3.4. Расчёт и конструирование оголовка колонны.

Конструкция оголовка центрально-сжатой колонны должна обеспечить передачу сжимающего усилия строго по центру тяжести сечения.

Усилия от главных балок передаются на колонну через опорную плиту (рисунок 3.3.). Принимаем толщину плиты t_pl = 20 мм.

Для исключения работы плиты на изгиб нагрузку от опорных рёбер балок передаём через плиту непосредственно на вертикальные рёбра, приваренные к стенке сплошной колонны.

Рисунок 3.3. Схема оголовка колонны

Найдём требуемую площадь вертикального ребра по формуле:

Принимаем ширину вертикального ребра b_p = 145 мм и находим требуемую толщину ребра по формуле:

Принимаем толщину вертикального ребра t_p = 30 мм

Найдём высоту вертикального ребра h_p исходя из условия, что сварка производится электродами Э 42 с R_wf = 180 МПа и K_f = 1 см:

Принимаем высоту вертикального ребра h_p = 27 см.

3.5. Расчёт и конструирование базы колонны.

Конструкция колонны должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент и принятое в расчётной схеме закрепление нижнего конца колонны. База состоит из опорной плиты, траверс (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4. База центрально-сжатой колонны

Требуемая площадь плиты:

, где

N_б — нагрузка на базу колонны с учётом собственного веса колонны;

R_ф — расчётное сопротивление материала фундамента смятию.

, где

Rв = 11 МПа— расчётное сопротивление бетона класса В 15 осевому сжатию;

А_ф — площадь верхнего обреза фундамента;

А_пл — площадь опорной плиты.

Принимаем:

Конструктивно ширина плиты:

, где

b_тр — расстояние между ветвями траверс. b_тр = b_f = 30 см

t_тр — толщина траверсы. t_тр = 10 мм;

с — свес консольной части опорной плиты с = 50 мм.

Длина плиты

Принимаем плиту 420×420 мм

Опорная плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента

Изгибающие моменты на различных участках плиты:

участок 1 с опиранием на четыре канта:

, где

— коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

q — давление на 1 см² плиты

;

а — короткая сторона участка плиты.

участок 2 с опиранием на три канта:

, где

— коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от соотношения

;

— длина свободного края.

участок 3 — консольный:

По наибольшему из найденных моментов для различных участков плиты определяем требуемую толщину плиты:

, где

— расчётное сопротивление по пределу текучести материала плиты.

Принимаем толщину плиты

Высоту траверсы находим из условия среза сварного шва, прикрепляющего траверсу к стержню колонны. При 4 вертикальных швах электродами Э 42 катетом 0,7 см её высота составит:

, где

Принимаем высоту траверсы .

Катет швов, прикрепляющую траверсу к опорной плите, определяем из расчёта передачи вертикального усилия:

, где

— суммарная длина сварных швов, прикрепляющих траверсу к плите:

Принимаем катет шва k_f =11 мм.

Определяем изгибающий момент в траверсе на консольном участке:

на среднем участке:

где

— опорное давление на 1 см траверсы.

Напряжение в листе траверса в месте приварки колонны должно удовлетворять условию:

, где

— момент сопротивления сечения траверсы