4.4Конструкция и расчет оголовка колонны

Конструктивное решение оголовка колонны принимается с учетом рекомендаций [1], [2] и согласовывается с руководителем. В зависимости от конкретного варианта выполняется расчет элементов оголовка на срез и смятие, а также расчет сварных швов.

4.4.1Пример 15. Сконструировать и рассчитать оголовок сплошной колонны примера 13.

Рисунок 20 – Оголовок колонны

Оголовок колонны состоит из плиты оголовка, ребер и вставки стенки стержня, сталь класса С235. Принимаем плиту оголовка толщиной  мм и размерами  мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами Д (рисунок 20). Сварка полуавтоматическая, в углекислом газе, проволокой Св-08Г2С,

кН/см², кН/см², , .

Принимаем ширину ребер 200 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия  мм. Толщину ребер находим из условия смятия

см=20 мм.

Принимаем мм. Длину ребра находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем мм. Тогда

см.

Принимаем см. При этом условие  см выполнено.

Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Проверим стенку на срез вдоль ребра

кН/см² > кН/см².

Необходимо устройство вставки верхней части стенки. Принимаем ее толщину мм, а длину мм.

кН/см² < кН/см².

Торец колонны фрезеруем после ее сварки, поэтому швы Г можно не рассчитывать По табл. Б.4 принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва мм. Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем мм.

4.5Конструкция и расчет базы колонны

При конструировании базы колонны следует руководствоваться рекомендациями [1], [2]. Расчет базы колонны состоит из следующих этапов:

• определение требуемой площади плиты и ее размеров в плане из условия смятия бетона фундамента;

• определение толщины плиты из расчета ее на изгиб;

• определение высоты траверсы из расчета ее прикрепления к полкам стержня колонны;

• проверка прочности швов крепления траверсы к плите;

• проверка прочности траверсы на изгиб и срез.

В случае наличия дополнительных ребер и других элементов необхо­димо проверить их сечение и швы крепления на прочность.

В колоннах с фрезерованными торцами без траверс выполняются только два первых этапа и рассчитывается шов крепления колонны к плите на 15 % усилия N.

4.5.1Пример 16. Сконструировать и рассчитать базу сплошной колонны из примера 14

Рисунок 21 – База колонны

Данные берём из примера 14 и из раздела 1, Конструкция базы показана на рисунке 21.

Требуемая площадь плиты из условия смятия бетона составляет

,

где – коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия. При равномерно распределенной нагрузке ;

– расчетное сопротивление бетона смятию.

,

где – расчетное сопротивление тяжелого мелкозернистого бетона для предельных состояний первой группы на осевое сжатие (призменная прочность);

для бетонов класса ниже В25.

Значение коэффициента зависит от отношения площадей фундамента и плиты. В курсовой работе можно приближенно принимать . Для бетона класса В12,5 кН/см²; для бетона класса В15 кН/см²;

см².

Принимаем плиту размером  мм. Тогда см²,

кН/см² <

Толщину плиты определяем по наибольшему изгибающему моменту на участках 1, 2 и 3 (см. рис. 21). Находим изгибающие моменты на единицу длины d = 1 см на этих участках плиты.

Участок 1 (рисунок 22) рассчитываем как балочную плиту, поскольку отношение сторон

кНсм/см.

Участок 2 (консольный):

Рисунок 22 – Схема участка 1

кНсм/см.

Участок 3 (Рисунок 23) работает так же, как консольный, так как отношение сторон 420/81=5,2>2. Свес консоли на 21 мм больше, чем на участке 2 для размещения анкерных болтов.

Рисунок 23 – Схема участка плиты 3

кНсм/см

Если бы отношение сторон на участках 1 и 3 оказалось меньше двух, их следовало бы рассчитывать как плиты, опертые по четырем и трем сторонам соответственно с помощью коэффициентов, приведенных в таблицах 4.2 и 4.3.

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяют по формулам:

- при опирании на четыре канта ,

- при опирании на три канта ,

где q – расчетное давление на 1 см² плиты, равное напряжению на фундамент .

 и  - коэффициенты, приведенные в таблицах 4.2 и 4.3.

Таблица 4.2 – Коэффициенты  для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта

b/a*	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2
	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,1
* b – более длинная сторона, а – более короткая

Таблица 4.3 – Коэффициенты  для расчета на изгиб плит, опертых на три канта

b1/a1*	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	2
	0,06	0,074	0,088	0,097	0,107	0,112	0,12	0,126	0,132
* b1 -закрепленная сторона пластинки, a1 –свободная

Размеры a и b берутся между кромками ветвей траверсы или ребер.

Толщину плиты подбираем по наибольшему моменту из условия

.

Момент сопротивления полоски плиты шириной d=1 см равен

, откуда, учитывая, что дли стали C235 при мм

кН/см², см = 33 мм.

Принимаем мм.

Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики:

кН/см², кН/см², .

Как и в предыдущих примерах, расчет достаточно выполнить по металлу шва, так как Учитывая условие находим требуемую величину катета шва из условия (см. пример 11)

см = 9 мм.

Принимаем мм. При этом требуемая длина шва составит мм., поэтому высоту траверс принимаем 550 мм.

Угловые швы крепления траверсы к плите принимаем конструктивно с катетом 8 мм но таблице Б.4, так как применен фрезерованный торец колонны. Прочность траверсы на изгиб и срез можно не проверять, так как вылет консольной части мал по сравнению с относительно большой высотой траверсы.