4.4.3. Расчет и конструирование базы колонны

Собственный вес колонны:

кг.

Расчетная нагрузка на базу колонны:

кН.

Требуемая площадь плиты базы колонны

,

где  - коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия, при равномерно распределенной нагрузке  = 1;

R_b,loc – расчетное сопротивление смятию:

,

где R_b – расчетное сопротивление тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов для предельных состояний первой группы на осевое сжатие, для бетона класса В12,5 R_b = 0,75 кН/см²;

 - коэффициент для расчета на изгиб, зависящий от характера опирания плит, для бетонов класса ниже В25  =1;

- принимают не более 2,5 для бетонов класса выше В 7,5, потому в нашем случае _b = 2.

кН/см².

При центрально-сжатой колонне и значительной жесткости плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределенными, поэтому  = 1, тогда

см².

Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными

см;

принимаем размеры плиты см,L = 75 cм (по конструктивным соображениям), тогда

см².

Напряжение под плитой

кН/см² = q.

Плита работает на изгиб, как пластинка, опертая на соответствующее число кантов (сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка (рис.4.13).

На участке 1 плита работает по схеме "пластинка, опертая на четыре канта". Соотношение сторон

> 2,

то есть плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на двух опорах /1/.

Изгибающий момент:

кНсм.

Требуемая толщина плиты подбирается по максимальному изгибающему моменту, принимая материал плиты – сталь С275, для которой расчетное сопротивление R_y = 26 кН/см², тогда

см,

принимаем толщину базы 24 мм.

На участке 2 плита работает тоже, как пластинка, опертая на три канта.

см,

Соотношение сторон

,

следовательно, плиту можно рассматривать как консоль длиной с.

Изгибающий момент:

кНсм.

На участке 3 плита оперта на три канта.

см,

,

следовательно, плиту можно рассматривать как консоль длиной е.

Изгибающий момент:

кНсм.

Рис. 4.14. База колонны (цифры в кружках - номера участков)

Расчет траверсы.

Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной.

Рассчитаем угловые швы на условный срез.

Задаемся катетом шва k_f = 13 мм.

Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением кН/см². Для стали С275 значение кН/см². Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны ( по табл.3 СНиП II-23-81*):

кН/см²,

кН/см².

Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:

кН/см²,

кН/см², следовательно, необходимо рассчитать сварной шов на условный срез по металлу границы сплавления. Тогда длина одного углового шва будет равна

см,

Высота траверсы h_т = l_w +1 = 44,09+1 = 45,09 см, принимаем h_т = 45 см.