Расчет и конструирование оголовка колонны

При опирании главных балок на колонну сверху оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 20 мм. Нагрузка на колонну передается через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, а плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок (рисунок 10). Ребра оголовка привариваем к опорной плите и к стенке колонны. Сварные швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.

1 – плита оголовка; 2 – вертикальное ребро; 3 – горизонтальное ребро

Рисунок 10– К расчету оголовка колонны

Высоту ребра оголовка определяем требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше ):

. (4.33)

где N – расчётное усилие в колонне, N = 7294000 Н;

k_f – принятый катет сварного шва, k_f = 1.6см;

β_f –при полуавтоматической сварке β_f = 0,7;

R_wf – расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва, R_wf = 215 МПа.

см.

Принимаем высоту ребра оголовка h_r = 75см.

Проверяем правильность расчёта высоты ребра оголовка:

,

.

Условие выполняется, окончательно принимаем h_r = 75см.

Ширина ребра оголовка принимается равной расстоянию между внутренними гранями стенок ветвей:

, (4.34)

где – расстояние между осями ветвей колонны, = 66см;

t_w – толщина стенки профиля, использованного для ветви колонны; для двутавра № 60 t_w = 1.2см.

см.

Требуемая толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:

, (4.35)

где N – расчётное усилие в колонне, N = 7294000 Н;

l_p – ширина ребра оголовка, l_p = 64.8см;

R_p – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, принимаемое в зависимости от значения временного сопротивления проката R_un; при R_un = 490 МПа R_p = 445 МПа

см

В соответствии с сортаментом листового проката принимаем t_r = 28мм.

Проверяем принятую толщину ребра на срез:

, (4.36)

h_r – принятая высота ребра оголовка, h_r = 75см;

t_r – принятая толщина ребра оголовка, t_r = 2.8см;

R_s – расчётное сопротивление стали сдвигу, R_s = 19522 Н/см²

- предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; принимаем для стали С345 МПа=34500 Н/см ;

- коэффициент надежности по материалу проката; принимаем .

Н/см².

Н/см²,

τ = 8684 Н/см² < R_s = 19522 Н/см².

Условие выполняется, прочность ребра оголовка при работе на срез обеспечена.

Литература

1.СТБ 21.504-2005.Система проектной документации. Конструкции металлические. Правила выполнения чертежей марки КМ. – Минск: Минстройархитектура РБ, 2003. -139с.

2.Металлические конструкции. В 3-х т. Т.1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов и др.; Под ред. В.В.Горева.-М: Высш. шк., 1997.-527 с.: ил.

3.СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1991.-96 с.

4.СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-36 с.