5.10 Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны равна1м, то проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижней части колонны (сечение 4 - 4):

а) для расчета базы подкрановой ветви - М = 220кНм, N = - 1229кН(1,3а,4а(-),5а);

б) для расчета базы наружной ветви - М = 554кНм, N = -1444кН.

Определяем усилия в ветвях колонны по формулам

(5.46)

База наружной ветви. Определяем требуемую площадь плиты:

, (5.47)

где R_b,loc = _b2∙_b∙  R_b– расчетное сопротивление фундамента,

_b2=0,9– коэффициэнт условий работы,

–площадь смятия,

– расчетная площадь смятия, определяемая в зависимости от размеров фундамента.

Принимаем максимальное значение _b=1,2.

R_b,loc = 0,9∙1∙1,2  7,5 =8,1МПа

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее 4см. Тогда В >= b + 2c₂ = 36 + 24 = 44см; где b - ширина сечения ветви колонны; принимаем В =50см.

(5.48)

принимаем L = 32см.

Среднее напряжение в бетоне под плитой

< R_b,loc=8,1МПа

Рисунок 5.2 – К расчету базы под наружную ветвь колонны

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:

, (5.49)

где b_f = 11см –ширина полки швеллера,

z_o=2,68см– расстояние до ценра тяжести сечения швеллера.

.

Принимаем толщину траверсы 1см, тогда

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.

Участок 1 (консольный свес с = с₁ =6,68см):

, (5.50)

Участок 2 (консольный свес с₂ = 7см):

Участок 3 (плита, опертая на четыре канта: b / a = 33,48 /10,3 =3,25>2):

, (5.51)

Участок 4 (плита, опертая на четыре канта: b / a = 33,6 /5,64 =5,95>2):

В расчет принимаем M_max = M =18,96кНм.

Определяем требуемую толщину плиты t_пл, мм, по формуле

, (5.52)

Принимаем t_пл = 22мм. Высоту траверсы h_тр, см, определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны.

Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента на одну траверсу:

d_тр =c₁ + t_тр + a/2=7+1+10,3/2=13,15см.

Нагрузка на более нагруженную внутреннюю траверсу:

N= ∙ d_тр∙B=7,74∙13,15∙50/10=508,91кН.

Сварка полуавтоматическая проволокой марки СВ - 08А диаметром 2мм. Катет шва принимаем k_w = 7мм. Параметры сварки:

а) по металлу шва: R_wf = 180МПа; _wf = 0,9; _wf = 1,0;

б) по металлу границы сплавления: R_wz = 166,5МПа; _wz = 1,05; _wz = 1,0;

Минимальное произведение 1800,91,0 = 162МПа.

Требуемую длину шва l_w, см, определяем по формуле

, (5.53)

Проверяем условие l_w  85k_w = 850,90,7 = 53,55см.

Принимаем h_тр = 30см.

Интенсивность погонной нагрузки на траверсу:

, (5.54)

q=7,74∙13,15/10=10,18 кН/см.

Определяем на траверсу усилия Q и М:

Q_max=q∙l_o/2, (5.55)

М = q∙с²/2, (5.56)

М_max= q∙( l_o²/8- с²/2), (5.57)

где l_o=h=36см –расчетный пролет траверсы,

с=7см – консольный свес.

Момент сопротивления траверсы:

W=t_тр∙h_тр²/6, (5.58)

Q_max=10,18∙36/2=183,24 кН,

М = 10,18∙7²/2=249,41кН∙см,

М_max=10,18∙(36²/8-7²/2)=1399,79 кН∙см.

Момент сопротивления траверсы:

W=1∙30²/6=150см³.

Проверка траверсы на срез:

= Q_max/ (t_тр∙h_тр), (5.59)

=183,24∙10/(1∙30)=61,08МПа<R_s∙_c=139,2∙1=139,2МПа.

Проверка траверсы на прочность по нольмальным напряжениям:

= М_max/ W, (5.60)

=1399,79∙10/150=93,32 МПа< R_y∙_c=240 МПа.

Проверка траверсы на прочность по приведенным напряжениям в опорном сечении при =М/ W=249,41∙10/150=16,62 МПа.

, (5.61)

МПа< 1,15∙R_y∙_c=1,15∙240∙1=276 МПа.

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны для расчета анкерных болтов М=220кН∙м, N= -1229кН.

Усилие в болтах:

F=M/h_o-N∙y₁/ h_o, (5.62)

F=220/97,32-1229∙45,073/97,32=-556,94 кН.

Так как в болтах не возникает усилий растяжения, то конструктивно принимаем 2 болта d=20 мм.

База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты .

Ширину плиты принимаем такой же, как и в наружной ветви В=50 см, тогда консольный свес с₂=7 см.

Длина плиты L=A_тр/В=1093,65/50=21,87 см. Принимаем L=25 см, тогда получаем:

A=5025=1250см²> A_тр=1093,65 см²

Средние напряжения в бетоне под плитой:

Консольный свес плиты:

с₁=(L-b_f-2t_тр)/2 , (5.63)

где b_f – ширина полки двутавра, в данном случае равна 14,5 см,

t_тр =1см – толщина траверсы.

с₁=(25-14,5-21)/2=4,25см

Рисунок 5.3 – К расчету базы под подкрановую ветвь колонны

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок 1 – консольный свес с вылетом с₁=4,25см,

.

участок 2 – консольный свес с вылетом с₂=5 см,

участок 3 – плита, опертая на четыре канта, при b/a=33,54/14,13=2,37 > 2:

;

Принимаем для расчета М_max= М₃=17,69 кНсм.

Требуемая толщина пластины:

Так как толщина плиты при расчете наружной ветви больше получившейся толщины, то толщину плиты принимаем такой же как и в базе наружной ветви, t_пл=2,2см.

Нагрузка на траверсу:

N= ( с₁+ t_тр+ b_f/2)B, (5.64)

N=7,09∙10^-1(4,25+1+ 14,5/2)36=319,05 кН.

Так как нагрузка на траверсу наружной ветви больше, чем на траверсу подкрановой ветви, то высоту траверсы подкрановой ветви примем такую же , тем самым заведомо обеспечив прочность траверсы h_тр = 30см.

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны для расчета анкерных болтов М=554кН∙м, N= -1444кН.

Усилие в болтах определяем по формуле (5.62) с учетом того что вданном случае подставляем у₂:

F=554/97,32-1444∙52,247/97,32=-769,53 кН.

Так как в болтах не возникает усилий растяжения, т.е. база прижимается к фундаменту, то конструктивно принимаем 2 болта диаметром d=20 м.