перерізі колони (переріз “А”) приймаємо за табл. РКЗ при статичному ро з- рахунку рами (табл. 3.3 [10]):
1)МА1 = - 1421,5 кН·м; NA1 = - 2421,5 кН; (для розрахунку бази підкранової вітки колони);
2)МА2 = 2971,6 кН·м; NA2 = - 1520 кН; (для розрахунку бази зовнішньої вітки колони);
500 |
|
1000 |
|
|
630 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
460 |
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
Розбивнавісь |
|
Анкерніболти |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х2 |
|
х |
х1 |
|
|
|
|
400 |
|
|
350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
200 |
|
Центрваги |
|
|
|
|
=40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
перерізу |
|
|
|
с |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
355 |
16 |
4 |
|
3 |
|
|
|
У |
710 |
1 |
|
|
562 |
|
|||
100 |
|
|
|
160 |
|
|
||
355 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
I №60 Б1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С 1=49 |
|
278 |
С 1=49 |
48 |
230 |
48 |
|
|
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
12 |
|
|
39 |
|
|
645 |
816 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
Рисунок 3.9 – База наскрізної колони
Зусилля у вітках колони:
– підкрановій
Nв1 |
= |
NA1 y2 |
+ |
MA1 |
= |
2421,5 64,5 |
+142150 |
= 2042 кН; |
|
|
|
146,1 |
|
||||||
|
|
h0 |
h0 |
|
146,1 |
|
|||
– зовнішній |
|
|
|
|
|
|
|||
Nв2 |
= |
NA2 y1 + |
MA2 = |
1520 81,6 |
+ |
297160 = 2883 кН, |
|||
|
|
h0 |
h0 |
146,1 |
|
146,1 |
|
||
де у1, у2, h0 – дивись п. 3.9.
Розраховуємо найбільш навантажену базу зовнішньої вітки колони. База складається з опорної плити, траверс, ребер, анкерних плиток для анкерних болтів. Для фундаменту приймаємо бетон В12,5, для якого (СНиП
2.03.01-84*) розрахунковий опір осьовому стиску Rb = 7 МПа = = 0,7 кН/см2.
Примітка. Для бетону В7,5 Rb = 4,5 МПа = 0,45 кН/см2; В10 – Rb = = 6 МПа = 0,6 кН/см2; В15 – Rb = 8,5 МПа = 0,85 кН/см2.
Розрахунок опорної плити. Потрібна площа опорної плити зовніш-
ньої вітки при центральному стиску Апт = Nв2 / Rb,loc = 2883/0,84 = = 3432 см2, де Rb,loc – розрахунковий опір бетону фундаменту місцевому стиску
(зминанню), Rb,loc = (1,2…1,5)Rb; у даному прикладі приймаємо Rb,loc = 1,2Rb = 1,2 ∙ 0,7 = 0,84 кН/см2.
Ширина опорної плити приймається конструктивно В = bω + 2c2 = 63 + + 2 ∙ 4 = 71 cм, де с 2 – виступ опорної плити, приймається також конструктивно, с2 = 4…8 см. Приймаємо В = 710 мм; при цьому потрібна довжина опорної плити Lпт = Апт / В =3432/71 = 48,3 см, попередньо прий-
маємо L = 490 мм. Фактична площа опорної плити Апт = В ∙ L = 71 × × 49
= 3479 см2 > Апт = 3432 cм2.
Розміри фундаменту під опорною плитою приймають на 40..60 см більше габаритів плити.
Середнє напруження в бетоні під плитою приймаємо за рівномірно розподілене навантаження, яке визначаємо за формулою σф = q = Nв2/Апл ≤
≤ Rb,loc.
Отже, σф = 2883/3479 = 0,83 кН/см2 < Rb,loc = 0,84 кН/см2.
