Определение высоты оголовка колонны

· Высота оголовка колонны определяется из условия прочности стенки швеллера на срез:

 

,

 

где 4 – расчётное число срезов (по 2 на каждой ветви); t_w – толщина стенки швеллера; t_w = 0,7 см;

R_s – расчетное сопротивление стали на срез; R_s = 0,58R_y = 0,58 × 33,5 = 19,43 кН/см².

Принимаем h_r = 35 см (кратно 10 мм).

Определение площади опорной плиты базы колонны

 

· Требуемая площадь опорной плиты определяется из условия сопротивления бетона фундамента местному сжатию:

 

 

где R_b – расчётное сопротивление бетона класса В15 осевому сжатию; R_b = 8,5 МПа = 0,85 кН/см²;

 

Класс бетона (по заданию)	В12,5	В15	В20
Rb, МПа	7,5	8,5	11,5

 

φ_b – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона за счёт включения в работу ненагруженной части фундамента; принимаем φ_b = 1,2.

· Размеры опорных плит в плане принимаются из двух условий:

1) из условия обеспечения требуемой площади, необходимой для обеспечения прочности бетона фундамента;

2) из конструктивных соображений, обусловленных необходимостью обеспечения величины свесов плиты не менее 5…6 см.

· Длина плиты по конструктивным соображениям:

 

L = b + (10…12) cм = 35 + (10…12) cм = 45…47 cм;

 

принимаем L = 46 см (кратно 10 мм).

· Необходимая ширина плиты:

4 по конструктивным соображениям:

 

В = h + 2t_tr + (10…12) cм = 33 + 2 × 1,2 + (10…12) cм = 45,4…47,4 cм,

где t_tr – толщина траверсы; принимаем t_tr = 12 мм (обычно t_tr = 10…14 мм);

4 по условию обеспечения требуемой площади:

 

;

 

принимаем В = 46 см (кратно 10 мм).

· Толщина опорной плиты определяется из условия её работы на изгиб под действием реактивного отпора (давления) фундамента; в данной работе принимаем (условно) плиту толщиной 30 мм.

Расчёт сварных швов крепления траверсы к колонне

 

· Принимаем высоту траверсы h_tr = 40 см, тогда расчётная длина шва:

 

l_w = h_tr – 1 см = 40 – 1 = 39 см.

 

· Требуемая величина катета шва:

 

,

 

где 4 – число швов крепления траверсы к колонне; при выполнении шва полуавтоматической сваркой расчёт осуществляется по металлу шва (см. п. 4): R_wf = 240 МПа; β_f = 0,9; R_wf β_f = 240 × 0,9 = 216 МПа.

· Принимаем k_f = 0,6 см; k_f > k_f,min = 0,5 cм (k_f,min определяется по табл. 38 СНиП [2]).

· Проверка по предельной длине шва:

l_w,max = 85bk_f = 85 × 0,9 × 0,6 = 45,9 см > l_w = 39 см.

 

Конструктивное решение колонны показано на рис. 10.

b1 = 200 мм (принято конструктивно); 60 + 30 + 400 + 200 + 20 = 710 мм; m = [(H – 710)/l1)] – 2 = = [(8335 – 710)/2] – 2 = 6,5; принимаем m = 6; h1 = H – [l1(m + 2) + 710] = = 8335 – [900×(6 + 2) + 710] = 425 мм.

Рис. 10. Конструктивное решение колонны сквозного сечения

10 ´ 180 (kf ´ lw)

b0 = 140

1 – 1

200 ´ 200 ´ 10

55

55

L = 460

b = 350

1                                        1

kf = 6

33

 

Список литературы

 

1. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 44 с.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 96 с.

3. СП 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций. – М., 2005. // www.complexdoc.ru

4. Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. Е.И. Беленя. – М.: Стройиздат, 1986. – 560 с.

5. Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. Г.С. Веденикова. – М.: Стройиздат, 1998. – 760 с.

6. Металлические конструкции. Общий курс: учебник для ВУЗов. Под ред. А.Ю. Кудишина. – М.: Академия, 2006.

7. Мандриков А.П. Примеры расчёта металлических конструкций. Учебное пособие для техникумов. – М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.

