Расчет оголовка колонны

Оголовки колонн должны быть увязаны с опорной частью главных балок, их основные решения приведены на рисунках 23 и 24.

Расчетными элементами оголовка являются ребра и швы, прикрепляющие ребра к колонне. Определяют ширину опорного ребра оголовка сплошной колонны

(8.15)

Требуемая площадь опорных ребер , где F - величина опорного давления на оголовок F=2Q; по второй схеме и F=1.5Q по первой схеме. Зная ширину опорного ребра, определяют толщину ребра

; при условии . (8.16)

Рис. 23. Оголовок сплошной колонны и опорное ребро.

Высоту оголовка сплошной колонны, примерно равную длине опорного ребра, определяет работа на срез стенки колонны, опорного ребра, швов, соединяющих ребро и стенку.

Длина опорного ребра оголовка, определяемая работой стенки колонны на срез

(8.17)

Катет шва, обеспечивающего прикрепление ребра к стенке, определяют по формуле:

, или

,

где см. Максимальную и минимальную высоту шва определяют в зависимости от толщины соединяемых элементов (ребра и стенки) по таблицам 2, 3 приложения 5, длина шва не должна превышать 85b_fK_f.

При t_S<t_w опорное ребро проверяют на срез:

(8.18)

Рис. 24. Траверса оголовка сквозной колонны.

Для обеспечения жесткости опорное ребро укрепляют поперечным ребром, ширину которого принимают равной b_S, а толщину - не менее

(8.19)

Конструктивной особенностью оголовка сквозной колонны является наличие траверсы (см. рис. 24).

Высоту траверсы определяет работа стенки ветви колонны на срез:

, (8.20)

где t_w - толщина стенки ветви.

Толщину траверсы определяет ее работа на срез: . (8.21)

Дальнейший расчет оголовка сквозной колонны (проверка опорного ребра, швов, прикрепляющих ребро к траверсе и траверсу к ветвям) выполняют аналогично расчету оголовка сплошной колонны.

Снизу траверсу укрепляют ребром жесткости, ширину которого принимают равной (2b_S+t_тр), а толщину - не менее .

Высоту оголовка обычно принимают равной высоте сечения сплошной колонны (h) или расстоянию между ветвями сквозной колонны (b’).

Если высота оголовка получается значительно больше, следует увеличить толщину стенки колонны в пределах высоты оголовка сплошной колонны за счет вставки (см. рис.20), или увеличить толщину стенки ветвей сквозной колонны за счет приварки дополнительных накладок.

Расчет базы

Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме способу закрепления нижнего конца колонны. Основные решения жестких и шарнирных баз приведены на рисунках 25 и 26.

Расчетными элементами базы являются: размеры опорной плиты в плане, толщины опорной плиты и высота траверсы.

Требуемая площадь опорной плиты

, (8.22)

где , g - коэффициент, равный 1,2; R_j - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (призменная прочность), равное 4,5; 7,0; 9,0 МПа соответственно для бетона марок 100, 150, 200.

Рис. 25. База, имеющая расчетную схему шарнирного типа

Ширина опорной плиты определяется конструктивно, где t_т=16-20 мм - толщина траверсы; С£(40-120) мм - вылет консоли плиты.

Определяют длину плиты

Окончательно размеры B и L должны быть кратными 20 мм. Подсчитывают площадь плиты

(8.23)

Определяют напряжение в фундаменте под плитой: (8.24)

Рис. 26. База колонны с расчетной схемой - защемление

Определяют моменты на консольном участке плиты:

(8.25)

Определяют момент на участке, опертом по трем сторонам,

где b - длина свободного края плиты; a - коэффициент, принимаемый по таблице 7.

Таблица 7

Значение коэффициентов

При а/b<0,5 плита рассчитывается как консоль (8.26)

Определяется момент на участке, опертом по четырем сторонам,

(8.27)

где b₁ - длина короткой стороны участка; b - коэффициент, принимаемый по табл. 8.

Таблица 8

Значения коэффициентов

Определяют толщину опорной плиты

(8.28)

где М - наибольший изгибающий момент из подсчитанных на отдельных участках.

Если t_пл получается большой, то можно уменьшить значения изгибающих моментов на участках плиты путем постановки дополнительных ребер (рис. 26).

Для наиболее экономичного использования материала плиты необходимо добиться выравнивания моментов на различных участках путем рационального назначения размеров отсеков.

Рис. 27. Расположение дополнительных ребер.

Толщину траверсы принимают в пределах 10-16 мм. Задавшись высотой швов (максимально возможными по конструктивным соображениям), определяют высоту траверсы

, или

(8.29)

где q_т - погонная нагрузка на траверсу; если нет дополнительных ребер, то - расчетная схема траверсы - однопролетная балка с консолями.

Проверяют нормальные напряжения в пролете

, где (8.30)

h - высота сечения колонны,

Проверяют приведенные напряжения на опоре (8.31)

где ; ;

Q=q_m×a - со стороны консоли; - со стороны пролета.

Расчет ребра производится аналогично консольным участкам траверсы.

Определив расчетные усилия M_р и Q_p и задавшись t_р=10-16 мм, определяют требуемую высоту ребра но не более h_m.

Проверяют касательные напряжения

(8.32)

Задавшись высотой сварных швов, проверяют на прочность по результирующему напряжению

или Толщина швов, прикрепляющих траверсы и ребра к опорной плите,

(8.33)

или (8.34)

где - суммарная длина швов, прикрепляющих траверсы и ребра к опорной плите. Если торец колонны фрезеруется, а опорная плита строгается (это обязательно указывать на чертеже), то сварные швы конструируют минимальной толщины.