4.5 Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому конструируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

– Для подкрановой ветви: Nmax (4-4) = 1489,39 кН и –Mсоотв. (4-4) = 123,87кН·м;

– Для наружной ветви: Nmax (4-4) = 1489,39 кН и +Mсоотв. (4-4) = 1071,63 кН·м.

Усилия в ветвях колонны определяются по формуле:

– Для подкрановой ветви:

– Для наружной ветви:

Таким образом, следовательно, расчет базы колонны ведем для наружной ветви.

Рассчитываем базу наружной ветви, определяя требуемую площадь плиты колонны, по формуле:

где – расчетное сопротивление;

– расчетное сопротивление бетона класса В10 сжатию.

По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4 см. Определяем ширину плиты Принимаем по ГОСТ 82-70 ширину плиты В = 70 см при с2 = 5,35 см.

Длина плиты колонны равна: Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно: Тогда фактическая длина плиты по конструктивным соображениям равна:

Следовательно,

Определяем среднее напряжение под плитой согласно формуле:

Определяем площадь и длину плиты колонны под подкрановую ветвь, принимая ее ширину В = 70 см, из условия:

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках опорной плиты колонны.

Рис. 40 – План базы составной колонны

1. Участок I, опертый по четвертым сторонам:

где α1 − коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка к более короткой b/a = 56,5/30 = 1,88;

b = bf = 30 см и a = h_двут.-2∙t_f = 59,3-2∙1,4 = 56,5 см.

Находим путем интерполяции при a/b = 1,88 коэффициент α1 = 0,097:

b/a	α
1,8	0,094
1,88	0.097
1,9	0,098

Значит, изгибающий момент первого участка равен:

2. Участок II, опертый по четвертым сторонам:

где α2 − коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка к более короткой b/a = 56,5/16,4= 3,45;

b=h_двут.-2∙t_f = 59,3-2∙1,4 = 56,5 см и а = lсв-bf -tw = 48-30-1,6 = 16,4 см.

Поскольку отношение b’/a = 3,45 > 2, то коэффициент α2 = 0,125.

Значит, изгибающий момент на втором участке равен:

3. Участок III, опертый по трем сторонам:

где β − коэффициент, зависящий от длины закрепленной стороны участка b1 к длине свободного края a1;

а1 = lсв = 2∙(bf+tw-z0) = 2∙(30+1,2-8,17) ≈ 48 см – расстояние между траверсами в свету относительно центра тяжести ветви.

Находим при b1/а1 = 5,35/30 = 0,18 < 0,5, следовательно, данный участок рассчитывается как консольный с консолью равной b1 = 5,35 см.

Значит, изгибающий момент третьего участка равен:

4. Участок IV – консольный, закрепленный только по одной стороне:

где c1 = (L-lсв-2∙tтр)/2 = (60-48-2∙1,2)/2 = 4,8 см – консольный свес плиты колонны.

По максимальному из найденных значений изгибающих Ммах = МI = 33,17 кH·м моментов определяем требуемую толщину плиты, которая должна находится в пределах 16÷40 мм:

По конструктивным требованиям ГОСТ (2 мм – припуск на фрезеровку) принимаем толщину плиты tпл = 30 мм = 3,0 см.

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d = 1,6 мм с катетом шва kf =10 мм.

Требуемая длина сварного шва определяется по формуле:

Выполняем проверку:

Окончательно, по ГОСТ принимаем высоту траверсы hтр = 50 см.

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез по формулам:

где − изгибающий момент в траверсе;

− поперечная сила в траверсе;

qтр − нагрузка на 1 см листа траверсы, определяемая по формуле:

Таким образом, изгибающий момент в траверсе равен:

Поперечная сила в траверсе равна: Расчетное сопротивление стали сдвигу Rs равно: