Конструирование и расчет базы колонны

Конструкция  базы должна соответствовать принятому в расчётной схеме колонны способу сопряжения её с фундаментом.

При шарнирном сопряжении база колонны крепится анкерными болтами, обычно двумя, непосредственно за опорную плиту. Вследствие гибкости плиты обеспечивается необходимая податливость соединения при действии случайных моментов (рис.32,а,б). Жёсткие базы имеют не менее четырёх анкерных болтов, которые  крепятся  к траверсам и затягиваются с напряжением, что устраняет возможность поворота колонны (рис.32,в,г).

Базы с траверсами применяются чаще всего при сравнительно небольших расчётных усилиях в колоннах (до 5000 кН).

Траверса  воспринимает нагрузку от стержня колонны и передаёт её на опорную плиту.

Рисунок 32- Базы центрально сжатых колонн

 

Для увеличения равномерности передачи давления с плиты на фундамент жёсткость  плиты  увеличивают  вертикальными  рёбрами, привариваемыми к траверсам и опорной плите. В колоннах с большими расчётными усилиями (6-10 тыс. кН и более) торец колонны и поверхность плиты целесообразно фрезеровать. В этом случае траверса и рёбра отсутствуют, а опорная плита имеет значительную толщину.

Рассмотрим алгоритм расчёта и конструирования базы колонны на примере проектирования базы сплошной двутавровой колонны (для вышеустановленных исходных данных). В  соответствии  с принятой расчётной схемой принимаем жёсткую базу (рис.33).

1.Вначале устанавливают  толщину  опорной плиты,  рассчитывая её как пластину,  нагруженную   снизу   равномерно   распределённым   давлением   фундамента  и  опёртую  на  элементы  сечения  колонны и базы.

 

Рисунок 33 -  К расчету базы колонны

Находим требуемую площадь опорной плиты:

,

где N - расчётное усилие в колонне;

R_{b , loc} - расчётное сопротивление бетона сжатию при местном действии нагрузки;

R_b- расчётное сопротивление бетона осевому сжатию равное 6МПа (0,6 кН/см²) для класса бетона фундамента В10;

j _b - коэффициент, принимаемый не менее 1,0 и не более 2,5.

2.По принятому ориентировочному значению коэффициента j _b =1,2 принимаем плиту размером 670´450 мм (А_пл. = 3015 см²) с учётом размещения стержня колонны, траверсы, анкерных болтов. При  выборе  размеров  плиты  консольные  участки  не следует принимать шириной более 100-120 мм,  чтобы  плита не получилась слишком толстой.

Принимая   площадь   по   обрезу   фундамента    А_ф =100´80 = 8000 см²,   корректируем коэффициент j _b =

Рассчитываем напряжение под плитой базы:

.

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 10 мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами.

3. Из  условия  прочности  на  изгиб определяем толщину опорной плиты, которую принимают не менее 20 мм. В соответствии с конструкцией базы плита может иметь участки, опёртые на четыре, три, два канта и консольные.

Изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, определяют для различных участков и по наибольшему моменту определят толщину плиты. В рассматриваемой плите выделяем три участка (рис.34).Размеры на рис.34 даны в см.

Рисунок 34

Участок 1, опёртый на 4 канта.

Отношение сторон (более длинной к менее) b/a = 50/13,5 = 3,7. По табл.1 прил.2 находим коэффициент a = 0,125.

Изгибающий момент М₁ = a×s_ф×а² = 0,125×0,77×13,5² = 17,54 кНсм.

Участок 2, опёртый на 3 канта.

Наибольший  изгибающий  момент  будет  посередине   незакреплённой  стороны а₁. Коэффициент b, необходимый для вычисления момента и зависящий от отношения закреплённой стороны пластинки b₁(перпендикулярной к свободной) к свободной а₁, принимается по табл.1 прил.2. Изгибающий момент вычисляется по формуле М = b×s_ф×а₁².

При отношении сторон а₁/b₁>2 пластинка рассчитывается как консоль.

Для участка 2 отношение сторон а₁/b₁ = 28/6,9 > 2, следовательно участок консольной и изгибающий момент вычисляем по формуле:

.

Участок 3, консольный.

Определяем толщину плиты по максимальному моменту. Материал плиты – сталь С245, R_y=23кН/см² при толщине проката от 20 до 30мм.

.

Принимаем плиту толщиной 25 мм.

4.Определяем высоту траверсы (h _тр.),считая в запас прочности, что усилие на плиту базы передаётся только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам. Следовательно, высота траверс будет  равна  требуемой  полной  длине  сварного  шва.  Катет  углового  шва принимается не более 1-1,2 толщины траверсы, которая из конструктивных соображений назначается равной 10-16 мм. Высота траверсы должна быть не больше 85×b_f×k_f .

Прикрепление траверс к колонне предусматриваем четырьмя угловыми швами (k_f=10 мм), выполняемыми механизированной (полуавтоматической) сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Материал траверс – сталь С245.Так  как  b_f×R_wf > b_z×R_wz (см. п.3.6), то расчёт выполняем по металлу границы с плавления:

,

где n - число швов.

Принимаем высоту траверс 38см. Проверяем допустимую длину шва (с учётом непровара шва):

l_w = (38-1) см < 85× b _f ×× k_f = 85×0,9×1,0 = 76,5 см.

5.Проверяем прочность швов, прикрепляющих траверсы к опорной плите. Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами, k_f = 10мм.

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов для каждого шва не учитывалось по 1 см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами, k_f = 6 мм, так как эти швы в расчёте не учитывались.

6.Проверяем прочность траверсы на изгиб как балки с двумя консолями, нагрузкой для которой является отпор фундамента (см.рис.33). Момент в середине пролёта траверсы:

,

где q _1,2 – погонная, кН/см, нагрузка на участки траверсы; l – пролёт, равный высоте стенки колонны; с – длина консольного участка траверсы.

q ₁ =σ _ф d ; q ₂=σ _ф k ,

где σ _ф – напряжение под плитой базы колонны; d – ширина грузовой площади в пролёте траверсы; k - ширина грузовой площади на консольном участке траверсы.

Момент сопротивления траверсы:

W _тр =

Напряжение в траверсе:

σ =

Прочность траверсы обеспечена.

 

---

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 1197; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!