Расчет и конструирование базы колонны

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000 – 5000 кН) применяют базы с траверсами. Усилие от стержня колонны при помощи сварных швов передается через траверсы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления с плиты на фундамент жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.

База закрепляется с фиксацией ее проектного положения на фундаменте анкерными болтами. В зависимости от закрепления осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение колонны с фундаментом. В базе с шарнирным сопряжением анкерные болты диаметром 20 – 30 мм крепятся непосредственно за опорную плиту, обладающую определенной гибкостью, обеспечивающей податливость при действии случайных моментов (рис. 6.11). Для возможности некоторой передвижки (рихтовки) колонны в процессе установки ее в проектное положение диаметр отверстий для анкерных болтов принимают в 1,5 – 2 раза больше диаметра анкерных болтов. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 2 – 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к плите.

Рис. 6.11. База колонны при Рис. 6.12. База колонны при жестком

шарнирном сопряжением           сопряжении с фундаментом

С фундаментом

При жестком сопряжении анкерные болты прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли траверс, имеющих значительную вертикальную жесткость, что устраняет возможность поворота колонны на фундаменте. При этом болты диаметром 24 – 36 мм затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению материала болта. Анкерная пластина принимается конструктивно толщиной t _ap = 20 – 40 мм и шириной b _ap, равной четырем диаметрам отверстий под болты (рис. 6.12).

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом. В примере принята к расчету и конструированию база сквозной колонны с жестким закреплением на фундаменте.

6.4.1. Определение размеров опорной плиты в плане

Расчетное усилие в колонне на уровне обреза фундамента с учетом собственного веса колонны

N′ = N + 2A _b lρk = 2067 + 2 · 53,4 · 1160 · 7850 · 10^–8 · 1,2 = 2079 кН,

где k = 1,2 – конструктивный коэффициент, учитывающий вес решетки, элементов базы и оголовка колонны.

Давление под опорной плитой в базах центрально-сжатых колоннах принимается равномерно распределенным.

В центрально-сжатой колонне размеры плиты в плане определяются из условия прочности материала фундамента.

Площадь опорной плиты

A _f = N ′/(y R _{b , loc}) = 2079 / (1 · 1,02) = 2038 см²,

где y – коэффициент, зависящий от характера распределения напряжений по площади смятия (при равномерно распределенном напряжении y = 1; при неравномерном – y =.0,75);

R _{b , loc} – расчетное сопротивление бетона смятию под плитой, определяемое по формуле

R _{b , loc} = αφ _b R _b = 1 ∙ 1,2 ∙ 0,85 = 1,02 кН/см²,

здесь a = 1 – для бетона класса B20 и ниже;

R _b = 0,85 кН/см² для бетона класса B15 – расчетное сопротивление бетона (см. табл. 6.3);

j _b – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона сжатию в стесненных условиях под опорной плитой и определяемый по формуле

здесь A _f1 – площадь верхнего обреза фундамента, незначительно превышающая площадь опорной плиты A _f.

Коэффициентом j _b предварительно задаются равным 1,2 (принимается для бетона класса B5 не больше 1,5 и для бетонов классов B10 и выше не больше 2,5).

Таблица 6.3

Расчетные сопротивления бетона R _b

Класс прочности	B5	B10	B15	B20	B25
R b, кН/см2	0,28	0,60	0,85	1,15	1,45

Размеры плиты (ширина B и длина L) назначаются по требуемой площади A _f, увязываются с контуром колонны (свесы опорной плиты должны быть не менее 40 мм) и согласуются с сортаментом (рис. 6.13).

Рис. 6.13. К расчету опорной плиты

Назначаем ширину плиты:

B = h + 2t _t + 2c = 36 + 2 · 1 + 2 · 4 = 46 см,

где     h = 36 см – высота сечения стержня колонны;

t _t = 10 мм – толщина траверсы (принимают 10 – 16 мм);

с = 40 мм – минимальный вылет консольной части плиты (при устройстве отверстий под болты в самой плите свес принимается 80 – 140 мм и уточняется в процессе расчета толщины плиты).

Требуемая длина плиты

L = A _f/B = 2038 / 46 = 44,3 см < L_min = (b + 2 · 4) = 40 + 8 = 48 см.

Для центрально-сжатой колонны рекомендуется соотношение сторон опорная плита L/В ≤ 1,2. Принимается плита с размерами, увязанными с сортаментом на листовую сталь.

Принимаем плиту с размерами L = В = 480 мм.

Площадь плиты A _f = LВ = 48 · 48 = 2304 см².

Площадь обреза фундамента (размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты)

Коэффициент

Расчетное сопротивление бетона смятию

R _{b , loc} = 1 ∙ 1,26 ∙ 0,85 = 1,07 кН/см².

Проверяем прочность бетона под плитой:

Запас несущей способности составил 15,7%, однако уменьшать размеры плиты не надо, так как она была принята с минимальными размерами в плане.

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: