Конструирование и расчет оголовка колонны

При свободном сопряжении балки обычно ставят на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа. В этом случае оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к стенке колонны. Конструктивное решение оголовка колонны приведено на рис. 6

Рис. 6. Конструкция оголовка сплошной колонны

Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок. Проверяют их по формуле:

  , (14)

Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны

. (15)

Длина шва не должна превышать 85β_wk_f.

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением.

, (16)

где ℓ_loc – длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины оголовка колонны,

R_p –расчетное сопротивление торцевой поверхности на смятие.

Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле:

t_h = . (17)

Вертикальные ребра, воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами для придания жесткости ребрам и укрепления от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Толщина плиты принимается конструктивно 20–25 мм.

Пример. Расчёт оголовка колонны. Рассчитать оголовок колонны при исходных данных 1-го и 2-го практических занятий.

На колонну сверху свободно опираются балки. Ширина опорных ребер балок b_h =310 мм. На колонну действует продольная сила N = 3150 кН. Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равным 25 мм. Конструкция оголовка сплошной колонны показана на рис. 6.

Толщину ребер определяем из условия смятия:

,

Для стали класса С235 R_p= 35 кН/см².

.

Усилие N передается на колонну по длине

ℓ_ef= b_р+2t_пл = 310+2·2,5 = 360 мм = 36 см.

Толщина ребра

t_h=A_см /ℓ_ef =90/36 см.

Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной сварных швов. Сварка выполняется полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С. Расчетное сопротивление металла шва R_wf = 215 МПа = 21,5 кН/см² (табл.5.1 [1] или приложение 2 [3]). Расчетное сопротивление металла границы сплавления R_wz= 16 кН/см² (табл.1 приложения1). По табл. 4.4 [3] принимаем коэффициенты: β_z = 1, β_f = 0,7.

Определяем расчетное сечение соединения.

Произведение β_zγ_wzR_wz = 1·1·16 = 16 кН/см²,

β_fγ_wfR_wf = 0,7·1·21,5 = 15,05кН/см²  16 кН/см².

Расчетным является сечение по металлу шва.

+2 см; см.

Принимаем высоту ребра 46 см.

Проверим подобранную толщину ребра из условия среза:

, R_s = 13,5 кН/см²,

.

Увеличиваем высоту ребра оголовка.

Принимаем h_h=48 см, тогда

= 13,13 кН/см² < 13,5 кН/см².

Проверим толщину стенки колонны в месте приварки ребер из условия работы ее на срез. Толщина стенки определится:

см,

то есть, толщина стенки колонны в месте приварки ребер должна быть равной 2,43 см, что больше расчетной толщины стенки колонны (см. расчет стержня колонны), поэтому предусматриваем вставку в стенку колонны толщиной 2,5 см на высоту 55 см (см. рис. 6).

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Металлические конструкции: учебник для студентов высш. учеб. заведений /под ред. Ю.И. Кудишина. – М.: Академия, 2007.

2. Москалев Н.С., Пронозин Я.А. Металлические конструкции: учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2008.

3. Металлические конструкции: в 3т.: учебник для строит. вузов /под ред. В.В. Горева.– М.: Высш. шк., 2001. – Т.1. Элементы конструкций.

Дополнительная

4. Митюгов Е.А. Курс металлических конструкций: учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2008.

5. Металлические конструкции. Общий курс: учебник для вузов /под ред. Е.И. Беленя. – М.: Стройиздат, 1985.

Нормативная

6. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. – М.: ФГУП ЦПП, 2006.

7. СП53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций. – М: ФГУП ЦПП, 2005.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………...…………………..…………………….. 1. Подбор сечения стержня сплошной колонны …………………………. 2. Проверка устойчивости элементов колонны…………………………… 3. Конструирование и расчет базы колонны………………………………. 4. Конструирование и расчет оголовка колонны…………………………. Рекомендуемая литература…………………………………………………. Приложение…………………………………………………………………...

3 3 8 10 16 20 22