За умови симетричного розташування траверс відносно центра ваги вітки відстань між траверсами дорівнює 2∙(bƒ+tω-z0) = 2∙(16+1,8-3,9) = 27,8 см; при товщині траверси 12 мм виступ плити с1= (49-27,8-2∙1,2)/2 = 9,4 см.
Виступ с1 з конструктивних міркувань повинен знаходитись у межах 40…80 мм. При малій довжині опорної плити (с1 < 40 мм) треба конструк-
тивно збільшити її до значень, при яких с1,min = 40 мм. При великій довжині опорної плити (с1 > 80 мм) необхідно збільшити клас бетону фундаменту.
У даному прикладі с1 = 94 мм > 80 мм, тому збільшуємо для фундаменту клас бетону до В15.
Таким чином Rb,loc = 1,2Rb = 1,2 ∙ 0,85 = 1,02 кН/см2. Потрібна площа опорної плити Апт = Nв2 / Rb,loc = 2883/1,02 = 2826 см2.
Приймаємо розміри Апт = В ∙ L = 71 ∙ 40 = 2840 см2 > Апт =2826 cм2. При цьому σф = q = 2883/2840 = 1,02 кН/см2 = Rb,loc і виступ плити с1 = (40 - - 27,8 - 2 ∙ 1,2)/2 = 4,9 см, що достатньо.
Товщину плити визначаємо з умов її роботи на згин як пластинки, опертої сторонами на торці віток, траверси і ребра (на три або чотири сторони) або як консолей, защемлених на опорі (рис. 3.9).
Ділянка 1 |
(консольний виступ): |
|
|
М1 = q ∙ c12/2, |
(3.21) |
М1 = 1,02 ∙ 4,92/2 = 12,2 кН ∙ см. |
|
|
Ділянка 2 |
(плита оперта на три сторони): |
|
|
М2 = β ∙ q ∙ a12, |
(3.22) |
де β – коефіцієнт, який визначається за табл. 5.2 в залежності від відношення закріпленої сторони ділянки b1 до вільної а1.
У даному випадку b1/а1 = 5,6/27,8 = 0,2 < 0,5, тоді згинальний момент на цій ділянці визначається як на консольному виступі за формулою М2 = q ×
× (с2 + 1,6)2/2 = 1,02 ∙ (4,0 + 1,6)2/2 = 16,0 кН ∙ см.
1 b
а 1
b 
1 
а 1
Таблиця 3.2 – Коефіцієнт “β” для розрахунку на згин плит, опертих на три або дві сторони
b1/a1 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
2,0 |
> 2,0 |
β |
0,060 |
0,074 |
0,088 |
0,097 |
0,107 |
0,112 |
0,120 |
0,126 |
0,132 |
0,133 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ділянка 3 (плита оперта на чотири сторони):
М3 = α ∙ q ∙ a2, (3.23)
де α – коефіцієнт, який визначається за табл. 3.3 в залежності від відношення більшої сторони ділянки b до меншої а.
У даному прикладі b/a = 56,2/16 = 3,51 > 2, тоді згинальний момент на цій ділянці визначається як у балці з прогоном по короткій стороні за формулою М3 = q ∙ a2/8 = 1,02 ∙ 162/8 = 32,64 кН ∙ см.
Ділянка 4 (плита оперта на чотири сторони), b/а = 56,2/10 = 5,6 > 2.
Тоді М4 = q ∙ а²/8 = 1,02 ∙ 102/8 = 12,75 кН ∙ см.
Приймаємо до розрахунку Мmax = 32,64 кН ∙ см.
а
b
Таблиця 3.3 – Коефіцієнт “α” для розрахунку на згин плит, опертих на чотири сторони
b/a |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
> 2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
0,048 |
0,055 |
0,063 |
0,069 |
0,075 |
0,081 |
0,086 |
0,091 |
0,094 |
0,098 |
0,100 |
0,125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потрібна товщина плити визначається за формулою:
tпл = |
6Мmax /R y гc |
(3.24) |
Отже tпл = 
6 32,64 / 22 1= 2,98 см,
тут Ry = 22 кН/см2 – для листової сталі t = 21...40 мм. Приймаємо tпл=32 мм (2 мм додається на фрезерування).
