6.3.2. Оголовок сквозной колонны

Оголовок состоит из плиты и диафрагмы, подкрепленной горизонтальным ребром жесткости (рис. 6.10). Как вариант возможно устройство дополнительных вертикальных ребер, прикрепляемых к диафрагме сварными швами и передающих давление от главных балок через диафрагму на колонну.

Рис. 6.10. Оголовок сквозной колонны

Расчет производится аналогично расчету оголовка сплошной колонны.

Толщина диафрагмы t_d определяется расчетом на смятие от продольной силы N:

t_d = N/(l_ef R_pγ_c) = 2067 / (25 · 36,1 · 1) = 2,29 см,

где l_ef = 25 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки (см. п. 6.3.1).

Принимаем t_d = 25 мм.

Высота диафрагмы определяется из условия прочности стенок ветвей колонны на срез:

h_d = N/(4sR_sγ_c) = 2067 / (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,5 см,

где s = 7,5 мм – толщина стенки принятого швеллера.

Принимаем h_d = 50 см.

Проверяем диафрагму на срез как короткую балку:

где Q = N/2 = 2067 / 2 = 1033,5 кН.

Определяем катет сварного шва, выполненного механизированной сваркой и обеспечивающего прикрепление диафрагмы к стенке ветвей колонны (расчет по металлу границе сплавления):

k_f = N/(4β_zl_wR_wzγ_c) = 2067 / (4 · 1,05 · 49 · 16,65 · 1) = 0,6 см,

где l_w = h_d – 1 см = 50 – 1 = 49 см – расчетная длина шва.

Принимаем катет шва k_f = 6 мм, что отвечает минимальной его величине при механизированной сварке элементов t_d = 25 мм. Расчетная длина флангового шва должна быть не более 85β_fk_f : l_w = 49 > 85  0,9  0,6 = 45,9 см. Условие не выполняется. Принимаем k_f = 7 мм.

Толщина горизонтального ребра жесткости t_s = t_d/3 = 25 / 3 = 8,33 мм, принимаем t_s = 10 мм.

Общую ширину b_s назначаем из условия устойчивости свеса ребра:

Принимаем b_s = 300 мм.

Высоту оголовка обычно принимают равной высоте стенки сплошной колонны h_w или расстоянию между ветвями сквозной колонны b_о (в любом случае не менее 0,6 этих величин). Если высота оголовка получается значительно больше, следует увеличить толщину стенки колонны в пределах высоты оголовка сплошной колонны за счет вставки (см. рис.6.9) или увеличить толщину стенки ветвей сквозной колонны за счет приварки дополнительных накладок.

6.4. Расчет и конструирование базы колонны

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000 – 5000 кН) применяют базы с траверсами. Усилие от стержня колонны при помощи сварных швов передается через траверсы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления с плиты на фундамент жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.

База закрепляется с фиксацией ее проектного положения на фундаменте анкерными болтами. В зависимости от закрепления осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение колонны с фундаментом. В базе с шарнирным сопряжением анкерные болты диаметром 20 – 30 мм крепятся непосредственно за опорную плиту, обладающую определенной гибкостью, обеспечивающей податливость при действии случайных моментов (рис. 6.11). Для возможности некоторой передвижки (рихтовки) колонны в процессе установки ее в проектное положение диаметр отверстий для анкерных болтов принимают в 1,5 – 2 раза больше диаметра анкерных болтов. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 2 – 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к плите.

Рис. 6.11. База колонны при Рис. 6.12. База колонны при жестком

шарнирном сопряжением сопряжении с фундаментом

с фундаментом

При жестком сопряжении анкерные болты прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли траверс, имеющих значительную вертикальную жесткость, что устраняет возможность поворота колонны на фундаменте. При этом болты диаметром 24 – 36 мм затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению материала болта. Анкерная пластина принимается конструктивно толщиной t_ap = 20 – 40 мм и шириной b_ap, равной четырем диаметрам отверстий под болты (рис. 6.12).

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом. В примере принята к расчету и конструированию база сквозной колонны с жестким закреплением на фундаменте.