Узлы опирания подкрановых балок и стыки стальных колонн

Стыки колонн бывают заводские и монтажные. Заводские стыки устраиваются из-за ограниченности длины прокатных профилей (смотрите раздел Сортамент). Монтажные стыки устраиваются из-за ограниченных транспортных возможностей (9 — 13 м при перевозке на одной платформе и 19 — 27 мм при перевозке на сцепе).

Заводские стыки элементов обычно располагают вразбежку, не концентрируя их в одном месте, поскольку соединение отдельных элементов можно произвести до общей сборки стержня. Примеры сварных заводских стыков отдельных элементов колонн показаны на фигуре.

Заводские сварные стыки

Заводские сварные стыки: а — поясов сварного двутавра; б — двутавровых ветвей
сплошной колонны; в — ветви сквозной колонны на планках.

Основным условием образования прочного стыка является обеспечение передачи усилия с одного элемента на другой. При сварке встык это обеспечивается соответствующей длиной сварных швов (смотрите раздел Сварные соединения), а при стыковании накладками, кроме необходимой длины сварных швов, также и соответствующей площадью сечения накладок, которая должна быть не меньше площади сечения основных стыкуемых элементов.

Простейшим и потому наиболее рекомендуемым является прямой стык со сваркой встык. Осуществление такого стыка возможно во всех случаях, поскольку во внецентренно сжатых колоннах всегда можно найти сечение с пониженными растягивающими напряжениями.

Монтажные стыки колонн располагают в местах, удобных для монтажа конструкций. Для колонн переменного сечения таким местом является уступ на уровне опирания подкрановых балок, где меняется сечение колонны.

Стыки верхней и нижней частей одностенчатой оплошной колонны

На фигуре показаны типы стыков верхней и нижней частей одностенчатой сплошной колонны: заводского и монтажного.

На фигуре показано прикрепление верхней части колонны к нижней сквозной при помощи двухстенчатой и одностенчатой траверсы.

В колоннах с нижней решетчатой частью верхняя часть прикрепляется при помощи детали, называемой траверсой. Траверса работает на изгиб как балка на двух опорах и должна быть проверена на прочность; эпюра моментов в траверсе показана на фигуре. Прикрепление траверсы к ветвям колонны осуществляется сплошными швами и рассчитывается на опорную реакцию траверсы. Для обеспечения общей жесткости узла сопряжения верхней и нижней частей колонны ставятся горизонтальные диафрагмы или ребра жесткости.

Монтажный стык колонн сплошного сечения

Монтажный стык колонн сплошного сечения, передающий преимущественно сжимающие усилия, может быть осуществлен с помощью фрезерованных торцов. Такой тип стыка применен на московских высотных зданиях.

Обычно предполагается, что в колоннах, работающих преимущественно на сжатие, все же возможно появление растяжения на любом крае сечения. Поэтому в стыках требуется обеспечить восприятие условной растягивающей силы, которая обычно принимается равной 15% от расчетной нормальной сжимающей силы (конечно, если нет реальных сил растяжения, превышающих эту величину).

Опирание подкрановых балок на консоль

Опирание подкрановых балок на колонны постоянного сечения (в легких цехах) осуществляется путем устройства консоли из сварного двутавра (из листов) или из двух швеллеров.
Консоль рассчитывается на момент от давления двух сближенных кранов, расположенных на подкрановых балках: М = Ре, где е — расстояние от оси подкрановой балки до ветви колонны.

Швы, прикрепляющие одностенчатую консоль, рассчитываются на действие момента М и перерезывающей силы Р.

Швы, прикрепляющие консоль, состоящую из двух швеллеров, обнимающих колонну, рассчитываются на реакцию S, найденную как в одноконсольной балке:

S=P(e+b)/b

28. Конструктивные решения и расчет базы внецентренно-сжатых колонн.

База 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 се с фундаментом (жесткое или шарнирное).

Шарнирные базы подобны применяемым для центрально-сжатых колони. При больших усилиях базы шарнирных рамных систем проектируются с использованием опорных шарниров (плиточных, балаисирных). В производственных зданиях колонна в плоскости рамы имеет обычно жесткое сопряжение с фундаментом, а из плоскости —шарнирное.

Существует два типа баз — общая и раздельная.

Для сплошных, а также легких сквозных колонн применяют общие базы(рис.1). Для лучшей передачи момента на фундамент база внецентренно сжатой колонны развивается в плоскости действия момента; центр плиты обычно совмещается с центром тяжести колонны.

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 п. (рис. 14.17,6),определяемые по формулам внецентренного сжатия

(14.32)

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

Расчет выполняют на комбинацию усилии N и Л(. 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 (см. рис. 14.16.а), так и двустенчатой траверсой из листов или двух швеллеров (см. рнс. 14.16, в). Для более мощных колонн устраивают двустенчатые траверсы из листов. Траверсы могут быть общими для полок колонны (см. рис. 14.16, «) и раздельными (см. рис. 14.16,*).

Общие траверсы приваривают к полкам колонны наружными швами (сварка во внутренней полости затруднена). Они работают как двух-консольные 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 540—700 мм). При большей ширине колонны более экономичны и удобны для сварки раздельные траверсы (см. рис. 14.16, г).

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 сдвигающее усилие.

Рис. 1. Общие базы внецентренно-сжатых колонн.

а) легкой сплошной колонны с одностенчатой траверсой, б) легкой решетчатой колонны,в) двухступенчатая база с общими траверсами, г) двухступенчатая база с раздельными траверсами. 1- анкерные болты, 2- анкерные плитки.