Конструирование и расчет базы колонны

Колонна – центрально сжата.

Ширина плиты:

где ширина полки колонны b_f=350 мм;

t_S – толщина траверсы, принимаем 10мм;

c – ширина свеса, принимаемая 60 – 100мм, принимаем с=80 мм;

Требуемая площадь плиты:

R_ф- расчетное сопротивление бетона фундамента;

призменная прочность бетона, принимаем в зависимости от класса бетона, для бетона В12,5

Требуемая длина плиты:

Выполняется условие:

Толщину плиты определяем из условия прочности при работе плиты на изгиб, как пластины, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой по площади контакта отпором фундамента.

Толщину плиты определяют по большему из моментов на отдельных участках:

Опорную плиту представляем, как систему элементарных пластинок, отличающихся размерами и характером опирания на элементы базы: консольные (тип 1), опертые по двум сторонам (тип 2), опертые по трем сторонам (тип 3), опертые по четырем сторонам (тип 4).

В каждой элементарной пластинке определяем максимальный изгибающий момент, действующий на полоске шириной 1см.

,

где d – характерный размер элементарной пластинки

α – коэффициент, зависящий от условия опирания и определяется по таблицам

Б.Г.Галеркина;

Рассматриваем четыре типа пластин.

Тип 1. Для консольной пластинки:

Qб=N/(L*B)=2782,9629/(58*53)=0,90532

Тип 2. Для пластинки, опертой на два канта, рассчитывается как пластинка, опертая на три канта,при этом b₁ – диагонали прямоугольника, а а₁- длина перпендикуляра, опущенного из угла пересечения опертых сторон на диагональ.

Тип 3. Для пластинки, опертой на три конца.

Тип 4. Для пластинки, опертой на четыре канта :

,

принимаем t_пл =4 см.

Высоту траверсы определяем из условия прикрепления ее к стержню колонны сварными угловыми швами, полагая при этом, что действующее в колонне усилие равномерно распределяется между всеми швами. Требуемая длина швов:

, где

, ,

Принимаем 54 см.

Траверсу проверяем на изгиб и на срез, рассматривая ее как однопролетную двухконсольную балку с опорами в местах расположения сварных швов и загруженную линейной нагрузкой.

Расчет фермы покрытия

Нагрузка на ферму приложенная в узлах верхнего пояса:

F=(q+p)_табл∙B∙l_n,

где В – шаг ферм, l_n – длина панели верхнего пояса, l_n=3м.

F_норм=3,67∙6∙3=66,06

F_расч=4,822∙6∙3=86,796

Пролёт фермы L = 30 м, высота по наружным граням h_rо = 3150 мм.. При составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50 мм меньше, тогда h_r = 3100 мм. Расчётная схема плоская, составляется из стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на осевую силу.

R_A=R_B=∑P/2=(2∙43,398+9∙86,796)/2=433,98

Место расположения элемента	№ элемента	Усилие N, кН	Площа-дь сечения, А, см2	Расчетная длина, см	Радиус инерции, см	Гибкость	Предельная гибкость, [λ]
Lef,x	Lef,y	ix	iy	λx	λy
Верхний пояс		-671,69	39,38				3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-1007,54	62,86			4,96	6,97	60,48387	43,04160	122,76
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
	-671,69	39,38			3,87	5,55	77,51937	54,05405	119,08
Нижний пояс		377,826				2,28	3,57	263,1578	168,0672
	881,594	52,56				4,68		128,2051
	1049,516	62,86			4,96	6,97	120,9677	86,08321
	881,594	52,56				4,68		128,2051
	377,826				2,28	3,57	263,1578	168,0672
Сжатый раскос		-301,836	18,76	345,1	431,4	2,47	3,72	139,7165	115,9677	122,5
	-60,367	6,16	345,1	431,4	1,22	2,12	282,8688	203,4906	145,00
	-60,367	6,16	345,1	431,4	1,22	2,12	282,8688	203,4906	145,00
	-301,836	18,76	345,1	431,4	2,47	3,72	139,7165	115,9677	122,5
	-543,305	34,4	345,1	431,4	3,39	4,95	101,7994	87,15151	123,59
	-543,305
Растянутый раскос		422,57	25,66	345,1	431,4	2,27	3,59	152,0264	123,2571
	181,102	10,82	345,1	431,4	1,72	2,77	200,6395	155,7400
	181,102	10,82	345,1	431,4	1,72	2,77	200,6395	155,7400
	422,57	25,66	345,1	431,4	2,27	3,59	152,0264	120,1671
Стойки		-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699
	-86,76	6,16			1,22	2,12	203,2787	146,2264	129,699