8. Строительные конструкции: Учебник для ВУЗов / Под ред. В.П. Чиркова. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. – 448 с.

9. Левитский В.Е. Металлические конструкции рабочей площадки: Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». – [Электронная версия].

Приложения

 

Приложение 1

 

Нормативные и расчётные сопротивления проката, МПа (по табл. 51* СНиП [2])

Марка стали	Толщина проката, мм	Нормативные				Расчётные
		листового, широкополочного, универсального		фасонного		листового, широкополочного, универсального		фасонного
		Ryn	Run	Ryn	Run	Ry	Ru	Ry	Ru
С 245	от 2 до 20 св. 20 до 30	245 -	370 -	245 235	370 370	240 -	360 -	240 230	360 360
С 255	от 4 до 10 св. 10 до 20 св. 20 до 40	245 245 235	380 370 370	255 245 235	380 370 370	240 240 230	370 360 360	250 240 230	370 360 360
С 275	от 2 до 10 св. 10 до 20	275 265	380 370	275 275	390 380	270 260	370 360	270 270	380 370
С 345	от 2 до 10 св. 10 до 20 св. 20 до 40	345 325 305	490 470 460	345 325 305	490 470 460	335 315 300	480 460 450	335 315 300	480 460 450
С 375	от 2 до 10 св. 10 до 20 св. 20 до 40	375 355 335	510 490 480	375 355 335	510 490 480	365 345 325	500 480 470	365 345 325	500 480 470

 

Примечания:

1. За толщину фасонного проката принимается толщина полки; минимальная его толщина 4 мм.

2. Чем больше толщина элемента, тем сильнее сказывается влияние дефектов структуры материала, поэтому сопротивления с увеличением толщины снижаются.

3. Если неизвестно, какой толщиной обладает рассчитываемый элемент, используется наиболее вероятное её значение, при котором расчётное сопротивление материала будет наименьшим.

Приложение 2

 

Материалы для сварки, соответствующие стали (по табл. 55*, 56 СНиП [2])

Марка стали	Материалы для сварки		Rwf , МПа
	автоматической и полуавтоматической – сварочная проволока	ручной - электроды
С 245 С 255 С 275	Св – 08А	Э42	180
С 345 С 375	Св – 10НМА		240
		Э50	215

 

Примечание. Указанные материалы применяются для выполнения сварных швов в конструкциях 2-й группы (балки перекрытий) и 3-й группы (колонны, элементы настила) в нормальных климатических районах строительства (не характеризующихся сильными морозами – ниже -40°С).

Приложение 3

 

Минимальные катеты угловых сварных швов (табл. 38* СНиП [2])

Вид соединения	Вид сварки	Предел текучести стали, МПа (кгс/см2)	Минимальные катеты швов kf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм
			4–6	6–10	11–16	17–22	23–32	33–40	41–80
Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлёсточное и угловое	Ручная	До 430 (4400)	4	5	6	7	8	9	10
		Св. 430 (4400) до 530 (5400)	5	6	7	8	9	10	12
	Автоматическая и полуавтоматическая	До 430 (4400)	3	4	5	6	7	8	9
		Св. 430 (4400) до 530 (5400)	4	5	6	7	8	9	10
Тавровое с односторонними угловыми швами	Ручная	До 380 (3900)	5	6	7	8	9	10	12
	Автоматическая и полуавтоматическая		4	5	6	7	8	9	10

Приложение 4

 

Таблица 1 Предельные прогибы балок и настилов перекрытий (по табл. 19 СНиП [1])

Пролёт l, м	l £ 1	l = 3	l = 6	l = 24	l = 36
Предельный прогиб fu	l / 120	l / 150	l / 200	l / 250	l / 300

 

Примечание. Для промежуточных значений пролётов предельные прогибы определяются линейной интерполяцией. Ниже представлены вычисленные указанным образом значения предельных прогибов для пролётов, встречающихся в данной работе.

 

Таблица 2

Пролёт l, м	l = 4	l = 5	l = 9	l = 12	l = 15	l = 18	l = 21
Предельный прогиб fu	l / 167	l / 184	l / 209	l / 217	l / 225	l / 234	l / 242

Приложение 5