Проект главного корпуса районной водогрейной котельной производительностью 200 Гкал/час в г. Прокопьевске, страница 15

Так как к колонне жестко крепятся ригели, то расчетная длина отсеков будет равна:      l_ef,x,y = 0,7 x 9,2 = 6,44 м;

l_ef,x,y = 0,7 х 6= 4,2м;

l_ef.x,y  = 0,7 х 9,2 = 6,44 м.

Ориентировочно определим требуемую площадь сечения колонны по приближенной формуле Ф.С. Ясинского

отсюда

                (2)

где      - коэффициент продольного изгиба, примем = 0,8;

 - эксцентриситет, ;

По сортаменту на широкополочные двутавры [30] примем двутавр 100Ш1.

Геометрические характеристики сечения:

- площадь сечения А = 369 см²;

- высота сечения h = 978 мм;

- ширина полки b = 400 мм;

- толщина полки t = 25 мм;

- толщина стенки d = 17 мм;

- момент инерции I_х = 590550см⁴;

- момент инерции I_у == 26740см⁴;

- момент сопротивления W_x = 12080см³;

- радиусы инерции i_x =40см; i_y=8,51 см.

Гибкость стержня колонны  в плоскости и из плоскости рамы определяем по формуле:

Условная гибкость  определяется по формуле

                                  (3)

Условная гибкость  определяется по формуле

                        (4)

где     Е=2100кН/см²;

Приведенный эксцентриситет определим по формуле

                           (5)

где      - коэффициент формы влияния сечения [7, т.73], = 1,68;

m - относительный эксцентриситет, m = 1,1;

m_ef= 1.68 х 1.1 = 1,85.

Коэффициент продольного .изгиба  для внецентренно - сжатых стержней принимаем по [7, т.74],  = 0,397.

2.1.3.2 Проверку устойчивости колонны принятого сечения в плоскости действия момента произведем по формуле

                (6)

где R_y - расчетное сопротивление стали сжатию, растяжению и изгибу по [7,т.51], R_y =31,5кН/см²,

2.1.3.3 Проверку устойчивости колонны из плоскости действия момента произведем по формуле:

              (7)

где      - коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии зависит от гибкости ;

с - коэффициент влияния момента на устойчивость внецентренно -сжатых стержней, ;

2.1.3.4Местная устойчивость полок считается обеспеченной, так как отношение свеса полки к ее толщине 19,5/2,5 = 7,66 < 15 [31].

2.1.3.5Местная устойчивость стенки проверяется по формуле

                              (8)

где     y_с = (h - 2h_w)/2 = 46,4 см;

2.1.4 Расчет и конструирование узлов колонны

2.1.4.1Расчет оголовка колонны

Давление со стропильной фермы N = 318,65 кН передается на плиту оголовка, толщину которой назначим =20 мм. С плиты давление передается на вертикальные ребра оголовка через их фрезерованные торцы.

Необходимая площадь вертикальных ребер определяется из условия смятия по формуле^

                        (9)

где R_p - расчетное сопротивление металла смятию, [7,т.1, т.2, т.51],

R_p = 45,85 кН/см²;

Конструктивно примем сечение ребра 160х12 мм, площадь двух ребер составляет 38,4 см , что больше 7см.

Назначим катет швов, соединяющих опорные ребра со стенкой,

k_f = 8 мм, и из этого условия найдем необходимую длину шва  по формулам

а) по металлу шва

                     (10)

б) по металлу границы сплавления

                      (11)

где - коэффициенты, зависящие от вида сварки и положения шва,

    [7,T.34];

 - расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу по металлу шва,  =16,52 кН/см² [7, т.57];

 - расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу по металлу границы сплавления, = 17,1 кН/см² [7, т.3, т.51];

и  - коэффициенты условий работы шва, , и  [7.П.11.2];

-коэффициент условий работы конструкции, =1 [7, т.6];

Конструктивно назначаем высоту ребра, равную 15 см.

Проверим ребро и стенку колонны на срез по формулам

               (12)

                          (13)

где     R_s - расчетное сопротивление шва срезу (сдвигу),

R_s = 0,58R_y = 13,92 кН/см²;

t_p - толщина ребра, t_p = 1,2 см;

t_f - толщина стенки, t_f =1,7 см;

Высота ребра достаточна. Сечение поперечного ребра принимается конструктивно, его размеры 928х10 мм. Оголовок показан на рисунке 18.

Рисунок 18 - Оголовок колонны

2.1.4.2 Расчет базы колонны

Расчетное продольное усилие N = 3412,7 кН. Требуемая площадь опорной плиты определяется по формуле

                          (14)

где      - расчетное сопротивление бетона смятию,  = 0,78 кН/см²;