3.2 Расчет базы колонны

_{Принимаем фундамент из бетона класса С12/15. Характеристики бетона определяем согласно требованиям СНБ 5.03.01-02 [9].}

f_ск=12МПа- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию (таблица 6.1[9]);

f_сtк=1,1МПа- нормативное сопротивление бетона растяжению (таблица 6.1[9]);

γ_с =1,5- частный коэффициент безопасности бетона для железобетонных конструкций (пункт 6.1.2.11[9]);

α =1- коэффициент учитывающий длительное действие нагрузки (пункт 6.1.5.4[9]);

Вычислим расчетные характеристики бетона по формулам:

(3.27)

(3.28)

Определяем значение коэффициента Wu (коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии) и проверяем условие:

(3.29)

Согласно [9] принимаем следующие коэффициенты:

_{Значение коэффициента ku определяем из соотношения:}

(3.30)

_{Принимаем ku =14. Подставляем известные данные в формулу 3.30:}

Определим расчетное сопротивление бетона смятию по формуле:

(3.31)

Определяем требуемую площадь опорной плиты:

(3.32)

Назначаем толщину траверсы tt =10мм [5] и вылет консольной части плиты с=40мм. Определяем ширину опорной плиты:

(3.33)

Принимаем ближайшее значение ширины листа из сортамента [4] B=45см.

Определяем требуемую длину опорной плиты по формуле:

(3.34)

По сортаменту [4] подбираем размер L=40cм. Минимальное расстояние, необходимое для того чтобы уместить два двутавра определяется по формуле:

(3.35)

_{Принимаем L=60см [4].}

Следовательно, опорная плита имеет размеры BxL=450x600мм. Схема базы колонны представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема базы колонны

Определим среднее напряжение в бетоне под плитой и сравним с предельно допустимым значением:

(3.36)

_{Условно разбиваем плиту на 3 участка. Для каждого из участков находим изгибающие моменты.}

_{Участок 1 (оперт на 4 конца)}

_{Участок имеет размеры:bxa=350x173 мм (рисунок 3.3). Изгибающий момент на данном участке определяется по формуле:}

(3.37)

где α1 = 0,125 – коэффициент, определяемый из соотношения b/a =2,023 (по таблице 2.14 [3]).

_{Участок 2 (оперт на 3 конца)}

_{Участок имеет размеры:bxa=346x116,25мм (рисунок 3.3). Изгибающий момент на данном участке определяется по формуле:}

(3.38)

где α2 = 0,133 – коэффициент, определяемый из соотношения b/a =2,976 (по таблице 2.15 [3]).

_{Участок 3 (консольный)}

_{Изгибающий момент на данном участке определяется по формуле:}

(3.39)

Требуемую толщину плиты определяем по максимальному моменту М1:

(3.40)

где R_y - расчетное сопротивление сталиC345 (R_y=33,5кН/см²), при толщине проката 20-40мм,согласно таблице 51*[1];

γ_c - коэффициент условий работы для опорных плит из стали (γ_c=1) согласно таблице 6*[1].

Принимаем tпл =28мм согласно сортаменту[5].

Рассчитываем шов крепления траверсы к колонне. Соединение траверсы с колонной осуществляем при помощи ручной сварки электродом Э46. Определяем следующие коэффициенты и значения:

(таблица 4.2 [3]);

(таблица 4.4 [3]);

(таблица 2.3 [3]);

Прочность по материалу шва (формула 1.18):

Прочность по границе сплавления (формула 1.19):

_{Расчет ведем по материалу шва.}

По таблице 4.5 [3] при толщине полки 35Б1 , равной 8,5 мм, k_f =0,6см.

Высоту траверсы определяем по формуле:

(3.41)

Принимаем ht =58см, tt =1см.[5]

Проверяем прочность траверсы на изгиб и на срез.

Консольный участок. Нагрузка на 1 погонный см консольного участка листа траверсы определяется по формуле:

Нагрузка на один погонный см консольного участка листа траверсы:

(3.42)

где а_к– консольный участок листа траверсы (рисунок 3.3).

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

(3.43)

где l_к– вылет консольной части траверсы (рисунок 3.3).

Поперечная сила:

(3.44)

Момент сопротивления траверсы определяется по формуле:

(3.45)

Условие прочности по нормальным напряжениям:

(3.46)

Условие прочности по касательным напряжениям:

(3.47)

Условие прочности по приведенным напряжениям:

(3.48)

_{Условия прочности выполнены.}

Средний участок. Нагрузка на 1 погонный см. пролетного участка листа траверсы определяется по формуле:

(3.49)

где а_ср– пролетный участок листа траверсы (рисунок 3.3).

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

(3.50)

где l_к– пролет траверсы (рисунок 3.3).

Поперечная сила:

(3.51)

Условие прочности по нормальным напряжениям (формула 3.46):

Условие прочности по касательным напряжениям (формула 3.47):

Условие прочности по приведенным напряжениям (формула 3.48):

_{Условия прочности выполнены.}

Диафрагма. Нагрузка на 1 погонный см. пролетного участка листа диафрагмы определяется по формуле:

(3.52)

где а_д– пролетный участок листа диафрагмы (рисунок 3.3).

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

(3.53)

где l_д– пролет диафрагмы (рисунок 3.3).

Поперечная сила:

(3.54)

Условие прочности по нормальным напряжениям (формула 3.46):

Условие прочности по касательным напряжениям (формула 3.47):

Условие прочности по приведенным напряжениям (формула 3.48):

_{Условия прочности выполнены.}

_{При шарнирном сопряжении колонн с фундаментом анкерные болты устанавливаются конструктивно, принимая диаметр 20..30 мм. Принимаем а}нкерные болты ВСт3кп2 диаметром 24 мм без опорной шайбы сR_y=14,5 кН/см²согласно таблице 5.11 [3].