5472,7 КНсм.

Товщина плити з урахуванням 2 мм на стругання :

5,69 см.

При товщині плити >40 мм необхідно зменшити значення розрахункового опору сталі (при товщині листового прокатумм21 кН/см²), а також використовувати коефіцієнт умов роботи . Тоді

Враховуючи сортаментні товщини листів, остаточно приймаємо 58 мм з листа завтовшки 60 мм.

Приклад 4.2

Запроектувати базу наскрізної колони за даними прикладу 3.2 (рис.4.6).

Матеріал бази – сталь С235 (при товщині листа мм22 кН/см²), бетон фундаменту класу В12,5 (0,75 кН/см²). Розрахункове зусилля в колоні 2268 кН (рис. 4.6).

Необхідна площа плити

Приймаємо конструкцію бази з траверсами товщиною 10 мм. Визначаємо розмір плитиз конструктивних міркувань при звисі55 мм. Розміри двотавра №35Б2 такі: висота349 мм, товщина стінки 6,5 мм, товщина полиці 10 мм, ширина полиці 155 мм.

48 см, 52,5 см.

Приймаємо плиту розміром При цьому опорний тиск фундаменту

Переріз колони та траверси розділяють плиту на ділянки з різними умовами обпирання. Перша ділянка, що обпирається по чотирьох сторонах, має більшу сторону , а коротку. Відношення, а коефіцієнт(табл. 4.2). Згинальний момент на цій ділянці:

Ділянка 2 обперта на три сторони. Закріплена сторона має довжину а вільна –. При відношенні сторінділянка розглядається як консольна:

Консольну ділянку 3 не перевіряємо, бо вона має менший звис.

Визначаємо товщину плити за формулою (4.3):

Приймаємо плиту товщиною з листа товщиною 36 мм (мінус 2 мм на стругання).

Прикріплення траверс до гілок чотирма зварними кутовими швами здійснюємо напівавтоматичним зварюванням дротом Св-08А. Розрахункові характеристики:

(для сталі С235 при );.

Виходячи з того, що розрахунок виконуємо тільки за металом шва.

За умови, що флангові шви, які прикріплюють траверси до полиць колони, сприймають зусилля лише на довжині ,визначаємо мінімальний катет шва

,

що не більше за (де– товщина траверс). Приймаємо шви з катетом. Необхідна висота траверси з умови розміщення швів за формулою (4.6) дорівнює:

Згинальний момент у консолі траверси не визначаємо, бо звис консолі становить всього 100 – 0,5×155 = 22,5 мм.

Торці колони та траверс фрезеровані, а верхня поверхня плити – стругана. В цьому разі зусилля від колони і траверс передається на плиту через поверхні контакту, а їхнє прикріплення конструктивно виконується кутовими швами з мінімальним катетом мм (за товщини найтовщого зі зварюваних елементів34 мм).

4.2. Оголовки колон

Прилеглі балки (або ферми), як правило, шарнірно сполучаються з центрально-стиснутими колонами та можуть обпиратися на них зверху або збоку. Для сприйняття навантажень великої інтенсивності у вигляді опорних реакцій прилеглих балок стрижень колони завершується оголовком. Конструктивне рішення оголовків залежить від типу перерізу стрижня колони, типу опорного ребра балок, орієнтації перерізу стрижня колони відносно поздовжньої осі балок та інших факторів. Обпирання балок на колони зверху сприяє спрощенню монтажу, також використовуються конструктивні рішення з обпиранням балок збоку. Найбільш поширені конструкції оголовків під час опиранні зверху наведені на рис. 4.7.

В усіх випадках обпирання зверху здійснюється через плиту, товщину якої призначають конструктивно 20…30 мм, а розміри в плані приймаються так, щоб плита виходила за контур колони на 15 мм. Це вимагає обирати таке конструктивне рішення оголовка, яке виключить можливість роботи плити на згин і забезпечить передачу опорних реакцій прилеглих балок безпосередньо на вертикальні елементи стрижня чи на спеціально влаштовані елементи оголовка.

Такими елементами можуть бути стінка (рис.4.7, а), полиці (рис.4.7, в) колони чи консольні ребра, які примикають до перерізу колони (рис. 4.7, б, г) або до додаткових діафрагм (рис. 4.7, д). Верхні торці всіх елементів, які примикають до плити оголовка, повинні бути фрезерованими.

Рис. 4.7. Обпирання прилеглих балок зверху на оголовки (див. також с. 127):

а, б, в – суцільних колон; г, д – наскрізних колон; 1 – накладки; 2 – консольні ребра; 3 – діафрагми

Рис. 4.7. Закінчення

Товщину елемента колони (стінки, полиці, ребра), що знаходиться безпосередньо під опорним ребром балки, приймають за умовою міцності при роботі на зминання не меншою, ніж

, (4.7)

де – розрахункове зусилля (реакція прилеглих балок);– розрахунковий опір сталі зминанню;– розрахункова довжина ділянки зминання;. Тут– ширина опорного ребра балки.

Якщо дійсна товщина стінки суцільної колони менша, ніж визначена за формулою (4.7), то її необхідно підсилити або приварюванням листових накладок, або збільшенням товщини стінки (рис. 4.7, а). Ширина накладок повинна перевищувати розрахункову довжину ділянки зминання , а довжина, де– висота стінки колони. Такою ж довжиною повинна бути й ділянка стінки зі збільшеною товщиною. Товщину накладокпризначають таким чином, щоб разом зі стінкою вона задовольняла умову (4.7). Проте за малих товщин накладок доцільно обрати варіант зі збільшенням товщини стійки.

