Расчет базы сплошной колонны

Материал базы – сталь С245, расчетное сопротивление которой при толщине t_w = 1,5-20 мм по табл.51 R_y = 24 кН/см². Бетон фундамента В10 – расчётное сопротивление для первой группы предельных состояний по таблице 3.2 R_b = 6 МПа = 0,6 кН/см².

Расчётная сила давления на фундамент

N = F + G_кол. =1389,6 + 3,55 = 1393,15 кН.

Здесь G_кол = A ·H ·ρ_s·γ_f · g = 0,00768·5,72·7,85·1,05·9,81 = 3,55 кН – вес колонны;

А – площадь сечения колонны; Н - геометрическая высота колонны; ρ_s = 7,85 т/м³ – плотность стали; γ_f – коэффициент надёжности по нагрузке от веса колонны; g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Требуемая площадь опорной плиты базы

где – расчётное сопротивление бетона смятию; α = 1 для бетона класса ниже В25, для бетона классов В25 и выше φ_b принимают не более 2,5 для бетонов класса выше В7,5 и для бетонов класса В3,5; В5; В7,5 не более 1,5.

Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными B = L = = 34,1 см. Принимаем размер плиты B = L= 35 см. Уточняем площадь плиты

Напряжение под плитой .

Конструируем базу колонны с траверсами, привариваем их к полкам колонны и к опорной плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты. В плите имеются три участка с различным количеством опертых кантов.

На участке 1 плита опёрта на четыре канта (рис.4.8). Соотношение сторон b/a = 24/11,6 = 2,07 ˃ 2. а = (а₁- t_w)/2 = (240-8)/2 = 116 мм, здесь t_w – толщина стенки стержня колонны.

Изгибающий момент

= 0,125 ·1,14 ·11,6² =19,2 кН·см,

где q – расчётное давление на 1 см² плиты, равное напряжению в фундаменте под плитой; α = 0,125 - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка «b» к более короткой «a», принимаемый по таблице 3.3.

Рисунок 4.8. База центрально сжатой колонны

На участке 2 плита работает как консоль длиной

с₂ = (В – а₁ – 2t_tr)/2 = (350 – 240 – 2·10)/2 =45 мм, где t_tr – толщина траверсы.

На участке 3 плита опёрта на три канта, где коэффициент α зависит от отношения закреплённой стороны к незакреплённой c₃/a₁= 4,3/24 = 0,179 ˂ 0,5. При таких соотношениях сторон участка плита работает тоже как консоль с длиной консоли c₃ = (L – b – 2·12)/2 = (350-240-2⋅12)/2 = 43 мм. Здесь 12 мм – толщина пояса колонны.

Определяем толщину опорной плиты по максимальному моменту

Принимаем плиту толщиной t_f = 30 мм.

Расчёт траверсы. Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передаётся только через швы, прикрепляющие стержень колонны к траверсам.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С. Толщину траверс принимаем t_tr = 10 мм. По табл.56 расчётное сопротивление металла шва R_wf = 215 МПа = 21,5 кН/см². По табл. 3 расчётное сопротивление металла границы сплавления R_wz =0,45R_un и по табл. 51 для стали С245 R_un = =370 МПа = 37 кН/см².

Определяем расчётное сечение соединения. Задаёмся катетом шва (k_f ≤1,2t_min) k_f = 12 мм, тогда по табл. 35 β_f = 0,8; β_z = 1.

β_f · R_wf = 0,8·21,5 = 17,2 ˃ β_z · R_wz =1· 0,45·37 = 16,65 кН/см²,

таким образом, расчётным сечением является сечение по металлу границы сплавления_.

Расчётная длина шва

Высота траверсы

h_tr = ℓ_w + 1 = 17,43 + 1 = 18,43 см.

Принимаем h_tr = 19 см. Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями. Изгибающий момент в середине пролёта

-

927,5 – 184.4 =743,1 кН·см².

Момент сопротивления траверсы W_tr = t_tr ⋅ / 6 = 1,0·19² / 6 = 60,17 см³. Напряжение

σ = 743,1 / 60,17 = 12,35 кН/см² ˂ R_y = 24 кН/см², сечение траверсы удовлетворяет требованию прочности.

Список использованной литературы

1. Металлические конструкции. Под ред. Ю.И. Кудишина.-9-е изд.-М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.

2. Металлические конструкции. Общий курс. Под общ. ред. Е.И. Беленя – 6-е изд. -М.: Стройиздат, 1986. – 560 с.

3. Бакиров К.К. Строительные конструкции II. Раздел «Металлические

конструкции». Учебное пособие. Аламты, КазГАСА 1996 г.

4. СНиП РК 5.04-23-2002. Стальные конструкции. - Астана, 2003. – 118 с.

5. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций. –

М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.