Конструкция оголовка сквозной колонны представлена на рисунке 24. Вертикальная нагрузка N = 2638 кН.
Рисунок 24 – Оголовок сквозной колонны
Назначаем конструктивно толщину опорной плиты tпл = 20 мм (рекомендуется 20...25 мм), размером в плане на 3...5 см больше габарита сечения колонны, равного:
тогда размер плиты принимаем bпл = 60 см, lпл = 45 см.
Давление от главных балок передается на стержень колонны через ребро, приваренное к стенкам двутавров четырьмя угловыми швами (швы 1). Определяем длину участка смятия ребра оголовка:
где bf1 = 24 см – ширина опорного ребра главной балки из примера 2.
Из условия смятия определяем требуемую толщину ребра:
Принимаем толщину ребра th = 30 мм. Проверяем шов 1, крепящий ребро оголовка к стенкам двутавров. Параметры сварки принимаем такие же, как при расчете планок стержня колонны. При толщине стенки двутавра 8,3 мм катет шва не должен превышать kf £ 1,2×t = = 1,2×8,3 = 9,9 мм. Принимаем kf = 8 мм, требуемая длина шва:
Условие выполняется. Высота ребра должна быть не менее:
Принимаем по сортаменту lh=53 см.
Проверяем ребро оголовка на срез:
Прочность ребра оголовка на срез обеспечена. Проверяем прочность шва 2, крепящего опорную плиту к ребру оголовка. Длина одного шва:
Расчетная длина шва меньше фактической на 1 см
Определяем требуемый катет шва
Принимаем катет шва kf = 21 мм, что меньше допустимого по таблице 38* [1].
Конструирование и расчет базы
Сквозной колонны
Конструируем базу с траверсами, сопряжение колонны с фундаментом – шарнирное (рисунок 25).
Рисунок 25 – База сквозной колонны
Определяем размеры опорной плиты Lпл и Впл из конструктивных соображений, то есть из условия размещения стержня колонны на плите. Принимаем свесы плиты минимально допустимыми с = 40 мм, толщину траверсы tтр = 14 мм. Размеры плиты:
где bдв = 155 мм – ширина полки двутавра №40.
Принимаем по сортаменту Впл = 530 мм. Тогда свес плиты c одной стороны равен С2= 5,1 см. Длину плиты оставляем без изменений. Проверяем напряжение в бетоне фундамента:
где Rb = 0,85 кН/см2 – прочность бетона В15 на сжатие [4].
Прочность бетона обеспечена.
Определяем изгибающие моменты в плите.
Участок 1 , опирается на 4 канта. Размеры участка: а1 = 400 мм,
Соотношение сторон участка:
Отсюда коэффициент a = 0,048 (таблица 4). Тогда изгибающий момент:
Участок 2, опирается на 3 канта. Размеры расчетного участка: а2 = 113,35 мм, b2 = 400 мм. Соотношение:
следовательно, данный участок в соответствии с таблицей 5 рассчитываем как консольный. Изгибающий момент в плите:
Участок 3 консольный, вылет консоли с2 = 5,1 см. Изгибающий момент в плите:
Подбираем толщину опорной плиты по максимальному моменту:
Уточняем расчетное сопротивление стали: для проката толщиной от 20 до 40 мм Ry = 22 кН/см2.
Принимаем по сортаменту tпл = 4 см.
Определяем необходимую длину шва 1, крепящего траверсу к стержню колонны. Параметры сварки принимаем такие же, как при расчете оголовка. Принимаем kf = 8 мм, тогда длина шва:
Требуемая высота траверсы:
Принимаем высоту траверсы по сортаменту hтр = 53 см.
Определяем необходимый катет шва 2, крепящего траверсы к опорной плите. Суммарная длина шва 2:
Требуемый катет шва:
Так как kf > 8 мм, по таблице 34* [1] уточняем коэффициенты проплавления шва bf = 0,7, bz = 1. Тогда:
следовательно, расчет ведем по металлу шва. Катет шва:
Принимаем катет шва kf=13 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции [Текст] / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96 с.
2. Металлические конструкции. Общий курс [Текст]/ Под ред. Е.И. Беленя. – М.: Стройиздат, 1985. – 560 с.
3. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия [Текст].– М.: Минстрой РФ, 2003.– 43 с.
4. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции [Текст] / Госстрой СССР. – М.: 1989. – 86 с.