749 рск 04.04.2020

04.04.2020 Лекция. Оголовки колонн.

Оголовки служат для восприятия нагрузок от опирающихся на колонны или примыкающих к ним элементов (балок, ферм и т. и.). Конструкция оголовка зависит от типа сечения колонн и способа опи- рания на нее балок или ферм.

Шарнирные сопряжения выполняют обычно, устанавливая балку или ферму сверху оголовка (рис. 6.17). Это обеспечивают простоту монтажа.

Сверху к стержню колонны приваривается плита. Плиту оголовка назначают без расчета толщиной 6—25 мм. Катет угловых швов, крепящих плиту по периметру торца стержня, определяется расчетом на передачу опорного усилия.

Малая жесткость плиты оголовка не обеспечивает восприятие опорного усилия при ее работе на изгиб. При конструировании оголовка необходимо обеспечить передачу опорного усилия на жесткие элементы колонны.

Наиболее точную передачу усилия по оси колонны можно достичь, располагая торцевые опорные ребра над ребром, поддерживающим плиту (рис.6.17а, б). Ребра оголовка приваривают к плите и ветвям оголовка или в сплошностенчатой колонне — к стенке.

Снизу ребра оголовка обычно укрепляют горизонтальными диафрагмами. Они также укрепляют стенку от потери устойчивости в местах действия сосредоточенных сил.

Примыкание балок к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной. На рисунке 6.18 показано два варианта опирания балки на колонну сбоку: елева — жесткое, справа — шарнирное. При опирании балок на колонну сбоку вертикальное давление передается торцевым опорным ребром балки на опорный столик, привариваемый к полке колонны. Сварные швы сварного соединения столика к стержню колонны рассчитываются на восприятие опорной реакции.

Рис. 6.17. Варианты опирания балок на оголовок колонны

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, которые ставятся в отверстия на 3—4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6—8 болтов диаметром 20—24 мм).

Опорный фланец балки (опорное ребро жесткости) из толстого листа, рассчитан на изгиб. Диаметры отверстий под болты на 3—4 мм больше диаметра болта, чтобы болты не могли воспринимать опорную реакцию и работать на срез в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Чтобы предотвратить поворот балки на опоре и создать жесткий узел опирания по верхнему поясу балка крепится сварным соединением с колонной посредством в данном случае уголком.

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Я отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Я.

Рис. 6.18. Жесткое и шарнирное решение узла опирания балки на колонну сбоку

Пример 6.2. Подобрать сплошную колонну, выполненную из прокатного широконолочного колонного двутавра, высотой / = 6 м. Внизу и вверху колонна закреплена шарнирно. Расчетное продольное усилие N =1000 кН. Материал конструкции — сталь класса С245 с расчетным сопротивлением  Коэффициент условий работы 

Сечение колонны представлено на рис. 6.19.

Рис. 6.19. Сечение прокатной колонны

Определяем расчетные длины колонны в плоскостях, перпендикулярных осям х-х и у-у:

Предварительно гибкостью колонн средней длины с усилием до 2500 кН задаются в пределах X = 100—60. Принимаем X = 100.

Условную гибкость колонны определяем по формуле:

По условной гибкости для двутаврового сечения при типе кривой устойчивости в (см. табл. 3.3) определяем коэффициент устойчивости при центральном сжатии ф = 0,560.

Вычисляем требуемую площадь сечения:

Находим требуемые радиусы инерции: 

Из сортамента принимаем широкополочный двутавр 123 К2/ГОСТ 26020—83, имеющий площадь сечения А = 75,77 см²; радиусы инерции г_х = 10,02 см и i_y = 6,04 см.

Определяем гибкости:

Условная наибольшая гибкость колонны:

По условной гибкости  определяем ср = 0,564.

Проверяем устойчивость колонны в плоскости наименьшей жесткости (относительно оси у-у):

Сечение принято.

В случае невыполнения условия устойчивости колонны, производится корректировка размеров сечения (по сортаменту принимается соседний номер проката) и повторная проверка.