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 td определяется расчетом на смятие от продольной силы N:
где lef = 29 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки (см. п. 6.3.1).
Принимаем td = 22 мм.
Высота диафрагмы определяется из условия прочности стенок ветвей колонны на срез (d = 7,5 мм – толщина стенки для принятого швеллера):
hd = N/(4dRsγc) = 2067,18 / (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,5 см.
Принимаем hd = 50 см.
Проверяем диафрагму на срез как короткую балку:
где Q = N/2 = 2067,18 / 2 = 1033,59 кН.
Условие прочности не выполняется. Принимаем толщину диафрагмы td = 25 мм и производим повторную проверку:
Определяем катет сварного шва, выполненного механизированной сваркой и обеспечивающего прикрепление диафрагмы к стенке ветвей колонны (расчет по металлу границе сплавления):
где
– расчетная длина шва, равная высоте
диафрагмы за вычетом 1 см, учитывающего
дефекты в концевых участках шва.
Принимаем катет шва kf = 7 мм, что отвечает минимальной его величине при механизированной сварке элементов t = 25 мм.
Расчетная длина флангового шва должна быть не более 85βfkf. Проверяем: lw = 49 < 85 0,9 0,7 = 53,5 см. Условие выполняется.
Толщину
горизонтального ребра жесткости
принимаем ts
= 10 мм, что больше
Ширину bs назначаем из условия устойчивости ребра:
Принимаем bs = 30 см.
Высоту оголовка обычно принимают равной высоте стенки сплошной колонны hw или расстоянию между ветвями сквозной колонны bо (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. Конструирование и расчет 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 ее установки 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. 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 tap = 20 – 40 мм и шириной bap, 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 колонны с жестким закреплением на фундаменте.