7.3 Конструирование и расчет базы сквозной колонны

Базу колонны проектируем с двумя траверсами из стального листа с шарнирным прикреплением к фундаменту двумя анкерными болтами d_b ⁼ 24 мм. Рассчитывается база на силу F= 3582 кН, передаваемую стержнем колонны. Бетон фундамента класса В20 с (табл. 13 СНиП[11]).

Требуемая площадь опорной плиты в плане

,

где , где

 = 1,0 для бетона В 20;

– коэффициент, зависящий от отношения площади верхней части фундамента к площади опорной плиты. Принимаем условно _b = 1,2.

Ширину опорной плиты назначаем по конструктивным соображениям

,

где h_c = 45 см – высота сечения стержня колонны

t_tr = 1,0  1,2 cм толщина траверс;

с = 6  8 cм- выступы плиты за траверсы, принимаются конструктивно. Требуемая длина плиты.

По конструктивным соображениям длина плиты должна быть не менее:

, где

b_c = 25 см – ширина сечения стержня колонны;

- для размещения отверстий;

- для анкерных болтов.

Принимаем плиту с размерами В_р = 59 см; L_р = 45 см; отверстия для анкерных болтов d = 40 мм.

Рис.9. База колонны с траверсами

Толщину плиты определяем по прочности ее на изгиб на наиболее напряженном участке .

Напряжения в бетоне под плитой, являющиеся нагрузкой плиты при расчете ее на изгиб:

.

На рассматриваемом участке плита опирается по четырем сторонам. При отношении большей стороны участка к меньшей стороне 33,8/45,0 = 0,75 < 2, рассматриваем плиту нагруженную равномерно распределенной нагрузкой _р = 0,9кН/см (таблица 8.8 в [8]). Изгибающий момент в плите:

.

Требуемая толщина плиты при

.

Принимаем толщину плиты 30 мм.

Высоту траверс назначаем по требуемой длине швов , прикрепляющих траверсы к ветвям и передающих силу F =3582 кН. Принимаем . Сварка полуавтоматическая в нижнем положении. Сварочные материалы по предыдущему примеру:

расчетное сопротивление

R_wf = 21,15 кН/см², _f = 0,9, γ_f=1

Требуемая расчетная длина 4-х швов 1 по ц.11.2 СНиП [1]:

Принимаем высоту траверс

Размер этот может быть увеличен при конструировании базы. Требуемая высота швов , прикрепляющих траверсы к плите, при суммарной расчетной их длине

(внутренние швы условно не учитываем):

.

Принимаем высоту швов — k_f =0,8 см.

7.4 Расчет оголовка центрально-сжатой колонны

Исходные данные:

• опорное давление каждой балки на колонну F = V_mb = 1791 кН;

• ширина опорного ребра балки b_h = 48 см;

- материал оголовка колонны С345 (R_y =335 МПа, R_yn = 345 МПа табл. 51*[ 1].

1. Определение толщины листов траверсы

Находим толщину траверс при t_bp = 20 мм и l_s,ef = 52 см.

l_s,ef = b_h + 2 t_bp = 48 +2 2,0 = 52 см.

Расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (табл. 52* [ 1 ]) при R_yn = 345 МПа равно R_p= 480 МПа

Принимаем толщину каждой траверсы 10 мм.

2. Определение высоты траверсы

Высоту траверсы определяем из условия прочности сварных швов крепления траверсы к ветвям колонны

Принимаем ручную сварку электродами типа Э42, для которых R_wf=180 МПа (табл.56 [ 1 ]), R_wz=0,45 R_un= 0,45360 = 162 МПа, _wf=_wz=1,0, _f=0,7, _z=1,0

Условия для выбора сварочного материала R_wf /R_wz = 180/ 162= 1,111 > 1,1 и R_wf=180 МПа < R_wz _z /_f =1621,0/0,7 = 231,4 МПа выполняются.

Максимальная высота шва k_f,max = 1,2 t_min ,( t_min = t_w = 0,6 мм), то есть k_f,max = 0,72мм, принимаем k_f = 7,0 мм.

Находим требуемую длину швов

Требуемая высота траверсы при двух угловых швах равна

Принимаем высоту траверсы h_s = 390 мм.

Швы прикрепления плиты оголовка к траверсам и ветвям колонны назначаем конструктивно минимальной высоты k_f = k_{f min}= 6мм.(табл.38*[1]).

Литература

1. СНиП II-23-81^*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.:Стройиздат, 1990.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.:Стройиздат, 1987.

3. Металические конструкции. Общий курс: учебник для вузов/ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; под общей редакцией Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.:Стройиздат, 1985. – 560 с., ил.

4. Молев И.В. Металические конструкции. Балочные площадки и центрально-сжатые колонны. Расчет и проектирование: Учебное пособие. – Горький: ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1985. – 85 с.

5. Молев И.В. Металические конструкции. Балочные площадки и центрально-сжатые колонны. Примеры расчета: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы. – Горький: ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1985. – 55 с.

6. Колесов А.И., Поликарпов Б.С. Стальная рабочая площадка промздания. Компоновка, конструирование и расчет несущих элементов: Учебное пособие. – Н.Новгород: НГАСУ, 1998. – 91 с.