Базы центрально-сжатых колонн, их конструирование и расчет

Типы и конструктивные особенности баз. Конструкция базы дол­жна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При шарнирном сопряжении база при действии случайных моментов должна иметь возможность некоторого поворота относительно фун­дамента, при жестком сопряжении необходимо обеспечить сопряжение базы с фундаментом, не допускающее поворота.

По конструктивному реше­нию базы могут быть с травер­сой (рис. 8.15,а), с фрезерован­ным торцом (рис. 8.15,б и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты рис. 8.15,в).

Расчет и конструктивное оформление баз с траверсой и баз с консольными ребрами.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину.

При площади опорной плиты А_f1, значительно меньшей обреза фунда­мента А_f2, расчетное сопротивление сжатию материала фундамента повы­шается, и бетон фундамента работает на локальное сжатие (смятие).

Площадь смятия A_f1 определяют из условия:

Ψ – к-т, зависящий от хар-ра распределения местной нагрузки по площади смятия; R_b,loc – расчетное сопротивление бетона смятию:

R_b – расчетное сопротивление тяжелого мелкозернистого и легкого бетонов для определения состояний первой группы на осевое сжатие; α=1 для бетонов класса ниже В25

Требуемая площадь плиты:

Размеры плиты В и L определяются в пределах требуемой нагрузки по конструктивным соображениям в зависимости от размещения ветвей траверсы или укрепляющих плиту ребер.

Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление от ветвей траверсы и ребер. Плиту рассчитывают как пластину, нагружен­ную снизу равномерно распределенным давлением фундамента и опертую на элементы сечения стержня и базы колонны (ветви, траверсы, диафрагмы, ребра и т.п.).

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяют по формуле:

q – расчетное давление на 1 см² плиты.

По наибольшему из найденных для различных участков плиты изгиба­ющих моментов определяется момент сопротивления плиты шириной 1 см:

W_f = 1t_f²/6 = M_max/R_y, по по нему вычисляется требуемая толщина плиты

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы h. Если ветви траверсы при­крепляются к стержню колонн четырьмя швами, то получить требуемую высоту траверсы можно по следующей формуле:

Высота углового шва принимается не более 1—1,2 толщины ветви тра­версы, которая из конструктивных соображений устанавливается равной 10— 16 мм. Высоту траверсы следует принимать не больше 85β_fk_f

Швы, прикрепляющие ветви траверсы к опорной плите, рассчитывают на полное усилие, действующее в колонне. Прикрепление консольных ребер к стержню колонны рассчитывается на момент и поперечную силу.

Момент в плоскости ребра (консоли):

С_к – ширина грузовой площади; l_k – вылет колонны.

Поперечная сила в месте крепления консоли:

Если ребра крепят к стержню колонны угловыми швами, то швы про­веряют по равнодействующей напряжений от изгиба и поперечной силы:

- по металлу шва

- по металлу границы сплавления

Расчет и конструктивное оформление базы с фрезерованным торцом стержня колонны. При фрезерованном торце стержня колонны плиту обычно принимают квадратной со стороной:

Так как свесы плиты не укреплены, то плита иногда получается зна­чительной толщины, толще обычного прокатного листа (40—50 мм). В связи с этим возможно применение литых плит или слябов.

Ведя расчет в запас прочности, можно определить изгибающий момент в плите по кромке колонны, рассматривая трапецеидальный участок плиты как консоль шириной b (у сопряжения с колонной),

φ_ф – напряжение в фундаменте под плитой базы; А – площадь трапеции; с – расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны.

Требуемая толщина плиты:

В каждой точке такой пластины возникают моменты: Мг — в радиальном направлении и Mτ — в тангенциальном направлении при ширине расчет­ного элемента 1 см:

N – полное расчетное давление колонны на плиту; k_r и k_τ – к-ты, зависящие от отношения радиуса колонны к радиусу плиты β=b/a.

По найденным моментам определяют напряжения:

- нормальные

- касательные

Приведенное напряжение проверяют по формуле:

Для восприятия напряжений от случайных моментов и поперечных сил прикрепление стержня колонны с фрезерованным торцом к плите условно рассчитывается на усилие, составляющее 15% общего давления.

Дата добавления: 2015-09-06