5.3. Расчет базы колонны

Н азначение базы – передать нагрузку с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и принятых условий закрепления колонны в фундаменте. В состав базы входят плита, траверсы, ребра, анкерные болты и устройства для их крепления (рис. 5.11).

Б

Рис 5.10. Схема работы базы колонны:

1 – сжатая ветвь; 2 – растянутая ветвь; 3 – плита базы; 4 – реактивный отпор бетона фундамента; 5 - усилие в анкерных болтах

аза решетчатой колонны обычно делается раздельной – каждая ветвь имеет свою базу. Как было отмечено выше, ветви сквозной колонны работают на центральное сжатие или растяжение продольными осевыми силами (рис.5.10), поэтому базы конструируют и рассчитывают как базы центрально-сжатых колонн. Под действием момента и нормальной силы, в нижнем сечении колонны (4-4), одна из ветвей всегда оказывается сжатой. Другая ветвь может оказаться растянутой в случае действия большого изгибающего момента и небольшой продольной силы (рис. 5.10).

Сжимающее усилие с одной из ветвей передается на фундамент через плиту, а возможное растягивающее усилие + с другой ветви воспринимается анкерными болтами. В результате исключается поворот колонны относительно фундамента и тем самым обеспечивается защемление колонны в фундаменте.

Обычно в машинных залах электростанций используют раздельные базы. Другие варианты баз подробно рассмотрены в учебниках [4 - 6].

При проектировании базы следует учитывать способ монтажа колонны. При монтаже колонны с последующей выверкой плита базы приваривается к колонне на заводе-изготовителе. В связи с высокой трудоемкостью указанного способа монтажа в настоящее время более широко применяется безвыверочный способ монтажа. При безвыверочном способе монтажа на фундамент устанавливают плиту базы с предварительно отфрезерованной верхней поверхностью. Плиту базы выверяют и устанавливают в проектное положение с помощью установочных болтов.

Торец колонны также фрезеруют строго под углом 90⁰ на заводе-изготовителе. На монтаже колонну устанавливают по осевым рискам на плиту и закрепляют анкерными болтами. Передача продольного усилия с колонны на плиту осуществляется через фрезерованные поверхности.

5.3.1. Расчет плиты базы

Плита базы работает как пластинка на упругом основании. Она воспринимает давление от ветви и передает его на фун­дамент. Давление плиты на фунда­мент считают равномерным под всей поверхно­стью плиты (рис. 5.11).

Площадь плиты принимают такой, чтобы давление плиты на бетон фундамента не превосходило его прочности

, (5.26)

где – максимальное сжимающее усилие в нижнем сечении ветви колонны (сеч.4-4). Усилие определяется аналогично (5.12), но с учетом только отрицательного значения изгибающего момента;

– прочность бетона на сжатие (СНиП [10] или прил.7);

Рис. 5.11. К расчету плиты базы

1 – ветвь колонны; 2 - траверса; 3 - плита базы; 4 - реактивный отпор бетона; 5 – ось анкерного болта; 6 – опора анкерных болтов; 7 – фундамент; 8 - цементная подливка

= 0,9 – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки [10];

– коэффициент, принимаемый 1,1 1,5 [10].

Требуемая площадь плиты. (5.27)

Определив требуемую площадь плиты, находят размеры плиты

в плане. Ширину плиты назначают конструктивно

, (5.28)

где – консольный свес, принимаемый равным 60 – 110 мм;

– толщина траверсы, принимаемая равной

14 – 18 мм,

– ширина полки двутавра, из которого выполняется ветвь.

Длину плиты назначают равной ?????????????????????

. (5.29)

Длину одной из сторон или принимают по сортаменту широкополосного универсального проката (см. прил.6.), размер другой стороны уточняют и округляют до 10 мм.

Фактическая площадь плиты базы

, (5.30)

где и – уточненные размеры плиты в плане.

Плиту рассчитывают как пластинку, нагруженную снизу реактивным отпором бетона фундамента и опертую на элементы колонны и траверсы.

Реактивный отпор бетона фундамента

. (5.31)

Толщину плиты определяют из расчета плиты на изгиб под действием давления . Плита условно разбивается полками, стенкой и траверсами на три расчетных участка, номера которых указаны в кружках на рис.5.11,в. Размеры участков определяют в зависимости от размеров плиты в плане и размеров двутавра и траверс.

Участок 1 является консольным с вылетом консоли . Максимальный изгибающий момент на этом участке

. (5.32)

Участок 2- пластинка, опертая по трем сторонам. Здесь максимальный момент действует в середине свободного края и определяется по формуле

, (5.33)

где – длина свободной кромки участка;

– коэффициент, определяемый по табл. 5.2 в зависимости от

отношения .

Таблица 5.2