3.2.2. Пример расчёта оголовка колонны в случае опирания главных балок сверху

Исходные данные: см. раздел 3.2.1.

Оголовок колонны при опирании главных балок включает плиту и парные продольные рёбра, поддерживающие плиту и приваренные к стенке колонны (рис.7).

При конструировании принимается в запас следующая схема передачи нагрузки: силовой поток передается от двух главных балок на плиту, через неё на фрезерованные торцы рёбер и далее по четырём фланговым швам на стенку колонны.

Плита принимается конструктивно толщиной

Таким образом, основной задачей является определение размеров продольных ребер. Эти размеры определяются из условий их работы, а именно:

– под плитой рёбра испытывают торцевое смятие;

– швы, прикрепляющие ребра к стенке колонны работают на срез и определяют их высоту.

Требуемая площадь смятия определится по формуле (27) как

Учитывая наличие двух балок, расчетная нагрузка на плиту будет равна

В соответствии с табл. 1 и табл. 51 [6] расчетное сопротивление стали на смятие R_p = R_u = 36 .

Таким образом, требуемая площадь смятия будет равна:

Рис.14. К расчёту рёбер оголовка

Учитывая распределение нагрузки от опорного ребра главной балки через плиту под углом, равным 45⁰, требуемую ширину ребра оголовка b_р определяем конструктивно (рис. 14) как

По ГОСТ 103–76 «Полоса стальная общего назначения» примем

Тогда требуемую толщину одного ребра можно определить по формуле:

Окончательно принимаем в соответствии с ГОСТ 103–76.

Высота ребер определяется из условия среза четырех швов, прикрепляющих ребра к стенке колонны и передающих нагрузку от двух главных балок.

Определяем длину этих швов по формулам (31) и (32):

– из условия работы на срез по металлу шва

– из условия работы на срез по металлу границы сплавления

Катет швов принимем в пределах его возможных величин: – .

Минимальный катет определяется по табл. 38 [6]: в нашем случае соединение тавровое с двусторонними угловыми швами, сварка полуавтоматическая, предел текучести до 430 МПа (R_y = 240 МПа), толщина наиболее толстого элемента Таким образом, принимаем = 7 мм.

Максимальный катет определяем в соответствии с п. 12,8, а, как 1,2 , где – наименьшая толщина соединяемых элементов. В рассматриваемом случае отсюда 1,2 .

В первом приближении примем катет швов, прикрепляющих рёбра к стенкам колонны

Коэффициенты проплавления определяем по табл. 34 [6] для полуавтоматической сварки проволокой d = 1,4 – 2 мм, нижнего положения шва при катете 10 мм.

Расчетные сопротивления угловых швов на срез по металлу шва и металлу границы сплавления принимаем из предыдущего примера: .

Подставляем полученные величины в формулы (31) и

(32) и получаем длины швов:

Полученные длины швов необходимо проверить. Наибольшая из них не должна превышать длину шва, определяемую по формуле п. 12.8,г [9], как максимальную возможную длину флангового шва:

85β_f k_f = 85∙0,8∙1= 68 см.

В нашем случае 58,4 см< 68 см, то есть проверка выполняется. Окончательно принимаем высоту ребра по наибольшей из расчётных длин швов.