4.4 Расчет узлов колонны

4.4.1. База колонны

Подкрановая и наружная ветви колонны

Рис. 22 . База колонн

Расчет опорной плиты

Определение размеров опорной плиты в плане

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.

Принимаем для фундамента бетон класса В15 с R_пр = 8.5 МПа.

Условие прочности бетона на местное сжатие:

, где , здесь ,

отсюда

.

Ширину плиты назначим из конструктивных соображений:

В = b + 2t_тр + 2с,

где b = 16,5 см – ширина сечения колонны,

t_тр = 1.2 – толщина траверсы (назначается),

с = 5,5 см.

В = 16,5 + 21.2 + 25,5 = 30 см.

Определяем длину плиты:

,

принимаем L = 50 см.

Фактическая площадь опорной плиты:

А = 5030 = 1500 см².

Определение толщины опорной плиты

Определяем фактическое напряжение в бетоне под плитой:

.

Плита работает на изгиб. Колонна и траверса делят плиту на три типа участков – консольный, опертый на три канта и опертый на четыре канта. На каждом участке выделим полосу единичной ширины, и определим погонную нагрузку на эту полосу:

.

Определим изгибающие моменты в плите:

Участок 1 – консольный

;

Участок 2 – опертый по 4 сторонам

Определяем размеры участка:

– размер короткой стороны,

– размер длинной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле

,

где ,

при =0,125, тогда

.

Участок 3 – опертый по 3 сторонам

Определяем размеры участка:

– размер закрепленной стороны,

– размер свободной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле

при участок считается консольным и

Сравнивая моменты , , , выбираем максимальный:

.

Определяем толщину опорной плиты из условия прочности плиты на изгиб:

,

принимаем = 20 мм.

Расчет траверсы

Высоту траверсы определяем из условия прочности сварных швов.

Назначим полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А, тогда

R_wf = 180 МПа,

R_wz = 0.45 = 0.45370 = 166.5 МПа,

По табл. 34* СНиП определяем коэффициенты глубины проплавления (полуавтоматическая сварка при d = 1.4-2 мм в вертикальном положении при катете шва k_f = 3-8 мм):

_f = 0.9,

_z = 1.05.

Определяем менее прочное сечение сварного шва:

R_wf_f = 1800.9 = 162 МПа – по металлу шва,

R_wz_z = 166.51.05 = 166.5 МПа – по металлу границы сплавления.

Менее прочное сечение – по металлу шва, следовательно, в дальнейшем ведем расчет по металлу шва.

Условие прочности сварного шва по металлу шва:

,

назначаем k_f = 8 мм, тогда

,

.

Принимаем  = 20 см.

Проверка прочности траверсы:

рис. 23. Расчетная схема траверсы

Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны.

q_тр – погонная нагрузка на траверсу,

.

Определяем усилия в траверсе:

l =39,6– длина пролета;

l₁=5,2 – длина консольного участка;

Определяем напряжения в траверсе:

,

прочность траверсы по нормальным напряжениям обеспечена,

кН/см²

Определяем приведенные напряжение в траверсе:

кН/см²

Условие прочности:

где кН/см²

σ_ef = 18,02 кН/см² < 1,15∙R_y∙_c = 27,6 кН/см²

Прочность траверсы по приведенным напряжениям обеспечена.

Размеры для наружной ветви колонны принимаем такие же , т.к ветви имеют одинаковую площадь, а нагрузка на подкрановую ветвь больше.

Расчет анкерных болтов

Расчет анкерных болтов производим на сочетание:

N = 188 кН, М = – 289 кНм.

Определяем усилие в анкерных болтах из условия равновесия колонны относительно центра тяжести сжатой зоны

– следовательно, растяжение в анкерных болтах подкрановой ветви присутствуют.

Условие прочности анкерных болтов.

по табл. 60 СНиП для болта из стали ВСт3кп2

Принимаем 2 болта диаметром 20 мм с фактической площадью сечения

A_b = 6,28 см²

Расчет анкерной плитки

Принимаю d = 10 см (т.к. при d < 10 t_пл > 40)

Условие прочности:

Принимаю t_пл = 40 мм