5.3 Подбор базы колонны

База служит для передачи нагрузки от стержня колонны на фундамент и закрепления колонны на фундаменте. Ее основными элементами является опорная плита, траверса и анкерные болты. При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом база закрепляется анкерными болтами непосредственно за плиту. В этом случае анкерные болты являются нерабочими и лишь фиксируют правильность положения колонны. Диаметр болтов назначаем конструктивно d=(20-36)мм. Число анкерных болтов n=4шт. Бетон фундамента класса В12,5, R_b=7 МПа.

Расчет базы начинаем с определения площади опорной плиты, она определяется по формуле:

, где R_ср. – среднее расчетное сопротивление бетона смятию.

, поскольку на стадии расчета базы отношение неизвестно, то для предварительного расчета это значение задаем (1,21,5), принимаем

Согласно требуемой площади площадки назначаем длину и ширину плиты

Ширина определяется по формуле:

Толщина траверсы конструктивно назначается t_тр.=(10-16) мм, принимаем t_тр=14 мм. Консольный вынос плиты за траверсу при прикреплении анкерными болтами за плиту конструктивно назначается с=(80-100) мм, принимаем с=100 мм.

По ГОСТу 82-70 принимаем мм, тогда с=100 мм

Определяем длину по формуле:

см Принимаем по ГОСТ 52 см

Из условия прочности на изгиб определяем толщину опорной плиты, которую рассматриваем как пластину, опертую на торец стержня колонны траверсы и нагруженную равномерно распределенным реактивным отпором фундамента.

Плита на разных участках работает неодинаково и разделяется на несколько видов закрепления:

1). I участок плиты, опертый по 4 сторонам

2). II участок плиты, опертый по 3 сторонам

3). III консольный участок

Определяем изгибающий момент на каждом участке:

1.) ,

b=38-0,9=37см

где; - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка к более короткой.

2.) , где - коэффициент, зависящий от длины закрепленной стороны участка к длине свободного края рассматриваю как консольный участок

3.)

По max из найденных значений изгибающих моментов определяем толщину плиты по формуле:

, должно выполняться условие:

; условие выполняется.

Определяем высоту траверсы исходя из требуемой длины сварных швов, прикрепляющих стержень колонны к траверсам по формуле:

, где

; ; ; ; ;;

Принимаем по ГОСТу высоту траверсы

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез:

Находим требуемый момент;

Находим требуемую силу ;

Проверяем прочность траверсы на изгиб:

, условие выполняется.

Принимаем толщину траверсы

Проверяем прочность траверсы на срез:

, где

, условие выполняется.

Определяем толщину ребра из условия прочности на смятие.

,

Принимаем =10 мм

Определяем из условия прочности сварных швов, принимаем высоту ребра и диафрагму.

Принимаем

Условие выполняется

4.8 Болтовое соединение с помощью стыков балок при помощи накладок.

Изгибающий момент в таком сечении воспринимается частично поясами и частично стенкой.

Распределение моментов между поясами и стенкой происходит пропорционально их моменту инерции, следовательно, части момента приходятся на стенки пояса будут соответственно равны.

,

;

,

.

Поясные накладки рассчитаны на часть изгибающего момента, приходящегося на пояса.

Усилия в поясных накладках:

,

.

Накладки изготавливаем из стали класса С-245 Требуемая площадь накладки:

,

Принимаем диаметр точных болтов 24 мм. Сталь 40 х селект .

Площадь такого болта равна .

Определяем толщину накладки:

,

.

Следовательно принимаем 2 накладки по ГОСТ . Крепление накладок к поясам осуществляется с двух сторон от оси стыка.

Несущая способность 1 болта высокопрочного определяется по формуле:

, по табл 61 сНиПа

Определяем число болтов, прикрепляющих поясные накладки.

, где

.

Расчет стеновых накладок.

Принимаем толщину стеновой накладки t_w=10мм, диаметр точных болтов 24мм

Найдем максимальное усилие, приходящееся на крайний болт

_{790:5=158мм}

_{Принимаем расстояние по вертикали между болтами 150мм,}

_{Аmax=750см}

Определим коэффециент стыка α

Принимаем 6 рядов. Расстояние между рядами 150мм.

M_w=951.98 – момент, воспринимаемый стенкой

l_max=1.2 м – расстояние между крайними болтами

m=4 – количество рядов с одной стороны оси симметрии

Σа_i²=(1.2² +1² +0.4²)=2.6

_{Условие выполняется.}