4.6. Розрахунок оголовка колони

Прийняте в розрахунку шарнірне сполучення балки з колоною виконується опиранням балки на верх колони. При опиранні конструкції зверху стержень колони в горі закінчується оголовком, який складається з плити і ребер, підтримуючих плиту. Ребра передають навантаження на стержень колони.

Рис. 12. Схема оголовка колони

Розрахунок оголовка виконують в наступному порядку:

Визначають розміри плити оголовка:

а) товщина плити оголовка призначається конструктивно і приймається в межах 20...25мм (приймаємо tпл1=20 мм);

б) розміри плити оголовка в плані і залежать від габаритних розмірів перерізу стержня:

для колони із двох двотаврів:

довжина плити

, ширина плити ;

приймаємо

Тут: b - ширина перерізу наскрізної колони; h - висота перерізу;

Розміри плити оголовка в плані приймають кратними 10 мм. Для фіксації положення головних балок на колоні в опорній плиті оголовка встановлюють отвори діаметром d=23...27 мм під болти діаметром d=20...24 мм, осі яких повинні співпадати з осями відповідних отворів, виконаних в опорній частині нижнього поясу балок, які опираються на колону.

Товщина опорного ребра оголовка визначається з умови роботи його на зминання по контакту з плитою оголовка, см:

,де N - розрахункове зусилля в колоні, кН.

- розрахункова довжина площини зминання, см; визначається за виразом (тут b_s - ширина опорного ребра головної балки; t_пл1 - товщина плити оголовка; R_р - розрахунковий опір сталі зминанню торцевої поверхні, МПа). Отриману товщину опорного ребра необхідно заокруглити в більшу сторону до величини, яка відповідає стандартній товщині листової сталі. Приймаємо два ребра товщиною кожен 36 мм.

Визначаємо висоту опорного ребра.

Опорне ребро оголовка приварюється до стінок гілок колони чотирма вертикальними кутовими швами у колонах наскрізного перерізу і двома у суцільних колонах, довжина яких і визначає висоту опорного ребра:

,де N - розрахункове зусилля в колоні, кН; β_f = 0,7 - коефіцієнт глибини проварювання шва для ручного зварювання, k_f - катет кутового шва, см, який приймається не меншим величини, вказаної в табл. 38* [3], і не більше 1,2· t_min (тут t_min - менша з товщин зварювальних елементів, тобто t_s1 - товщини опорного ребра або t_w - товщини стінки швелера чи двотавра гілки); R_wf, МПа - розрахунковий опір кутових швів зрізу за наплавленим металом.

З конструктивних міркувань висота опорного ребра повинна бути не більше 85β_f∙k_f (тут β_f=0,7 - ручне зварювання) і приймається кратною 10 мм:

Висота ребра приймається рівною 54 см.

Опорне ребро оголовка перевіряємо також на зріз.

МПа

де N - розрахункове зусилля в колоні, кН;

- висота та товщина опорного ребра відповідно, см; Rs - розрахунковий опір сталі зсуву, МПа, визначається за формулою Rs=0,58·Rу=139,2 МПа (тут Rу - розрахунковий опір сталі, МПа), γ_с=1 - коефіцієнт умов роботи конструкції.

Щоб придати жорсткості опорному ребру, яке підтримує плиту оголовка і укріпити стержень колони від втрати стійкості стінки, в місцях передачі великих зосереджених навантажень N/2, вертикальне ребро обрамляють знизу горизонтальним ребром товщиною 10 мм.