Расчет оголовка колонны

При шарнирном опирании сварных балок на колонны передача опорной реакции осуществляется с помощью торцевого опорного ребра или парных опорных ребер (рис.14, 15) через опорную плиту оголовка. Толщина опорной плиты оголовка колонны назначается конструктивно t_og=20–25 мм.

При опирании балок с помощью торцевого опорного ребра усилие на стержень колонны передается опорными ребрами через плиту оголовка. Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщина ребер оголовка определяется из условия смятия. Требуемая площадь смятия равна, см²,

, (160)

где N – расчетное усилие в колонне по формуле (97), кН;

R_p – расчетное сопротивление стали колонны смятию торцевой поверхности, кН/см², принимаемое в зависимости от марки стали по табл. В.7 прил. В СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 15 прил. Б пособия.

Усилие N передается на колонну по длине смятия, определяемой по формуле (161)

(161)

где b_d – ширина торцевого опорного ребра главной балки, см;

t_og – толщина опорной плиты оголовка колонны, см.

Толщина ребер оголовка колонны принимается из условия (162) , см, из листовой стали толщиной от 12 мм в соответствии с ГОСТ 19903-74* или ГОСТ 82-70* по табл. 1 и 2 прил. В пособия:

, (162)

где A_sm – требуемая площадь смятия по условию (160), см²;

l_sm – длина смятия, определяемая по формуле (161), см.

По принятой толщине ребер оголовка колонны (табл. 12 прил. Б пособия) подбирают минимальный катет сварного углового шва из условия , который определяют по данным табл. 38 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 12 прил. Б пособия в зависимости от толщины свариваемых элементов.

Далее определяется вид расчетного сечения углового сварного шва. Полуавтоматическую сварку и тип сварочной проволоки или электрода принимают по табл. 14 прил. Б пособия, где указано расчетное сопротивление металла шва R_wf. Расчетное сопротивление металла границы сплавления равно R_wz=0,45R_un, где R_un – расчетное сопротивление стали по временному сопротивлению, принимаемое по табл. 3 прил. Б пособия.

Если то расчетным является сечение по металлу шва, и напряжение определяется по формуле (135) , кН/см².

Если то расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления, тогда расчетное напряжение вычисляется по формуле (136) кН/см²,

где β_f – коэффициент проплавленияпри расчете прочности сварного шва по металлу шва, значения коэффициентов β_f принимаются по табл. 39 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 13 прил. Б пособия;

β_z - коэффициент проплавленияпри расчете прочности сварного шва по границе сплавления, значения коэффициентов β_z принимаются по табл. 39 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 13 прил. Б пособия;

R_w– расчетное сопротивление сварного шва, принимаемое в соответствии с табл. 4 и табл. Г.2 прил. Г СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 7 и 14 прил. Б пособия в зависимости от вида сварочной проволоки или электрода;

γ_с – коэффициент условий работы элементов конструкций и соединений, приведенный в табл. 1 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или в табл. 4 прил. Б.

Определив расчетное сечение, необходимо рассчитать требуемую длину сварного шва по формуле (163), см,

, (163)

где N – расчетное усилие в колонне по формуле (97), кН;

β_f или β_z – коэффициент проплавленияпри расчете прочности сварного шва по металлу шва или по границе сплавления; значения коэффициентов β приведены по табл. 39 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 13 прил. Б пособия;

k_f – принятый катет сварного углового шва, см;

R_w– расчетное сопротивление сварного шва по металлу шва или по границе сплавления, принимаемое в соответствии с табл. 4 и табл. Г.2 прил. Г СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 7 и 14 прил. Б пособия в зависимости от вида сварочной проволоки или электрода.

Учитывая дефекты в концевых участках сварного шва, высоту ребра в оголовке колонны принимают равной полной длине сварного шва, см,

(164)

Кроме этого, толщину стенки колонны в месте приварки ребра следует проверить на срез. Расчетное сопротивление стали на срез равно . Требуемая из условия прочности на срез толщина стенки колонны должна соответствовать условию (165), см,

. (165)

При невыполнении условия (165) делают вставку в стенке колонны нужной толщины.