5. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ КОЛОННЫ С ФУНДАМЕНТОМ
Конструирование узла: |
|
|
||
1) |
узел решается со стальным башмаком, который закрепляется к |
|||
|
фундаменту с помощью анкерных болтов; |
|||
2) |
колонну торцом через гидроизоляционный слой из эпоксидной |
|||
|
шпатлевки ставят на верхнюю упорную пластину башмака; |
|||
3) |
для установки колонны в проектное положение и закрепления ее |
|||
|
предусмотрены направляющие (анкерные пластины); |
|||
4) |
закрепляют колонну к анкерным пластинам с помощью наклон- |
|||
|
ных вклеенных арматурных стержней из стали АII или AIII. Ото- |
|||
|
гнутые концы вклеенных арматурных стержней при сборке при- |
|||
|
варивают к вертикальным стальным анкерным пластинам; |
|||
|
|
|
|
И |
5) |
анкерные болты крепят к башмакам через приваренные к башма- |
|||
|
ку анкерные столики; |
|
|
|
6) |
в зависимости от действующих усилий столиков может быть два |
|||
|
или четыре; |
|
|
|
7) |
в тело деревянной колонны для предотвращения расслоения |
|||
|
|
бА |
|
|
|
клееных швов вклеивают поперечные стержни. |
|||
Расчет |
|
|
Д |
|
подборе |
|
|
||
вклеенных |
|
|
|
|
|
С |
Расчет анкерных болтов |
||
|
|
|
|
|
Размеры опорной пл ты базы стойки определяются в зависимости от |
||||
размеров поперечногоисечения колонны (рис. 35). |
||||
|
|
bоп bk |
18 20 ... см; |
|
|
|
hоп hk |
10 14 ...см; |
|
Рис. 35. Назначение размеров опорной плиты базы колонны
49
На рис. 36 приведено трехмерное изображение базы колонны с указанием ее конструктивных элементов.
Рис. 36. Трехмерное изображение базы колонны
|
|
|
|
|
И |
На рис. 37 приведена трехмерная модель узла сопряжения колонны с |
|||||
фундаментом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 37. Узел сопряжения колонны с фундаментом
50
Напряжения (кгс/см2) на поверхности фундамента при наибольшем изгибающем моменте, полученном от действия постоянных и временных нагрузок для бетона В12,5, определены по [3, формула (127)]:
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
N |
|
М д |
R . |
(60) |
max |
|
|
|||||
|
|
Fоп |
|
b |
|
||
|
min |
|
Wоп |
|
|||
Расчетное усилие в плоскости сопряжения с фундаментом |
|
||||||
|
Nст Nmax |
pсн . |
(61) |
||||
Площадь опорной плиты (см2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fоп bоп hоп . |
|
|||||
Момент сопротивления опорной плиты (см3): |
|
||||||
W |
b |
h2 |
|
оп |
оп |
. |
|
|
|
||
оп |
|
6 |
|
|
|
|
Расчетный изгибающий момент определяется по СП [1, формула (31)]:
М д/ М ,
где – коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнитель-
ный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяе- |
|||||||||||||||
мый по СП [1, формула (32)], |
|
Д |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
Nст |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
И, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rc Fбр |
|
||||
где |
|
– коэффициент продольного изгиба. Его значение необходимо при- |
|||||||||||||
|
|||||||||||||||
нять таким же, что и в расчете колонны. |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
6 |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Относительный эксцентриситет |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
С |
бe0 |
|
M д |
. |
|
(62) |
|||||
|
|
|
|
N |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Если |
e |
|
hk |
, равнодействующая находится за пределами ядра сечения |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
0 |
|
|
||||||||||||
и, следовательно, требуется расчет анкерных болтов.
Максимальные нормальные напряжения (кгс/см2) на поверхности фундамента при наибольшем изгибающем моменте, полученном от действия
постоянных и временных нагрузок, необходимо определить по формуле |
|
|||||
max |
|
Ncт |
|
Мд |
. |
(63) |
|
|
|||||
|
|
Аоп |
Wоп |
|
||
Минимальные нормальные напряжения (кгс/см2) на поверхности фундамента при наибольшем изгибающем моменте, полученном от действия постоянных и временных нагрузок, необходимо определить по формуле
min |
|
Ncт |
|
Мд |
. |
(64) |
|
|
|||||
|
|
А |
W |
|
||
|
|
оп |
оп |
|
||
На рис. 38 приведены расчетные усилия и эпюра нормальных напряжений на поверхности фундамента.
