d₀ = 1,8 см: , где n_k - число отверстий, попадающих в сечение пояса по крайнему ряду.

                 А_fn =52-2·1,8·2=44,8 см ² 0,85·A_f =44,2 см ² – согласно СниП [4], прочность поясов по ослабленному сечению обеспечена. 

  Аналогично проверяется ослабление отверстиями накладок:

Каждый  пояс балки перекрывается тремя  накладками, назначаем размеры сечения  накладок, перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 26´1,2 см² и две нижние 11´1,2 см².

Целесообразно принять для накладок сталь С275 R_у=26,5 кН/см²

      Площадь сечения накладок в середине стыка  с учетом ослабления двумя отверстиями d₀ =1,8 см:

 А_n=26·1,2 +2·11·1,2 -2·2·1,8·1,2=48,96см²> 0,85·A_f=44,2см², ослабление накладок можно не учитывать. 

Стык стенки:

        Назначаем размеры накладок для  стыка стенки:

                        t = 1/2t_w + 0,2, cм

                        t=1/2·1,2+0,2=0,8 см.

 Принимаем  в соответствии с сортаментом  на листовую сталь t =0,8 см.  

                       h_н = h_w - 2t_н - 2, см

                       h_н =106-2·1,2-2=101,6 см.  Принимаем h_н = 101,6 см.

      Изгибающий  момент, приходящийся на стенку:

= =57173,3 кН см.

      Расстояние  между двумя крайними рядами болтов:

                      a_max »h_н - 4d₀=101,6 -4·1,8=94,4 см. Принимаем а_max= 90см. Назначаем два вертикальных ряда болтов на полунакладке и вычисляем коэффициент стыка, m=2:

                      =2,49

по таблице  определяем количество горизонтальных рядов и принимаем k =13;

 шаг заклепок  в вертикальном ряду: а_max/k-1=90/(13-1)=7,5 см.

          Вычисляем  ,

                      Sа_i² =15²+30²+45²+60²+75²+90²=20475 см².

      Проверяем прочность наиболее нагруженного крайнего болта:

            ,

       125,6556 кН < Q_bh=127,46 кН - прочность стыка стенки обеспечена.

      4.9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке

 

Опорная реакция  вспомогательной балки от расчетной  нагрузки:

107,184 кН.

      Стык  выполняем на болтах нормальной точности класса 5.8 .

      Определяем  несущую способность одного болта:

                                        N_bs =AR_bsg_bn_s,      

где А - площадь сечения стержня болта, А=pd²/4; R_bs =20 кН/см² расчетное сопротивление болта срезу по табл. 58* [4], g_b=0,9 - коэффициент условий работы соединения по табл. 35 [4]; n_s=1 - число срезов болта, n_s=1, диаметр болта принимаем 18 мм. (для отличия последних от болтов высокой прочности диаметром 16 мм)

                                        N_bs = 2,54·20·0,9·1=45,78 кН.

      Требуемое количество болтов:

                                       ,  где 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение

опорной реакции  из-за некоторого защемления в узле;

                                       =2,8

      При назначении количества n округляется до целого числа в большую сторону.   Принимаем n =4.

         Проверяем прочность вспомогательной  балки по сечению, ослабленному  четырьмя отверстиями диаметром 1,8 см:                            

                                       d₀ = d + 2 мм

                                       d₀=18+2=20 мм.

             A_n = (h_b - nd₀)t_w,где h_b и t_w - соответственно высота балки и толщина ее стенки;

              A_n=(29,5 – 4·2)·1,3 = 27,95

                           < R_s=0,58∙23=13,34 кН/см²    - прочность балки по ослабленному сечению обеспечена.

5. Расчет и конструирование колонны

           Усилие в центрально сжатой  колонне можно принять равным  сумме опорных реакций балок с учетом их собственного веса (массы).

           Усилие определяется по формуле:

           N = n×P + 0,5×G×n,  где n – число балок , опирающихся на  колонну, Р – реакция одной балки , G – масса одной балки

V_гб=

V_гб=106∙1,2∙1200+26∙2∙800∙2+18∙2∙400∙2+110∙1,5∙8∙2=267280 см³ 0,270м³ (с учетом сварки и накладных пластин)

           ρ=78,5 кН/м³                 кН

           N = 2∙675,8 + 0,5∙ ∙2 =1373 кН

          

5.1 Расчетная схема. Расчетная длина

 

           Расчетную схему принимаем с  шарнирным закреплением вверху  и жёстким внизу колонны. Расчетная  длина колонны определяется в  зависимости от принятой расчетной  схемы по формуле:

                 L_ef = μ·

           Графическая длина учитывает  заглубление подошвы колонны  ниже уровня нулевой отметки  на 0,6 м, и равна:

            l_г =(5,4 – 1,1+ 0,6) = 4,9 м

            L_ef = 1·4,9 = 4,9 м

5.2 Подбор составного сечения стержня колонны.

