34.Расчет и конструирование баз и оголовков

Конструирование и расчёт оголовка колонны.

Ширину столика принимаем конструктивно, а высоту – из условия размещения сварных угловых швов, необходимых для передачи напряжений с балки на полку.

Определяем требуемую длину сварных швов: , Принимаем b_ст , , Принимаем h_ст

Конструирование и расчёт базы колонны.

Определяем требуюмую площадь плиты базы. , Принимаем плиту размером, принимаем площадь по обрезу фундамента А_ф

Корректируем : , Расчитываем напряжение под плитой базы

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 10мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты.

Участок №1,опёртый на 4 канте отношение сторон: ,

Участок№2,консольный, отношение b/a>2.

Участок №3 =>

Определяем толщину плиты по максимальному изгибающему моменту. , Принимаем плиту толщиной t_пл

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С.

Принимаем толщину траверсы 12мм. Расчетные хар-ки: , , _w=0,7; _c=1,0; ,

Определяем требуемую высоту траверсы: , Принимаем высоту траверсы h_тр

Прикрепления расчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов h_ш=12мм;

Проверяем допустимую длину шва:

Крепление траверсы к плите принимаем угловые швы k_ш=10мм.

Проверяем прочность швов:

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось 1см на непровар. Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами К_ш=6мм.

Расчет опорной плиты и траверсы центрально сжатой колонны

Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны определяются по расчетному сопротивлению бетона фундамента осевому сжатию R₆ (принимаемому равным 44 кг/см² для бетона марки 100). Минимальная площадь плиты определяется по формуле

где N — расчетное усилие в колонне. Найдя необходимую площадь плиты, переходят к конструированию башмака, назначая ширину плиты В несколько больше ширины колонны. Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки (отпорного давления фундамента)

причем различные участки плиты будут находиться в разных условиях изгиба. На фигуре показана плита, на которой могут быть выделены три различных участка.

К расчету опорной плиты центрально сжатой колонны

Первый участок плиты 1 работает и рассчитывается как консоль. Для этого выделяют полосу шириной 1 см и подсчитывают момент в сечении I — I:

Момент сопротивления плиты толщиной 8 и шириной 1 см будет равен

Плита должна иметь достаточную толщину, чтобы равномерно передавать нагрузку на бетон, не прогибаясь при этом (как показано в преувеличенном виде), т. е. башмак должен работать как жесткий штамп. Используя полное напряжение в плите, равное расчетному сопротивлению, можно записать условно

откуда связь между толщиной плиты и вылетом консоли получается в следующем виде:

Второй участок плиты 2 работает как плита, опертая по четырем сторонам и нагруженная снизу той же равномерно распределенной нагрузкой q = σ_б. Расчет такой прямоугольной плиты, у которой максимальный момент действует в ее центре, производится при помощи таблиц, составленных акад. Б. Г. Галеркиным, по формулам

Здесь М_а и М_b — моменты, вычисленные для полос шириной 1 см в направлении размеров а и b; α — длина короткой стороны прямоугольника; α₁ и α₂ — коэффициенты, принимаемые по таблице в зависимости от отношения стороны b (более длинной стороны) к α. В случае, если — b/a > 2, определение момента может быть произведено для полосы, вырезанной вдоль короткой стороны, как в однопролетной балке (смотрите таблицу ниже, последний столбец). В предположении упругого защемления краев плиты можно полученные по формуле (34.VIII) или как в однопролетной балке моменты уменьшить на 25%. Третий участок плиты 3 работает как плита, опертая по трем сторонам. Наиболее опасным местом такой плиты является середина ее свободного края. Момент в этом сечении определяется по формуле

где α₃ — коэффициент, принимаемый по таблице; d₁ — длина свободного края плиты. В случае, если a₁/d₁ < 0,5, плита проверяется как консоль. Определение толщины плиты производится по необходимому моменту сопротивления плиты

откуда

При конструировании базы следует стремиться к тому, чтобы толщины на различных участках плиты, определяемые по формулам (33.VIII) и (36.VIII), были близкими друг к другу. Этого можно достичь, изменяя размеры a, b и с. Так, например, на фигуре, в путем постановки диафрагмы, участок 3 (внизу) разбивается на два: на участок 4, опертый по четырем сторонам, и на участок 5, опертый по трем сторонам, но с меньшим размером а₁. Обычно толщину опорной плиты принимают в пределах 16 — 40 мм (кроме плит колонн с фрезерованными торцами, где толщина может быть больше). Высота траверсы определяется из условия размещения сварных швов, через которые усилия со стержня колонны передаются на траверсу.

Расчет и конструирование оголовков колонн

При свободном сопряжении балки обычно ставят на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа.

В этом случае оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны.

Если нагрузка передается на колонну через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, то плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок.

Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к ветвям колонны при сквозном стержне или к стене колонны при сплошном стержне. Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок. Проверяют их по формуле:

(8.35)

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

(8.36)

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:

(8.37)

Назначив толщину ребра, следует проверить:

(8.38)

При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте npикрепления к ним ребер. Можно в пределах высоты оголовка сделать стенку более толстой.

Чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок, вертикальные ребра воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.

Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20-25 мм.

При фрезерованном торце колонны давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка. В этом случае толщина швов, соединяющих плиту с ребрами, так же как и с ветвями колонны, назначается конструктивно.

Большие опорные давления балок лучше передавать на колонну через ребра, расположенные над полками колонн.

Если балка, крепится к колонне сбоку, вертикальная реакция передается через опорное ребро балки на столик, приваренный к полкам колонны. Торец опорного ребра балки и верхняя кромка столика пристраиваются. Толщину столика принимают на 20-40 мм больше толщины опорного ребра балки.

Столик целесообразно приваривать к колонне по трем сторонам.

Сварные швы, приваривающие столик к колонне, рассчитывают по формуле:

(8.39)

Коэффициент 1,3 учитывает возможную непараллельность торцов опорного ребра балки и столика из-за неточности изготовления, что приводит к неравномерному распределению реакции между вертикальными швами.

Чтобы балка не зависла на болтах и плотно стала на опорный столик, опорные ребра балки прикрепляют к стержню колонны болтами, диаметр которых должен быть на 3-4 мм меньше диаметра отверстий.

35.Фермы. Классификация ферм. Генеральные размеры.