3. Конструкция и расчет оголовка колонны

Конструктивное решение оголовка колонны принимается с учетом ре­комендаций [1], [2] и согласовывается с руководителем. В зависимости от конкретного варианта выполняется расчет элементов оголовка на срез и смятие, а также расчет сварных швов.

1. Пример 17. Сконструировать и рассчитать оголовок сплошной колонны примера 15.

Оголовок колонны состоит из плиты оголовка, ребер и вставки стенки стержня. Принимаем плиту оголовка толщиной t_пл= 25 мм и размерами 530x420 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами Д (рис. 21). Свар­ка полуавтоматическая, в углекислом газе, проволокой Св-08Г2С, кН/см², кН/см², β_f=0,7 β_z=1,0.

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

см=20 мм.

Рисунок 21 – Оголовок колонны

Принимаем t_p = 20 мм. Длину ребра l_р находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем k_f =9 мм. Тогда

см.

Принимаем l_p=51 см. При этом условие см выполнено.

Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Провернем стенку на срез вдоль ребра

кН/см²>R_s=13,3 кН/см².

Необходимо устройство вставки верхней части стенки. Принимаем ее толщину t_вст=25 мм, а длину мм.

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 принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва k_f = 7 мм. Стенку колонны у конца ребра укрепля­ем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100x8 мм.

3. Конструкция и расчет базы колонны

При конструировании базы колонны следует руководствоваться реко­мендациями [1], [2]. 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.

1. Пример 18. Сконструировать и рассчитать базу сплошной колонны из примера 15

Данные берём из примера 15 и из раздела 1, Конструкция базы пока­зана на рис. 22.

Рисунок 22 – База колонны

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет

,

где .

Значение коэффициента  зависит от отношения площадей фундамен­та и плиты. В курсовой работе можно приближенно принимать  =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 (при классе бетона В20 следует принять R_np = 0,9 кН/см²).

см².

Принимаем плиту размером 650×560 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 балочную плиту, так как отношение сто­рон b/a=460/206 = 2,04 > 2

кНсм/см.

Участок 2 (консольный) рис 24:

кНсм/см.

Рисунок 24 – Схема участка плиты 2

Участок 3 работает так же, как консольный, так как отношение сторон, так как отношение сторон 420/81=5,2>2. Свес консоли на 21 мм больше, чем на участке 2 для размещения анкерных болтов.

кНсм/см

Рисунок 25 – Схема участка плиты 3

Если бы отношение сторон на участках 1 и 3 оказалось меньше двух, их следовало бы рассчитывать как плиты, опертые по четырем и трем сторонам соответственно с помощью коэффициентов, приведенных в табл. 3, 4.

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 каната, определяют по формулам:

- при опирании на три канта ,

- при опирании на четыре канта ,

где q – расчетное давление на 1 см² плиты, равное напряжению на фундамент _ф.

 и  - коэффициенты, полученные акад. Б.Г. Галеркиным, приведены в табл. 3 и 4,  - коэффициенты, зависящий от отношения более длинной стороны b к более короткой ; коэффициент  зависит от отношения закрепленной стороны пластинки b₁ к свободной a₁; размеры a и b берутся между кромками ветвей траверсы или ребер.

Таблица 3 – Коэффициенты  для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта

b/a	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2
	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,1

Таблица 4 – Коэффициенты  для расчета на изгиб плит, опертых на три канта

b1/a1	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	2
	0,06	0,074	0,088	0,097	0,107	0,112	0,12	0,126	0,132

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 C235 при мм

кН/см², см = 34 мм.

Принимаем t_пл = 35 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.

Как и в предыдущих примерах, расчет достаточно выполнить по ме­таллу шва, так как Учитывая условие на­ходим требуемую величину катета шва k_f из условия (см пример 12)

см = 9 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, так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез можно не проверять, так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высо­той траверсы.