Определение нагрузок и подбор сечения сквозной колонны

Расчет на прочность стержневых элементов, подверженных центральному сжатию силой N, следует выполнять по формуле:

,

где φ — коэффициент продольного изгиба центрально-сжатых элементов, определяемый по табл.19* СНиП II-23-81*

Определим расчетную сжимающую силу N, которая равна сумме опорных реакций от расчетных нагрузок всех установленных на колонну балок:

кН.

Расчетные длины при шарнирном сопряжении колонны с фундаментом:

м;

м.

Материал конструкции — сталь С255 с расчетным сопротивлением:

R_y = 240МПа, R_s = 139,2МПа, R_un = 380МПа.

Согласно п.6.15* и табл.19* СНиП II-23-81* гибкость сжатых колонн не должна превышать . Задаемся гибкостью (φ = 0,686) и определяем требуемую площадь сечения:

м².

Площадь одного двутавра:

см².

По сортаменту принимаем I40 со следующими характеристиками:

h = 392мм, b = 165мм, t_w = 7мм,

t_f = 12,2мм, А = 61,25см², g_л = 48,1кг/м,

I_x = 15750см⁴, i_x = 16,03см, I_y = 714,9см⁴, i_y = 3,42см.

В соответствии с подобранным сечением (φ = 0,7018).

Проверим прочность колонны:

МПа,

недонапряжение — 5%.

Определим расстояние между ветвями, исходя из условия равноустойчивости.

Согласно п.5.6 и табл.7 СНиП II-23-81* предельная гибкость сквозной колонны определяется по формуле:

.

Принимаем , гибкость одной ветви .

Найдем требуемое значение гибкости относительно свободной оси.

.

Необходимо выполнение условия , так как возможна потеря несущей способности ветви ранее потери устойчивости колонны в целом.

Определим расстояние между ветвями, увязав его с допустимым габаритом колонны и с необходимым зазором между полками ветвей(100мм):

см;

см⁴;

см⁴;

см.

Принимаем с = 40см.

Расчет планочной решетки

Принимаем высоту планок:

см

Толщина планок:

см.

400 Расстояние между планками определяется принятой гибкостью ветви и радиусом инерции ветви:

см;

см.

Принимаем l = 140см.

Согласно п.5.8* СНиП II-23-81* расчет планок составных стержней должен выполнятся на условную поперечную силу Q_fic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

кН.

При наличии только соединительных планок условную поперечную силу Q_fic следует распределять поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производиться проверка устойчивости:

кН.

Согласно п.5.9 СНиП II-23-81* расчет соединительных планок и их прикрепления должен выполнятся на:

кН;

кН/м.

Геометрические характеристики сечения планки:

см²;

см³;

МПа;

МПа;

Условие прочности по нормальным и касательным напряжениям выполняется.

Расчет сварных швов, прикрепляющих планки к стержням колонны следует производить по приведенному напряжению от момента и поперечной силы

, .

,

Найдем выражение для определения k_f:

,

Принимаем полуавтоматическую сварку под флюсом. Согласно табл.55* СНиП II-23-81* принимаем флюс АН-348-А и сварочную проволоку Св-08А.

Согласно п.3.4 и табл.56 с учетом требований п.11.1* принимаем МПа.

Согласно п.3.4 и табл.3 СНиП II-23-81* МПа.

Согласно п.12.8 и табл.38* СНиП II-23-81* мм для полуавтоматической сварки, при положении шва “нижнее”.

Максимальный катет шва мм.

Согласно п.11.2* и табл.34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п.11.2* СНиП II-23-81* , .

МПа;

Расчет ведем по металлу шва.

мм.

Катет шва принимаем мм.