Бетонные и железобетонные конструкции
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
?аются на верхнюю часть колонны (оголовок), которая закрепляется от горизонтального смещения вертикальными связями и конструкцией перекрытия. Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундамент на грунт. В зависимости от того, как передается нагрузка на колонну, различают центрально сжатые колонны.
Колонны рабочей площадки работают на центральное сжатие, нагрузки приложены либо непосредственно к центру сечения колонны, либо симметрично относительно оси стержня. Наиболее нагруженной является колонна среднего ряда, на которую опираются две главные балки (рис. 6). При проектировании центрально сжатой колонны следует стремится к равно устойчивости колонны, т.е. к тому, чтобы гибкости колонны относительно главных осей сечения были равны (?х ~ ?у).
Рисунок 6. Конструктивная и расчетная схемы колонны.
Усилие в колонне численно равно двум реакциям главных балок:
.
Расчетные длины колонны lef,x и lef,y зависят от высоты колонны и закрепления концов колонны на опорах. Для данной конструктивной схемы закрепления колонны вверху и внизу принимают шарнирными. Тогда коэффициенты расчетных длин ?x = ?y = 1. Расчетные длины колонны относительно главных осей:
lef,x = lef,y = ?x,yhk .
Высоту колонны hк определяют в соответствии с конструктивной схемой в зависимости от способа сопряжения балок (рис. 1 и 6):
.
Требуемая площадь сечения стержня колонны определяется из основной формулы расчета сжатых стержней:
,
,
где ?о = 0,6 - 0,8 - коэффициент, принимаемый из опыта проектирования;
?с - коэффициент условий работы.
По величине Атр в сортаменте выбирают колонный двутавр с индексом К или сварные трубы из прокатных швеллеров или уголков и выписывают геометрические характеристики сечения: площадь А и радиусы инерции ix и iу, а также габариты сечения h и b. Затем определяют гибкость колонны по формулам:
.
При этом максимальная гибкость колонны не должна превышать предельную ? 120 (из опыта проектирования),
.
По максимальной гибкости определяют фактический коэффициент продольного изгиба ? и подобранное сечение проверяют на устойчивость по формуле:
,
где ?min - коэффициент продольного изгиба и зависит от максимальной гибкости колонны.
Для рабочей площадки, рассмотренной в примерах 1, 2 и 3. требуется подобрать сечение средней колонны К1. Отметка верха площадки Н = 4,8 м; отметка низа колонны Н1 = - 0,150 м. Колонна выполнена из стали С235, Ry = 230 мПа = 23 кН/см2. Сопряжение балок этажное.
Расчетное усилие в колонне N = 2Rгб = 2220,2 = 440,4 кН.
Высота колонны
м = 4110 мм;
мм = 0,840 м.
Рисунок 6.1. Конструктивная и расчетная схемы колонны.
Расчетная длина колонны
lef,x = lef,y = ? hk= 1 4,11 = 411 cм.
Задаемся коэффициентом продольного изгиба ? = 0,6.
Требуемая площадь сечения колонны
см2.
Минимальный радиус инерции из условия предельной гибкости
см.
По имеющейся площади подбираем сечение главной колонны. По сортаменту выбираем сварные трубы из прокатных швеллеров (рис. 7), площадь поперечного сечения которого подходит по величине Атр. Методом подбора принимаем по сортаменту профиль № 16. Геометрические характеристики сечения А = 36,2 см2, Jx = 1494 cм4,
Jy = 892,6 cм4.
Радиус инерции сечения:
ix = 6,42 см;iy = 4,97 см
Рисунок 7. Схема составного сечения главной колонны.
Определяем гибкость колонны относительно главных осей:
По максимальной гибкости ?mах = 114,3 и расчетному сопротивлению стали Ry = 230 МПа, интерполируя, определяем ? = 0,625 и проверяем устойчивость колонны по формуле
кН/см2.
Предельная гибкость:
Устойчивость колонны обеспечена.
. База колонны
База колонны служит для передачи нагрузки с колонны на фундамент и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в соответствии с расчетной схемой. Различают два основных типа баз - шарнирные и жесткие. Для легких колонн применяют шарнирное закрепление базы, в которых все усилие передается на плиту через сварные швы (рис. 8).
Рисунок 8. База колонны.
Передача усилия от стержня колонны осуществляется при помощи траверсы, которая служит для равномерной передачи силовых потоков от стержня на плиту.
Размеры сечения базы определяют, исходя из условия смятия бетона фундамента под плитой, по формуле:
,
где Rb,loс = Rb?b,loc - расчетное сопротивление бетона фундамента смятию; коэффициент ?b,loc обычно принимают 1,2 - 1,5;b - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависит от класса бетона.
Ширину плиты Впл принимают конструктивно
Впл > 2с + 2tтр + b
где: tтр - толщина траверсы, tтр = 10 - 12 мм;
с - свес плиты, с = 40 - 50 мм;- ширина полок сварных швеллеров.
Длину плиты Lпл определяют по расчету при известной ширине Впл
.
Длина плиты должна быть не менее конструктивного размера:
где: h - высота св. швеллера;
а - свесы для размещения анкерных болтов, а = 100-120 мм.
Длину Lпл и ширину Впл плиты округляют до 10 мм.
Толщину плиты базы рассчитывают из условия работы ее на изгиб. В курсовом проекте допускается принять толщину в пределах 25 - 30 мм.
Высоту траверсы определяют