5.9 Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны равна1м, поэтому проектируем базу раздельного типа.
Базу каждой ветви колонны конструируем и рассчитываем как базу центрально сжатой колонны. Для исключения дополнительных моментов центр тяжести плиты совмещаем с центром тяжести ветвей. Базу под наружную ветвь рассчитываем на отдельную комбинацию усилий M и N, которая даёт наибольшее сжимающее усилие в ветви в нижнем сечении колонны. Бетон фундамента класса С12/15.
Расчетные комбинации усилий в нижней части колонны (сечение 4 - 4):
а) для расчета базы
подкрановой ветви (1,2,3,4) -
кНм,
кН;
б) для расчета базы
наружной ветви (1,3*,4,5)
кНм,
кН;
Определяем усилия в ветвях колонны по формулам
(5.65)
База наружной ветви.
Определяем требуемую площадь плиты:
,
(5.66)
где
=
МПа - расчетное сопротивление фундамента,
см².
По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4см.
Тогда
см;
где b
- ширина сечения ветви колонны; принимаем
см,
тогда
(5.67)
см.
Принимаем
см;
см².
Рисунок 5.2 – К расчету базы под наружную ветвь колонны
Среднее напряжение в бетоне под плитой
МПа
МПа.
Принимаем
толщину траверсы
см.
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:
,
(5.68)
где
см –ширина
полки уголка,
см–
расстояние до центра тяжести сечения
уголка.
см.
Тогда свес плиты
см.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.
Участок 1 (консольный
свес
см):
,
(5.69)
кНсм.
Участок 2: опертый на 3 канта,b/a=4,5/19,94=0,23, тогда
Участок 3 (плита,
опертая на четыре канта:
:
,
(5.70)
кНсм.
Участок 4, плита, опертая на четыре стороны, имеет меньшие размеры сторон, и ее пролетный момент не является расчетным.
В расчет принимаем
кНсм.
Определяем требуемую
толщину плиты
,
мм, по формуле:
,
(5.71)
см.
где Rу=230МПа, для стали С235 толщиной 2-20 мм,
с=1,2 – для опорных плит толщиной до 40 мм из стали с Run<285МПа,
Принимаем
мм. Высоту траверсы
,
см, определяем из условия размещения
шва крепления траверсы к ветви колонны.
Ширина грузовой
площади, с которой собирается реактивное
давление фундамента
на
одну траверсу:
см.
Нагрузка на более нагруженную внутреннюю траверсу:
кН.
Сварка
полуавтоматическая проволокой марки
СВ – 08Г2С. Расчёт швов проводим по металлу
границы сплавления. Катет швов принимаем
мм.
Требуемую длину шва lw, см, определяем по формуле
,
(5.72)
см
см.
Принимаем высоту траверс hтр=28см.
Интенсивность погонной нагрузки на траверсу:
,
(5.73)
кН/см.
Определяем на траверсу усилия Q и М:
,
(5.74)
,
(5.75)
,
(5.76)
где
см – расчетный пролет траверсы,
см – консольный
свес.
Момент сопротивления траверсы:
,
(5.77)
кН;
кН;
кНсм;
см³.
Проверка траверсы на срез:
,
(5.78)
МПа
МПа.
Проверка траверсы на прочность по нормальным напряжениям:
,
(5.79)
МПа
МПа.
Проверка траверсы
на прочность по приведенным напряжениям
в опорном сечении при
МПа.
,
(5.80)
МПа
МПа.
Расчетная комбинация
усилий в нижнем сечении колонны для
расчета анкерных болтов
кНм,
кН;
Усилие в болтах:
,
(5.81)
кН.
Так как в болтах не возникает усилий растяжения, то конструктивно принимаем 2 болта d=20 мм.
База подкрановой ветви
Требуемая площадь плиты
;
см².
Ширину плиты принимаем такой же, как и в наружной ветви В=64 см, тогда консольный свес с2=4,5 см.
Длина
плиты
см. ПринимаемL=40
см, тогда получаем:
см2
см2
Средние напряжения в бетоне под плитой:
МПа
МПа.
Консольный свес плиты:
,
(5.82)
где bf – ширина полки двутавра, в данном случае равна 18 см,
tтр =1,0 см – толщина траверсы.
см.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
участок 1 – консольный свес с вылетом с1=10 см,
кНсм.
Участок 2: опертый на 3 канта,b/a=4,5/18=0,25, тогда
участок
3 – плита, опертая на четыре канта, при
.
кН·см.
Принимаем
для расчета
кНсм.
Требуемая толщина пластины:
см.
Толщину плиты
принимаем :
мм.
Нагрузка на траверсу:
,
(5.83)
кН.
Сварные швы,
прикрепляющие траверсы к ветви колонны,
выполняем механизированной сваркой
(полуавтоматическая сварка) проволокой
Св- 08Г2С. Расчёт швов проводим по металлу
границы сплавления. Катет швов принимаем
мм.
Требуемую длину шва lw, см, определяем по формуле (5.72)
,
см
см.
Принимаем hтр=40см.
Расчетная комбинация
усилий в нижнем сечении колонны для
расчета анкерных болтов
кНм,
кН;
Усилие в болтах:
кН.
Анкерные болты проектируем из стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-73* с расчетным сопротивлением растяжению Rbt=220МПа.
Требуемая площадь
болтов
см2.
Принимаем n=2 болта диаметром d= 46 мм, с суммарной площадью сечения
Аbn=2∙ 16,61 =33,22 см2
Крепление анкерных болтов осуществляем к анкерной балочке из двух швеллеров.
Усилие
одного болта
кН.
Изгибающий
момент
кНсм.
Требуемый момент сопротивления
см3.
Конструктивно
принимаем балочки из двух швеллеров№10
с
см3.