4. Расчет и конструирование колонн.

4.1. Выбор расчетной схемы.

Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок:

N = 2•k•V,

где k = 1.05 – 1.01 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны,

V – опорная реакция главной балки;

N = 2•1.05•535,06= 1123.626 кН.

Условия опирания колонн на фундаменты и схема связей по колоннам определяется следующими требованиями. Необходимо обеспечить геометрическую неизменяемость сооружения в плоскости и из плоскости главных балок. Из плоскости главных балок геометрическая неизменяемость, как правило, обеспечивается установкой вертикальных связей по колоннам. В плоскости главных балок путем прикрепления их к неподвижным точкам (каркасу здания).

При этом необходимо стремиться к обеспечению равно устойчивости колонн: ix/iy = lef,x/lef,y. Это достигается путем рационального выбора типа сечения и правильной

ориентации его в плане сооружения. В нашем случае, проектируем колонны в виде

двутавра и жестком сопряжении с фундаментами в плоскости главных балок целесообразно совмещать стенку колонны с плоскостью стенки главной балки.

Геометрическую длину колонны lk, определяем по формуле:

lk = H1 – (tп + h) + (0.4 ÷ 0.6)м,

где Нпл – отметка верха плиты настила;

tп – толщина плиты;

h – высота главной балки на опоре;

(0.4 ÷ 0.6) – величина заглубления верха фундамента относительно отметки чистого

пола.

lk =6 – (0.15 + 1)+0,5= 5,35 м.

Расчетные длины колонны:

lef,x = lk•μx; lef,y = lk•μy,

где μx, μy – коэффициенты приведения длины колонны:

μ_x = 1, μ_y = 1;

тогда

lef,x = 1•5.35 = 5.35 м; lef,y = 1•5.35 = 5.35 м.

4.2. Компоновка сечения колонны.

Стержень колонны конструируем в виде сварного составного двутавра.

Требуемую площадь сечения колонны, определяем по формуле:

где φ – коэффициент, на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости λз, значение которой принимаем по графику. При N =1123.623 кН, λз = 90, тогда φ = 0.612.

Ry – принимаем для толщин стали t = 20 –30мм, Ry = 240 МПа;

γс = 1.

= 38.24 см².

вычислим требуемый радиус инерции:

см

Полученные значения Аъ,_тр и i_Xmp используют для подбора сечения ветви с минимально возможней площа­дью по сортаменту.

Швеллер №30П t=11мм

h=300мм i_y0=3.12см

b=100мм I_x0=5830см⁴

A₀=40.5 см² I_y0=393см⁴

i_x0=12 см z₀=2.83 см

Задаваясь гибкостью отдельной ветви относительно собственной оси 1-1 λ₃≤ 40 и шириной планки d_s= 150...300мм, находят количество планок на колонне

Полученное значение т округляют до целого в большую сторону и находят длину ветви

фактическая гибкость ветви

колонны

Для нахождения ширины сечения используют условие равно устойчивости:

и требуемый радиус инерции:

_{используя известную зависимость между радиусом} инерции и габаритом сечений, находят значение

округлим b_тр=360мм

принятый размер b должен обеспечивать необходимый зазор между кромками по­лок ветвей:

Конструирование планок ведут следующим образом. Для обеспече­ния работы колонны, как безраскосной фермы планки должны обладать достаточной изгибной жесткостью относительно собственной оси x₁-x₁ , поэтому высота планки

d_s= ( 0.5...0.8 ) b .

Длина планки l, назначается такой, чтобы нахлест на каждую ветвь был не менее 5t, где t - наимень­шая толщина соединяемых элементов. Толщину планок назначают в пре­делах 6... 12 мм таким образом, чтобы обеспечить ее местную устойчи­вость:

t_s ≈(1/10 ...1/25) d_s,; l_s/50.

d_s=180 мм

l_s=260 мм

t_s=10 мм