5.2. Решение опорных узлов колонны

5.2.1. Конструирование оголовка колонны.

Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 2,5 см. Предусматриваем расположение опорных ребер главных балок по осям швеллеров колонны (рис.10), торцы которых предварительно фрезеруются. Для принятой конструкции оголовка назначаем катет шва приварки опорной плиты к торцу колонны конструктивно: k_f =0,7 см.

5.2.2. Расчет и конструирование базы колонны

Определим нагрузку от собственного веса колонны (формула 5.11):

g_cⁿ=2×24×0,01×5,35=2,57 кН.

Расчётная нагрузка на фундамент (формула 5.12):

N_bc=863,70+1,05×2,57=866,40кН.

Зададимся расчетным сопротивлением бетона при местном сжатии (формула 5.13):

R_b,loc=1,5×6×0,1×0,9 = 0,81 кН/см²,

где R_b = 6 МПа – расчетное сопротивление бетона сжатию для классаВ10(табл.2 приложений).

Определим требуемую площадь подошвы опорной плиты (формула 5.14):

Размер стороны опорной плиты, параллельной высоте сечения колонны, принимаем с учетом двухсторонних свесов с=8см (рис.11, формула 5.15):

h_pl=24+2×8=40 см.

Определим ширину опорной плиты (формула 5.16):

Полученное значение b_pl округляем до 2 см в большую сторону, принимаем b_pl = 28 см.

Проверим условие 5.17: 28 см > 2×9 = 18 см.

Условие выполняется, окончательно принимаем b_pl = 28 см (рис.18).

Рис.18. База колонны сплошного сечения.

Уточним фактическую величину сопротивления бетона при местном сжатииопорной плитой базы колонны, для этого зададимся размерами верхнего обреза фундамента h_f и b_f (формулы 5.18, 5.19):

h_f = 40 + 2×15 = 70 см,

b_f =28 + 2×15 = 58 см.

Фактическая величина расчетного сопротивления бетона при местном сжатии (формула 5.20):

Проверим условие 5.21:

0,922кН/см² 0,81 кН/см².

Условие не выполняется, поэтому в дальнейших расчетах используем величину R_b,loc =0,81кН/см².

Проверим условие 5.22:

Условие выполняется, размеры опорной плиты достаточны.

Для назначения толщины опорной плиты необходимо определить действующие в ней изгибающие моменты, величины которых зависят от конфигурации её участков (рис.18).

Изгибающий момент в консольной части плиты (участок 1, формула 5.23):

Для определения изгибающего момента в части плиты, опертой по трем сторонам, (участок 2) вначале необходимо определить по табл.1 значение коэффициента  в соответствии с отношением a₂ /b₂.

a₂ = 0,5(b_pl  2b_f) =0,5(28  29) = 5 см, b₂ = h = 24 см.

a₂ /b₂ = 5 /24 = 0,21.

Так как a₂ /b₂ = 0,21 < 0,5, изгибающий момент определяем как для консольной части плиты, т.е.:

Для определения изгибающего момента в части плиты, опертой по четырем сторонам, (участок 3) вначале необходимо определить по табл.2 значение коэффициента  в соответствии с отношением a₃ /b₃.

a₃ = h = 24 см,

b₃ = 2b_f = 29 =18 см.

a₃/b₃ = 24 /18 =1,33 см.

По табл.2, интерполируя, находим  = 0,0708.

Изгибающий момент (формула 5.25):

Толщину опорной плиты определим по наибольшему из найденных изгибающих моментов (формула 5.26):

Окончательную толщину опорной плиты назначаем по сортаменту листовой стали (табл.8 приложений) t_pl = 28 мм.

Траверсу базы привариваем к колонне вертикальными швами, выполняемыми ручной сваркой.

Толщину траверсы принимаем конструктивно t_d =16 мм. Катет углового шва: k_f = t_d – 0,2см =1,6см – 0,2см = 1,4 см > 0,4см. Высоту траверсы назначим из условия полной передачи усилия от колонны на опорную плиту через сварные швы (формула 5.27):

Высота траверсы также не должна превышать величину, вычисленную по формуле 5.28:

h_d = 850,71,4 = 83,3 см.

По конструктивным соображениям принимаем высоту траверсы h_d = 25 см.

Анкерные болты базы колонны назначаем конструктивно диаметром 20 мм с глубиной заделки в фундамент не менее 700 мм.