Металлический оголовок на жб колонне

Обновлено: 07.01.2025

Главная балка опирается на колонну сверху, при этом сопряжение принимается шарнирным. Продольная сжимающая сила N от главных балок передается через опорную строганную с двух сторон плиту толщиной t_on = 16 – 25 мм непосредственно на ребра оголовка сплошной колонны и на диафрагму в сквозной колонне.

Торцы колонны, ребер и диафрагмы фрезеруются. Передача усилия от ребер на стенку колоны и от диафрагмы на стенки ветвей колоны осуществляется вертикальными сварными швами. Плита служит для крепления балок на колонне монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Сварные швы, прикрепляющие плиту к колонне, назначаются конструктивно с катетом минимального размера, принимаемого по наибольшей толщине стыкуемых элементов (см. табл. 3.6). Размеры плиты в плане принимаются больше контура колонны на 15 – 20 мм в каждую сторону для размещения сварных швов.

Для придания жесткости вертикальным ребрам и диафрагме, а также для укрепления от потери устойчивости стенок стержня колонны или ветвей сквозной колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок вертикальные ребра снизу обрамляются горизонтальным ребром жесткости.

4.4.1. Оголовок сплошной колонны

Оголовок состоит из плиты и ребер (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Оголовок сплошной колонны

Требуемую площадь вертикального парного ребра определяем из условия смятия:

Конструкция и расчет оголовка колонны

Конструктивное решение оголовка колонны принимается в зависимости от компоновочной схемы балочной клетки и конструкции стержня колонны. Наиболее простым и надежным является свободное опирание балки на колонну сверху через опорную плиту (рис.19). В исключительных случаях, когда по оси колонны располагается балка настила, главные балки могут опираться на колонну через опорный столик сбоку (рис.20).

Рис. 19. Опирание балок на колонну сверху:

а, б, в – сплошная колонна; г, д – сквозная колонна

При установке главной балки на колонну сверху расчет оголовка на воздействие опорных реакций главных балок выполняется в следующей последовательности:

1. Конструктивно назначают толщину опорной плиты t_O=20…25мм. Размеры плиты в плане должны быть на 20…30мм больше габаритных размеров сечения колонны.

2. Определяют размеры опорного ребра колонны. Ширина ребра назначается из условия, чтобы была обеспечена необходимая длина участка смятия b_СМ=b_Р+2t_o_, где b_Р - ширина опорного ребра главной балки. Толщину ребра t_P находят из условия смятия его торца: t_P³2F_ОП/(b_СМR_P). Длину ребра l_Р определяют из условия прочности сварных швов, прикрепляющих его к стенке или ветвям колонны: l_P=2F_ОП/(4b_fk_fR_WF)+10мм£85b_fk_f. Kf принимают не менее значений, приведенных в табл.П.3 в зависимости от толщины ребра и не более 1,2t_W (t_W – толщина стенки сплошной колонны или стенки ветви сквозной колонны).

Рис. 20. Опирание балок на колонну сбоку:

А – сплошная колонна; б – сквозная колонна

3. Проверяют прочность стенки сплошной колонны или стенки ветви сквозной колонны на срез: t=2F_ОП/(2l_Pt_W)£R_S или t=2F_ОП/(4l_Pt_W)£R_S_. При недостаточной прочности стенок увеличивают длину ребра l_P. Если в сплошной колонне увеличение длины ребра невозможно (когда kf=1,2tw, lp>85b_fkf), а прочность стенки не обеспечена, то предусматривают вставку в верхней части стенки длиной l_B=l_P+50мм и толщиной tв=2F_ОП/2lpRs (рис.19).

