізу зварного шва:

.

Перевіримо міцність зварного кутового шва:

- виконується.

Перевірка стійкості колони відносно вільної осі у-у.

Згідно 1 гнучкість наскрізного центрово-стиснутого стержня відносно вільної осі визначається за формулою (табл. 1.4.2 1):

,

де - гнучкість колони як суцільного стержня відносно осі у-у;

радіус інерції перерізу колони відносно осі у-у:

;

момент інерції перерізу колони відносно осі у-у:

;

- гнучкість окремої гілки колони на ділянці між планками.

Параметр визначається наступним чином:

;

де - момент інерції перерізу планки відносно власної осі х₁-х₁, див. рис. 4.1.1

Тоді приведена гнучкість:

.

Умовна приведена гнучкість:

.

За табл. Додатка Л при коефіцієнт стійкості .

Перевірка стійкості колони відносно осі у-у:

- виконується.

4.3.База колони

Призначення бази колони – сприйняття навантаження зі стержня колони і передача його на нижче розташовану конструкцію – фундамент.

База колони необхідна, щоб забезпечити міцність бетону фундаменту на місцевий стиск від стискаючих навантажень на колону. Розподіл цих навантажень відбувається за допомогою опорної плити бази колони. Кріплення колони до фундаменту здійснюється за допомогою анкерних болтів. На рис. 4.3.1 показано деякі конструктивні рішення баз колон.

Виконаємо розрахунок бази колони для випадку, який розглядається у прикладі – для наскрізної колони з гілками з швелерів.

Приймаємо, що бетон фундаменту класу В15, розрахунковий опір місцевому зминанню .

Ширина опорної плити бази не може бути меншою, ніж:

;

а довжина опорної плити – не менше, ніж:

.

Приймаємо розміри плити: .

Таким чином, мінімально можлива площа плити:

.

а)

б)

Рис. 4.3.1. Бази наскрізних колон з планками:

а) гілки – з швелерів; б) гілки – з двотаврів

Перевіряємо міцність бетону фундаменту під плитою:

- міцність фундаменту на місцеве зминання забезпечено.

Фактичний тиск у бетоні фундаменту під плитою: .

Розрахунок плити.

Опорна плита бази колони працює на згин від тиску у бетоні фундаменту.Для визначення згинального моменту у плиті використаємо спрощений метод розрахунку плит. Згідно з цим методом, конструктивні елементи, які зпираються на опорну плиту (гілки колони, траверси), поділяють плиту на окремі ділянки. Згинальні моменти на таких ділянках визначаються за відомими довідковими даними (таблиці Гальоркіна, табл. 4.3.1, 4.3.2) в залежності від способу обпирання торців та розмірівділянок.

У нашому випадку гілки колони та траверси поділяють опорну плиту на три ділянки (римські букви, див. рис. 4.3.1). Приймаємо шарнірне обпирання торців ділянок.

Таблиця 4.3.1

Плита, шарнірно обперта по чотирьох сторонах

	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,6	1,8	2,0	2,0
	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,086	0,094	0,1	0,125

Таблиця 4.3.2

Плита, шарнірно обперта по трьох сторонах

	0,1	0,3	0,5	0,7	0,8	1,0	1,4	2,0	2,0
	0,005	0,037	0,06	0,088	0,097	0,112	0,126	0,132	0,133

Ділянка І – плита, шарнірно обперта по чотирьох сторонах.

Згинальний момент:

- коефіцієнт, який визначається за табл.3 в залежності від відношення розмірів ділянки (більшої сторони до меншої): ; що дає .

.

Ділянка ІІ – плита, шарнірно обперта по трьох сторонах.

Згинальний момент:

- коефіцієнт, який визначається за табл.4 в залежності від відношення розмірів ділянки ; що дає .

.

Ділянка ІІІ – консольна плита. Згинальний момент:

.

Розрахунок плити ведемо за найбільшим згинальним моментом:

.

Товщина плити:

.

Орієнтуючись на сортамент листової сталі приймаємо товщину плити

.

Висоту траверси визначимо з розрахунку вертикальних зварних швів, які кріплять траверси до колони. Розрахункова довжина кутового зварного шва:

,

де - при напівавтоматичному зварюванні;

- катет зварного шва, приймаємо ;

;

.

Висота траверси:

.

Приймаємо висоту траверси .

Анкерні болти призначаємо конструктивно діаметром 20 мм. Отвори під анкерні болти приймаємо діаметром 23 мм.