8. Конструирование и расчет базы центрально-сжатой колонны. Расчет опорной плиты и траверсы центрально сжатой колонны
Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны определяются по расчетному сопротивлению бетона фундамента осевому сжатию R6 (принимаемому равным 44 кг/см2 для бетона марки 100). Минимальная площадь плиты определяется по формуле
где N — расчетное усилие в колонне. Найдя необходимую площадь плиты, переходят к конструированию башмака, назначая ширину плиты В несколько больше ширины колонны. Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки (отпорного давления фундамента)
причем различные участки плиты будут находиться в разных условиях изгиба. На фигуре показана плита, на которой могут быть выделены три различных участка.
К расчету опорной плиты центрально сжатой колонны
Первый участок плиты 1 работает и рассчитывается как консоль. Для этого выделяют полосу шириной 1 см и подсчитывают момент в сечении I — I:
Момент сопротивления плиты толщиной 8 и шириной 1 см будет равен
Плита должна иметь достаточную толщину, чтобы равномерно передавать нагрузку на бетон, не прогибаясь при этом (как показано в преувеличенном виде), т. е. башмак должен работать как жесткий штамп. Используя полное напряжение в плите, равное расчетному сопротивлению, можно записать условно
откуда связь между толщиной плиты и вылетом консоли получается в следующем виде:
Второй участок плиты 2 работает как плита, опертая по четырем сторонам и нагруженная снизу той же равномерно распределенной нагрузкой q = σб. Расчет такой прямоугольной плиты, у которой максимальный момент действует в ее центре, производится при помощи таблиц, составленных акад. Б. Г. Галеркиным, по формулам
Здесь Ма и Мb — моменты, вычисленные для полос шириной 1 см в направлении размеров а и b; α — длина короткой стороны прямоугольника; α1 и α2 — коэффициенты, принимаемые по таблице в зависимости от отношения стороны b (более длинной стороны) к α. В случае, если — b/a > 2, определение момента может быть произведено для полосы, вырезанной вдоль короткой стороны, как в однопролетной балке (смотрите таблицу ниже, последний столбец). В предположении упругого защемления краев плиты можно полученные по формуле (34.VIII) или как в однопролетной балке моменты уменьшить на 25%. Третий участок плиты 3 работает как плита, опертая по трем сторонам. Наиболее опасным местом такой плиты является середина ее свободного края. Момент в этом сечении определяется по формуле
где α3 — коэффициент, принимаемый по таблице; d1 —длина свободного края плиты. В случае, если a1/d1 < 0,5, плита проверяется как консоль. Определение толщины плиты производится по необходимому моменту сопротивления плиты
откуда
При конструировании базы следует стремиться к тому, чтобы толщины на различных участках плиты, определяемые по формулам (33.VIII) и (36.VIII), были близкими друг к другу. Этого можно достичь, изменяя размеры a, b и с. Так, например, на фигуре, в путем постановки диафрагмы, участок 3 (внизу) разбивается на два: на участок 4, опертый по четырем сторонам, и на участок 5, опертый по трем сторонам, но с меньшим размером а1.