САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Строительных конструкций и материалов

Методические указания

к курсовому проекту (курсовой работе)

Дисциплина: «Металлические конструкции»

Тема: «Проектирование базы внецентренно - сжатой колонны промышленного здания»

Разработал: доцент Тимофеев Н.М.

Санкт – Петербург

2012 г.

Данный раздел является частью раздела «Проектирование сплошной внецентренно-сжатой колонны одноэтажного промышленного здания» и является дополнением к методическим указаниям для выполнения курсового проекта (курсовой работы) на тему «Проектирование каркаса одноэтажного промышленного здания без крановой нагрузки».

Настоящее пособие рассматривает конструкцию базы сплошно-стенчатый колонны составного сечения с двухстенчатой траверсой и жёстким опиранием на фундамент, даётся понятие безвыверочного монтажа колонн ; подробное описание и расчёта всех элементов базы, приведены все справочные данные, необходимые для проектирования базы данного типа.

МУ ориентирован на самостоятельную работу студентов.

Проект базы колонны

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий от колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа и высоты сечения колонны, способа её опирания на фундамент и принятого метода монтажа колонны.

Исходными данными для проектирования базы колонны является: геометрические размеры поперечного сечения колонны у основания; расчётные значения изгибающего момента «М» и нормальной силы «N» в сечении на уровне подошвы фундаментной плиты.

Здесь рассматривается только жесткое опирание, соответствующее заделке в расчётной схеме. На рис.1 показана конструкция базы с двухстенчатой траверсой.

Рис. 1 База колонны с двухстенчатой траверсой.

1. Конструкция базы колонны

Конструкция базы колонны показана на рис 1. База колонны состоит из следующих основных элементов: опорной плиты-1, опирающейся на железобетонный фундамент-2 и дополнительных ребер жесткости-8.передающей на него сжимающее усилие, траверс-3, охватывающих стержень колонны с боков; анкерных болтов-4 и анкерных плиток-5 или опорных двутавров-6, рихтовочных болтов-7,

2. Понятие о безвыверочном монтаже колонн

Существует два способа установки колонны на фундамент: с выверкой колонны в процессе монтажа и безвыворочный монтаж. Последний способ имеет явные преимущества перед первым, но требует наличия на заводе изготовителя оборудования для фрезерования торца колонны и строжки верхней поверхности плиты, поэтому заготовка (лист или сляб) должна иметь толщину на 2-3 мм больше расчётной. Выверку плит производят инструментальным способом, а установку плиты в горизонтальном положение выполняют с помощью установочных (рихтовочных) болтов (на рис.1 деталь А). После выверки под плиту заливают цементный раствор, для чего в плите имеются отверстие (дыры) диаметром около 100мм из расчёта 1 отверстие на 0,5м² площади плиты.

После достижения проектной прочности раствора подливки по осевым рискам на опорной плите производят установку колонны. На анкерные болты, уже забетонированные в фундамент, устанавливают опорные двутавры или анкерные плитки, надевают анкерные болты с гайками шайбами, плотно прижимая траверсы к опорной плите. При таком способе монтажа колонна без выверки оказывается установленной в проектном положении.

По окончании монтажных работ база колонны замоноличивается до уровня чистого пола производственного помещения.

3. Расчёт базы колонны

3.1 Определение плановых размеров опорной плиты

Боковые свесы плиты принимают конструктивно. а_св= 60÷100 мм, толщину траверс _тр=14-16мм.

Таким образом, ширина плиты: b_пл= b_п+2а_св+2 _тр, где b_п- ширина полки колонны. Полученный размер b_пл округляют до ближайшей стандартной ширины прокатных листов, таблица 5.

Длина опорной плиты l_пл определяется расчётом на прочность бетона фундамента. Задавшись классом бетона фундамента, таблица 1, определяют расчётное сопротивление бетона сжатию R_b

Таблица 1.

Класс бетона	B7,5	B10	B12
Расчётное сопротивление Rb, кг/см2	45	60	75

В курсовом проекте следует задаваться классом прочности B 7,5, в противном случае опорная плита может получиться очень короткой.

Расчётное сопротивление бетона смятию R_ф определяется по зависимости R_ф= ·φ_b·R_b, где

φ_b= , А_ф-площадь верхнего обреза фундамента; А_пл- площадь опорной плиты.

В первом приближении φ_b = 1,2-1,5;

- коэффициент условий работы бетонных фундаментов; = 1.

Расчётная схема опорной плиты при определении её длины показана на рис. 2.

Если рассматривать опорную плиту как жесткий штамп, а бетон фундамента как упругий материал, то нормальные напряжения отпора в бетоне будут распределяться по линейному закону. Значение наибольших растягивающих и наибольших сжимающих напряжений определяют по формулам для внецентренного сжатия;

σ_с = N / A_пл + M / W_х ; σ_с = N / ( b_пл·l_пл ) + 6 M / ( b_пл ·l_пл ²)

σ_р = N / A_пл – M / W_х ; σ_р = N / ( b_пл·l_пл ) - 6 M / ( b_пл ·l_пл² )

Приравняв σ_с предельному значению R_ф и решив уравнение относительно l_пл, получим:

l_пл N / 2 b_пл·R_ф +

где M – расчётное значение изгибающего момента (кг·см) и соответствующая этому моменту сжимающая сила N (кг) в сечении у основания колонны;

R_ф-расчётное сопротивление бетона смятию, кг/см²; b_пл – ширина плиты, см;

l_пл – длина плиты в см, округляем до 2 см в большую сторону.