Конструирование и расчет оголовков колонн
Главная балка опирается на колонну сверху, при этом сопряжение принимается шарнирным. Продольная сжимающая сила N от главных балок передается через опорную строганную (фрезерованную) с двух сторон плиту толщиной t on = 20 – 25 мм непосредственно на ребра оголовка сплошной колонны и на диафрагму или ребра в сквозной колонне (исключается работа плиты на изгиб).
Торцы колонны, ребер и диафрагмы фрезеруются в сборе. Передача усилия от ребер на стенку колоны и от диафрагмы на стенки ветвей колоны осуществляется вертикальными сварными швами. Плита служит для крепления балок на колонне монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Сварные швы, прикрепляющие плиту к колонне, назначаются конструктивно с катетом минимального размера, принимаемого по наибольшей толщине стыкуемых элементов (см. табл. 3.3). Размеры плиты в плане принимаются больше контура колонны на 15 – 20 мм в каждую сторону для размещения сварных швов.
Для придания жесткости вертикальным ребрам и диафрагме, а также для укрепления от потери устойчивости стенок стержня колонны или ветвей сквозной колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок вертикальные ребра снизу обрамляются горизонтальным ребром жесткости.
Оголовок сплошной колонны
Оголовок состоит из плиты и ребер (рис. 6.9).
Рис. 6.9. Оголовок сплошной колонны
Требуемую площадь вертикального парного ребра определяем из условия прочности его на смятие:
|
|
|
A r = N/(R p γ c) = 2067 / (36,1 · 1) = 57,26 см2.
Толщина ребра
t r = А r/l ef = 57,26 / 25 = 2,29 см,
где l ef = b ′ r + 2t оп = 20 + 2 · 2,5 = 25 см – условная длина распределения нагрузки, равная ширине опорного ребра главной балки b ′ r плюс две толщины плиты оголовка колонны (t on принята 25 мм).
Ширина ребра (выступающая часть)
Принимаем два вертикальных ребра сечением 125´25 мм.
Проверяем вертикальное ребро на местную устойчивость.
Высоту опорного ребра назначаем из условия размещения сварных швов, обеспечивающих передачу силы N c ребер на стенку колонны.
Минимальный катет шва k f,min = 5 мм при механизированной сварке листа толщиной tmax = t r = 25 мм из стали с пределом текучести до 28,5 кН/см2 (см. табл. 3.3). Максимальный катет, принимаемый в зависимости от соединяемого элемента наименьшей толщины (здесь tmin = t w = 8 мм): k f,max = 1,2tmin = 1,2 · 8 ≈ 10 мм. Задаемся катетом шва k f = 9 мм.
Требуемая длина шва (расчет по металлу границы сплавления)
l w = N/(4β z k f R wz γ c) = 2067 / (4 ∙ 1,05 ∙ 0,9 ∙ 16,65 ∙ 1) = 32,84см <
< 85β f k f = 85 · 0,9 · 0,9 = 68,85 см.
Окончательно принимаем высоту ребра h r = 340 мм с учетом 1 см на компенсацию дефектов в концевых участках шва по его длине.
При тонких стенках сплошной колонны толщину стенки t w проверяют на срез по граням крепления опорных вертикальных ребер.
|
|
|
Требуемая толщина стенки
t′w = N/(2h r R s γ c) = 2067 / (2 · 34 · 13,92 · 1) = 21,84 мм,
что больше толщины стенки t w = 8 мм. Производим местное усиление стенки колонны путем замены участка стенки в пределах высоты оголовка вставкой t′w = 22 мм.
Для снижения концентрации напряжений при сварке встык элементов разной толщины на элементе большей толщины выполняем скосы с уклоном 1:5.
Ширину горизонтальных ребер жесткости принимаем равной ширине вертикальных опорных ребер b s = b r = 125 мм. Толщину ребра определяем из условия его устойчивости:
она должна быть не менее t′w/3 = 22 / 3 =7,33 мм. Принимаем парное ребро из полосы сечением 125´10 мм.
Оголовок сквозной колонны
Оголовок состоит из плиты и диафрагмы, подкрепленной горизонтальным ребром жесткости (рис. 6.10). Как вариант возможно устройство дополнительных вертикальных ребер, прикрепляемых к диафрагме сварными швами и передающих давление от главных балок через диафрагму на колонну.
Рис. 6.10. Оголовок сквозной колонны
Расчет производится аналогично расчету оголовка сплошной колонны.
Толщина диафрагмы t d определяется расчетом на смятие от продольной силы N:
|
|
|
t d = N/(l ef R p γ c) = 2067 / (25 · 36,1 · 1) = 2,29 см,
где l ef = 25 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки (см. п. 6.3.1).
Принимаем t d = 25 мм.
Высота диафрагмы определяется из условия прочности стенок ветвей колонны на срез:
h d = N/(4sR s γ c) = 2067 / (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,5 см,
где s = 7,5 мм – толщина стенки принятого швеллера.
Принимаем h d = 50 см.
Проверяем диафрагму на срез как короткую балку:
где Q = N/2 = 2067 / 2 = 1033,5 кН.
Определяем катет сварного шва, выполненного механизированной сваркой и обеспечивающего прикрепление диафрагмы к стенке ветвей колонны (расчет по металлу границе сплавления):
k f = N/(4β z l w R wz γ c) = 2067 / (4 · 1,05 · 49 · 16,65 · 1) = 0,6 см,
где l w = h d – 1 см = 50 – 1 = 49 см – расчетная длина шва.
Принимаем катет шва k f = 6 мм, что отвечает минимальной его величине при механизированной сварке элементов t d = 25 мм. Расчетная длина флангового шва должна быть не более 85β f k f : l w = 49 > 85 × 0,9 × 0,6 = 45,9 см. Условие не выполняется. Принимаем k f = 7 мм.
Толщина горизонтального ребра жесткости t s = t d/3 = 25 / 3 = 8,33 мм, принимаем t s = 10 мм.
Общую ширину b s назначаем из условия устойчивости свеса ребра:
Принимаем b s = 300 мм.
Высоту оголовка обычно принимают равной высоте стенки сплошной колонны h w или расстоянию между ветвями сквозной колонны b о (в любом случае не менее 0,6 этих величин). Если высота оголовка получается значительно больше, следует увеличить толщину стенки колонны в пределах высоты оголовка сплошной колонны за счет вставки (см. рис.6.9) или увеличить толщину стенки ветвей сквозной колонны за счет приварки дополнительных накладок.
|
|
|
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 639; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!