При опирании балки на колонну сбоку (рис.20) расчетом определяется длина столика из условия прочности сварных швов, прикрепляющих его к полкам или ветвям колонны:

l_ст³1,3F_оп/(2b_fk_fR_wf)+10мм, l_ст³1,3F_оп/(2b_zk_fR_wz)+10мм, где 1,3 – коэффициент, учитывающий возможное неравномерное распределение опорной реакции между швами; Kf принимают не менее значений, приведенных в табл.П.3 в зависимости от толщины опорного столика и не более 1,2t (t – толщина стенки ветви сквозной колонны или толщина полки сплошной колонны).

Толщину опорного столика t_c назначают конструктивно 30…40мм. Так же конструктивно принимают ширину столика b_c=b_p+(20…30)мм, где b_p – ширина опорного ребра главной балки.

Конструкция и расчет базы колонны

Проектирование базы начинают с выбора ее конструкции. При шарнирном сопряжении с фундаментом для уменьшения трудоемкости изготовления базу колонны сплошного сечения рекомендуется проектировать из одной плиты (рис.21,а). Для уменьшения толщины плиты применяют базы с траверсами или ребрами (рис.21,б,в). Базы колонн сквозного сечения проектируют, как правило, с траверсами (рис.21,г). Опирание стержня колонны на опорную плиту может быть двух типов: через фрезерованный торец колонны при строганной верхней плоскости плиты – базы раздельного типа и через сварные угловые швы – базы объединенного типа.

После выбора типа базы приступают к расчету ее элементов. Расчетом определяются размеры опорной плиты в плане, ее толщина, размеры траверс и ребер, размеры сварных швов. Анкерные болты назначают конструктивно диаметром 20…30мм.

Требуемую площадь плиты определяют по формуле А_пл=N/(1,2R_b),где R_b- призменная прочность бетона фундамента; принимается в зависимости от заданного класса бетона:

Класс бетона В7.5 В10 В12.5 В15

R_b, МПа 4,5 6,0 7,5 8,5

Ширину плиты (размер В) назначают конструктивно, приняв свес консольного участка с=60…120мм и толщину траверс 10…16мм. Требуемая длина плиты L=А_пл/В. Окончательно размеры плиты назначают кратными 10мм.

В базах, состоящих только из опорной плиты, в рабочую площадь включают лишь участки, защемленные по контуру колонны (заштрихованы на рис.21,а). При заданных размерах колонны h и b_f (h>b_f) и площади плиты А_пл необходимый вылет плиты с определяют по формуле c=0,5(k-Ök 2 -А_пл), где k=b_f+0,5h.Требуемая длина плиты L=А_пл/В.

Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки под действием реактивного давления бетона фундамента, значение которого принимается равномерно распределенным по всей рабочей площади плиты s_ф=N/А_пл,р, где А_пл,р - рабочая площадь плиты: в базах, состоящих только из одной плиты, А_пл,р=4b_fc+2(h_w-2c)c, во всех остальных случаях А_пл=BL. Опорами для пластинки служат стержень колонны, траверсы, ребра, которые делят ее на отдельные участки, опертые на одну, три или четыре стороны.

Расчетный момент на консольных участках плиты (участок 1)

Рис. 21. Базы центрально-сжатых колонн объединенного типа

На участках, опертых по трем сторонам (участок 2),

где а₁- размер свободной (незакрепленной) стороны участка. Коэффициент b зависит от отношения закрепленной стороны к свободной:

b₁/a₁ 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,20 1,40 >2

bх10 3 60 74 88 97 107 112 120 126 132

Расчетный момент на участках, опертых по четырем сторонам,

где а – размер короткой стороны. Коэффициент a определяется в зависимости от отношения более длинной стороны b к короткой:

b/a 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 >2

aх10 3 48 55 6 3 69 75 81 86 91 94 98 125

Толщину плиты подбирают по наибольшему изгибающему моменту из М₁, М₂ и М₃:

где g_c=1,2 для сталей С235…С255 и g_c=1 для более прочных сталей.

Размер t_пл округляют до стандартной ближайшей величины.

