5. Расчет и конструирование центрально - сжатой колонны

Расчет центрально-сжатой колонны начинается с определения расчетной продольной силы:

N = 2*Q_max =2*2037=4074 кН ˃ 1500кН; l=11-0,01-0,443-1,4+0,6=9,747м

Принимаем сквозную колонну.

Подбор сечения стержня сквозной колонны выполняется в следующем порядке.

Задаемся типом сечения колонны, определяем требуемую площадь сечения из условия обеспечения устойчивости:

110,7 см²,

где 0,8 - коэффициент продольного изгиба, предварительно принимаемый в пределах.

Находим соответствующую гибкость и определяем требуемые радиусы инерции сечения:

60м, м, где0,7*9,747 = 6,82 м.

По сортаменту принимаем двутавр 40Ш1 с А_в=112,91см², i_x=14,65см

Проверка на устойчивость: ,21,22 кН/см² ˂ 23 кН/см² - условие выполняется.

где 0,850 определяется в зависимости от гибкости;

А=n*A_В = 2*112,91=225,82 – площадь сечения ветвей.

Определяем ширину сечения колонны из условия ее равноустойчивости в двух плоскостях:

где ;λ_тр=- для колонн из двух ветвей с планками

λ_в=35-40 – задается предварительно.

Значение b должно быть увязано с необходимым зазором между полками ветвей

100-150 мм. Принимаем b=400мм.

Расчет оголовка колонны.

Оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны, а также монтажных болтов, фиксирующих в проектное положение балку.

Толщина опорной плиты оголовка принимается конструктивно , а размеры в плане принимаются так, чтобы плита выходила за контур сечения колонны на 15мм. Принимаем=2.5см.

Оголовок колонны, при опирании балок с торцевой диафрагмой, проектируется следующим образом.

Определяем катет шва:

1,69 см,

где см,см

Высота ребра оголовка определяется исходя из требуемой длины швов, передающих нагрузку на стержень колонны:

=1.68 см.=0,7.= 18 кН/см.кв.

, принимаем 70см

Тогда высота ребра оголовка 71 см.

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

, = 35 кН/см².

где см;

см ˃ 1,5 см, принимаем t_s=3см

Проверяем ребро на срез:

; - условиевыполняется.

Расчет базы колонны.

Принимаем бетон В12.5,=0.75кН/см² - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

Требуемая площадь опорной плиты:

см², где 1,4*0,85=1,19- расчетное сопротивление смятию бетона фундамента.

Принимаем 80см, тогда3423/80=42,8см, принимаем60см

80x60 = 4800 см².

где площадь верхнего обреза фундамента.

Среднее напряжение в бетоне под опорной плитой:

= 1.139 кН/см²,

кН/см² 1.139 кН/см². Условие выполняется.

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.

кН*см.

0,048.

Участок 2, опертый на три стороны.

- участок рассчитывается как консольный.

=

Участок 3, консольный.

кН*см.

Толщина плиты определяется исходя из условия ее работы на изгиб:

см, принимаем плиту толщиной 4 см.

Принимаем толщину траверсы 1см.

Усилие от стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы (рекомендовано в пределах 300-600 мм):

где

91см ˃ 85*07*0,9=53,6см, принимаем высоту траверсы 53 см.