Верхний пояс фермы:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1007,54 кН

2. l_{ef, x} =3м и из плоскости фермы l_{ef, y}=3м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟160х160x10

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=31,43*2=62,86см²

i_x=4,96, i_y=6,97

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=300/4,96=60,48

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=300/6,97=43,04

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

;

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

60,48≤ 122,8; 43,04≤122,8

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

22,9≤24 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Нижний пояс фермы:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=1049,516кН

2. l_{ef, x} =6м и из плоскости фермы l_{ef, y}=6м.

3. λ =

φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125х125x9

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=22*2=44см²

i_x=3,86, i_y=5,56

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=600/3,86=155,44

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=600/5,56=107,91

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

155,44≤ 400; 107,91≤400

8. Проверка прочности стержня:

где А_n – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

23,85≤24 кН/см², прочность стержня обеспечена.

Растянутый раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=422,57кН

2. l_{ef, x} =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟80х80x6

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=9,38*2=18,76см²

i_x=2,47, i_y=3,72

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/2,47=139,72

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=413,4/3,72=111,129

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

139,72≤ 400; 111,129≤400

8. Проверка прочности стержня:

где А_n – площадь сечения стержня с учётом ослаблений (у сварных ферм ослаблений нет).

22,53≤24 кН/см², прочность стержня обеспечена.

Опорный раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=543,305кН

2. l_{ef, x} =4,314м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟125x125х8

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=19,69*2=39,38см²

i_x=3,87 i_y=5,55

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=431,4/3,87=111,47

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/5,55=77,73

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

111,47≤130,73;

77,73≤130,73

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

19,709≤22,8 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Сжатый раскос:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=301,836Н

2. l_{ef, x} =0,8*4,314=3,451м и из плоскости фермы l_{ef, y}=4,314м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70x70х7

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=9,42*2=18,84см²

i_x=2,14; i_y=3,36

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/2,14=161,26

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/3,36=128,39

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

Проверка не выполняется.

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟100x100х7

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=13,75*2=27,5см²

i_x=3,08; i_y=4,52

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=345,1/3,08=112,05

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=431,4/4,52=95,44

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

112,05≤ 140,8; 95,44≤140,8

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

15,68≤24 кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Стойки:

1. Тип сечения – 2∟, С255, N=86,76 кН

2. l_{ef, x} =0,8*3,1=2,48м и из плоскости фермы l_{ef, y}=3,1м.

3. φ = 0,7

R_y = 240МПа

γ_с =1

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟40х40x4

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=3,08*2=6,16см²

i_x=1,22; i_y=2,12

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=248/1,22=203,28

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=310/2,12=146,23

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

Проверка не выполняется.

4. Сечение стержня по сортаменту 2∟70х70x5

5. Геометрические характеристики подобранного стержня:

A=6,86*2=13,72см²

i_x=2,16; i_y=3,30

6. Определение гибкостей:

λ_x= l_{ef, x}/ i_x=248/2,16=114,81

λ_y= l_{ef, y}/ i_y.=310/3,30=93,94

7. Проверка гибкостей стержня в плоскости и из плоскости фермы:

λ_x≤ [λ], λ_у≤ [λ]

;

114,81≤ 157,4; 93,94≤157,4

8. Проверка устойчивости стержня:

,

где φ_min – коэффициент, соответствующий максимальной гибкости (большей из λ_x и λ_у).

9,03≤24кН/см², устойчивость стержня обеспечена.

Расчет опорного узла

Проверка на прочность:

78,6< 327, проверка выполняется

Прочость сварных швов по «обушку»

,

где коэффициент для автоматической сварки стали,

коэффициент условия работы шва,

расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу для сварочной проволоки Св-08А под флюсом АН-348-А ( По табл. 55*,56),

катет углового шва,

длина сварного шва

13,37<18, проверка выполняется.

Прочость сварных швов по «перу»

17,66<18, проверка выполняется.