1. Расчет стержня колонны.

1.1. Из сортамента выписываем размеры двутавра 40К5:

h = 410,5 мм; b = 407,7 мм; А = 262 см²

i_min=10,3 cм; t_f =25мм; t_w =15,5 мм.

1.2. Расчетные сопротивления:

Для стали ВСТ3пс6 R_y = 225МПа = 22,5 кН/см²

Для бетона С16/20 fcd =16/ γ_c = 16 / 1,5 = 10,667 МПа = 1,07 кН/см²

1.3. Определяем фактическую гибкость:

λ = = = 67,96 ≤ λ_сr = 120

1.4. Определяем коэффициент продольного изгиба φ методом интерполяции:

φ = 0,805 – · 7,96 = 0,765

1.5. Находим максимальную нагрузку (из формулы 2.1. для расчета сжатых элементов на прочность):

N = (R_y · γ_c / γ_n) · φ · A = · 0,764 · 262 = 4740 кН

2. Расчет базы колонны.

2.1. Определяем площадь опорной плиты:

= = = 4442,4 см²

2.2. Предварительно назначаем размеры базы, исходя из размеров сечения колонны:

h=410,5 мм; b=407,7 мм.

Находим коэффициент соотношений сторон двутавра k = = = 1,01.

= = = 66,32 см; = · k = 66,32 · 1,01 = 66,98 см.

Окончательно принимаем размеры опорной плиты: b_оп · l_оп = 66 · 67 см.

2.3. Определяем реактивный отпор фундамента:

q = = = 1,07 ≤ fcd =1,07 кН/см²

П ринимаем базу из толстой стальной плиты с передачей всех усилий через сварные швы. Плиту рассчитываем по максимальному моменту на консольном участке и участке, опертом на 3 стороны (см. рис. 1.1.) расчет производим для ширины 1 см.

2.3.1. Момент в консоли:

M₁ = = = 90,07 кН · см,

Где а₁ =(670-410,5)/2=129,7 мм–консольный участок.

2.3.2. Момент на участке, опертом на 3 стороны определяется по формуле:

М₂ = β · q · a², коэффициент β зависит от соотношения сторон .

При соотношении:

= = 0,9 > 0,5 коэффициент β принимается по таблице: β = 0,107, тогда

М₂ = β · q · a² = 1,07 · 36,05² = 148,79 кН · см.

Если < 0,5, то М₂ находится по формуле:

M₂ =

4. Требуемую толщину плиты определяем по максимальному изгибающему моменту:

t = = = 5,75 см ≈ 6 см, где γ_c =1,2 для фундаментных плит.

Принимаем плиту толщиной 60 мм.

3. Расчет сварных швов.

Определяем необходимую толщину сварного углового шва (β_f = 0,7; γ_wf = l для сварки вручную), для приварки стержня колонны по периметру к плите базы. Принимаем, что вся продольная сила N передастся через сварные швы.

1. Длина сварных швов:

l = 2 · 40,47 + 2 · 36,05 + 2 · (40,47– 1,55) = 230,88 см.

2. Расчетная длина сварных швов с учетом непровара

l_w = l – 1см = 230,88 – 1 = 229,88 см.

3. Для электродов марки Э42 R_wf =180 МПа необходимая катет шва:

k_f = N/ (β_f · R_wf · l_w · γ_wf · γ_c) = 4740 / (0,7 · 18 · 229,88 · 1 · 1) =1,64 см = 16,4 мм,

По конструктивным требованиям принимаем k_f = 17 мм, т.к. при наименьшей толщине соединяемых элементов t_w = 15,5 мм, она должка быть не более 1,2t =1,2 · 15,5 =18,6 мм.

Таблица 1.

Номер варианта	Н, м	Номер профиля	Марка стали	Марка бетона		Номер варианта	Н, м	Номер профиля	Марка стали	Марка бетона
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 7,6	20Ш1 23Ш1 26Ш1 30Ш1 35Ш1 40Ш1 50Ш1 60Ш1 70Ш1 70Ш1 40к1 40к3	ВСТ3пс2 ВСТ3кп2 ВСТ3сп5 09Г2с	С20/25 С16/20 С12/15 С25/30		13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	7 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6	40к5 40к6 40к3 35к2 30к2 30к1 26к2 26к1 23к2 23к1 20к2 20к1	ВСТ3сп5 ВСТ3кп2 09Г2с ВСТ3пс6	С30/37 С12/15 С16/20 С20/25

Задача 2.