4.5. Расчет и конструирование базы внецентренно-сжатой сквозной колонны
4.5.1. Общие требования к базам колонн
База является опорной частью колонны и служит для передачи и распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны по определенной площади фундамента, а также обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в фундаменте в соответствии с принятой расчетной схемой. База крепится к фундаменту с фиксацией проектного положения колонны анкерными болтами.
Под сквозные колонны при ширине их 1 м и более устраивают, как правило, раздельные базы (рис. 4.6). Ветви сквозных колонн работают на продольные осевые силы, поэтому их самостоятельные базы рассчитываются и конструируются как базы центрально-сжатых колонн.
В зависимости от закрепления осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение ветвей колонны с фундаментом. При шарнирном сопряжении анкерные болты диаметром 20–30 мм выполняют установочную функцию и крепятся непосредственно за опорную плиту, обладающую определенной гибкостью, обеспечивающей податливость при действии случайных моментов.
Рис. 4.6. База внецентренно-сжатой колонны
Установочные болты заделывают в бетон на глубину, равную 15–20 диаметрам болтов. Отверстия или вырезы для болтов в опорной плите делаются в 1,5 раза больше диаметра болта для возможной рихтовки и установки колонны в проектное положение.
При жестком сопряжении анкерные болты прикрепляются к стержню
колонны через выносные консоли траверс, имеющих значительную вертикальную жесткость, что устраняет возможность поворота ветвей колонны на фундаменте. При этом болты диаметром 24–36 мм затягиваются с напряжением, близким к их расчетному сопротивлению.
В базах внецентренно-сжатых колонн анкерные болты подлежат расчету от специальной комбинации усилий N и M, вызывающих максимальное растягивающее усилие в анкерных болтах; постоянные нагрузки при этом принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке равным γf = 0,9, так как они разгружают анкерные болты, прижимая опорную плиту базы колонны к фундаменту. Диаметры анкеров рекомендуется принимать до 76 мм, более толстые болты сложны в изготовлении.
Анкерные болты выносятся за опорную плиту, чтобы во время монтажа колонну можно было двигать во все стороны (примерно на 20 мм), устанавливая в проектное положение по осям. Анкерные болты работают на выдергивание и закрепляются в фундаменте за счет сцепления их с бетоном (чем определяется глубина заделки болта) или с помощью опорных шайб, воспринимающих давление бетона по площади шайбы. Анкерная пластина принимается толщиной 20–40 мм и шириной, равной трем-четырем диаметрам отверстий под болты.
При сравнительно небольших расчетных усилиях в ветвях колонны (до 4000–5000 кН) применяются базы с траверсами, передающими усилие от стержня колонны через сварные швы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.
Необходимо рассчитать и законструировать базу внецентренно-сжатой сквозной колонны при жестком сопряжении ее с фундаментом. Наибольшие сжимающие усилия в ветвях колонны на уровне обреза фундамента:
в подкрановой
Nв1 = –N1y2/hо + (–M1/hо) = –2933 55 / 110 + (–99800 / 110) = –2374 кН;
в наружной
Nв2 = –N2y1/hо + (–M2/hо) = –3377 55 / 110 + (–128900 / 110 = –2860 кН.
Растягивающие усилия в анкерных болтах:
подкрановой ветви
Fa1 = –N1′y2/hо + M1′/hо = –1453 55 / 110 + 191400 / 110 = 1014 кН;
наружной ветви
Fa2 = –N2′y1/hо + M2′/hо = –700 55 / 110 +55500 / 110 = 155 кН.
Материал фундамента – бетон класса В15. Материал конструкций – сталь класса С255 с расчетным сопротивлением Ry = 24,0 кН/см2 при толщине листов t до 20 мм и Ry = 23 кН/см2при толщине 20 < t ≤ 40 мм.
Сварка механизированная с использованием сварочной проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70*: Rwf = 21,5 кН/см2; Rwz = 16,65 кН/см2; βf = 0,9; βz = 1,05; γс = 1,05.