Если толщина плиты базы объединенного типа по расчету более 40мм, необходимо изменить ее конструкцию, установив, например, дополнительные ребра на участке с максимальным изгибающим моментом (рис.22,а).

Толщина плиты базы раздельного типа допускается до 60…80мм. В этих базах, как правило, плиту в плане назначают квадратную (рис.22,б). Размер В=ÖN/(1,2R_b), изгибающий момент М»s_фcA₁ , где А₁ – площадь трапеции, заштрихованная на рисунке.

Рис. 22. К расчету опорной плиты базы

Расчет траверс и ребер базы выполняют от приходящейся, на них нагрузки, передаваемую опорной плитой. Траверсу рассчитывают как однопролетную балку с консолями (рис.23). Погонная нагрузка на траверсу составит q_t=s_фd_т, где d_т - ширина грузовой площади.

Рис. 23. Расчетные схемы и эпюры М:

А – траверсы; б - ребра

Изгибающий момент в консольной части траверсы М_т=q_тb₁ 2 /2, перерезывающая сила Q_т=q_тb₁.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется двумя швами, как правило, полуавтоматической сваркой (b_f=0,9). Учитывая, что l_w£85b_fk_f, назначают величину катета шва k_f³(1/b_f)Öq_тL/(2x85R_wf), но не более 1,2t_т и не менее значений, приведенных в табл. П.3.

Требуемая высота траверсы из условия прочности сварных швов: h_т=q_тL/(2b_fk_fR_wf)+10мм.

Окончательно размер траверсы назначают кратным 10мм.

Прочность траверсы проверяется на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы: Ös 2 +3t 2 £1,15R_yg_c;

Расчет ребер и швов, прикрепляющих их к стержню колонны, выполняют на совместное действие изгибающего момента и перерезывающей силы. Расчетная схема ребра показана на рис.22. Нагрузка на единицу длины ребра q_p=s_ф(c+t_p+a₁/2).

Толщину ребра t_p принимают 10…16мм. Изгибающий момент и перерезывающую силу в месте крепления ребра к колонне находят по формулам: M_p=q_pl_p 2 /2, Q_p=q_pl_p. Задаются высотой ребра h_р=200…400мм и проверяют прочность сварных швов, прикрепляющих ребро к стержню колонны, по формуле Öt_M 2 +t_Q 2 £R_wf, где t_M=6M_p/(2b_fk_f(h_p-1см) 2 ); t_Q=Q_p/(2b_fk_f(hp-1см)).

Если условие прочности не выполняется, нужно увеличить высоту ребра.

Требуемую толщину швов, прикрепляющих стержень колонны, траверсы и ребра к плите, определяют:

Здесь l_w - суммарная длина швов, прикрепляющих стержень, траверсы и ребра к плите.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.015)

Конструирование и расчет оголовков колонн

Главная балка опирается на колонну сверху, при этом сопряжение принимается шарнирным. Продольная сжимающая сила N от главных балок передается через опорную строганную (фрезерованную) с двух сторон плиту толщиной t _on = 20 – 25 мм непосредственно на ребра оголовка сплошной колонны и на диафрагму или ребра в сквозной колонне (исключается работа плиты на изгиб).

Торцы колонны, ребер и диафрагмы фрезеруются в сборе. Передача усилия от ребер на стенку колоны и от диафрагмы на стенки ветвей колоны осуществляется вертикальными сварными швами. Плита служит для крепления балок на колонне монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок. Сварные швы, прикрепляющие плиту к колонне, назначаются конструктивно с катетом минимального размера, принимаемого по наибольшей толщине стыкуемых элементов (см. табл. 3.3). Размеры плиты в плане принимаются больше контура колонны на 15 – 20 мм в каждую сторону для размещения сварных швов.

