8. Расчет оголовка колонны

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной стропильная ферма опирается на оголовок колонны сверху. Вертикальное давление N_B от ВП фермы через надколонник (вертикально стоящий швеллер) передается на опорную плиту оголовка колонны, затем это давление передается на парные опорные ребра оголовка и через сварные швы - на стенку колонны. Строганные торцы опорных ребер плотно примыкают к нижней поверхности опорной плиты и полностью воспринимают усилие N_B. При этом сварные швы, крепящие плиту к опорным ребрам, в работе не участвуют и принимаются конструктивно с катетом k_f = 4мм. Горизонтальные поперечные ребра служат для увеличения жесткости оголовка. (см. рис. 8.1.)

Рис. 8.1. Оголовок колонны.

1. Принимаем конструктивно толщину опорной плиты .

Назначаем ширину каждого из опорных ребер:

2 . Толщину опорного ребра находим из условия смятия верхних торцов:

где R_см=3200 кг/см² - расчетное сопротивление стали смятию торцевой

поверхности;

- нагрузка на колонну от собственного веса фермы и внешних нагрузок.

Окончательно толщину ребра принимаем из сортамента листовой стали с округлением в большую сторону и из конструктивных соображений . Принимаем по сортаменту . Длину опорного ребра принимаем .

3. Проверяем сварные швы. Катет сварного шва: . Но из конструктивных соображений принимаем . Длина сварного шва будет равна: . Тогда площадь сварного шва будет равна: .

По условию прочности:

где правая часть неравенства - несущая способность сварного шва.

R_fw =2000 кг/см² - расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва.

.

4. Проверяем опорные ребра на срез:

,

где R_cp = 0,58 R_y = 1856 кг/см².

5.Проверяем на срез участки стенки колонны, примыкающие к швам:

6. Толщина горизонтальных ребер будет равна:

. Принимаем по сортаменту .

9. Проектирование и расчет базы внецентренно-сжатой колонны

База колонны - это конструктивное уширение нижней части колонны, предназначенное для передачи нагрузок от стержня колонны на фундамент. База колонны состоит из плиты, опирающейся на железобетонный фундамент и передающей на него сжимающее усилие; траверсы, передающей усилие от стержня колонны на опорную плиту; ребер жесткости и диафрагм; анкерных болтов, передающих растягивающее усилие от траверсы на фундамент.

Рис. 9.1. Конструирование базы колонны.

За расчетные усилия принимаем усилия в сечении 1:

N= 14,6 т, М_max=5,7 т∙м.

Базу колонны проектируется двустенчатой.

9.1.Определение размеров опорной плиты

Ширина опорной плиты назначается конструктивно:

,

где а_св = 6 см - ширина свеса плиты,

b_п = 18 см - ширина полки колонны.

Рис. 9.2. Усилия в плите.

Длина опорной плиты l_пл определяется расчетом на прочность бетона фундамента. Зададимся классом бетона фундамента: В7,5, для которого призменная прочность бетона R_в = 0,44 кН/см². Далее определим расчетное сопротивление бетона на местное сжатие по зависимости:

где - коэффициент условий работы для бетонных фундаментов;

- коэффициент, зависящий от отношения площади верхнего обреза фундамента к площади опорной плиты и учитывающий повышение прочности бетона при местном сжатии. Принимаем коэффициент

Расчетная схема для определения длины плиты показана на рис. 8.2.

Значения наибольших сжимающих и наибольших растягивающих напряжений определяют по формулам для внецентренного сжатия:

Откуда выразим l_пл:

Принимаем l_пл=42 см.