 

Задаемся коэффициентом  продольного изгиба φ = 0,698 и по табл. 72 /4/ устанавливаем гибкость λ = 80.

Сечение принимаем  в виде симметричного двутавра. 

Требуемая площадь  поперечного сечения. 
 
 
 

Требуемый радиус инерции. 
 
 

Ориентировочные габариты сечения. 
 
 

Для обеспечения  возможности автоматической сварки принимаем h = В = 26 см.

Проверяем условие  обеспечения местной устойчивости стенки.

Условная гибкость стержня. 
 

2,67 > 2.0, следовательно,  для обеспечения местной устойчивости  стенки необходимо выполнение условия. 
 
 
 

см           мм

Принимаем  

       Условие выполняется. 

Устойчивость  стенки при заданной толщине обеспечена.

Определяем площадь  сечения стенки, принимая t_w = 6 мм. 
 
 

Площадь сечения  одной полки. 
 
 

Требуемая толщина полки. 
 
 

В соответствии с сортаментом на листовую сталь  принимаем толщину 14 мм и проверяем условие обеспечения местной устойчивости. 
 
 
 
 

18.76 условие  выполнено. 

Местная устойчивость полок обеспечена при толщине  t_f =1,

Определяем высоту стенки. 
 
 

Вычисляем геометрические характеристики сечения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сравнивая радиусы  инерции, видим, что i_x > i_y, следовательно, при равенстве расчетных длин L_x и L_y гибкость колонны будет больше относительно оси Y-Y.

Выполняем проверку устойчивости. 
 
 
 

. 
 

Требования СНиП(4) выполняются.

Окончательно  принимаем.

t_w=0.6 см; t_f=1.5см; h_w=23,2см b=26см h=26 

Проверяем выполнение условия 

-Условие  не выполняется следовательно  стенку колонны можно не укреплять поперечными ребрами жесткости. Катет шва для крепления полок к стенке k_f=6мм . 
 

5.3 Расчет оголовка колонны. 

 

Рис. 5.3. Оголовок сплошной колонны. 
 
 
 

Ширина вертикального  ребра поверху. 
 
 

Принимаем . 

Толщину вертикального ребра определяем из расчета на смятие под опорной плитой. 

. Принимаем 16мм 

-расчетное сопротивление  смятию. 

Длину ребра l_w находим из расчета швов для крепления его к стенке.

Катет шва назначаем, руководствуясь рекомендациями п. 12.8 /4/, k_f = 10 мм.

Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой СВ-08ГА. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет выполняем  по сечению, проходящему по металлу  шва.

Расчетная длина  шва. 
 
 

По конструктивным требованиям к фланговым швам. 
 
 
 
 

Верхний конец  колонны фрезеруем, поэтому швы  для крепления опорной плиты  к колонне принимаем конструктивно с минимальным катетом k_f = 7 мм по т. 38 /4/.

Стенку колонны  у концов вертикальных ребер укрепляем  поперечными ребрами сечением 100 х 8 мм.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.4 Расчет базы колонны.

 

Рис. 5.4. База колонны составного сечения.

Принимаем фундамент из бетона класса В10. 

  - расчетное сопротивление бетона под плитой.

-коэффициент зависящий  от отношения площади опорной  плиты к площади обреза фундамента(в месте опирания на фундамент опорной плиты) значения изменяются от 1-1.5 принимаем 1.25 

- расчетное сопротивление  бетона смятию под плитой.

Расчетное усилие для расчета базы колонны N’=1,01N=1386,73

Требуемая площадь  плиты из условия смятия бетона под  плитой. 
 
 

Принимаем траверсы толщиной t_тр = 10 мм.

Консольные участки  плиты С = 40 мм.

Ширина плиты  определяется конструктивно. 
 
 

Длина плиты. 

~52 

Плита загружена  снизу равномерным отпорным давлением  фундамента, равным напряжению под плитой. 
 
 

Определим изгибающие моменты в условных балочках шириной  в 1 см на различных участках плиты.

Участок I. (Опирания на четыре стороны) 
 
 
 
 
 
 

Участок II. (Консольный) 
 
 

Участок III. (Опирания по 3 сторонам)