2.8.5 Расчет базы колонны

База является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилий от колонны на фундамент; в ее состав входят опорная плита, траверса, ребра, анкерные болты, а также устройства для их крепления (столики, анкерные болты и т.д.). Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и способа сопряжения ее с фундаментом (жесткое или шарнирное). Существует два типа баз: общая и раздельная. Последний вариант базы принят в курсовом проекте. Для расчета базы необходимо выбрать из таблицы сочетаний неблагоприятные комбинации усилий в нижнем сечении «А» колонны. Напомним, что при выборе расчетной комбинации усилий для шатровой ветви анализируются все варианты с положительным, а для подкрановой ветви – с отрицательным изгибающим моментом.

В нашем примере для случая шатровой ветви имеем:

а для подкрановой ветви:

В курсовом проекте по согласованию с руководителем допускается проектировать базу лишь для одной ветви с большим усилием. Другую базу следует принимать конструктивно, по аналогии с расчетной. В связи с тем, что максимальное усилие возникает в подкрановой ветви, выполняем далее именно ее расчет.

Требуемая площадь опорной плиты:

– расчетное сопротивление бетона при местном смятии.

– коэффициент увеличения до в зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента к рабочей площади опорной плиты

Принимаем

При назначении размеров опорной плиты следует учитывать следующие требования:

а) центр тяжести ветви и середина опорной плиты должны лежать на одной оси;

б) свесы плиты должны быть не менее 40 мм;

в) толщину траверсы принимают равной 12 – 24 мм.

Исходя из этих требований, назначаем размеры плиты – 400 х 400 мм, а толщину траверсы – 20 мм (рис).

Среднее фактическое напряжение под опорной плитой:

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты. Номера участков приняты по рисунку

Участок 1. (консольный свес )

Участок 2. (плита, опертая по трем сторонам)

, т.к. b2/a2=20/5,4=3,66>2, то расчетный участок консольный

Участок 3. (на участок 3 плита оперта по четырем сторонам)

, т.к. b3/a3=26,9/9,2=2,9>2, то момент находим как в однопролетной балке пролетом а3=9,2см

Требуемую толщину плиты определяем по наибольшему моменту 29,56кН*см, как для балки шириной 1 см и с учетом того, что

Принимаем

Высоту траверсы определяем из условия размещения сварного шва прикрепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности считаем, что все усилие в ветви передаются через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая, проволокой марки Св-08А, d=1,4…2 мм. Принимаем

Требуемую длину шва определяем из условия прочности по металлу шва.

, где , ,

Расчетная длина флангового шва должна удовлетворять условию:

Принимаем

В запас прочности проверяем траверсу как однопролетную балку, шарнирно опирающуюся на полки ветви колонны. Равномерно распределенная нагрузка на траверсу (по рис.)

Момент в середине пролета:

Поперечная сила на опоре:

Геометрические характеристики траверсы:

Прочность траверсы по нормальным напряжениям:

Прочность траверсы на срез у опоры:

где - расчетное сопротивление стали сдвигу.

Прочность траверсы обеспечена.

Определяем требуемый катет швов, прикрепляющих траверсы к опорной плите. Сварка ручная электродами типа Э42А,

Анкерные болты служат для передачи растягивающих усилий от колонны на фундамент. Их рассчитывают на специальную комбинацию усилий.

Усилие отрыва от фундамента, приходящееся на анкерные болты

Требуемая площадь сечения анкерных болтов:

- расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов, выполненных из стали 09Г2С-4. С учетом того, что ветвь удерживают два анкерных болта

Диаметр анкеров назначается обычно от 20 до 76 мм, т.к. более толстые анкеры сложны в изготовлении.

Принимаем анкер диаметром d=24 мм с площадью нетто 3,53см2.

При размещении анкерных болтов необходимо, в частности соблюдать следующие требования:

• центр тяжести ветви и равнодействующая усилий в анкерах должны лежать на одной оси;

• для того, чтобы можно было свободно повернуть гайку при затяжке болтов, минимальное расстояние от оси болта до траверсы желательно принимать 1,5d;

• для того, чтобы во время монтажа колонну можно было сдвигать по фундаменту во все стороны, анкерные болты выносят за опорную плиту примерно на 20 мм.

Последним рассчитываемым элементом базы колонны является анкерная плита. Ее рассчитывают как балку, свободно опертую на траверсы и нагруженную сосредоточенной силой от анкера. Расчетная схема плиты представлена на рисунке.

Усилие в одном анкере

Изгибающий момент в среднем сечении плитки:

Из условия размещения анкерных болтов назначаем ширину плитки равной 320 мм.

Толщину анкерной плитки определяем из условия прочности по нормативны напряжениям.

Момент сопротивления ослабленного отверстием сечния:

Максимальную толщину анкерной плитки обычно ограничивают 6 см, а если требуемая толщина оказывается больше, вместо плитки используют два швеллера, устанавливаемых на траверсу.