7.3.5. Розрахунок бази колони

Розрахунок бази здійснюється згідно з вихідними даними до прийнятого прикладу.

Проектуємо базу з траверсою (рис. 10) зі сталі С245 з розрахунковим опором для опорної плити R_y=240 МПа (листовий прокат товщиною t>20 мм).

Розрахункове навантаження на базу становить N=3031,6 кН.

Фундаменти під колони передбачені з класу В15 з розрахунковим опором R_b=8,5 МПа.

Послідовність розрахунку бази.

Обчислюємо ширину опорної плити (рис. 10)

В_пл = h+2·(t_тр+с₁) = 450+2·(10+65) = 600 мм,

де h – висота двотавра вітки колони; t_тр – товщина листів траверси, у першому наближені приймається 8 ... 16 мм; с₁ – звис опорної плити, приймається в межах 50 ... 120 мм. Остаточно ширину плити В_пл приймаємо кратною 50 мм.

Розрахунковий опір бетону місцевому зім’яттю під опорною плитою бази:

R_{b, loc}= γ·R_b = 1,2·8,5 = 10,2 МПа.

Необхідна площа опорної плити бази:

А_пл = N/R_{b, loc} = 3031,6/1,02 = 2972,2 см².

Розрахункова довжина плити:

L_пл = А_пл/В_пл = 2972,2/60 = 49,54 см.

З конструктивних міркувань довжина опорної плити повинна бути (див. рис. 10) L_пл b+2C₂, де b – ширина перерізу колони; C₂ – розмір, який забезпечує зручність розміщення отворів для анкерних болтів, приймається для колон із двох швелерів C₂ = 70 ... 80 мм, а для колон із двох двотаврів - C₂ =b_f / 2+(30...50) мм (тут b_f – ширина полиці двотавра).

З урахуванням наведених рекомендацій розмір L_пл також заокруглюють, приймаючи кратним 50 мм. У нашому прикладі приймаємо L_пл=650 мм.

Напруження в бетоні під опорною плитою:

σ_f = N/(В_пл·L_пл) = 3031,6/(60·65) = 0,78 кН/см²=7,8 МПа < R_{b, loc}=

=10,2 МПа.

Визначаємо величину розрахункового моменту в опорній плиті бази, для чого в межах опорної плити виділяємо три розрахункові ділянки (див. рис. 10):

1 – консольні, 2 – оперті на три сторони, 3 – оперті на чотири сторони.

Для кожної із виділених ділянок опорної плити визначаємо максимальний згинальний момент:

для 1 - ділянки: М₁= σ_f·1·c₁²/2 = 0,78·1·6,5²/2 = 16,48 кН·см.

Рис. 10. Бази колони.

для 2 – ділянки - визначаємо довжину вільного краю плити, яка приймається рівною висоті вітки колони d₂=h=45 см; довжину закріпленої сторони плити визначаємо залежно від типу перерізу колони:

для колони із двох швелерів: b₂ = (L_пл-b)/2;

для колони із двох двотаврів (приклад розрахунку):

b₂=[L_пл-(b+t_w)]/2=[650-(400+9)]/2=120,5 мм;

де L_пл – довжина опорної плити, b – ширина перерізу колони, t_w – товщина стінки двотавра (див. рис. 10).

Обчислюємо величину відношення довжини закріпленої сторони плити до вільної: b₂/a₂ = 120,5/450 = 0,268. У зв’язку з тим, що b₂/a₂ = 0,268 < 0,5, то М₂=σ_f·1·b₂²/2=0,78·1·12,05²/2=56,63 кН·см.

для 3 – ділянки - визначаємо довжину короткої сторони плити, яка в нашому прикладі d₃ = b-t_w = 400-9 = 391 мм; довжину більшої сторони плити b₃=h=450 мм. визначаємо залежно від конструкції стержня колони:

Обчислюємо величину відношення більшої сторони плити до меншої b₃/a₃ = 450/391 = 1,15. За табл. 8.6 [2] залежно від величини відношення сторін b₃/a₃ = 1,15 приймаємо коефіцієнт α=0,059 і обчислюємо згинальний момент:

М₃ = α ·σ_f·1·a₃² = 0,059·0,78·1·39,1² = 72,4 кН·см.

Розрахунковим являється M_max = M₃ = 72,4 кН·см.

Необхідна товщина опорної плити:

4,25 см.

У відповідності із сортаментом на листову сталь приймаємо t_пл=45 мм.

Визначаємо висоту траверси: передача зусилля від стержня колони на траверсу здійснюється за допомогою чотирьох вертикальних кутових швів, довжина яких і визначає висоту траверси (див. рис. 10). Залежно від товщини листів траверси t_тр = 10 мм приймаємо катет кутових швів k_f=1,2 мм і обчислюємо потрібну їх довжину:

l_w= N/(4·β_f·k_f·R_wf) = 3031,6/(4·0,7·1,2·18) =50,1 см.

Приймаємо l_w=51 см, що відповідає конструктивним вимогам:

l_w= 51 см < 85· β_f·k_f=85·0,7·1,2= 71,4 см.

Висота траверси з умови розміщення зварних швів:

h_тр = l_w+10 мм = 510+10= 520 мм.

З міркувань забезпечення необхідної жорсткості вузла висоту траверси приймають: h_тр =( 0,5…0,7)·b = (0,5…0,7)·400 = 200…280 мм.

Остаточно приймаємо висоту траверси h_тр=520 мм.