4.5. Підбір перерізу колони з умови стійкості центрово стиснутого стрижня.

Розрахункова схема колони представляє собою центрово стиснутий просторовий стрижень з шарнірним закріпленням його кінців, завантажений осьовою силою N=785 кН.

Рис.4.2. Розрахункова схема колони І-го поверху.

Розрахункову довжину стрижня колони знаходимо за формулою:

l_ef = μl

де μ – коефіцієнт зведення геометричної довжини стрижня l до розрахункової довжини l_ef, який залежить від схеми закріплення кінців стрижня: в нашому випадку μ=1.

Геометричну довжину l стрижня колони між вузлами закріплення вибираємо від верха фундаменту до низу головної балки:

l =H+ΔH_fund –h_d –h_mb =4,1+0,15–0,20–0,35=3,7 м

де h_d =0,2м – товщина перекриття (рис. 2.1);

h_mb =0,35 м – висота головної балки із двотавра №35Б2.

Остаточно розрахункова довжина стрижня колони рівна:

l_ef = 1·3,7=3,7 м.

Підбір перерізу колони ведемо методом послідовного наближення, попередньо задаючись робочою гнучкістю колони в межах λ=50…80. Приймаємо λ=60. Розрахунковий опір за межею текучості сталі класу С245 – R_y =240МПа (табл. 51^* Норм [1]). За табл. 72 Норм [1] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину φ=0,805.

Для будинку ІІ класу відповідальності необхідну площу перерізу колони в першому наближенні знаходимо за формулою:

де γ_c=0,95 – коефіцієнт умов роботи колон громадських будинків (табл. 6 [1]);

γ_n=0,95 – коефіцієнт надійності за відповідальністю для будинку ІІ-го класу.

За сортаментом ГОСТ 26020-83 вибираємо колонний двотавр №20К1 з наступними характеристиками перерізу:

m_c =41,5кг/м; A_fac =52,82см2. h_c =195мм; b_c =200мм ; t_w =6,5мм; t_f =10мм; i_x =8,5см;

_iy =5,03см, R =13мм.X

Обчислюємо гнучкості підібраного стрижня, якщо l_ef,x = l_ef,y =3,7м:

Уточнюємо значення коефіцієнта поздовжнього згину при λ_max.= λ_х=105,7, R_y =240МПа: за табл. 72 Норм [1], інтерполюючи, знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину φ_min =0,800.

Перевірку нормальних напружень, що виникають в колоні з урахуванням стійкості, виконуємо, виходячи з умови:

–умова задовольняється, стійкість забезпечується.

4.6. Розрахунок і конструювання опорних вузлів колони.

4.6.1. Розрахунок і конструювання опорного столика колони під головну балку.

Опорні столики головних балок проектують, як правило, із штабової сталі завтовшки 30-40мм або із прокатного кутника із обрізаною опорною поличкою, забезпечуючи опорний майданчик довжиною 30…40мм (враховуючи зазор Δ, товщину опорного ребра головної балки плюс 10мм).

Ширину опорного столика призначають на 20 мм більшою за ширину опорного ребра головної балки та з умови влаштування вертикальних зварних швів – меншою або більшою на 20 мм за ширину колони.

З метою надійного обпирання опорного ребра головної балки на столик із штабової сталі їхні контактні торці вирівнюють, напр., шляхом фрезерування.

При ширині колони b_c=200мм ширину опорного столика b_st знаходимо за формулою (див рис.):

b_st=b_c–20=200–20=180 мм,

що на 20мм перевищує ширину опорного ребра головної балки.

Рис. 4.3. Конструктивне вирішення опорних столиків колони під головну

та другорядну балки

Висоту опорного столика h_st встановлюємо за довжиною вертикальних зварних швів, необхідних для прикріплення столика до колони і які розраховуємо на дію опорної реакції головної балки.