Примітка. Конструктивно товщина плити приймається від 20 до 40 мм. Якщо за розрахунком виходить, що tпл > 40 мм, необхідно зменшити максимальний момент установкою на відповідній ділянці опорної плити діафрагм або ребер чи прийняти сталь для опорної плити з більшою міцністю.
Розрахунок траверси. Товщина листа траверси призначається конструктивно tт = 10…16 мм, у даному прикладі приймаємо tт = 12 мм. Висота траверси hт визначається за довжиною швів, які кріплять траверси до вітки. Конструктивно висоту траверси можна призначити в межах hт = =
300…500 мм.
Розрахунок анкерних болтів. Анкерні болти в обох вітках колони розраховують на спеціальні комбінації зусиль, які приймаються за табл.
РКЗ при статичному розрахунку рами (табл. 3.3 [10] та п. 3.2):
–для розрахунку анкерних болтів підкранової вітки колони:
М3 = +1382,0 кН ∙ м, N3 = -563,0 кН;
–для розрахунку анкерних болтів зовнішньої вітки колони:
М4 = -633,0 кН ∙ м, N4 = -529,0 кН.
Зусилля, яке діє в анкерних болтах підкранової вітки колони дорів-
нює:
Na.б.1 |
= − |
N3 y2 |
+ |
|
M3 |
|
= − |
563 64,5 |
+ |
138200 |
= 697 кН; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
h0 |
|
146,1 |
|
146,1 |
||||||||||||
|
|
|
h0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
теж, зовнішньої вітки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Na.б.2 |
= − |
N |
4 |
y |
1 |
+ |
|
|
М4 |
|
= − |
529 81,6 |
+ |
63300 |
=138 кН, |
|||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
h0 |
|
146,1 |
|
146,1 |
||||||||||
|
|
|
h0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
де у1, у2, h0 – приймаються з п. 3.9.
Розраховуємо анкерні болти за зусиллям Nа.б.1 = 697 кН. Потрібна площа нетто болтів:
∑Аbn,пт = Nа.б.1/Rbt ∙ γc = 697/22,5 ∙ 1 = 31,0 см2,
де Rbt – розрахунковий опір матеріалу фундаментних болтів (табл. Д.6,
дод. Д), для сталі 09Г2С Rbt = 225 МПа = 22,5 кН/см2; γc = 1.
Приймаємо по 4Ø36 (табл. Д.7, дод. Д) у кожній вітці колони, при
цьому ∑Аbn = 8,16 ∙ 4 = 32,64 см2 > ∑Аbn,пт = 31,0 см2.
Розміщення анкерних болтів (рис. 3.9 і 3.10) виконуємо згідно з табл. 39[1] або табл. Д.8, дод. Д.
а) 72 |
|
|
б) |
|
|
134 |
72 |
55 |
120 |
55 |
2 36 |
Анкерна |
2 36 |
278 |
плитка |
230 |
|
Рисунок 3.10 – Розміщення анкерних болтів на анкерній плитці:
а) – зовнішньої вітки колони; б) – підкранової вітки колони
Розрахунок анкерної плитки. Анкерна плитка розраховується як балка, яка вільно лежить на траверсах і завантажена зусиллями, які діють в анкерних болтах.
Розраховуємо найбільш завантажену анкерну плитку підкранової вітки колони. Конструкції анкерних плиток, а також розрахункова схема і схема навантажень на анкерну плитку зображені на рис. 3.10 і 3.11.
Анкерна плитка завантажена двома силами F, кожна з яких дорівнює
F = Nа.б.1/n = 697/4 = 174,25 кН,
де n – кількість болтів у підкрановій вітці колони, n = 4. Згинальний момент в анкерній плитці Мпл = 174,25 ∙ 5,5 = 958,4 кН ∙ см.