Оголовок сплошной колонны

Оголовок состоит из плиты и ребер (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Оголовок сплошной колонны

Требуемую площадь вертикального парного ребра определяем из условия прочности его на смятие:

A _r = N/(R _p γ _c) = 2067 / (36,1 · 1) = 57,26 см 2 .

t _r = А _r/l _ef = 57,26 / 25 = 2,29 см,

где l _ef = b ′ _r + 2t _оп = 20 + 2 · 2,5 = 25 см – условная длина распределения нагрузки, равная ширине опорного ребра главной балки b ′ _r плюс две толщины плиты оголовка колонны (t _on принята 25 мм).

Ширина ребра (выступающая часть)

Принимаем два вертикальных ребра сечением 125´25 мм.

Проверяем вертикальное ребро на местную устойчивость.

Минимальный катет шва k _f_,_min = 5 мм при механизированной сварке листа толщиной t_max = t _r = 25 мм из стали с пределом текучести до 28,5 кН/см 2 (см. табл. 3.3). Максимальный катет, принимаемый в зависимости от соединяемого элемента наименьшей толщины (здесь t_min = t _w = 8 мм): k _f_,_max = 1,2t_min = 1,2 · 8 ≈ 10 мм. Задаемся катетом шва k _f = 9 мм.

Требуемая длина шва (расчет по металлу границы сплавления)

l _w = N/(4β _z k _f R _wz γ _c) = 2067 / (4 ∙ 1,05 ∙ 0,9 ∙ 16,65 ∙ 1) = 32,84см

Окончательно принимаем высоту ребра h _r = 340 мм с учетом 1 см на компенсацию дефектов в концевых участках шва по его длине.

При тонких стенках сплошной колонны толщину стенки t _w проверяют на срез по граням крепления опорных вертикальных ребер.

Требуемая толщина стенки

t′_w = N/(2h _r R _s γ _c) = 2067 / (2 · 34 · 13,92 · 1) = 21,84 мм,

что больше толщины стенки t _w = 8 мм. Производим местное усиление стенки колонны путем замены участка стенки в пределах высоты оголовка вставкой t ′ _w = 22 мм.

Для снижения концентрации напряжений при сварке встык элементов разной толщины на элементе большей толщины выполняем скосы с уклоном 1:5.

Ширину горизонтальных ребер жесткости принимаем равной ширине вертикальных опорных ребер b _s = b _r = 125 мм. Толщину ребра определяем из условия его устойчивости:

она должна быть не менее t ′ _w/3 = 22 / 3 =7,33 мм. Принимаем парное ребро из полосы сечением 125´10 мм.

Оголовок сквозной колонны

Оголовок состоит из плиты и диафрагмы, подкрепленной горизонтальным ребром жесткости (рис. 6.10). Как вариант возможно устройство дополнительных вертикальных ребер, прикрепляемых к диафрагме сварными швами и передающих давление от главных балок через диафрагму на колонну.

Рис. 6.10. Оголовок сквозной колонны

Расчет производится аналогично расчету оголовка сплошной колонны.

Толщина диафрагмы t _d определяется расчетом на смятие от продольной силы N:

t _d = N/(l _ef R _p γ _c) = 2067 / (25 · 36,1 · 1) = 2,29 см,

где l _ef = 25 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки (см. п. 6.3.1).

Принимаем t _d = 25 мм.

Высота диафрагмы определяется из условия прочности стенок ветвей колонны на срез:

h _d = N/(4sR _s γ _c) = 2067 / (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,5 см,

где s = 7,5 мм – толщина стенки принятого швеллера.

Принимаем h _d = 50 см.

Проверяем диафрагму на срез как короткую балку:

где Q = N/2 = 2067 / 2 = 1033,5 кН.

k _f = N/(4β _z l _w R _wz γ _c) = 2067 / (4 · 1,05 · 49 · 16,65 · 1) = 0,6 см,

где l _w = h _d – 1 см = 50 – 1 = 49 см – расчетная длина шва.

