Розділ 3

Колону першого поверху проектуємо з колонних двотаврів з паралельними гранями поличок за ГОСТ 26020-83 Для колони використовуємо сталь класу С245 згідно із завданням на проектування. Колона обпирається на фундамент через опорну плиту.

3.1 Розрахунок навантаження.

Колону першого поверху розглядаємо, як центрово-стиснутий стрижень, що навантажений зосередженою силою N. Для обчислення даної сили скористаємось поняттям вантажної площі колони (рис 1)., яка буде рівна добутку кроків колони Навантаження на колону буде складатись з: навантажень від верхніх поверхів(конструкції перекриття, конструкції даху, снігового навантаження і власної ваги колони).

де – коефіцієнт поєднання змінних навантажень для цивільного будинку, що характеризує одночасне завантаження поверхів (за п.6.9 Норм[2]);

– постійне навантаження від конструкції перекриття;

– розподілене поверхневе навантаження від балки настилу;

– розподілене поверхневе навантаження від головної балки;

n – к-сть поверхів в будинку;

– постійне навантаження від конструкції даху;

S – розрахункове повне снігове навантаження;

А – вантажна площа колони.

3.1.1 Обчислення навантаження від конструкції даху.

Для даного будинку проектуємо суміщену плоску покрівлю, конструкція якої наведена на рис:

Обчислення навантажень зводимо до таблиці:

Види навантажень і їх підрахунок	Х-не навантаження,	Коефіцієнт надійності,	Розрахункове навантаження,
1) Постійні: - Шар єврорубероїда t=0,005 м, ρ =600 кг/ ; t·ρ=0,005·600·(0,01)= - Цементно-піщана стяжка t=0,03 м, ρ =1800 кг/ ; t·ρ=0,03·1800·(0,01)= - Утеплювач (плитний пінопласт) t=0,1 м, ρ =45 кг/ ; t·ρ=0,1·45·(0,01)= - Одна верства пергаміну t=0,003 м, ρ =600 кг/ ; t·ρ=0,003·600·(0,01)= - З/б монолітна плита t=0,05 м, ρ =2500 кг/ ; t·ρ=0,05·2500·(0,01)= Всього постійне:	0,03     0,54   0,045     0,018     1,25	1,2     1,1   1,2     1,3     1,1 -	0,036     0,594   0,054     0,023     1,375 g=2,059 кН/

3.1.2 Обчислення снігового навантаження.

Розрахункове снігове навантаження знаходимо за розділом 8 ДБН В.1.2-2:2006.

де - коефіцієнт надійності для снігового навантаження, що залежить від терміну експлуатації будинку (за п.8.11 Норм [2]).

– характеристичне значення снігового навантаження, що визначається в залежності від снігового району по карті 8.1 Норм [2].

с – коефіцієнт, що враховує конфігурацію даху, географічну висоту і умови експлуатації даху.

- для будинків з розрахунковим терміном експлуатації 100 років.

Київ знаходиться в 5 сніговому районі для якого характеристичне значення снігового навантаження рівне

Коефіцієнт с знаходимо за формулою:

де – коефіцієнт, що переводить ухил даху до горизонтальної поверхні і залежить від конфігурації даху і схеми розподілення снігового навантаження (за п.8.7, 8.8 Норм [2]).

Для суміщених дахів

– коефіцієнт, що враховує режим експлуатації даху (п.8.9 Норм[2]).

Оскільки не дано ніяких даних про режим експлуатації даху, приймаємо

– коефіцієнт, що враховує географічну висоту територій будівництва (п.8.9 Норм[2]).

Оскільки географічна висота Києва рівна приблизно 300м. то

3.1.3 Обчислення коефіцієнта поєднання навантажень.

Коефіцієнт обчислюємо за п.6.9 Норм [2].

де n – кількість перекриттів,

– коефіцієнт зменшення навантажень в залежності від величини вантажної площі.

