4.2 Конструкция и расчет оголовка колонны

Оголовок колонны состоит из плиты оголовка, ребер и вставки. Принимаем плиту оголовка толщиной t_пл= 25 мм и размерами 440x400 мм. Давление главных балок передается колонне через ребра, приваренные к вставке колонны четырьмя угловыми швами Д. Свар­ка проволокой Cв-08Г2С, полуавтоматическая, в углекислом газе, кН/см², кН/см², β_f=0,7 β_z=1,0.

Рисунок 16– Оголовок колонны

Принимаем ширину ребер 200 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия мм. Толщину ре­бер находим из условия смятия

см=28 мм.

Принимаем t_p = 28 мм. Длину ребра l_р находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем k_f =9 мм. Тогда

см.

Принимаем l_p=45 см. При этом условие см выполнено.

Шов Е принимаем таким же, как и шов Д.

Принимаем толщину вставки t_вст=25 мм, а длину см.

кН/см²<R_s=13,3 кН/см².

Торец колонны фрезеруем после ее сварки, поэтому швы Г можно не рассчитывать. По табл. 6 прил. Б[1] принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва k_f = 7 мм. Концы ребер укрепля­ем поперечным ребром, сечение которого принимаем 100x8 мм.

4.3 Конструкция и расчет базы колонны

Расчет базы колонны состоит из следующих этапов:

• определение требуемой плошали плиты и ее размеров в плане из условия смятия бетона;

• определение толщины плиты из расчета на изгиб;

• определение высоты траверсы из расчета ее прикрепления к полкам стержня колонны;

• проверка прочности швов крепления траверсы к плите;

• проверка прочности траверсы на изгиб и срез.

В случае наличия дополнительных ребер и других элементов необхо­димо проверить их сечение и швы крепления на прочность.

В колоннах с фрезерованными торцами без траверс выполняются только два первых этапа и рассчитывается шов крепления колонны к плите на 15% усилия N.

Рисунок 17 – База колонны

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет

,где .

Значение коэффициента  зависит от отношения площадей фундамен­та и плиты. В принимаем  =1,2. Для бетона класса В15 R_пр = 0,7 кН/см². R_см.б=R_пр=1,2  0,7=0,84 кН/см² .

см².

Принимаем плиту размером 600×500 мм. Тогда см²;

кН/см²≤R_см.б

Находим изгибающие моменты на единицу длины d = 1 см на разных участках плиты.

Участок 1 рассчитываем как опертую на 4 канта плиту, так как отношение сто­рон b/a=400/385 = 1,04 <2

кНсм/см,

Участок 2 (консольный):

кНсм/см.

Рисунок 18–Схема участка плиты 2

Участок 3 работает как консольный, так как отношение сторон b₁/a₁=360/100=3,6>2.

кНсм/см

Рисунок 19–Схема участка плиты 3

Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту M₁, M₂, M₃ из условия

Момент сопротивления полоски плиты шириной d=1 см равен

, откуда, учитывая, что дли стали С345 при мм

кН/см², см = 36 мм.

Принимаем t_пл, = 36 мм. Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики:

кН/см², кН/см², _f=0,7, _я=1,0.

Расчет достаточно выполнить по ме­таллу шва, так как Учитывая условие на­ходим требуемую величину катета шва k_f из условия

см=8,5 мм

Принимаем k_f = 9 мм. При этом требуемая длина шва составит мм., поэтому высоту траверс принимаем 550 мм.

Угловые швы крепления траверсы к плите принимаем конструктивно с катетом 8 мм но табл. 6 прил.Б[1], так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез не проверяем, так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высо­той траверсы.

Список литературы

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» для студентов всех форм обучения специальностей.

2. Металлические конструкции /Под ред. Ю.И. Кудишин. Академия 2006. – 680 с.

3. Узлы балочных площадок: Метод. указ. / Моск. инж.-строит. ин-т им. В.В. Куйбышева. – М.: ШСИ, 1980. – Ч.1.

4. СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Общие правила проектирования стальных конструкций. М.:2005

5. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: ГП ЦПП, 1996.

6. ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования

7. ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин

8. ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации

9. ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

Приложение А Основные буквенные обозначения

– площадь сечения брутто;

– площадь сечения болта нетто;

– площадь сечения полки;

– площадь сечения нетто;

– площадь сечения стенки;

– площадь сечения по металлу углового шва;

– площадь сечения по металлу границы сплавления;

– модуль упругости;

– сила;

– момент инерции сечения ребра, планки;

– момент инерции сечения относительно осей х-х, у-у;

– изгибающий момент;

– продольная сила;

– поперечная сила, сила сдвига;

– условная поперечная сила для соединительных элементов;

– условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости;

– расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;

– расчетное сопротивление смятию болтовых соединений;

– расчетное сопротивление срезу болтов;

– расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);

– расчетное сопротивление стали сдвигу;

– расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

– временное сопротивление стали разрыву;

– расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

– расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению;

– нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;

– расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести;

– расчетное сопротивление угловых швов по металлу границы сплавления;

– расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

– предел текучести стали;

– статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;

– моменты сопротивления сечения брутто относительно осей

х-х, у-у;

– ширина;

– расчетная ширина;

– ширина полки (пояса);

– ширина выступающей части ребра, свеса;

– эксцентриситет силы;

– высота;

– расчетная высота стенки;

– высота стенки;

– радиус инерции сечения;

– наименьший радиус инерции сечения;

– радиусы инерции сечения относительно осей х-х и у-у;

– катет углового шва;

– длина, пролет;

– длина колонны, стойки;

– расчетная, условная длина;

– длина планки;

– длина сварного шва;

– расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям х-х, у-у.

– толщина;

– толщина полки (пояса);

– толщина настила;

– толщина стенки;

– коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;

– коэффициент условий работы соединения;

– коэффициент условий работы;

– то же сварных швов;

– гибкость ( );

– условная гибкость ( );

– приведенная гибкость стержня сквозного сечения;

– то же, условная ( );

– условная гибкость стенки ( );

– расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям х-х и у-у соответственно;

– коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);

– местное напряжение;

– нормальное напряжения, параллельные осям х-х и у-у;

– касательное напряжение;

– коэффициент продольного изгиба;

– временная нагрузка;

– собственный вес конструкций;

, q – нормативная и расчетная нагрузки соответственно;

– коэффициенты надежности по нагрузке для временной нагрузки и собственного веса конструкций соответственно;

– прогиб конструкций.