Принимаем катет шва k _f = 6 мм, что отвечает минимальной его величине при механизированной сварке элементов t _d = 25 мм. Расчетная длина флангового шва должна быть не более 85β _f k _f : l _w = 49 > 85 × 0,9 × 0,6 = 45,9 см. Условие не выполняется. Принимаем k _f = 7 мм.

Толщина горизонтального ребра жесткости t _s = t _d/3 = 25 / 3 = 8,33 мм, принимаем t _s = 10 мм.

Общую ширину b _s назначаем из условия устойчивости свеса ребра:

Принимаем b _s = 300 мм.

Высоту оголовка обычно принимают равной высоте стенки сплошной колонны h _w или расстоянию между ветвями сквозной колонны b _о (в любом случае не менее 0,6 этих величин). Если высота оголовка получается значительно больше, следует увеличить толщину стенки колонны в пределах высоты оголовка сплошной колонны за счет вставки (см. рис.6.9) или увеличить толщину стенки ветвей сквозной колонны за счет приварки дополнительных накладок.

Оголовки колонн. Расчет и конструирование

Сопряжение балок с колоннами может быть свободное (шарнирное) и жесткое. Свободное сопряжение передает только вертикальные нагрузки. Жесткое сопряжение образует рамную систему, способную воспринимать горизонтальные воздействия и уменьшать расчетный момент в балках. В этом случае балки примыкают к колонне сбоку.

При свободном сопряжении балки 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 (рис.).

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 (рис. а и б).

Рис. Оголовки колонн при опирании балок сверху

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)

Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше 85∙β_w∙k_f:

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением , (10)

где - длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны.

Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле:

При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте прикрепления 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.

Если балка крепится к колонне сбоку (рис.), 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.

Рис. Опирание балки на колонну сбоку

Столик целесообразно приваривать к колонне по трем сторонам.

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.

29.Конструирование ферм. Общие требования

Конструирование ферм начинают с вычерчивания осевых линий, образующих геометрическую схему фермы.

Затем наносят контуры стержней так, чтобы осевые линии совпадали с центрами тяжести сечений. Для несимметричных сечений (тавров, уголков) привязки осей округляют до 5 мм.

Когда сечение пояса по длине фермы меняется, в геометрической схеме принимают одну осевую линию поясов и к ней привязывают элементы пояса. Для удобства опирания примыкающих элементов (для ферм перекрытий - настила или прогонов) верхнюю грань пояса сохраняют на одном уровне. Места изменения сечения поясов выносят от центра узла в сторону меньшего усилия. Резку стержней решетки производят нормально к оси стержня; для крупных стержней можно допустить косую резку для уменьшения размеров фасонок. Для снижения сварочных напряжений в фасонках, стержни решетки не доводят до поясов на расстояние равному » шести толщин фасонок, но не более 80 мм. Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекладываемых накладками, оставляют зазор не менее 50 мм.

Толщину фасонок выбирают в зависимости от действующих усилий (табл. 7.2). При значительной разнице усилий в стержнях решетки можно принимать две толщины в пределах отправочного элемента. Допустимая разница толщин фасонок в смежных узлах - 2 мм.

Размеры фасонок определяют по необходимой длине швов крепления элементов. Необходимо стремиться к простейшим очертаниям фасонок, чтобы упростить их изготовление и уменьшить количество обрезков.

Фермы пролетом 18 – 36 м разбивают на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах. Целесообразно для удобства укрупнительной сборки и изготовления проектировать так, чтобы правая и левая полуфермы были взаимозаменяемы.

Ферма - система стержней, соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию. Фермы бывают плоскими (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными.

Плоскиефермы (рис. а) могут воспринимать нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении из своей плоскости связями или другими элементами. Пространственные фермы (рис. б, в) образуют жесткий пространственный брус, способный воспринимать нагрузку, действующую в любом направлении. Каждая грань такого бруса представляет собой плоскую ферму. Примером пространственного бруса может служить башенная конструкция (рис. г).

