2. Расчет и конструирование базы колонны.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

1) сочетание 1, 2, 3, 4, 5^*: М₂ = 1280 кНм; N₂ = -2385 кН (для расчета базы наружной полки);

2) сочетание 1, 3, 4, 5: М₁ = - 772,2 кНм; N₁ = -1996 кН (для расчета базы подкрановой полки).

1. Расчет и конструирование опорной плиты.

• Геометрические размеры плиты:

  • ширина плиты должна быть больше размера колонны на 4 см с каждой стороны, тогда:

,

принимаем B_пл = 500 мм.

• требуемая длина базовой плиты по основному сочетанию 1, 2, 3, 4, 5^*:

,

где b – ширина опорного листа (принимаем конструктивно b = 500 мм);

R_b,loc – расчетное сопротивление смятию бетона:

,

здесь R_b – расчетное сопротивление тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов для предельных состояний первой группы на осевое сжатие, для бетона класса В15:

R_b = 0,85 кН/см²;

 - коэффициент для расчета на изгиб, зависящий от характера операния плит, для бетонов класса ниже В25  =1;

,

принимают не более 2,5 для бетонов класса выше В7,5, потому в нашем случае _b = 1,5, тогда

.

Будем иметь:

.

Конструктивно принимаем .

• Площадь опорной плиты:

.

• Момент сопротивления опорной плиты:

.

• Эпюра напряжений в бетоне под плитой от основного сочетания 1, 2, 3, 4, 5^*:

• Эпюра напряжений в бетоне под плитой от дополнительного сочетания 1, 3, 4, 5:

Рисунок 61. Схема опорной плиты базы колонны.

Плита работает на изгиб, как пластинка, опертая на соответствующее число сторон. Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются 4 участка.

I участок.

Плита работает как пластинка опертая по трем кантам:

.

Изгибающий момент:

.

II участок.

Плита работает как консоль со свесом с = с₂ = 7,5 см, тогда изгибающий момент:

.

III участок.

Плита работает как пластинка опертая по четырем кантам:

,

тогда плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на двух опорах.

Изгибающий момент:

.

IV участок.

Плита работает как консоль со свесом с = с₄ = 3,4 см, тогда изгибающий момент:

.

Требуемая толщина плиты подбирается по максимальному изгибающему моменту ( ), принимая материал плиты – сталь С235, для которой расчетное сопротивление R_y = 21 кН/см² при t > 21 мм, тогда

,

принимаем толщину базы t_пл = 36 мм.

2. Расчет и конструирование траверсы базы.

Считаем, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Это упрощение идет в запас прочности. Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной.

• Нагрузка передающаяся на швы от основного сочетания 1, 2, 3, 4, 5^*:

.

Рассчитаем угловые швы на условный срез.

• Для сварки применяем ручную сварку проволокой Св-08А:

• по п. 11.2 СНиП II-23-81*: коэффициенты условий работы шва _wf = _wz = 1,0;

• по табл. 56 СНиП II-23-81*: нормативное сопротивление металла шва ;

• по табл. 5 СНиП II-23-81*: расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:

,

где _wm = 1,25, - коэффициент надежности по материалу шва.

• по табл. 3 СНиП II-23-81*: расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

.

• по табл. 34 СНиП II-23-81* для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

_f = 0,7 – по металлу шва;

_z = 1,0 – по металлу границы сплавления.

• Определим расчетное сечение:

;

;

.

Расчетным является сечение по металлу шва.

• Длина сварных швов траверсы при катете шва k_f = 14 мм составит:

.

Принимаем высоту траверсы h_тр = 600 мм.

3. Расчет анкерных болтов крепления со стороны внешней полки.

В качестве расчетных усилий примем сочетание 1, 5^*: М = 869,8 кНм; N = -720,8 кН.

Рисунок 62. Схема к расчету анкерных болтов.

• Эпюра напряжений в бетоне под плитой от сочетания 1, 5^*:

• Расстояние до «нуля» эпюры:

.

• Расстояние до центра треугольной эпюры:

.

• Расстояние от центра треугольной эпюры до силы в анкерном болте:

.

• Усилие в анкерном болте:

/

Примем анкерные болты из стали класса С245. По табл. 60 СНиП II-23-81 определим, что расчетное сопротивление болтов R_b = 19 кН/см².

• Требуемая площадь сечения болтов:

.

Принимаем болты М42 с площадью поперечного сечения нетто А_bn = 11,20 см².

4. Подбор сечения накладки под анкерные болты.

Представим накладку в виде шарнирно опертой балки, на которую действуют две сосредоточенные силы (F = 311/2 = 155,5 кН):

Рисунок 63. Схема к расчету накладки под анкерные болты.

Требуемый момент сопротивления накладки:

.

При условии W_x > W_тр по ГОСТ 8240-89 принимаем 2 стальных горячекатанных швеллера № 8.

Усилие в анкерных болтах наружной полки меньше. Из конструктивных соображений принимаем такие же болты и накладки.