часть 1 МК / лекции- часть4-база

Расчет базы колонны

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. С помощью базы осуществляют жесткое или шарнирное сопряжение колонны с фундаментом.

При жестком сопряжении предусматривают заделку в бетоне фундамента анкерных болтов и их натяжение через гайки на анкерных плитках. При шарнирном закреплении анкерные болты нужны только для фиксации колонны в проектном положении.

База состоит из горизонтальной опорной плиты и вертикальных листов – траверс.

а) б)

Рис.22. Базы колонны : а) шарнирная база ; б) жесткая база.

Расчет базы центрально -сжатой колонны сводится к расчету опорной плиты и проверке прочности траверс.

Порядок расчета базы:

1. Расчет опорной плиты

1.1.Определение размеров опорной плиты в плане

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.

Принимаем для фундамента бетон класса В15 с R_пр = 8.5 МПа.

Условие прочности бетона на местное сжатие:

,

где -расчетное сопротивление бетона сжатию,

N- усилие , предаваемое колонной;

-площадь опорной плиты;

-коэффициент условий работы бетона

отсюда

.

Ширину плиты В назначим из конструктивных соображений:

Рис. 22. Опорная плита

В = b + 2t_тр + 2с,

где b_к– ширина сечения колонны (из сортамента)

t_тр = 10 мм=1 см – толщина траверсы (назначается),

с –вылет плиты , принимается не более 5 см.

В =

Определяем длину плиты:

,

полученное значение округлить в большую сторону с кратностью 10 мм.

•Для шарнирной базы длина плиты должна быть не менее L≥h_к+200 мм

Фактическая площадь опорной плиты:

1.2.Определение толщины опорной плиты производится из условия работы на изгиб от отпора(напряжения) бетона фундамента.

Определяем фактическое напряжение в бетоне под плитой:

.

Плита работает на изгиб под реактивным отпором фундамента. Колонна и траверса делят плиту на три типа участков – консольный, опертый на три канта и опертый на четыре канта. На каждом участке выделим полосу единичной ширины, и определим погонную нагрузку на эту полосу:

.

Определяю изгибающие моменты в плите:

Участок 1 – консольный

;

C= (L-h_k)/2=

Участок 2 – опертый по 4 сторонам

– размер короткой стороны,

– размер длинной стороны.

Где h_k- высота сечения колонны;

b_k-ширина сечения колонны;

t_w – толщина стенки колонны;

t_f – толщина полки колонны.

Все размеры принимаются по сортаменту.

Изгибающий момент определяется по формуле

,

где - коэффициент ,принимаемый по табл. 1,

b1/a1	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	≥2
α	0.048	0.055	0.063	0.069	0.075	0.081	0.086	0.091	0.094	0.098	0.125

Если b₁/a₁>2

Участок 3 – опертый по 3 сторонам

Определяем размеры участка:

– размер закрепленной стороны,

– размер свободной стороны- ширина сечения колонны

где - коэффициент ,принимаемый по табл. 2

a/b	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1,2	1,4	2	>2
β	0.060	0.074	0.088	0.097	0.107	0.112	0.120	0,126	0.132	0.133

Сравнивая моменты ,,выбираем максимальный:

.

Определяем толщину опорной плиты из условия прочности плиты на изгиб:

,

полученное значение округлить в большую сторону (20 мм, 22мм, 25 мм,28мм,30 мм,32мм, 36 мм,40 мм)

Если значение получилось больше 40мм, необходимо уменьшить величину момента путем постановки дополнительного ребра на соответствующем участке.

2.Расчет траверсы

2.1.Определяю высоту траверсы из условия прочности сварных швов, приваривающих траверсу к полкам колонны (всего 4 шва)

Назначим полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А , для которой наиболее слабое сечение является металл шва, следовательно, в дальнейшем веду расчет по металлу шва.

Условие прочности сварного шва по металлу шва:

,

назначаем k_f = по табл. 38

Выражаю суммарную длину швов

,

Высота траверсы равна:

.

Конструктивно величину  округлить в большую сторону .

2.2.Проверка прочности траверсы:

Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны.

Под действием отпора фундамента траверсы подвержены изгибу. На каждую траверсу передается нагрузка фундамента с половины площади плиты.

Каждая траверсы рассчитываются как однопролетная двухконсольная балка, которая подвержена совместному действию нормальных и касательных напряжений в местах приварки траверс к полкам колонны:

q_тр – погонная нагрузка на траверсу,

.

Определяем усилия в траверсе:

,

Определяем напряжения в траверсе:

,

Прочность траверсы проверяю по приведенным напряжениям:

18