3.1.4 Обчислення приблизної ваги колони.

Оскільки даний будинок є цивільний з невеликими навантаженнями, то для розрахунку ваги колони приймемо колонний двотавр номер 20К1 з масою погонного метра 41,5 кг/м.

3.1.5 Обчислення центрово-стискуючої сили.

3.2 Розрахункова схема колони і обчислення розрахункової висоти колони.

Розрахункова схема колони відповідає схемі центрово-стиснутого стрижня з двома шарнірними з’єднаннями.

Розрахункову висоту колони знаходимо за формулою:

Віддаль , що є реальною висотою колони, знаходимо від опорної плити до низу головної балки:

μ – коефіцієнт зведення довжини, що залежить від схеми закріплення стержня.

Остаточно розрахункова висота колони рівна:

3.3 Підбір перерізу колони з умови стійкості центрально-стиснутого стрижня.

Спочатку задаємося гнучкістю колони в межах від 50…70. Приймаємо Межа текучості сталі С245 (табл. 51^* Норм [1]). Тепер за табл. 72 Норм [1] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину

Таким чином для будинку ІІ класу відповідальності необхідна площа перерізу колони рівна:

де - коефіцієнт умов роботи конструкції колони для громадських будинків,

- коефіцієнт надійності за відповідальністю для будинку ІІ класу.

За сортаментом ГОСТ 26020-83 вибираємо 23Ш1 зданими характеристиками:

Уточнюємо значення коефіцієнта поздовжнього згину.

За табл. 72 Норм [1] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину Перевірка нормальних напружень, що виникають в колоні при її згині:

Оскільки даний переріз виходить перенапружений ми перевіряємо наступний за сортаментом двотавр.

Беремо двотавр номер 26Ш1 з наступними характеристиками:

Уточнюємо значення коефіцієнта поздовжнього згину.

За табл. 72 Норм [1] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину

Перевіряємо умову міцності за нормальними напруженнями:

Знаходимо недонапруження перерізу колони:

3.3 Розрахунок і конструювання опорного столика колони.

3.3.1 Розрахунок і конструювання опорного столика колони головної балки.

Принципове конструктивне вирішення опорного столика колони наведено на рис.

Розміри опорного столика визначимо з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Розрахунковий опір листової сталі класу С255 товщиною від 20 до 40 мм. (табл. 51 Норм [1]) Ширину опорного столика знаходимо за формулою (див рис.):

Остаточно приймаємо ширину опорного столика 130 мм.

Тоді необхідна товщина ребра, якщо :

Із конструктивних міркувань товщину опорного столика колони для головної балки приймаємо не менше, ніж Остаточно приймаємо

3.3.2 Розрахунок зварних швів прикріплення опорного столика до колони.

Приймаємо зварювання ручне, електродами типу Е42 для сталі класу С255 (табл. 55* Норм [1]). Розрахунковий опір металу кутового зварного шва (табл. 56* Норм [1]). Розрахунковий опір металу межі сплавлення обчислюємо:

де R_un – нормативний опір листового прокату при товщині деталі від 20мм. до 40мм. із сталі класу С255 (табл. 51* Норм [1]).

Перевіряємо вид роботи швів, виходячи з умови:

Коефіцієнт - для ручного зварювання (табл. 34* Норм [1]). Коефіцієнти для всіх конструкцій крім тих, які споруджуються в районах з кліматом нижче -40⁰С. Таким чином:

Умова виконується. Менш міцним є матеріал шва, тому розрахунок параметрів швів ведемо, виходячи з умови міцності металу шва. При кількості зварних швів необхідна довжина шва із умови зрізування опорною реакцією головної балки допускаючи, що обчислюємо за формулою:

де - коефіцієнт умов роботи конструкції.

