Расчетно-конструктивный раздел, Расчет центрально сжатой колонны - Проектирование торгового центра в городе Вытегра

Расчет центрально сжатой колонны

Таблица 2 - Собственный вес конструкций, кг.

Вид нагрузки

Вес конструкции, кг

Коэф. надежности по нагрузке (СНиП 2.01.07-85*, табл.1)

Расчетный вес, кг

1. Колонна L=8826 мм, двутавр N 35Ш1(ГОСТ 26020-83)

663

1,2

795,6

2. плита базы колонны, листовая сталь 20x530 (ГОСТ 82-70*)

44.1

1,2

52,92

3. Балка покрытия

490

1,2

588

4. Балка перекрытия

490

1,2

588

5. Ригель покрытия

140.2

1,2

168,24

6. Ригель перекрытия

140.2

1,2

168,24

Итого постоянная:

2361

Таблица 3 - Нагрузка на покрытие, Па.

Вид нагрузки

Плотность, кг/куб. м

Расчетная толщина слоя, мм

Формула

Коэф. надежности по нагрузке (СНиП 2.01.07-85*, табл.1)

Расчетный вес слоя, Па

Тротуарная плитка

2350

30

P*t*10

1,1

775,5

Стяжка

1600

40

P*t*10

1,3

832

Гидроизоляция

1400

4

P*t*10

1,3

72,8

Стяжка

1600

40

P*t*10

1,3

832

Керамзит

500

240

P*t*10

1,3

1560

Утеплитель

200

200

P*t*10

1,2

480

Железобетонная плита

(2832/8*1,2)*10

(m/l*b)*10

1,1

3245

Итого постоянная:

7777,3

Снеговая (5й район) (3,2кПа)

Sn*1

1,5

4800

От веса людей [24,т.8.3] (4,0 кПа)

1,3

5200

Итого по покрытию

17777,3

Таблица 4 - Нагрузка на перекрытие, Па.

Вид нагрузки

Плотность, кг/куб. м

Расчетная толщина слоя, мм

Формула

Коэф. надежности по нагрузке (СНиП 2.01.07-85*, табл.1)

Расчетный вес слоя, па

Плитка керамогранитная ГОСТ 6787-2001 толщ. 12 мм. на плиточном клее

2700

19

P*t*10

1,2

615,6

Стяжка

1600

30

P*t*10

1,3

624

Железобетонная плита

(2832/8*1,2)*10

(m/l*b)*10

1,1

3245

Итого постоянная:

4484,6

Временная (4,0 кПа) [24,т.8.3]

1,3

5200

Итого по перекрытию

9684,6

Максимально возможная нагрузка на уровне низа колонны

,кН (5)

Где - грузовая площадь.

Подбор сечения колонны

- Расчетная схема колонны

Колонна рассматривается как стойка, верхний конец которой закреплен шарнирно, а нижний конец жестко.

Расчетная длина колонны принимается равной:

,мм (6)

Где - коэффициент, зависящий от условия закрепления концов стержня колонны.

- геометрическая длина колонны с учетом заглубления подошвы фундамента ниже нулевой отметки на 0,25,

Н - 8,61м

- Предварительное назначение гибкости

Расчетная нагрузка на колонну,

Задаются значением гибкости в пределах:

- при ;

Примем.

Задаемся коэффициентом продольного изгиба по условной гибкости:

(7)

- расчетное сопротивление стали сжатию (270мПа при стали С285)

, тогда =0,412.

- Определение требуемой площади сечения и требуемых радиусов инерции

,см2(8)

Где - коэффициент условий работы конструкции (для колонн ).

Требуемые радиусы инерции:

, ,см4(9)

Где и - расчетные длины стойки в плоскостях х и y, принимаем одинаковое закрепление колонны в обеих плоскостях.

- Подбор сечения и проверка устойчивости колонны из прокатного профиля

По, , по сортаменту определяем подходящий номер двутавра типа Ш или К и выписываем его характеристики.

Подобран двутавр № 40 Ш2

Площадь сечения А=135,95; радиусы инерции.

Вычисляются фактические значения гибкостей:

и (10)

Где - предельная гибкость,

, здесь

Здесь определяется по. =0,342

Проверка устойчивости выполняется по формуле:

, (11)

Где =0,342

, условие не выполняется.

Принимаем двутавр №50Ш1

Площадь сечения А=145,52см2; радиусы инерции.

Вычисляются фактические значения гибкостей:

, здесь

Здесь определяется по. =0,378

<10%(12)

, условие выполняется двутавр выбран верно.

Окончательно выбираем двутавр №50Ш1.

Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме колонны закреплению ее нижнего конца.

