Конструирование и расчет оголовка колонны

Торец колонны — фрезерован. Давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка.

На колонну со сплошной стенкой свободно сверху опираются балки. Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через плиту оголовка. Ширина опорных ребер балок bp0 = 19 см = 190 мм. На колонну действует продольная сила N = 1672,4 кН (на одно ребро). Толщину плиты оголовка принимаем равной tп = 25 мм. Сталь С255.

Проверим толщину полок tf = 25 мм на смятие. Требуемая площадь смятия где расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности.

Rp = Ru = 36 кН/см2.

для стали С255. Фактическая площадь смятия Асм.=bp0· tf =.

=19· 2,5 = 47,5 см². Acм = 47,5 см² > Aр = 46,46 см².

следовательно нет необходимости увеличивать фактическую площадь смятия.

Конструирование и расчет оголовка сплошностенчатой колонны

Передача расчетного усилия на опорную плиту осуществляется через сварные швы.

Расчетное усилие с учетом массы колонны N = 3353 кН. Бетон под плитой работает на смятие (локальное сжатие). Требуемая площадь плиты базы колонны При центрально сжатой колонне и значительной жесткости плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределенными, чему соответствует.

? = 1, .

Для бетона класса ниже В25? = 1. Материал фундамента — бетон класса В10 (Rb = 0,6 кН/см2). Принимаем коэффициент .

Тогда расчетное сопротивление смятию равно = 1,2 кН/см2, а требуемая площадь плиты базы равна 3353/1,2 = 2794,2 см². Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными B = L = = 52,86 см. Принимаем размеры плиты B = L = 53 см = 530 мм. Уточняем площадь плиты Aloc = 532 = 2809 см². Напряжение под плитой .

Плита работает на изгиб как пластинка, опертая на соответствующее число кантов (сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка. На первом участке (в пределах двутавра колонны по одну сторону от стенки) плита работает по схеме «пластинка, опертая на четыре канта». Соотношение сторон b/a = 36/15 = 2,4 > 2. В этом случае плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на двух опорах.

Изгибающий момент Нежелательно иметь толщину плиты больше 40 мм. Принимаем для плиты сталь С255 с расчетным сопротивлением Ry = 24 кН/см2.

Требуемая толщина плиты.

Принимаем толщину плиты базы 30 мм. На остальных участках плиты изгибающий момент меньше, чем на первом участке. На втором участке плита работает как консоль длиной.

= 9,3 см 93 мм где 1,2 см — толщина траверсы.

Расчет траверсы. Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам, и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работают на изгиб как балка с двумя консолями. Высота траверса определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной. Угловые швы рассчитываем на условный срез.

Сварка — полуавтоматическая в среде углекислого газа, материал — сталь С255. Сварку производим проволокой Св-08ГА. По табл.56 СНиП расчетное сопротивление металла шва Rwf = 200 МПа = 20 кН/см2. Расчетное сопротивление металла границы сплавления.

Rwz = 0,45Run = 0,45· 37=16,65 кН/см2.

Определяем расчетное сечение соединения. По табл.34 СНиП определяем коэффициенты и .

Задаемся катетом шва kf = 14 мм;;. Произведения ;

;

.

Расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления. Расчетная длина шва.

Высота траверсы.

hт = lw + 1 см = 43,8 см.

Принимаем высоту траверсы 44 см = 440 мм (что вместе с плитой = 470 мм < hф = 500мм — толщина бетона). Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями. Момент в середине пролета.

Момент сопротивления траверсы Wт = 1,2· 612/6 = 744,2 см³.

Напряжения = 2,84 кН/см2 < 24 кН/см2 = Ry. Сечение траверсы принято.