Остаточно приймаємо довжину зварних швів

Тоді висоту опорного столика приймаємо:

Остаточно приймаємо опорний столик з штабової сталі розміром 150×130×30 мм класу С255.Решту швів приймаємо конструктивно: лобовий горизонтальний шов по всій ширині опорного столика з катетом 8 мм.

3.3.3 Розрахунок і конструювання опорного столика колони балки настилу.

Принципове конструктивне вирішення опорного столика колони наведено на рис.

Розміри опорного столика визначимо з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Розрахунковий опір листової сталі класу С255 товщиною від 4 до 10 мм. (табл. 51 Норм [1]) Ширину опорного столика знаходимо за формулою (див рис.):

Остаточно приймаємо ширину опорного столика балки настилу 85 мм.

Тоді необхідна товщина ребра, якщо :

Із конструктивних міркувань товщину опорного столика колони для балки настилу приймаємо не менше, ніж Остаточно приймаємо

3.3.4 Розрахунок зварних швів прикріплення опорного столика до колони.

Приймаємо зварювання ручне, електродами типу Е42 для сталі класу С255 (табл. 55* Норм [1]). Розрахунковий опір металу кутового зварного шва (табл. 56* Норм [1]). Розрахунковий опір металу межі сплавлення обчислюємо:

де R_un – нормативний опір листового прокату при товщині деталі від 4 мм. до 10 мм. із сталі класу С255 (табл. 51* Норм [1]).

Перевіряємо вид роботи швів, виходячи з умови:

Коефіцієнт - для ручного зварювання (табл. 34* Норм [1]). Коефіцієнти для всіх конструкцій крім тих, які споруджуються в районах з кліматом нижче -40⁰С. Таким чином:

Умова виконується. Менш міцним є матеріал шва, тому розрахунок параметрів швів ведемо, виходячи з умови міцності металу шва. При кількості зварних швів необхідна довжина шва із умови зрізування опорною реакцією балки настилу допускаючи, що обчислюємо за формулою:

де - коефіцієнт умов роботи конструкції.

Остаточно приймаємо довжину зварних швів

Тоді висоту опорного столика балки настилу приймаємо:

Остаточно приймаємо опорний столик з штабової сталі розміром 55×85×8 мм класу С255. Решту швів приймаємо конструктивно: лобові горизонтальні шви з катетом 5 мм, кутові парні таврові шви з катетом 5 мм.

3.4 Розрахунок і конструювання бази колони.

Конструктивне вирішення бази колони наведене на рис:

Базу колони проектуємо, як опорну плиту з листової сталі з отворами під анкерні болти. Розміри опорної плити знаходимо з умови міцності фундаменту.

де – максимальні напруження, що виникають в фундаменті,

– розрахунковий опір фундаменту.

де - розрахунковий опір бетону фундаменту.

– коефіцієнт умов роботи фундаменту.

Для фундаменту приймаємо бетон невисокої міцності класу В15 з розрахунковим опором Задаємося коефіцієнтом умов роботи фундаменту .

Тоді необхідну площу опорної плити знаходимо за формулою:

Тепер задаємося одним з розмірів плити, виходячи з конструктивних вимог.

Конструктивно для виконання кріплення плити до фундаменту:

Остаточно приймаємо ширину плити рівну

Тоді довжина плити буде рівна Конструктивно для виконання кріплення колони до фундаменту Остаточно приймаємо

Перевіряємо напруження, що виникають в фундаменті від дії колони:

Отже міцність фундаменту забезпечена.

Товщину опорної плити знаходимо з умови її згину під дією пари сил: тиску колони і опору фундаменту.

Згинальний момент для більшої консолі опорної плити рівний:

Якщо розглянути ділянку плити шириною 1 см., то момент опору перерізу плити буде рівний:

Тоді виходячи з умови міцності згинаних елементів:

отримаємо формулу для обчислення товщини плити:

Конструктивно товщина плити повинна бути більшою за 30 мм., тому остаточно приймаємо

Дата добавления: 2015-08-31