- Определение размеров опорной плиты в плане

Требуемая площадь опорной плиты:

, см2(13)

Где - расчетное сопротивление бетона смятию, равное

, здесь (для расчета базы колонны принять

    - площадь верхнего обреза фундамента, - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (для бетона В 15 =8,5 МПа)

Размеры плиты из конструктивных требований:

;

, мм (14)

Где - толщина траверсы, принимается равной ;

- консольные свесы, =.

Принимаем плиту размерами 750 х 550 мм, АПл = 7555 = 4125 см2.

При этом должно соблюдаться условие ;

Напряжение под плитой базы:

КН/смІ > RBГ = 0,85-1,5 = 1,275кН/смІ

Определение толщины опорной плиты из условия прочности на изгиб.

Плита рассматривается как пластина, опертая на торец колонны, траверсы, ребра жесткости и нагруженная равномерно распределенным отпорным давлением бетона фундамента

.

Сталь С345 Ry=300мПа.

Изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 м:

- в пластинах, закрепленных по четырем сторонам:

М=qa2/8, кН-см (15)

Где а - короткая сторона.

КН-см

- в пластинках, закрепленных по трем сторонам:

, кН-см (16)

Где - коэффициент, в зависимости от отношения длины закрепленной стороны к длине незакрепленной стороны. 538/300= 1,79.

Примем =0,13

- на консольных участках:

, кН-см (17)

По наибольшему из найденных для различных участков плиты моментов определяют требуемую толщину плиты.

- Определяем требуемую толщину плиты.

, мм (18)

, принимаем

Устанавливаем расчетное сечение сварного соединения.

По границе сплавления: вZГWzRWz = 1.15-1-16.65 = 19.15 кН/смІ,

По металлу шва: вFГWfRWf = 1.1-1-20 = 15,05кН/смІ 22 кН/смІ

Определение высоты траверсы.

- по металлу шва

Но не более

- по металлу границы сплавления

Но не более

Где:

KFmin kF 1.2 tMin

9 kF 12принимаем kF = 1,1мм.

Применяем автоматическую сварку в лодочку при d = 3-5, тип электрода Э46, марка проволоки Св-08ГА

Rwf = 200 МПа

Rwz = 0,45-Run = 0,45-370 = 166,5 МПа

Гwf = гwz = 1,

Принимаем 150мм

Принимаем htr = 150мм

Проверка прочности траверсы

- на изгиб

, мПа (19)

Где - изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне, равный, здесь - погонная расчетная нагрузка на траверсу,, - ширина грузовой площади траверсы.

- момент сопротивления сечения траверсы, вычисляемый по формуле

= = 9,07кН/см

61,55 кН*м

= 0,000056 м3

, условие выполняется

- на срез

, мПа (20)

Где - поперечная сила в месте крепления траверсы в колонне,

QTr == = 107,1кН

RS=0,58Ry=0,58*300 = 174 МПа

условие выполняется.

Диаметр анкерных болтов назначается конструктивно равным:

при жестком сопряжении

Диаметр отверстий под болты выполняется в 1,5 - 2 раза больше диаметра болтов для удобства монтажа.

При свободном сопряжении балки обычно ставят на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа. В этом случае оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к стенке колонны.

На колонну сверху свободно опираются балки.

Ширина опорных ребер балок bР =300 мм.

На колонну, верхнюю часть, действует продольная сила N =853,31кН.

Торец колонны фрезерован.

Толщину плиты оголовка принимаем равным 25 мм.

Толщину ребер определяем из условия смятия:

, см2(21)

Для стали класса С245 RP= 46 кН/смІ.

.

Усилие N передается на колонну по длине

?Ef= bР+2tПл = 482+2-2,5 = 487 мм = 50 см.

Толщина ребра

T=AСм /?Ef =18,55/50 =3,71мм, принимаем 8мм из условия коррозии.

Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной сварных швов. Сварка выполняется полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С.

Расчетное сопротивление металла шва RWf = 215 МПа = 21,5 кН/см2

Расчетное сопротивление металла границы сплавления RWz= 16 кН/см2

Принимаем коэффициенты: вZ = 1, вF = 0,7.

Определяем расчетное сечение соединения.

Произведение вZГWzRWz = 1-1-16 = 16 кН/смІ,

ВFГWfRWf = 0,7-1-21,5 = 15,05кН/смІ 16 кН/смІ.

Расчетным является сечение по металлу шва.

+1 см; см (22)

Принимаем высоту ребра 14 см.

Проверим подобранную толщину ребра из условия среза:

, RS = 13,5 кН/смІ,

.

Вертикальные ребра, воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами для придания жесткости ребрам и укрепления от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.

Толщина плиты принимается конструктивно 20-25 мм.

Похожие статьи




Расчетно-конструктивный раздел, Расчет центрально сжатой колонны - Проектирование торгового центра в городе Вытегра

Предыдущая | Следующая