Расчет и конструирование колонны и ее базы

Определение нагрузок и расчет стержня колонны

Выполним расчет относительно оси х, пересекающей стенку. В этом случае соединение колонны с фундаментом можно рассматривать как шарнирное. Сверху колонна шарнирно закреплена вспомогательными балками.Расчетная схема колонны представлена на рисунке.

При шарнирном закреплении с двух концов коэффициент m = 1.

.

Задаемся l = 30 и j = 0,931, тогда, необходимая площадь сечения будет:

.

Принимаем составное двутавровое сечение из пластин универсальной стали по ГОСТ 82-70*. Размеры сечения:

высота сечения (ширина колонны) h 30 см

высота стенки hw 26.4 см

толщина стенки tw 1. см

ширина полки b tw 30 см

толщина полки tf 1.8 см

Найдем фактическую площадь сечения колонны:

Проверим данное сечение на прочность и устойчивость. Для этого в начале определим моменты инерции сечения:

;

Вычислим радиусы инерции и гибкость:

Находим j = 0,964

Вычислим напряжение в колонне:

Проверим устойчивость данного сечения, относительно оси у. Так как анкерные болты не допускают поворота колонны в месте соединения с фундаментом, то такое соединение можно представить как защемление. Коэффициент m = 0,7. Тогда расчетная длина:

;

Находим j = 0,953. Вычислим напряжение в колонне:

Данная балка проходит по требованиям прочности и устойчивости в двух плоскостях.

Проверка местной устойчивости элементов колонны

Условные гибкости колонны:

;

Так как условная гибкость меньше 2, то местную устойчивость стенки проверяем из выражения:

Местная устойчивость стенки обеспечена. Проверим на местную устойчивость полку:

.

Местная устойчивость полок колонны так же обеспечена.

Расчет базы колонны

База колонны состоит из опорной плиты, укрепленной на фундаменте из бетона класса В12,5 анкерными болтами.

Принимаем плиту размером 540х520 мм, Apl = 2808см2, а верх фундамента 600х700 мм, Проверим напряжение Rb,loc:

Тогда требуемая площадь плиты будет:

,

что меньше чем принятая площадь, условие выполняется.

Определим толщину плиты. Она должна быть в интервале 20…40 мм. Точное значение определим, рассчитав плиту на изгиб. Плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента равного:

.

Рассмотрев плиту, можно выделить два участка: консольный и опертый по контуру

Максимальные изгибающие моменты на этих участках при единичной ширине плиты определяются по формуле:

где a – коэффициент, зависящий от отношения сторон участка, для консоли a = 0,5; а – меньший размер участка (вылет консоли).

Момент в консольном участке:

.

Момент, на участке опертом с трех сторон (между стенкой (26.9см) и полками (свес полок по 14.425см)). По отношению 14.42/26.9 = 0.53 определяем a = 0,06

.

По максимальному значению момента определяем толщину плиты: