Условие выполняется, устойчивость обеспечена.

     Фактические гибкости колонны и ветвей меньше предельных

l_u = 180 - 60a = 180 - 60×0,878 = 107,32

где

l_max = 38,75 < l_u =  107,32  и l₁ = 96,9/3,23 = 30 < l_u1 =  40

5.   Расчет планок

       Определяем  условную поперечную силу по ф (23) п. 5.8. [1]. В плоскости соединительных планок l_ef = 38,75 и j = 0,901

    Усилия  в планках определяем  по ф (24) и (25) [1]:

    Q_s = Q_fic/2 =27,47 / 2 = 13,74 кН

    Принимаем высоту угловых швов для крепления  планок к ветвям колонны k_f = 0,6 см, для ручной сварки – электрод Э46. Расчетная длина шва l_w= h_s =20см, поскольку вертикальные швы заводятся на горизонтальные стороны планок Расчетное сопротивление наплавленного металла R_wf = 20 кН/см² по табл. 56 [I]. По таблице 34* [1] принимаем β_f = 0,7, коэффициент условий работы шва γ_wf  =  1.

    Прочность шва проверяем по формуле:

Прочность сварных  швов, необходимых для крепления  планок к ветвям, обеспечена. Заведомо обеспечена  и прочность планок. Подобранное сечение приведено  на рис. 10.1.

     11. РАСЧЕТ ОГОЛОВКА  ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ  КОЛОННЫ

 

     Рассчитать  и законструировать оголовок сквозной центрально-сжатой колонны, рассмотренной  в п. 2 для опирания балок с торцевым опорным ребром.

     Исходные  данные:

• опорное давление двух балок на колонну F =2 V_mb = 2×1174,6 = 2349,2 кН;
• ширина опорного ребра балки b_h = 25 см;
• материал оголовка колонны С245 (R_y =240 МПа, R_yn = 370 МПа табл. 51*[1]).

 

1.   Определение толщины  траверсы оголовка

     Принимаем толщину опорной  плиты оголовка  t_bp = 20 мм. Расчетная длина участка смятия траверсы равна

                                l_s,ef = b_h + 2 t_bp = 25 +2 2,0 = 29 см.

     Расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (табл. 52 *[1]) при

       R_yn=370МПа равно R_p= 336 Мпа.

     Требуемая толщина траверсы

     Толщину ребра принимаем 25 мм. 

11.2. Определение высоты  траверсы

     Высоту  траверсы определяем из условия прочности  швов, необходимых для крепления  траверсы оголовка к ветвям колонны (швы 1 на рис. 11.1)

     Принимаем ручную сварку электродами типа Э46, для которых R_wf=200 МПа (табл.56 [1]), R_wz=0,45 R_un= 0,45×370 = 166,5 МПа, g_wf=g_wz=1,0, b_f=0,7, b_z=1,0

     Условия для выбора электродов  R_wf /R_wz= 200/ 166,5= 1,20 >  1,1 и R_wf=200 МПа < R_wz b_z /b_f =166,5×1,0/0,7 = 237,85 МПа выполняются.

     Максимальная высота шва k_f,max = 1,2 t_min ( здесь учитывается толщина стенки швеллера [№34 t_min = t_w = 0,8 мм), то есть k_f,max = 9,6 мм, принимаем k_f = 10,0 мм.

     Находим требуемую длину швов

     Требуемая высота траверсы при четырех угловых швах равна

     Принимаем высоту траверсы h_s = 450 мм. 

11.3. Проверка прочности  траверсы

     Касательные напряжения в траверсе по плоскостям среза «m-m» (рис.7.1)

        Касательные напряжения в стенке  швеллера по сечению «k-k» (рис.7.1)

    

     Поскольку условие прочности по сечению  «k-k» не выполняется, для его выполнения увеличиваем высоту траверсы до h_w = 550 мм, тогда

     Принимаем, что торец траверсы пристроган, в  этом случае прочность швов прикрепления траверсы к опорной плите не проверяется и они принимаются конструктивно минимальной высоты k_f = k_{f min} = 8 мм.( табл. 38* [ 1 ]). 

 

     Рис. 11.1. Оголовок сквозной колонны для  опирания балок с торцевым ребром. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

12. РАСЧЕТ  БАЗ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ КОЛОНН

 

     Рассчитать  и законструировать базу сквозной центрально сжатой колонны, сечение которой  подобрано в п. 2.

