Расчет оголовка колонны

Толщина опорной плиты оголовка колонны назначается конструктивно t_og=20 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 = 2187,06/33,6 =65,1 см²,

где N = 2187,06 кН – расчетное усилие в колонне;

R_p = 33,6 кН/см² - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, принимаемое в зависимости от марки стали по табл. В.7 прил. В СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. Б.15 прил. Б пособия.

Усилие N передается на колонну по длине смятия, определяемой по формуле = 18+2 = 20 см, где b_d = 18 см – ширина торцевого опорного ребра главной балки; t_og = 2 см – толщина опорной плиты оголовка колонны.

Толщина ребер оголовка колонны принимается из условия = 65,1/20 = 3,25 см равной t_r,og=36 мм из листовой стали толщиной в соответствии с ГОСТ 19903-74* или ГОСТ 82-70* по табл. В.1 и В.2 прил. В пособия.

По принятой толщине ребер оголовка колонны по табл. Б.12 прил. Б пособия подбирается минимальный катет сварного углового шва из условия , который определяется по табл. 38 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. Б.12 прил. Б пособия в зависимости от толщины свариваемых элементов. Определяется вид расчетного сечения углового сварного шва. Принимается полуавтоматическая сварка, материал – С 285 и сварочная проволока Св-08Г2С по табл. Б.14 прил. Б пособия.

Предварительно находятся параметры сварных швов и определяется минимальное значение βR_w:

R_wf=21,5 кН/см² (по табл. Б.14); R_wz=0,45* R_un=0,45*38=17,1 кН/см² (по табл. Б.7 и Б.3). Принимается k_f=10 мм (по табл. Б.12), тогда β_f=0,8 и β_z=1,0 (по табл. Б.13). Тогда β_f* R_wf=0,8*21,5=17,2 кН/см² > β_z* R_wz=1,0*17,1=17,1 кН/см². Расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления.

Расчетная длина сварного шва равна l_w = N/(4*β_z* R_wz*k_f)= 2187,06/ (4*17,1*1) = 31,97 см. Высота траверсы принимается с учетом непровара сварного шва: = 31,97 +1=32,97 см. Таким образом, h_r = 35 см.

Толщину стенки колонны в месте приварки ребра необходимо проверить на срез. Расчетное сопротивление стали на срез равно = 15,08 кН/см². Требуемая из условия прочности на срез толщина стенки колонны должна соответствовать условию: .

t_ws = 2187,06/(2*35*15,08) = 2,07 см > t_w = 1 см. Толщина стенки колонны в месте приварки ребра недостаточна, необходимо выполнение вставки в стенку колонны толщиной 22 мм.

Заключение

Приведенные в учебном пособии основные положения проектирования, расчета и конструирования балочной клетки являются актуальными для обучения студентов, выполняющих курсовой проект по дисциплинам профессионального цикла «Металлические конструкции, включая сварку», «Металлические конструкции (общий курс)» и предполагающих дальнейшую работу в проектных организациях.

При выполнении общих требований по проектированию металлических конструкций зданий учтены изменившиеся положения по расчету и проектированию стальных конструкций. В пособии приведены примеры расчета конструкций балочной клетки в соответствии с изменившимися нормативными требованиями.

Особое внимание уделено расчетам и конструктивным решениям отдельных узлов конструкций и сварных соединений, влияющих на устойчивость зданий и сооружений в зависимости от используемых материалов для несущих и ограждающих конструкций.

Все излагаемые в пособии положения основываются на обновленных нормативных требованиях, действующих на момент издания.