4.4. Расчет и конструирование оголовка колонны
На колонну со сплошной стенкой свободно сверху опираются балки. Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через плиту оголовка. На колонну действует продольная сила N. Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равной tn = 2,5 см.
Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщину ребер определяем из условия смятия. Требуемая площадь смятия:
Рис.9 Схема опирания главной балки на колонну
Определим высоту ребра, исходя из длины швов, прикрепляющих ребро к стенке.
Задаемся катетом шва 10 мм. kf = 1 см.
Сварные
швы будем выполнять полуавтоматической
сваркой из проволоки сплошного сечения
Св-08 или Св-08А со значением γwn=1.25;
кН/см2.
Для стали С245 значение. Таким образом,
расчетные сопротивления сварного шва
по металлу шва и по границе сплавления
соответственно будут равны ( по табл.3
СНиП II-23-81*):
кН/см2,
кН/см2.
Значения
коэффициентов
при
сварке в нижнем положении равны:
кН/см2,
кН/см2,
kw
= 1, следовательно,
необходимо рассчитать сварной шов на
условный срез по металлу границы
сплавления. Тогда длина одного углового
шва будет равна ( при kf
= 10 мм – для вставки стенки в колонну >
10 мм.)
см,
принимаем hp=lw+1=53.621см.
Принимаем hp=54см.
Толщину вставки в стенку колонны определим из расчета стенки на срез:
см,
принимаем
tw,
вс = 2
см.
Проверка принятого сечения по касательным напряжениям:
4.5. Расчет и конструирование базы колонны
Собственный вес колонны:
кг.
Расчетная нагрузка на базу колонны:
кН.
g = 0.098
Требуемая площадь плиты базы колонны
,
где - коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия, при равномерно распределенной нагрузке = 1;
Rb,loc – расчетное сопротивление смятию:
,
где Rb – расчетное сопротивление тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов для предельных состояний первой группы на осевое сжатие, для бетона класса В15 Rb = 0,75 кН/см2;
- коэффициент для расчета на изгиб, зависящий от характера операния плит, для бетонов класса ниже В25 =1;
-
принимают не более 2,5 для бетонов класса
выше В7,5, потому в нашем случае b
= 2.
кН/см2.
При центрально-сжатой колонне и значительной жесткости плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределенными, поэтому = 1, тогда
см2.
Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными
см;
см;
принимаем
размеры плиты
см,
L = 41 cм
(по конструктивным соображениям), тогда
см2.
Напряжение под плитой
кН/см2.
Плита работает на изгиб, как пластинка, опертая на соответствующее число кантов (сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка.
На участке 1 плита работает по схеме "пластинка, опертая на четыре канта". Соотношение сторон:
>
2,
то есть плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на двух опорах.
Изгибающий момент:
Здесь: b = hw = 40см; а = bef = 13.75см
кНсм.
Требуемая толщина плиты подбирается по максимальному изгибающему моменту, принимая материал плиты – сталь С245:
см,
принимаем толщину базы 3,2 см.
На участке 2 плита работает тоже, как пластинка, опертая на три канта.
Здесь: d = bf = 30
см,
Соотношение сторон
,
следовательно плиту можно рассматривать как консоль длиной с.
Изгибающий момент:
кНсм.
На участке 3 плита оперта на три канта.
Здесь: d = bf = 30
см,
,
Следовательно плиту можно рассматривать как консоль длиной «В».
Изгибающий
момент:
кНсм.