     Исходные  данные:

• продольная сила N = 2353,05 кН;
• сечение колонны: b_с =500 мм, h_с = 400 мм, ветви из швеллеров №40 
• материал  элементов базы – сталь С255 по ГОСТ 27772-88;
• материал фундамента бетон B10 (R_b =  6,0 МПа = 0,6 кН/см²)

 

12.1.  Определение требуемой  площади опорной  плиты

     Принимая  a = 1,0 и   находим по ф.102 [3] расчетное сопротивление бетона смятию 

R_b,loc = a j_b R_b = 1,0×1,3×0,6 = 0,78 кН/см².

     Требуемая площадь опорной плиты

 

12.2.  Определение размеров  опорной плиты  в плане

     Принимая  толщину траверсы t_tr = 10 мм, величину свеса с= 90 мм, находим ширину плиты

                       B_p = h_c +2t_tr +2 c = 40,0 + 2×1,0 + 2× 9,0 = 60 см

     Требуемая  длина плиты равна 

    Принимаем размеры опорной плиты из условия  постановки анкерных болтов L_pхB_p=60x60см  

12.3.  Определение толщины  опорной плиты

     Среднее напряжение в бетоне под плитой базы равно

     Рассматриваем участки плиты, отличающиеся условиями  опирания (рис. 11.1)

     Участок 1. Плита закрепленная одной стороной. Вылет консоли с = 9,0 см. Изгибающий момент равен

     

     Участок 2.  Плита опирается на три стороны. Размеры участка b =40 см (незакрепленная сторона), а = (L_p – b_c)/2 = (60-50,0)/2 = 5см. Отношение a/b =5/40 = 0,125 < 0,5 плита работает   как консольный свес 

     

     Участок 3. Плита опирается на четыре стороны. Размер b₁ = (b_c- 2t_w)/2 =(50 – 1,6)/2=24,2см,   a₁ = h_w = 40 см.

     При b₁/a₁ = 24,2/40, =0,605 < 2 по табл. прил. a = 0,055.

     

     По  наибольшему моменту определяем толщину плиты

     

 
 

     Рис.12.1. База сквозной центрально-сжатой колонны. 

     Поскольку в нормах табл.51* [1] для стали С255 при толщине листов от 30 до 40 м принимается R_y = 23 кН/см²,  поэтому уточняем толщину плиты    
                                                          

     Принимаем плиту  толщиной  t_p = 40 мм из стали С255 (R_y = 230 Мпа).  

4.   Определение размеров  траверс

     Высоту  траверсы находим из условия сопротивления срезу сварных швов прикрепления траверсы к ветвям колонны.

     Принимаем полуавтоматическую сварку в среде  углекислого газа сварочной проволокой диаметром 2 мм марки Св-08Г2С в  нижнем положении, для которой  R_wf=215 МПа, R_wun= 490 МПа (табл.56 [1]) g_wf=g_wz=1,0, b_f=0,9, b_z=1,05 (п.11.2 и табл.34*[1]). Для стали С255  R_y = 240 МПа   R_un = 370 Мпа (табл. 51*[1]),  R_wz=  0,45× R_un = 0,45×370 = 166,5 МПа (табл. 3  [1]).

     Требуемую длину каждого из четырех сварных  швов находим из условия полной передачи усилия ветвей на опорную плиту через сварные швы.

     Максимальная  высота шва k_f,max = 1,2 t_min ,( t_min = t_tr = 12 мм), то есть k_f,max = 14 мм,  минимальная высота шва k_f = 6 мм при t_max = 13,5  мм. Принимаем k_f = 8,0 мм.

 
 

     Требуемая высота траверсы

                          h_tr,r =l_w,r +1,0 = 49,1 +1,0 = 50,1 см

     Принимаем высоту траверсы h_tr = 500 мм и толщину t_tr = 12 мм 

5.   Проверка прочности  траверс

     Погонная  нагрузка на траверсу (при ширине грузовой площади d_tr = c + t_tr + b/2 = 9,0 +1+40/2 = 30,2 см) равна

q_tr = s d_tr = 0,65×30,2 = 19,63 кН×см

     Находим расчетные усилия

где l_tr = a =5,0 см.

     Проверяем траверсы на прочность в опорном  сечении