База колонны с траверсами

База выполняет две функции - распределяет усилие, передаваемое колонной на фундамент, снижая напряжение до расчетного сопротивления бетона фундамента и обеспечивает прикрепление к нему колонны с помощью анкерных болтов.

Конструктивная схема базы колонны представлена на рис. 20.

Площадь опорной плиты А_оп рассчитывается из условия прочности бетона фундамента

,

,

где - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (прил.4), кН/см²; - коэффициент увеличения в зависимости от соотношения площадей верхнего обреза фундамента А_ф и опорной плиты А_оп, при ,

.

Рис. 20. Конструктивная схема базы колонны:

1 – опорная плита; 2 – стержень колонны; 3 – траверсы;

4 – ребра жесткости; 5 – оси анкерных болтов;

h_mp – высота траверсы; t_mp – толщина траверсы;

h_p – высота ребра жесткости; t_p – толщина ребра жесткости;

t_on – толщина опорной плиты

Определение размеров опорной плиты

Так как габаритные размеры колонны , опорная плита (рис. 19) принимается квадратной в плане со стороной по ГОСТ 82-70* на листовую сталь.

Толщина опорной плиты рассчитывается после конструирования базы.

Фактическое реактивное давление на опорную плиту (рис. 21), кН/см²:

.

Рис. 21. К расчету опорной плиты

Определение размеров траверс и ребер базы колонны

Траверсы и ребра жесткости предназначены для равномерного распределения нагрузки от стержня колонны по площади опорной плиты (рис. 20).

Задаются следующие параметры:

мм – толщина траверсы;

мм – толщина ребра жесткости;

–высота ребра жесткости.

Высота траверсы определяется из условия прочности сварных швов, приваривающих траверсы к стержню колонны.

При срезе по металлу шва:

, отсюда

.

При срезе по металлу границы сплавления:

, отсюда

.

Все обозначения в формулах см. п. 2.2.7, при этом катет шва k_f принимается k_{f min} ≤ k_f ≤ 1, 2 t_min.

Размеры траверс и ребер принимаются в соответствии с ГОСТ на листовую сталь.

Полученная h_тр не должна мм.

Определение толщины опорной плиты

Опорная плита работает как пластина на упругом основании, давление под плитой принимается равномерно распределенным от фундамента и плита считается опертой на элементы сечения колонны и базы.

Опорная плита (рис. 22) представляет собой пластину на упругом основании, закрепленную на разных участках по двум (участок 4), трем (участки 2; 3) и четырем (участок 1) сторонам траверсами, ребрами, стенкой и полками колонны.

Эти пластины загружены равномерно распределенным реактивным давлением со стороны фундамента на полосе шириной 1 см.

см, кН/см.

Для определения толщины опорной плиты базы необходимо найти изгибающие моменты на участках 1, 2, 3, 4.

Рис. 22. К определению толщины опорной плиты

Для определения толщины опорной плиты на каждом участке вычисляются изгибающие моменты, зависящие от соотношения сторон. При опирании на три стороны – защемленной к свободной; при опирании на четыре стороны – большей к меньшей.

Участок 1 – работает на изгиб как пластина, опертая по четырем сторонам. Изгибающий момент М ₁ равен

,

где α – коэффициент, зависящий от отношения длинной стороны в ₁ к короткой а ₁, (см.прил. 5).

Участки 2 и 3 – работают на изгиб, как пластина, опертая по трем сторонам. Изгибающие моменты М ₂ и М ₃ равны:

;

,

где β – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны пластины в_i к свободной а_i, (прил. 5).

При отношении сторон , пластина может быть рассчитана как консоль

Участок 4 – опирается по двум сторонам (рис. 23). Изгибающий момент определяется как для пластины, опертой по трем сторонам, с условными размерами и .

.

Рис. 23. К расчету участка 4

Толщина опорной плиты определяется из условия прочности участка пластины с максимальным изгибающим моментом :

где – момент сопротивления плиты шириной 1 см

.

По данному равенству требуемая толщина опорной плиты определяется:

,

где γ _с – коэффициент условия работы опорной плиты, γ _с=1, 2 [1, табл. 6*, поз. 11а].

Толщина плиты принимается в соответствии с ГОСТом на листовую сталь и не должна превышать 40 мм.

Если мм, необходимо уменьшить М _max путем постановки дополнительных ребер жесткости на наиболее загруженных участках и повторить расчет.