Исходные данные:
Колонна – сплошная, из прокатного двутавра по [5], тип Ш. Материал – сталь С245 с Ry=240МПа при толщине проката от 2 до 20мм [2, табл.51*].
Расчетные усилия в стержне колонны:
Таблица 13 – Расчетные усилия в стержне колонны
| Усилия | 1-1 | 2-2 | 3-3 | 4-4 | ||||||||
| N | M | Q | N | M | Q | N | M | Q | N | M | Q | |
| Постоян. | -34,13 | 47,74 | 39,17 | -222,67 | 3,28 | -33,43 | -331,13 | -11,57 | 6,63 | -462,35 | -22,0 | 10,94 |
| Снеговая | -67,46 | 44,34 | 31,54 | -189,76 | 15,07 | -31,58 | -178,29 | 25,09 | -15,15 | -170,05 | 0,16 | -0,1 |
| Ветер слева | 5,97 | -3,01 | -0,93 | 15,55 | 4,8 | -4,02 | 16,17 | 0,47 | -0,1 | 19,1 | 6,12 | -2,58 |
| Ветер справа | 5,76 | -4,57 | -4,19 | 17,57 | -5,9 | 7,92 | 15,61 | -4,14 | 2,31 | 11,11 | -6,92 | 2,93 |
| Полезная | 0,02 | -0,03 | -0,02 | 0,05 | -0,23 | 0,18 | -0,95 | -0,29 | 0,17 | -1,8 | -0,1 | 0,05 |
Расчетные усилия при невыгодных сочетаниях нагрузок:
Таблица 14 – Расчетные усилия при невыгодных сочетаниях нагрузок
| Усилия | 1-1 | 2-2 | 3-3 | 4-4 | ||||||||||
| N | M | Q | N | M | Q | N | M | Q | N | M | Q | |||
| M+max Nсоот | 1+2 | 1+2+3 | 1+2 | - | ||||||||||
| -101,59 | 92,08 | 70,71 | -396,88 | 23,15 | -69,03 | -509,42 | 13,52 | -8,52 | ||||||
| M+max Nсоот | - | 1+4+5 | 1+4+5 | 1+4+5 | ||||||||||
| -205,05 | -2,85 | -25,33 | -316,47 | -16,0 | 9,11 | -453,04 | -29,05 | 13,92 | ||||||
| Nmax M+соот | 1+2 | 1+2 | 1+2 | - | ||||||||||
| -101,59 | 92,08 | 70,71 | -412,43 | 18,35 | 65,01 | -509,42 | 13,52 | -8,52 | ||||||
| Nmax M-соот | - | - | - | 1+2 | ||||||||||
| -632,4 | -21,87 | 10,84 | ||||||||||||
Определим расчетные длины колонны:
в плоскости рамы:
Рисунок 44 – Расчетная схема в плоскости рамы
Согласно п.6.10* [2] μ определяем по табл.17а[2]:
для верхнего этажа:
(155)
(156)
т.к. n=0,44>0,2 то
(157)
тогда 
.
для среднего этажа:
т.к. n=0,21>0,2 то
тогда 
.
для нижнего этажа: 
,
тогда 
.
Расчетная длина всего стержня колонны:
Рисунок 45 – Расчетная длина всего стержня колонны
(158)
из плоскости рамы:
(159)
По формуле (121) определим сечение колонны из условия допустимой гибкости:
[λ]=110, тогда 
.
По [5] принимаем двутавр 40Ш2.
Геометрические характеристики:
А=141,6см2; ix=16,75см; W=2025см3; Iy=39700см4.
Проведем проверку на прочность по формуле (122), согласно п.5.24* [2]:
где N,M – абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающего момента при наиболее неблагоприятном сочетании:
n,c – коэффициенты, принимаемые по прил.5 [2], n=1,5; c=1,05.
Анализируя усилия в стержне колонны наиболее неблагоприятным сочетанием считаем: N=632,4кН, М=21,87кНм; N=101,59кН, М=92,08кНм.
Проверка:
условие выполняется.
Проведем проверку на устойчивость по формуле (123), согласно п.5.27*[2]:
где φс – коэффициент продольного изгиба, определяемый по табл.74[2], в зависимости от условной гибкости 
и приведенного относительного эксцентриситета mef, определяемого по формуле (124):
где η – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл.73[2];
- относительный эксцентриситет (здесь е – эксцентриситет продольной силы определим по формуле (125); Wc – момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна);
Определяем условную гибкость стержня колонны:
По формуле (126) определим значение коэффициента влияния формы сечения:
;
По формуле (124) найдем значение приведенного эксцентриситета:
Тогда 
, условие выполняется следовательно устойчивость колонны обеспечена.
Конструктивный расчет базы колонны:
Расчетные усилия: М=21,87кНм, N=632,4кН. Фундамент из бетона класса В10 с Rb=6МПа и Rb,lok=φcRb=1,3 
.
Определение размеров опорной плиты в плане. Ширина опорной плиты 
, где 
- ширина полки колонны; 
- толщина траверсы; с=5,0см – вылет консольной части плиты. Длину плиты определяем по формуле:
(160)
Принимаем плиту с размерами в плане 420х600мм.
Определяем толщину опорной плиты.
Краевые напряжения в бетоне фундамента под опорной плитой
(161)
.
Изгибающие моменты в опорной плите:
на участке 1, опертом на 4 канта:
, следовательно, по табл.6.8[3] α1=0,125 и
на консольном участке 2:
на участке 3, опертом на 3 канта:
, момент определяем как для консольного участка с вылетом консоли а1: 
Толщину опорной плиты находим по максимальному моменту:
(162)
Принимаем tpl=22мм.
Рисунок 46 – Конструкция базы колонны
Расчет траверсы
Траверсу в расчетной схеме представляем двухконсольной балкой, шарнирно опертой на пояса колонны. В качестве нагрузки принимаем в сжатой зоне под плитой отпор со стороны фундамента, собранный с грузовой площади (на одну траверсу с половины ширины плиты)
(163)
в растянутой зоне – усилия в анкерных болтах:
(164)
Рисунок 47 – Эпюры моментов и поперечных сил
Эпюры моментов и поперечных сил от указанных нагрузок представлены на рисунке. Из этих эпюр следует, что в качестве расчетных сечений траверсы следует выделить сечение I и II. Здесь: М1=12,75кНм и Q1=78,7кН; Q2=102,2кН и RA=170,6кН.
По моменту в сечении I определяем
(165)
При ttr=10мм
(166)
Принимаем htr=20см.
Проверяем принятое сечение траверсы на срез по Q2=102,2кН
(167)
Расчет шва, соединяющего траверсу со стержнем колонны, из условия восприятия реакции RA=170,6кН. По табл. 34* [2] принимаем 
Так как 
расчет ведем по металлу границы сплавления. Требуемый катет шва
Принимаем kf=7мм.
Торец колонны (после приварки траверс) и плиту фрезеруем. В этом случае швы приварки к плите назначаем конструктивно минимальной высоты. При толщине плиты 22мм по табл.4.5[3] принимаем высоту катета 7мм.
Расчет анкерных болтов
Анкерная комбинация: N=101,59кН, М=92,08кНм. При этой комбинации
(168)
По формуле (164) растягивающее напряжение в одном анкерном болте
По табл.6.11[3] принимаем болты диаметром 42мм с заделкой типа 4 глубиной 250мм.
Проверим прочность траверсы на усилия в анкерных болтах, Qtr=Z=69,62кН, Мtr=Z*l=69,62*(0,104+0,05)=10,72кНм
(169)
(170)
Прочность траверсы обеспечена.
