УЗЛЫ КОЛОНН1. Оголовки колоннОпирание стропильных ферм на колонны может быть запроектировано сверху или сбоку. Опирание сверху применяют при шарнирном присоединении ригелей к колоннам. Опорное давление стропильных ферм Fф передается на опорную плиту оголовка колонны, затем через ребро оголовка на стенку колонны (или траверсу в сквозной колонне). Конструирование и расчет таких оголовков проводятся так же, как в центрально-сжатых колоннах. Опирание ферм на колонны сбоку проектируют как при жестком, так и при шарнирном соединении ригеля с колонной. 2. Узлы опирания подкрановых балок и стыки колоннВ колоннах постоянного по высоте сечения подкрановые балки и другие конструкции опираются на специальные консоли. При кранах небольшой грузоподъемности применяются одностенчатые консоли, привариваемые к стержню колонны на заводе-изготовителе (если позволяют габариты перевозки). Консоль и швы ее крепления к колонне рассчитывают на изгибающий момент M=Dmax и срез силой Dmax (Dmax - максимальное усилие от кранов). Напряжения у основания консоли и в швах ее крепления можно определить, предполагая, что момент воспринимается только полками H=M/hK, а вертикальная сила - стенкой. Полку колонны следует проверить на растяжение в направлении толщины проката. В стенке колонны в месте примыкания консоли возникает сложное напряженное состояние, и ее прочность проверяется по приведенным напряжениям по формуле: Швы крепления ребер колонны к стенке и полке необходимо проверить на действие усилия H. При передаче больших усилий устраивают двустенчатую консоль. Сечение консоли проверяют на действие момента M=Dmaxe и перерезывающей силы Dmax. Усилие в швах крепления консоли к ветвям колонны находят по правилу рычага: F = Dmax [ (h -е)/h], F1=Dmaxe/h. Учитывая возможность неравномерной передачи нагрузки на ветви консоли, усилие увеличивают на 20%. В ступенчатых колоннах подкрановые балки опираются на уступ колонны. Для передачи усилий от верхней части колонны и подкрановых балок на нижнюю часть в месте уступа устраивают траверсу. Высоту траверсы hтр принимают равной 5 - 1,8 ширины нижней части колонны. Усилие Dmax через плиту толщиной 20 - 25 мм передается на стенку траверсы. При передаче усилия через фрезерованную поверхность стенка траверсы работает на смятие и проверяется по формуле: Продольная сила N и изгибающий момент M от верхней части колонны через вертикальные ребра также передаётся на траверсу. В запас прочности допустимо считать, что усилия N и M передаются только через полки верхней части колонны: Nп=N/2±.M/hB , где N и M - усилия в сечении II-II. Соответственно требуемая длина шва крепления вертикального ребра к стенке траверсы (ш1) исходя из приварки четырьмя швами определяется по формуле: Из условия равнопрочности полки и шва крепления длину шва можно определить по предельному усилию в полке Nп= АпR, где Ап- площадь полки. В решетчатых колоннах траверса работает как балка двутавровoгo сечения, нагруженная усилиями N, М и Dmax и имеющая пролёт, равный ширине нижней части колонны hH. Прочность траверсы проверяется на изгиб и срез по формулам: Для симметричных колонн среднего ряда Mтр = (N/2+M/hH)a, а Qтp=N/2-M/hH+ +kDmax/2. Коэффициент k=1,2 учитывает неравномерную передачу усилия Dmax вследствие возможного перекоса поверхности опорных ребер балок. Для колонны крайнего ряда определение Мтр и Qтр дано в примере. Швы крепления траверсы к ветвям колонны (ш2) рассчитываются на опорную реакцию траверсы Fтр=Qтр, а шов крепления ребра, устанавливаемого с наружной стороны колонны напротив траверсы (ш3) , - на усилие F=kDmax/2. Для большей надежности крепления траверсы в полке верхней части и в стенке подкрановой ветви делают прорези, в которые заводят стенку траверсы. В этом случае ивы крепления траверсы к подкрановой ветви рассчитывают на усилие F =N /2+ M/hH + Dmax (для средней колонны). На это же усилие следует проверить на срез (линия 1 -1) стенку подкрановой ветви в месте крепления траверсы При необходимо увеличить высоту траверсы или сделать более толстую вставку в стенке ветви колонны. В колонне со сплошностенчатой подкрановой частью траверса опирается не только на полки, но и стенку колонны поэтому расчет траверсы на изгиб не требуется, а прочность швов крепления траверсы к подкрановой полке (ш2) и стенки (по линии 1 - 1) допускается (в запас) проверять на усилие Dmax. Стыки в колоннах приходится делать в двух случаях: из - за ограниченной длины прокатной стали (заводские стыки) и для членения колонны на отправочные элементы (при l>18 м), исходя из возможностей транспортирования и монтажа (монтажные стыки). Заводские стыки следует выполнять сварными встык с полным проваром. Если нельзя выполнить стыковые соединения, то устанавливают накладки. Расчет таких соединений целесообразно производить из условия равнопрочности с основным сечением. 3. Базы колоннБаза является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилий с колонны на фундамент. В состав базы входят плита, траверсы, ребра, анкерные болты и устройства для их крепления (столики, анкерные плиты и т. д.). Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и способа сопряжения ее с фундаментом (жесткое или шарнирное). При больших усилиях базы шарнирных рамных систем проектируются с использованием опорных шарниров (плиточных, балансирных). В производственных зданиях колонна в плоскости рамы имеет обычно жесткое сопряжение с фундаментом, а из плоскости - шарнирное. Существует два типа баз - общая и раздельная. Если момент одного знака по абсолютному значению значительно больше момента другого знака, возможна конструкция базы с плитой, смещенной в сторону действия большего момента. Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения, определяемые по формулам внецентренного сжатия: При большом значении изгибающего момента второй член формулы (14.32) может оказаться больше первого и под плитой возникают растягивающие напряжения. Так как плита лежит на фундаменте свободно, для восприятия возможного растяжения устанавливают анкерные болты, которые в отличие от базы центрально - сжатой колонны являются расчетными элементами. Ширина плиты принимается на 100-200 мм шире сечения колонны. Тогда из условия прочности бетона фундамента на сжатие из формулы (14.32) можно определить длину плиты Расчетное сопротивление бетона фундамента на сжатие Rб определяется по формуле (8.39). Расчет выполняют на комбинацию усилий N и М, дающую наибольшее краевое сжатие бетона. Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения ее толщины в базе устанавливают траверсы и ребра. В легких колоннах применяют базы как с одностенчатой, так и двустенчатой траверсой из листов или двух швеллеров. Для более мощных колонн устраивают двустенчатые траверсы из листов. Траверсы могут быть o6щими для полок колонны и раздельными. Общие траверсы приваривают к полкам колонны наружными швами (сварка во внутренней полости затруднена). Они работают как двухконсольные балки под действием отпора бетона фундамента и усилия в анкерных болтах. Швы крепления траверсы воспринимают только сдвигающее усилие. Такие траверсы целесообразны при небольшой ширине колонны (до 500-700 мм). При большей ширине колонны более экономичны и удобны для сварки раздельные траверс. Каждая траверса приваривается к полке колонны, двумя швами и работает как консоль от отпора бетона или усилия в анкерном болте. Швы крепления траверсы воспринимают момент и сдвигающee усилие Сечения и швы крепления траверс и ребер рассчитывают на отпор бетона с соответствующих грузовых площадей. Ребра и траверсы расчленяют плиту на отдельные участки. Работа и расчет плиты аналогичны базе центрально-сжатой колонны. Так как напряжения в бетоне фундамента под плитой распределяются неравномерно, при определении моментов на различных участках величину (несколько в запас) принимают наибольшей в пределах каждого участка (по эпюре напряжений в бетоне). Анкерные болты работают на растяжение и воспринимают усилие, отрывающее базу от фундамента и возникающие при действии момента. Усилие в анкерных болтах, определяют в предположении, что бетон не работает на растяжение и растягивающая сила Fa, соответствующая растянутой зоне эпюры напряжений, полностью воспринимается анкерными болтами. Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона М-Na-Fаy = 0, усилие в анкерных болтах (с одной стороны базы) Fa= (М-Na)/y и требуемая площадь сечения одного анкерного болта (здесь а и у - размеры ; п - число анкерных болтов с одной стороны 6азы; - расчетное сопротивление анкерного болта). При расчете анкерных болтов необходимо принимать комбинацию нагрузок, дающую наибольшее растягивающее усилие в болтах. Находя из условия появления растягивающих напряжения в бетоне фундамента. Анкерные болты закрепляют на специальных столиках и анкерных плитках. Анкерные столики работают по консольной схеме на изгиб от усилия в анкерном болте. Анкерные плитки опираются на траверсы и работают как балка на двух опорах. При большом расстоянии между траверсами под анкерные болты устанавливают балочку из двух швеллеров. Под сквозные колонны при ширине их 1 м и более устраивают, как правило, раздельные базы (под каждую ветвь - своя база). Ветви сквозной колонны работают на продольные осевые силы, поэтому их базы рассчитывают и конструируют как базы центарльно - сжатых колонн. Центр плиты совмещают с центром тяжести ветвей, в противном случае в ветви колонны появляется дополнительный момент. Базу каждой ветви рассчитывают на свою комбинацию и изгиабющего момента и продольной силы, дающую наибольшее усилие сжатия в ветви в нижнем сечении колонны. Усилия, передающиеся на базы, определяют по формулам (14.19) и (14.20). При значительном изгибающем моменте небольшой продольной силе в одной из ветвей может возникнуть растягивающее усилие. Это усилие воспринимается анкерными болтами и определятся по фомрмуле: Из условия появления растягивающих усилий в анкерных болтах в сочетании учитываются нагрузки, для которых: Анкерные болты располагают по оси ветвей и закрепляют на столиках или с помощью анкерной плитки. [ К следующей главе | Вверх по странице | К оглавлению | К предыдущей главе ] |