Рис. Плоская (а) и пространственные (б, в, г) фермы

30.Фермы из парных уголков

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке фланговыми швами (рис. а).

Усилие в элементе распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня:

где b- ширина полки уголка;

z₀- расстояние от центра тяжести уголка до его обушка.

а – крепление раскоса к фасонке; б – промежуточный узел;

в, г – опирание прогонов и плит

Рисунок – Узлы ферм из парных уголков

Для прокатных уголков в практических расчетах значения коэффициентов a₁ и a₂ можно принять по таблице.

Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений выводят на торцы стержня на 20 мм (рис. а). К поясу фасонки рекомендуется прикреплять сплошными швами минимальной толщины. Фасонки выпускают за обушки поясных уголков на 10. 15 мм (рис.б). Швы, прикрепляющие фасонку к поясу, при отсутствии узловых нагрузок рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса (рис.б) N = N₂ – N₁. В месте опирания на верхний пояс прогонов или кровельных плит (рис.в) фасонки не доводят до обушков поясных уголков на 10. 15 мм.

Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу фермы приваривают уголок с отверстиями для болтов. В местах опирания крупнопанельных плит, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и менее 14 мм при шаге ферм 12 м, верхний пояс ферм для предотвращения отгиба полок усиливают накладками t = 12мм. Во избежание ослабления сечения верхнего пояса не следует приваривать накладки поперечными швами.

Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка (рис. в),то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, рассчитывают на совместное действие продольного усилия (от разницы усилий в поясах) и сосредоточенной нагрузки. Условно усилие F передается на участки швов l₁ и l₂. Напряжения в швах от этого усилия ; (1)

от продольного усилия

где Sl_w - суммарная длина швов крепления пояса к фасонке.

Прочность шва проверяют на совместное действие усилий по формуле

При расчете узлов обычно задаются k_f и определяют требуемую длину шва.

Фасонки ферм с треугольной решеткой следует конструировать прямоугольного очертания, а с раскосной решеткой – в виде прямоугольной трапеции.

Для обеспечения плавной передачи усилия и снижения концентрации напряжений угол между краем фасонки и элементом решетки должен быть не менее 15°. Стыки поясов необходимо перекрывать накладками, выполненными из уголков (рис.а) (при одинаковой толщине поясов) или листов (рис.б). Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40 i для сжатых элементов и 80 i для растянутых, где i - радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке. При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.

о - с уголковыми накладками, б - с листовыми накладками

Рис. - Узлы ферм с изменением сечения пояса:

Конструкция опорных узлов ферм зависит от вида опор (металлические или железобетонные колонны, кирпичные стены и т.д.) и способа сопряжения (жесткое или шарнирное).

При свободном опирании ферм на нижележащую конструкцию опорный узел показан на рис. Давление фермы F_R через плиту передается на опору. Площадь А_плопределяют по несущей способности материала опоры: , (7.9)

где R_оп - расчетное сопротивление материала опоры на сжатие.

Опорную плиту прикрепляют к опоре на анкерных болтах. Аналогично конструируют опорный узел при опирании фермы в уровне верхнего пояса (рис. б).

При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколенника) (см. рис.).

Опорное давление фермы передается с опорного фланца фермы через фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны. Опорный фланец для четкости опирания выступает на 10. 20 мм ниже фасонки опорного узла. Площадь торца фланца определяется из условия смятия: А³F_R / R_p,

где R_p - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки).

Рисунок – Свободное опирание фермы Рис. – Опирание фермы на колонну сверху

Верхний пояс фермы конструктивно на болтах грубой или нормальной точности (класс точности С или В) прикрепляют к фасонке надколонника. Для того чтобы узел не мог воспринять усилия от опорного момента и обеспечивал шарнирность сопряжения, отверстия в фасонках делают на 5. 6 мм больше диаметра болтов.

