3.3. Расчет узлов и деталей.

Расчет базы колонны

В общем случае база колонны состроит из:

• опорной плиты, распределяющей нагрузку.

• Траверс, передающих усилие от колонны к опорной плите.

• анкерных болтов, закрепляющих колонну к фундаменту.

База проектируется для центрально сжатой колонны с продольной силой от стержня N_max . Расчет базы начинается с определения габаритных размеров опорной плиты, которые назначаются из условия продавливания ею фундамента. В частности, определяется требуемая площадь плиты, м²:

где - прочность бетона местному сжатию;

- призменная прочность бетона сжатию (В15)

- коэффициент местного сжатия, принимаемый с некоторым запасом.

Ширину плиты можно назначить конструктивно по габариту стержня:

где - высота сечения ветви стержня;

- толщина траверсы;

с – консольный свес для размещения анкерных болтов

Тогда требуемая длина опорной плиты составит, м:

Длина плиты должна быть не менее конструктивной:

Окончательно принимаем , , тогда площадь плиты

Толщина опорной плиты определяется из условия работы ее изгиб реактивным давлением фундамента, вычисляемым на 1 пог.м. ширины, кН/м:

Изгибающие моменты в плите определяются по 3-м характерным участкам:

где

- меньшая сторона участка 1;

- большая сторона участка 1;

- свободная сторона участка 2;

- закрепленная сторона участка 2;

- консольный свес участка 3.

Т.к. , изгибающий момент на участке 2 определяется как для консольного свеса, равного .

Толщина плиты определяется по максимальному изгибающему моменту на участках:

Где - коэффициент условия работы;

- расчетное сопротивление стали по пределу текучести для листовой стали толщиной свыше 20мм.

По сортаменту универсальной стали принимаем толщину опорной плиты равной 30мм.

Высота траверса определяется по условию размещения вертикальных сварных швов, прикрепляющих ее к ветвям. При этом в запас несущей способности принимается, что все усилие на плиту передается через траверсы (без учета опирания торцов стержня):

Где - количество швов;

- катет сварного шва;

=126МПа – минимальная прочность сварного соединения угловыми швами;

Условие, учитывающее минимальную концентрацию напряжений в сварных швах:

- выполняется.

Траверсы соединяются с опорной плитой горизонтальными угловыми швами, катет которых равен:

Где - суммарная длина сварных швов.

Сечение траверсы работает на изгиб, напряжение от которого при центрально сжатом стержне, как правило, невелико. Поэтому в проверке прочности необходимости нет.

Расчет оголовка колонны.

Конструкция оголовка колонны должна отвечать принятому в расчетной схеме способу сопряжения колонны с главной балкой. При шарнирном сопряжении опирание производиться сверху, что технологически проще. Оголовок состоит из опорной плиты, опорных планок или ребер, торцы которых пристрагиваются к плите. Размеры опорной плиты назначают конструктивно: ширина и длина – по габаритам стержня, а толщина . Ширина опорного ребра . также назначается конструктивно, а расчету подлежит высота и толщина ребра.

Размеры поперечного сечения ребра рассчитываются на смятие:

где - максимальная поперечная сила в главной балке;

n – количество ребер;

- расчетное временное сопротивление листовой стали [1];

Принимаем толщину ребер с некоторым запасом равной 8 мм.

Высота ребер определяется по условию размещения вертикальных сварных швов, прикрепляющихся ее к ветвям. При этом в запас несущей способности принимается, что все усилие на ветви передается только через ребра (без учета опирания торцов стержня):

где n – количество швов;

- катет сварного шва;

=126МПа – минимальная прочность сварного соединения угловыми швами;

Условие, учитывающее минимальную концентрацию напряжений в сварных швах:

- выполняется.

Опорные ребра соединяются с опорной плитой горизонтальными угловыми швами, катет которых назначаем конструктивно .