 |
Расчет и конструирование оголовка колонны.
|
|
|
|
На оголовок колонны опираются две главных балки, поэтому стенку колонны необходимо укрепить ребрами жесткости – вертикально и горизонтально.
Балки опираются на опорную плиту оголовка.
Вид сверху на оголовок
| плита |
| гл. балка |
| N |
| колонна |
Рис. 4.17. Оголовок сквозной колонны
Расчет оголовка сводится к:
1. Определению толщины вертикального ребра.
2. Определению высоты вертикального ребра.
Толщину ребра определяем из расчета ребра на смятие.
Площадь сминаемой поверхности:
– расчетное сопротивление стали смятию
Расчетная ширина ребра:
- ширина опорных ребер балок
- толщина опорной плиты оголовка
Толщина ребер 
Принимаем толщину ребер 
.
Задаемся катетом шва kf = 10 мм
Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением 
кН/см2. Для стали С255 значение 
кН/см2.
Значения коэффициентов 
при сварке в нижнем положении равны: 
Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны (по табл.3 СНиП II-23-81*):
; 
кН / см2.
Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:
кН/см2,
кН/см2,
Cледовательно, расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления. Тогда длина одного углового шва будет равна (при kf = 10 мм – для вставки стенки в колонну > 10 мм).
|
|
|
Принимаем hp=lw+1=34+1 
35 см
Высота ребра равна полной длине шва l = 35 см = 350 мм
Расчет и конструирование базы колонны.
Расчет сводится к:
1. Определению требуемой площади опорной плиты и её размеров в плане.
2. Определению толщины плиты.
3. Определению высоты траверсы.
1) Требуемая площадь опорной плиты:
где:
- нагрузка от колонны
- расчетное сопротивление бетона смятию
Опорная плита базы колонны крепится к бетонному или железобетонному фундаменту с помощью анкерных (фундаментных) болтов.
- коэффициент, зависящий от характера распределения нагрузки от колонны по площади смятия
Т.к. имеем равномерно распределенную нагрузку (в первом приближении), 
где:
=0,85 кН/см2 - расчетное сопротивление бетона сжатию, которое принимается по СНиПу «Бетонные и железобетонные конструкции» в соответствии с классом заданного бетона (в нашем случае B15).
– коэффициент, зависящий от характера опирания опорных плит на фундамент и от класса бетона. При классе бетона ниже B25, 
- коэффициент пересчета расчетного сопротивления бетона сжатию к расчетному сопротивлению бетона смятию, который зависит также от класса бетона. В нашем случае 
Тогда:
Предварительно определяем размеры опорной плиты в плане, предположив, что она квадратная.
Принимаем размеры плиты, 
м (по конструктивным соображениям, чтобы консоли были равны их минимальному значению 80мм), тогда
Рис. 4.18. База сквозной колонны
2) Определение толщины опорной плиты:
Плита работает на изгиб от реактивного давления бетона фундамента, приложенного к плите снизу.
Рассчитываем плиту как тонкую пластину. Для этого разбиваем ее на участки 1, 2, и 3 (рис. 4.17).
1 – рассчитывается как пластина, заделанная по четырем сторонам.
2 – как пластина, заделанная по трем сторонам
3 – как консольная пластина (плита)
· Максимальный изгибающий момент на участке 1:
|
|
|
- меньшая из сторон участка
α = 0,055 – коэффициент, принимаемый по таблице метода т. упругости и зависящий от соотношения сторон участка 
- принятая площадь по округлённым размерам
· Максимальный изгибающий момент на участке 2 рассчитываем как для консоли или как для пластины, заделанной по трем сторонам:
- Зависит от соотношения сторон участка: если 
, то рассчитываем момент как для консоли:
с1 = 80 + 
- 
= 80 + 
= 146,5 [мм]
В нашем случае 
, поэтому считаем по ф-ле как для консоли по формуле:
· Максимальный изгибающий момент на участке 3:
Т.к. изгибающий момент на втором участке резко отличается от остальных, необходимо внести изменения в схему опирания плиты добавлением дополнительных диафрагм толщиной 10 мм, чтобы по возможности выровнять значение моментов, что должно привести к облегчению базы.
Максимальный изгибающий момент На участке 2’:
· 
- меньшая из сторон участка
α = 0,125 – коэффициент, принимаемый по таблице метода т. упругости и зависящий от соотношения сторон участка 
· Максимальный изгибающий момент на участке 2 рассчитываем как для консоли или как для пластины, заделанной по трем сторонам:
- зависит от соотношения сторон участка: если 
, то рассчитываем момент как для консоли:
В нашем случае 
, поэтому считаем по ф-ле как для консоли по формуле:
По полученному максимальному изгибающему моменту определяем требуемую величину плиты:
3) Расчет высоты траверс:
Высота траверс определяется по требуемой длине вертикальных сварных швов. Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной. Рассчитаем угловые швы на условный срез.
Требуемую длину сварных швов рассчитываем по двум сечениям шва: по металлу шва и по границе сплавления.
где:
n = 4 (т.к. четыре расчетных вертикальных шва)
βf – коэффициент проплавления (СНиП)
- расчетное сопротивление металла шва (СНиП)
- катетом шва задаемся в зависимости от толщины свариваемых элементов
|
|
|
Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением 
кН/см2. Для стали С255 значение кН/см2. Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны (по табл.3 СНиП II-23-81*):
Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:
Следовательно, необходимо рассчитать сварной шов на условный срез по металлу границы сплавления.
В сечении по металлу шва:
Высота траверс: 
(учитываем возможный непровар швов).
Принимаем 
|
|
|
