4.6 Расчет и конструирование базы колонны

База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В данной курсовой работе выполняется расчет базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (рисунок 4.3). При небольших расчетных усилиях в колоннах применяются базы с траверсами [1]. Проектирование базы с траверсами начинают с определения размеров плиты в плане. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента

, (4.10)

где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;

 - коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой, равным 1,0;

A_pl – площадь опорной плиты;

Рисунок 4.3 – К расчету базы колонны

- расчетное сопротивление бетона смятию.

Обычно площадь верхнего обреза фундамента А_f незначительно превышает площадь опорной плиты А_pl, а бетон применяют ниже класса В25. При этих условиях можно принимать [3]:

; ;.

Расчетное сопротивление бетона сжатию соответствует его классу прочности (таблица 5.3) [7]; кН/см².

см².

Ширину опорной плиты назначаем с учетом конструктивных особенностей см; [h – высота сечения ветви колонны (швеллера или двутавра); t_tr– толщина траверсы 10 мм), принимаемая конструктивно; с – вылет консольной части опорной плиты (100 мм)]. Длина опорной плиты . Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Расчетной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте по контакту с плитойсм. Принимаемсм.

Опорное давление фундамента кН/см².

Площадь верхнего обреза фундамента см².

Определим изгибающие моменты в отдельных участках плиты:

участок 1 при опирании на 4 канта

, (4.12)

где - коэффициент, зависящий от отношения более длинной сторонык более короткой;принимаем(по таблице 5.4 [7]).

кНсм.

Участок 2 – консольный; отношение >2

. (4.13)

кНсм.

см.

Принимаем толщину плиты 4 мм.

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых определяет высоту траверсы. Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонны четырьмя швами (каждая ветвь колонны приваривается к траверсе двумя швами), то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле см; принимаемсм.

Подобранное сечение траверсы проверяем на прочность по нормальным напряжениям

(4.15)

где М – изгибающий момент в опорном сечении траверсы; определяется как для двухконсольной балки на двух опорах, загруженной равномерно распределенной нагрузкой на траверсу от реактивного давления грунта.

Погонная нагрузка на траверсу

кН/см,

где см – ширина грузовой площади для базы.

кН/см²<кН/см²–

условие выполняется.

4.7 Расчет и конструирование оголовка колонны

При опирании главных балок на колонну сверху оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 20 мм. Нагрузка на колонну передается через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, а плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок (рисунок 4.4). Ребра оголовка привариваем к опорной плите и к стенке колонны. Сварные швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.

1– плита оголовка; 2 – вертикальное ребро; 3 – горизонтальное ребро

Рисунок 4.4 – К расчету оголовка колонны

Высоту ребра оголовка определяем требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше ):

. (4.16)

см. Принимаем см.

Толщину ребра оголовка определяем из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением

, (4.17)

где - длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны;см;

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаем по таблице 5.5 [7] МПа.

см.

Принятую толщину ребра проверяем на срез

, (4.18)

где - расчетное сопротивление стали сдвигу.

кН/см².