Накладки приварюють до стінки колони кутовими швами, які розраховують на сприйняття зусилля:

(4.8)

де і– площі зминання відповідно однієї накладки та стінки колони (на ділянці.

Ширину вертикальних ребер призначають так, щоб довжина ділянки їхнього зминання дорівнювала(див. рис. 4.7,б, в). Їхня довжина диктується довжиною зварних швів (їх чотири в усіх варіантах конструктивних рішень оголовків). Довжина ребер, як і діафрагм в оголовках наскрізних колон, визначається довжиною кутових швів, якими вони прикріплюються.

Кожне ребро сприймає зусилля зрізу і згинальний момент. Переріз діафрагм у наскрізних колонах (див. рис. 4.7,г, д) перевіряють на зріз за формулою . Якщо швів чотири, то довжина ребра та діафрагм при прийнятому залежно від товщин зварюваних елементіввизначаються так:

. (4.9)

Значення не повинно перевищувати 85. З конструктивних міркувань довжини ребер і діафрагм призначають не меншими за 0,6, де– висота стінки суцільної чи мінімальний габаритний розмір наскрізної колони. Слід відзначити, що за відсутності додаткових навантажень по висоті колони та однакових параметрах зварних швів довжина елементів оголовків дорівнюватиме висоті траверси бази колон. Незалежно від конструктивного рішення оголовка в колонах складеного двотаврового перерізу поясні шви на ділянці довжиноюповинні бути двосторонніми та розрахованими на сприйняття зусилля в колоні.

Найбільш доцільними є оголовки, в яких зусилля передається від струганої поверхні плити на фрезеровані торці стрижня колони, ребер і діафрагм. При цьому зварні кутові шви, що прикріплюють плиту до стрижня, приймають мінімальними. Якщо торці необроблені, то розрахунку підлягають розташовані безпосередньо під опорним ребром кутові шви довжиною

Для фіксації положення балок у плиті оголовка й у нижніх полицях прилеглих балок для встановлення фіксуючих болтів передбачають отвори.

При значних розрахункових зусиллях може статися, що мала товщина стінки гілки наскрізної колони при значній товщині діафрагми не дозволить прикріпити діафрагму внаслідок неможливості задовольнити усі вимоги щодо параметрів зварних швів. У такому разі доцільно перейти на примикання балок до колони збоку через опорний столик або траверсу (рис. 4.8). Подібне з’єднання може бути викликане й іншими міркуваннями.

Столик прикріплюють до полиць суцільної чи стінки гілок наскрізної колони зварними кутовими швами з трьох боків (рис. 4.8, а, б), а траверсу – двома вертикальними швами (рис. 4.8, в).

Рис. 4.8. Вузли обпирання балок на колону збоку (див. також с. 130):

а – на суцільну; б, в – на наскрізну; 1 – столик; 2 – траверса

Рис. 4.8. Закінчення

Зварні шви розраховують на сприйняття зусилля , де– опорна реакція балки, а коефіцієнт 1,5 враховує нерівномірність роботи зварних швів внаслідок можливих перекосів торців опорного ребра. Товщину столика приймають на 20...30 мм більшою від товщини опорного ребра. Траверсу, як і діафрагму в оголовках наскрізних колон, необхідно додатково перевірити на зріз.

Приклад 4.3

Розрахувати і законструювати оголовок суцільної колони прикладу 3.1. Матеріал оголовка – сталь С255. Розрахункове зусилля передається на оголовок через торцеві опорні ребра балок шириною. Приймаємо конструкцію оголовка з консольними ребрами (рис. 4.9). Плиту оголовка призначаємо товщиною(виконується з листа товщиною 28 мм мінус 2 мм на стругання нижньої поверхні).

Необхідна товщина ребра з умови зминання за формулою (4.7):

, де .

Тут прийнято для листової сталі С255 при. Ребро конструюється із широкоштабової сталі – 180х20 мм.

З’єднання елементів виконуємо напівавтоматичним зварюванням зварювальним дротом Св-08А. Розрахункові характеристики зварних швів: (для сталі С255 при10…40 мм),

Оскільки , розрахунок виконуємо тільки за металом шва. Приймаємо катети поясних швів у зоні оголовка. Їхня найбільша розрахункова довжина становить, а потрібна довжина флангових швів для сприйняття зусилляскладає,

Приймаємо довжину консольних ребер (див. рис.4.9).

Перевіряємо міцність тонкої стінки колони на зріз по гранях кріплення ребер оголовка:

,

тобто міцність стінки не забезпечена. Для виконання цієї умови виконуємо місцеве підсилення стінки шляхом заміни її ділянки у межах оголовка вставкою з більшою товщиною . Виконуємо вставку довжиною 55 см і товщиною 18 мм.

У зварних кутових швах, що з’єднують консольне ребро зі стінкою, діє перерізувальна сила і згинальний момент

Приймаємо катет швів і перевіряємо напруження у швах:

,

.

Рівнодійна напружень .

Таким чином, міцність конструктивних елементів і швів оголовка