Сопряжение колонн

10.2 Сопряжение колонн

Выбор конструкции стыка зависит от соотношения между наибольшим эксцентриситетом и ядровым расстоянием сечения. Если е>ρ, то стык испытывает большие растягивающие усилия, поэтому болты рассчитывают на растяжение от изгибающего момента. При этом, если стыкуются колонны одного сечения их торцы должны свариваться. Если же разного сечения, то между ними устраивается опорная плита, к которой и привариваются обе колонны.

Если е<ρ, то допускается рассчитывать узел как центрально-сжатый и болты в этом случае ставятся конструктивно. При этом стыки колонн одного сечения можно не сваривать, а только фрезеровать. Стыки колонн разного сечения и в этом случае приваривают к плите.

 Стык колонн одинакового сечения в одном уровне не делают, если ее длина менее 10м. В данной работе длина колонн в III уровне составляет 8,4м, а во II и I уровнях по 12,6 м.

III-II уровни: крайняя колонна :

 

Стык колонн разного сечения.

М=71 кНм, N=589 кН, Q=34 кН.

 е=М/N=71/589=0,12м;

ρ=W/A=809*10^-6/83,08*10^-4= 0,097м

е > ρ

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

где Q – поперечная сила,

R_BS – расчетное сопротивление болтов срезу,

d – диаметр,

n_s – необходимое число болтов.

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=24мм, А_в =3,59см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=H-2t-4d, где Н-высота двутавра, t-толщина полки двутавра.

h=255 – 2*12 – 4*24 =135 мм.

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

где Nв – продольное усилие, воспринимаемое болтами;

R_BТ – расчетное сопротивление болтов растяжению;

А_в – площадь сечения болта;

Окончательно принимаем 4 болта d = 24 мм.

Т.к. для данных колонн имеется большая разница сечения ярусов, то плиты должна поддерживаться снизу ребрами жесткости, идущими под полками верхней колонны. Высота ребра определяется требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень нижней колонны.

Применяем полуавтоматическую сварку Св-08А, d=1,4-2мм, k_ш=10мм. Расчетные характеристики:

R_yш^св=18кН/см²;R_yс^св= 16,5 кН/см²; β_ш =0,7; β_с=1,05; γ_yш^св =γ_yс^св =1,1.

β_шR_yш^свγ_yш^св=0,7*18=16,2 < β_сR_yс^свγ_yс^св=1,05*16,5=17,3 кН/см²;

 

II уровень: крайняя колонна :

Стык колонн одного сечения.

М=113 кНм, N=1492 кН, Q=53 кН.

е=М/N=113/1492=0,12м;

ρ=W/A=1035*10^-6/105,9*10^-4=0,09м

 е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=24мм, А_в =3,59см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=H-2t-4d=348 – 2*17,5 – 4*24 =217 мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 4 болта d = 24 мм.

 

II-I уровни: крайняя колонна :

Стык колонн разного сечения.

М=110 кНм, N=1993 кН, Q=56,7 кН.

е=М/N=110/1993=0,055м;

ρ=W/A=2132*10^-6/160,4*10^-4=0,13м

е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=24мм, А_в =3,59см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=H-2t-4d =348 – 2*17,5 – 4*24 =217 мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 4 болта d = 24 мм.

Т.к. для данных колонн имеется большая разница сечения ярусов, то плиты должна поддерживаться снизу ребрами жесткости, идущими под полками верхней колонны. Высота ребра определяется требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень нижней колонны.

Применяем полуавтоматическую сварку Св-08А, d=1,4-2мм, k_ш=10мм. Расчетные характеристики:

R_yш^св=18кН/см²;R_yс^св= 16,5 кН/см²; β_ш =0,7; β_с=1; γ_yш^св =γ_yс^св =1,1.

β_шR_yш^свγ_yш^св=0,7*18=16,2 < β_сR_yс^свγ_yс^св=1*16,5=16,42 кН/см²;

 

 

I уровень: крайняя колонна:

Стык колонн одного сечения.

М=362 кНм, N=3056 кН, Q=164 кН.

е=М/N=362/3056=0,12м;

ρ=W/A=2132*10^-6/160,4*10^-4= 0,13м

е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности

8,8 МПа, d=32мм, А_в =6,71см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами

h=H-2t-4d=409 – 2*24,5 – 4*32 =232мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 4 болта d = 32 мм.

 

 

III-II уровни: средняя колонна :

Стык колонн разного сечения.

М=8 кНм, N=1800 кН, Q=4 кН.

е=М/N=8/1800=0,004м;

ρ=W/A=809*10^-6/83,08*10^-4=0,09м

е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=16мм, А_в =1,6 см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=300 мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

 

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 2 болта d = 16 мм.

II уровень: средняя колонна :

Стык колонн одного сечения.

М=38 кНм, N=4565 кН, Q=18,3 кН.

е=М/N=38/4565=0,008м;

ρ=W/A=2435*10^-6/184,1*10^-4= 0,13м

 е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=16мм, А_в =1,6см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=350мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 2 болта d = 16 мм.

II-I уровни: средняя колонна :

Стык колонн разного сечения.

М=42 кНм, N=5944 кН, Q=20 кН.

е=М/N=42/5944=0,007м;

ρ=W/A=4694*10^-6/308,6*10^-4= 0,15м

е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности

8,8 МПа, d=24мм, А_в =3,59 см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=350 мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 2 болта d = 24 мм.

 

I уровень: средняя колонна :

Стык колонн одного сечения.

М=58 кНм, N=8492 кН, Q=27 кН.

е=М/N=58/8492=0,007м;

ρ=W/A=4694*10^-6/308,6*10^-4= 0,15м

 е < ρ

Принимаем в узле болты нормальной точности, по классу прочности 8,8 МПа, d=24мм, А_в =3,59см², R_BS =25кН/см², R_BТ =40 кН/см².

Расстояние между болтами h=350мм.

Рассчитываем кол-во болтов на срез:

Рассчитываем кол-во болтов на растяжение:

Окончательно принимаем 2 болта d = 24 мм.