Для проектирования жесткого узла сопряжения фермы с колонной необходимо прикрепить ферму к колонне сбоку (рис.). При жестком сопряжении в узле возникает помимо опорного давления F_R момент М. Передача этих усилий производится раздельно.

Опорное давление F_R передается на опорный столик. Опорный столик делают из листа t=30. 40 мм или при небольшом опорном давлении (F_R≤200. 250 кН) из уголков со срезанной полкой. Опорный фланец прикрепляют к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, которые ставят в отверстия на 3. 4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик.

Рис. - Примыкание фермы к колонне сбоку

Момент раскладывается на пару сил Н = М / h_оп, которые передаются на верхний и нижний пояса фермы. В большинстве случаев опорный момент имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае усилие Н прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Напряжения на поверхности контакта невелики и их можно не проверять. Болты ставят конструктивно (обычно б. 8 болтов диаметром 20. 24 мм). Если в опорном узле возникает положительный момент, то усилие Нотрывает фланец от колонны и болты следует проверить на растяжение.

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ОГОЛОВКА КОЛОННЫ

При опирании главных балок на колонну сверху оголовок состоит из опорной плиты, вертикального несущего ребра и нижнего горизонтального ребра (рис. 5).

400

l_p

b=200

Плита оголовка строгается с обеих сторон и устанавливается на фрезерованный верхний торец колонны в сборе. Толщина плиты принимается конструктивно 20-30 мм.

Принимаем толщину плиты оголовка

Размеры плиты определяются размерами внешнего контура сечения стержня с напуском 15-20 мм с каждой стороны для приваривания плиты к стержню колонны швами высотой катета 6-8 мм.

Принимаем размер плиты оголовка 420×420 мм (т.к. главная балка h= 400+20= 420мм)

Нагрузка от главных балок N = 3492 кН воспринимается опорным ребром (два отдельных элемента l_p× b_p, приваренные к стенке колонны четырьмя вертикальными угловыми швами W-1).

Толщина опорного ребра из условия смятия:

где:

b =20 мм - ширина опорного ребра балки.

R_p = R_un/γ_m =36,81 кН/см 2 – расчетное сопротивление стали смятию.

По ГОСТ 82-70 * принимаем толщину опорного ребра t_p = 6 мм

Требуемая длина сварного шва по металлу шва:

где:

k_f =10 мм – катет сварного шва

Принимаем длину опорного ребра

Проверка стенки на срез вдоль ребра по двум плоскостям:

Так как условие прочности не выполняется, необходимо толщину стенки в пределах

Толщина стенки сварного двутавра из условий среза:

Принимаем длину данного двутавра:

Для предотвращения возможных крутильных деформаций и перераспределения N на стенки и полки колонны, установим горизонтальную диафрагму в оголовке. Размеры ее принимаются конструктивно.

Список используемой литературы

1. Н.С. Москалев, Я.А. Пронозин. Металлические конструкции. Учебник / М.: АСВ, 2007 – 344с.

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР – М. 2000 – 96с.

3. ГОСТ 21.502-2007. Правила выполнения проектной и рабочей документации металлических конструкций. М. – 2008. – 19с.

4. Балочная площадка. Методические указания по курсовому проектированию. Часть 3. Центрально сжатая колонна / Томск, ТГАСУ. 2007 – 49с.

5. М.М. Копытов. Металлические конструкции каркасов одноэтажных зданий / гл. 12. Состав и общие правила оформления чертежей металлоконструкций / Учебное пособие. – Томск, ТГАСУ. 2012-316с.

6. Металлические конструкции: учебник / под ред. Ю.И. Кудишина. – М.,2007 – 384с.

7. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. М. – 2011 – 172с.

Читайте также:

Металлический оголовок на жб колонне

Рекомендуемые материалы

Конструкция и расчет оголовка колонны

Конструирование и расчет оголовков колонн

Оголовки колонн. Расчет и конструирование

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ОГОЛОВКА КОЛОННЫ