51
Рис. 38. Расчетные усилия и эпюра нормальных напряжений
Определение длины участка напряжения обжатия (см) производится по
[3, формула (128)]:
|
|
x |
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
hоп ; |
|
|
(65) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
max |
|
|
|
min |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
а |
|
ha |
|
|
x |
|
. |
|
|
|
|
|
(66) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Расстояние между центром тяжести сжатой эпюры и центром растяну- |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|||||
того анкера, расположенного в пределах высоты нижней части стойки (ус- |
||||||||||||||||||||||||||
ловное плечо пары сил) σ: |
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
б |
e h |
|
|
x |
s |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Доп |
; |
|
(67) |
||||||||||||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
hk |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
hоп |
|
|
. |
|
(68) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
Усилие в паре анкерных болтов (кгс) определено по [3, формула (129)]: |
||||||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
Z |
M д |
Nст |
а |
. |
(69) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Требуемая площадь нетто поперечного сечения анкерных болтов (см2) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А1 |
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
, |
(70) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Rб |
0,8 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
где Rб – расчетное сопротивление стали 09Г2С анкерного болта. Для расчетов рекомендуется принять
Rб 1900 кгс/см2;
0,8 – коэффициент, уменьшающий расчетное сопротивление двойных болтов.
После определения требуемой площади поперечного сечения анкерных болтов необходимо подобрать анкерный болт с фактической площадью поперечного сечения не менее требуемой:
Афакт А1 .
Расчет вклеенных арматурных стержней
52
С учетом конструктивного минимума принимается 4 арматурных анкерных стержня А III d = 20 мм на одной анкерной пластине. Угол наклона анкерных стержней принят 300.
Для закрепления колонны с помощью вклеенных анкерных стержней (рис. 39) отверстия в колоннах должны быть на 3 – 5 мм больше принятого диаметра анкерных стержней. Отверстия в колоннах заполняют эпоксидным клеем.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Р с. 39. Узел сопряжения колонны с фундаментом
Расчетная несущая способность вклеенного в древесину стержня периодического профиля, работающего на выдергивание и продавливание незави-
симо от направления волокон, определена по СП [1, формула (64)]: |
|
Т Rck30 dотв 0,5 l k , |
(71) |
где dотв d + 5 мм; l – длина заделываемой части стержня, см, принимаемая
с соблюдением условия
30 d l 10 d ,
где d – диаметр стержня, см.
Для расчётов рекомендуется принимать
l 20 d .....мм.
53
k – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений сдвига по длине вклеенной части одного стержня. Определен по СП [1, фор-
мула (65)],
|
k 1,2 0,02 |
l |
; |
(72) |
|
d |
|||
R30 |
– расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом 300 |
к на- |
||
ck |
|
|
|
|
правлению волокон; принимается по СП [1, поз. 5, г табл. 3].
Проверка вклеенных стержней из условия прочности древесины по сдвигу
Проверка вклеенных стержней из условия прочности |
древесины по |
|||||||||||||||
сдвигу выполняется по [3, формула (132)] |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Z sin |
T , |
|
|
(73) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где Z – усилие в анкерных болтах; Т – |
расчетная несущая способность вкле- |
|||||||||||||||
енного стержня, определяемая по СП [1, формула (59)]. |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|||||||
|
Проверка вклеенных стержней из условия прочности |
|||||||||||||||
|
|
на растяжение и изгиб |
|
|||||||||||||
Проверка вклеенных стержней из условия прочности на растяжение и |
||||||||||||||||
изгиб производится по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Z cos |
2 |
|
|
Z sin |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 , |
(74) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
А |
|
|
Tи n |
|
||||||||
|
|
|
|
Tp |
n |
|
|
|
|
|
|
|
||||
s |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Tp – |
расчетная несущаябспособность стержня на один шов (кгс) из усло- |
|||||||||||||||
вия прочности на растяжен е. Определяется по формуле |
|
|||||||||||||||
|
и |
|
Т р |
Аs |
Rs |
|
|
d 2 |
, |
|
||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
здесь R – расчетное сопротивление стали;
Ти – расчетная несущая способность стержня на один шов из условия его
работы на изгиб. Определяется по [3, формула |
(134)]. Для стали класса АIII |
Ти 700 d 2 . |
(75) |
Расчет анкерных пластин
Анкерную пластину принимаю с поперечным сечением 12 х 175 мм. Прочность боковой анкерной пластины, к которой прикрепляются вклеенные стержни, проверяется в ослабленном сечении как внецентренно растянутый элемент по [3, формула (135)].
54
|
Z |
|
|
2 |
|
M a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
, |
(76) |
||
F R |
|
|
W |
R |
|
||||||
|
|
|
1,47 |
y |
|
|
|||||
|
нт |
y |
|
|
нт |
|
|
|
|||
где Fнт – площадь поперечного сечения (см2),
Fнт bн dотв t .
Момент сопротивления анкерной пластины в ослабленном сечении (см3)
W (bн dотв ) t2 .
6
Изгибающий момент (кгс х см)
Ма 3,0 d 3 .
Врасчетах рекомендуется принять расчетное сопротивление стали ан-
керной пластины Ry 2350 кгс/см2. |
|
|
|||
Содержание графической части: |
|
|
|||
1) |
узел сопряжения стойки с фундаментом (2 проекции); |
||||
2) |
узел сопряжения балок с колонной (2 проекции); |
||||
|
|
|
|
|
И |
3) |
узел сопряжения панелей с балкой (2 проекции); |
||||
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
55