3. Конструирование и расчет оголовка колонны Пример

Принимается плита оголовка толщиной t_пл = 25 мм (конструктивно). Давление главных балок передается через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами (рис. 16, шов А). Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С, d = 1,4…2 мм. R_wf = 215 МПа, R_wz = 0,45  R_un = 0,45370 = 166,5 МПа.

Определяется необходимая длина участка смятия ребра:

b_см = b_p + 2 t_пл = 0,28+ 20,025 = 0,33 м.

Толщина опорного ребра находится из условия смятия:

Принимается t_p = 28 мм.

Длина опорного ребра l_p (высота оголовка) находится из условия размещения сварных швов, обеспечивающих передачу усилия N = 2 897 кН с ребра на стенки ветвей колонны. Принимается катет шва k_f = 9 мм < 1,2 t_min = 1,2  8,3 = 9,96 мм (t_min = t_w – толщина стенки двутавра).

По табл. 34^* _f = 0,8, _z = 1,0, так как _f  R_wf = 0,8  215 =172 МПа > _z R_wz = =  1,0  166,5 = 166,5 МПа.

Рис. 16. К расчету оголовка колонны

Принимается l_p = 50 см = 0,5 м.

Проверяется стенка двутавра на срез вдоль ребра:

Необходимо местное усиление оголовка путем замены участка стенки двутавра в пределах высоты оголовка более толстой вставкой. Принимается ее толщина 14 мм, а длина l_вст = l_p +100 мм = 500 + 100 = 600 мм = 0,6 м.

Торец колонны фрезеруется после ее сварки, поверхности плиты строгаются, поэтому швы крепления ребра и плиты можно не рассчитывать. По табл. 38^* [3] принимается конструктивно минимально допустимый катет шва k_f = 8 мм. Конец ребра укрепляется поперечным ребром, размеры сечения которого принимаются 120  10 мм.

3. Конструирование и расчет базы колонны

База колонны является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом. При расчетном усилии в колонне до 6000 кН принимают базу с траверсами, в колонне с расчетным усилиям 6000 кН и более – базу с фрезерованным торцом колонны.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом ставят два или четыре анкерных болта диаметром d = 24 мм для фиксации проектного положения колонны. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы. При жестком сопряжении ставят четыре анкерных болта диаметром d = 30…36 мм, которые крепят колонну к фундаменту через выносные консоли и затягиваются с напряжением.

Диаметр отверстий в плите базы принимается в 1,5…2 раза больше диаметра анкерных болтов. На анкерные болты надеваются шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.

Размеры плиты базы B и L определяются по требуемой площади плиты, при этом из конструктивных соображений длина плиты

L_pl > b +2  (75…120) мм,

а ширина плиты

B_pl = h + 2  (t_tr +40…50) мм.

Здесь b и h – соответственно ширина и высота сечения стержня колонны; t_tr – толщина листа траверсы; 75 мм – минимальный габарит, равный расстоянию от грани колонны до края плиты, необходимый по конструктивным соображениям для размещения анкерных болтов диаметром d = 24…30 мм.

В соответствии с конструкцией базы ее плита может иметь участки, опертые по трем-четырем сторонам, и консольный участок (рис. 17). Толщину плиты следует определять по наибольшему изгибающему моменту из найденных для различных участков плиты. Обычно толщина плиты принимается в пределах 20…40 мм. Если толщина плиты по 1-го участка сильно отличается от толщины плиты 2-го участка (более 40 %), то наиболее напряженный участок плиты следует перекрывать с помощью диафрагм и (или) ребер.

Рис. 17. К расчету базы колонны