7.3.6. Розрахунок оголовка колони

Конструкція оголовка показана на рис. 11.

Розрахункове навантаження на оголовок становить N=3031,6 кН.

Вертикальне ребро оголовка проектуємо з листової сталі С245 з розрахунковим опором R_p=366 МПа і R_s=139,2 МПа.

1. Розміри плити оголовка. Товщину плити оголовка приймаємо із конструктивних міркувань t_пл1=25 мм (приймаємо не менше 20 мм).

Розміри плити в плані:

для колони із двох швелерів (рис. 11,а): L_пл1=b+40 мм, В_пл1=h+40 мм,

для колони із двох двотаврів згідно з прикладом розрахунку (рис. 11,б):

L_пл1=b+b_f+40 мм = 400+160+40 = 600 мм,

В_пл1=h+40 мм = 450+40 = 490 мм,

де b – ширина перерізу колони, h – висота вітки колони, b_f – ширина полиці двотавра.

Проектне положення головних балок на колонах фіксується за допомогою монтажних болтів діаметром d=20 мм, для чого в плиті оголовка передбачаємо необхідні отвори діаметром d_o=23 мм (рис. 11).

2. Розміри вертикального ребра.

Товщину вертикального ребра оголовка обчислюємо з умови роботи його на зминання по контакту з опорною плитою:

t_s1 = N/(l_ef·R_p) = 3031,6/(31·33,6) =2,9 см,

де l_ef= b_s+ t_w = 260+2·25 = 310 мм (тут b_s – ширина опорного ребра головної балки, t_w – товщина плити оголовка).

З урахуванням сортаменту на листову сталь приймаємо товщину вертикального ребра оголовка t_s=30 мм.

Визначаємо висоту ребра оголовка.

Зварні шви оголовка, як і бази, виконуємо ручним зварюванням електродами з використанням електродів типу Е42 з R_wf=180 МПа і β_f=0,7.

Ребро оголовка приварюється до стінок віток колони за допомогою чотирьох вертикальних швів, довжина яких і визначає висоту ребра (рис. 11).

Прийнявши катет кутових швів k_f=11 мм, (k_f=1,2 t_w – товщина стінки вітки колони) обчислюємо необхідну їх довжину:

l_w= N/(4·β_f·k_f·R_wf) = 3031,6/(4·0,7·1,1·18) = 54,7 см.

Приймаємо l_w=55 см, що відповідає конструктивним вимогам:

l_w = 55 см < 85·β_f·k_f = 85·0,7·1,1 = 65,5 см.

Тоді висота вертикального ребра:

h_s1 = l_w+10 мм = 550+10 = 560 мм.

Перевірка міцності вертикального ребра зрізу:

τ = N/(2·h_s1·t_s1) = 3031,6/(2·56·3)= 9,02 кН/см²=90,2 МПа < R_sγ_c=139,2 МПа.

Розрахунок горизонтальних зварних швів, що прикріплюють вітки колони до плити оголовка.

Плита оголовка опирається на фрезеровані торці віток колони, тому горизонтальні шви відіграють тільки конструктивну функцію і не розраховуються, а катет їх приймається мінімальним у відповідності з табл. 38* [1].

У нашому прикладі розрахунку k_{f min}=8 мм.

Якщо ж торці віток колони не фрезеруються, то горизонтальні шви сприймають діюче на колону навантаження N і потрібний катет їх визначають за формулою:

k_f=N/(_f  R_wf  l_w),

де _f і R_wf - характеристики шва, приймається такими ж, як і для вертикальних швів ребра оголовока; l_w – сумарна розрахункова довжина горизонтальних швів по периметру плити оголовка, яка приймається для

колони із двох швелерів l_w = 2(b+h), а для колон із двох двотаврів - l_w = 2(b+2b_f+h); (тут b – ширина перерізу колони, h – висота перерізу вітки, b_f – ширина полиці двотавра).

7.3.7. Конструювання колони

Після розрахунку оголовка, стержня та бази виконуємо конструювання колони, яке здійснюється за результатами розрахунків.

Геометрична довжина колони l_c=8350 мм повинна дорівнювати сумі розмірів усіх елементів вздовж висоти колони:

l_c=n·(d_s+l_b)+h_тр+t_пл+t_пл1=7·(280+900)+520+45+25= 8850 мм,

де n=7 – число планок або проміжків між ними; d_s=280 мм – ширина планок; l_b=900 мм – відстань між планками у просвіті; h_тр=520 мм – висота траверси; t_пл=45 мм – товщина опорної плити бази; t_пл1=25мм – товщина плити оголовка.

Конструктивна схема колони показана на рис. 12,а.

Паралельно з поверховим сполученням балок в прикладі розрахунку, як варіант, розглядалося сполучення балок в одному рівні, для якого геометрична довжина колони становить l_c=9210 мм.

l_c=n·(d_s+l_b)+h_тр+t_пл+t_пл1=7·(290+940)+530+45+25= 9210 мм.

Конструктивна схема колони із двох швелерів показана на рис. 12,б.

Список літератури

1. СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М: ЦИТП Госстроя СССР, 1991.-96 с.

2. ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи.

3. Клименко Ф.Е., Барабаш В.М. Металеві конструкції: Підручник. – Львів: Світ, 1994. – 280 с.

4. Бабич В.І., Огороднік В.І., Романюк В.В., Таблиці для проектування будівельних конструкцій. Довідник. - Рівне, 1999 – 506с.

5. Романюк В.В., Робочий майданчик виробничих будівель. Навчальний посібник, - Рівне, 2007-281с.

Рис. 12. Конструктивна схема колони.

40