Определение размеров плиты базы.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчётной схеме колонны способу сопряжения её с фундаментом. По конструктивному решению базы могут быть с траверсой, с фрезерованным торцом, с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты. При сравнительно небольших расчётных усилиях в колоннах (до 4000-5000кН) чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и переедет её на опорную плиту.

Бетон под плитой работает на смятие. Из условия 8.38(1) требуемая площадь плиты базы колонны:

= ;

При центрально сжатой колонне и значительной площади плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределёнными, чему соответствует

𝛹 =1 и =

Материал фундамента – бетон класса В12,5.

Для бетона ниже В25

Расчётное сопротивление бетона класса В12,5 сжатию принимаем по таблице 8.4(1): 0,75 кН/ .

Коэффициент определяется как:

= ;

где: – площадь опорной плиты;

- площадь обреза фундамента.

Для бетонов классов выше В7,5 принимается не более 2,5.

Принимаем = 1,4.

Тогда расчётное сопротивление смятию (локальному сжатию) равно:

= 1 .

Требуемая площадь плиты базы равна:

= = = 2408

Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными:

B = L = = = 49,07 см.

Принимаем B = L =491мм. Но по конструктивным соображениям такая плита оказывается слишком маленькой. Поэтому принимаем плиту размером 540х580мм.

Уточняем площадь плиты

= 54 .

Напряжения под плитой:

= = = 0,81 кН/ .

Плита работает на изгиб как пластинка, опёртая на соответствующее число кантов (сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка.

Участок 1. Плита работает по схеме «пластинка, опёртая на четыре канта». Соотношение сторон в этом случае будет равно:

= = = 1,94 ;

Примечание: размеры a и b определены в свету.

Изгибающий момент определяется по формуле 8.41(1):

M = ;

По таблице 8.5 (1) для b/a = 1,94 путём интерполяции находим соответствующий коэффициент :

= 0,2 - 0,006

x = = 0,004

0,094 + 0,004 = 0,098;

Изгибающий момент:

= 0,0098 30,4 кН

Требуемую толщину плиты определяем по формуле 8.42 (1):

= = = 2,88 см;

Принимаем толщину плиты базы 30 мм.

Участок 2. На участке 2 плита работает как консоль длиной:

= = 6,8 см. где 1,2 см – толщина траверсы.

Изгибающий момент на консольном участке плиты определяется как:

= = = 20,8 кН что меньше .

Участок 3. На данном участке плита опёрта на три канта. Соотношение сторон будет равно:

= =0,24

это значит, что плита на данном участке работает тоже как консоль с длиной консоли = 9 см. Изгибающий момент в этом случае определяется как:

= = = 36,45 кН что больше

Определяем новую толщину плиты базы колонны:

= = = 3,2 см;

Окончательно принимаем толщину плиты базы 32 мм.

3.2 Расчёт траверсы.

Считаем, в запас прочности, что усилие на плиту передаётся только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам, и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения с колонной. Угловые швы рассчитываем на условный срез. Толщина траверсы обычно принимается в пределах 10…16мм. Принимаем толщину траверсы 12мм.

Сварка колонны с траверсой – полуавтоматическая в среде углекислого газа, материал – сталь С245. Сварку производим проволокой Св-08Г2С. По таблице 56 СНиП принимаем расчётное сопротивление металла шва = 21,5 кН/ . Расчётное сопротивление металла границы сплавления

= 0,45 = 0,45 16,65 кН/ где = 37 кН/ - временное сопротивление для стали С245

Задаёмся катетом шва: = 10мм.

По таблице 34 СНиП определяем коэффициенты:

= 0,9

=1,05

= 0,9 = 1,05

Следовательно, расчётным сечением является сечение по металлу границы сплавления, требуемая длина шва определяется по формуле 121 СНиП:

= = = 36,15 см;

где: = 1,0см – катет углового шва;

N = 2528 кН – расчётная нагрузка на колонну;

= 1,05 – коэффициент качества шва, принимается по таблице 34(2);

= 16,65 кН/ - расчётное сопротивление срезу по металлу границы

сплавления;

= 1,0 – коэффициент условий работы шва;

= 1,0 – коэффициент условий работы конструкции;

N = 4 – количество швов.

Высоту траверсы принимаем: = + 1 = 40 + 1 = 41см.

Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консо лями. Момент в середине пролёта:

= - = = 1530,9 кН

Момент сопротивления траверсы:

= = = 336,2

Напряжение:

= = 4,55 кН/ =24 кН/

Сечение траверсы принято.

Проектирование оголовка колонны не требуется, так как главные балки опираются на колонну сбоку.

Рис. 8

Расчёт и конструирование главной балки

Главная балка является балкой составного сечения. Балки составного сечения применяются в тех случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют хотя бы одному из условий: прочности, жёсткости, общей устойчивости, т.е. при больших пролётах и больших изгибающих моментах, а также ели они более экономичны. Составные балки, как правило, выполняют сварными. Их сечение обычно состоит из трёх листов: вертикального (стенки) и двух горизонтальных (полок), которые сваривают на заводе автоматической сваркой. Задача компоновки сечений составных балок вариантна, и от её правильного решения во многом зависит экономичность и технологичность балок.

1.Расчётная схема. Расчётные нагрузки и усилия.

Нагрузка от собственного веса конструкции настила и полезная нагрузка передаются на главную балку посредством второстепенных балок. Поэтому на главную балку действует ряд сосредоточенных сил. Но поскольку число этих сил n 10, этим фактом можно пренебречь и в качестве расчётной схемы принять балку, нагруженную равномерно распределённой нагрузкой.

Материал главной балки – сталь С275.

Определяем нагрузку на главную балку.

Рис. 9 «Расчётная схема главной балки»

Как и в предыдущих примерах, нагрузка от собственного веса балки приближённо принимается равной 2% от суммарной нагрузки на балку. Суммарная нормативная нагрузка на балку определяется как:

= 1,02 (P +Q) = 1,02 (15 =1,02 0,365)+22 1911,8кН;

Суммарная расчётная нагрузка на балку определяется как:

= 1,02 = 1,02 94,9 2323,2кН;

где: = 1,05 – коэффициент надёжности по нагрузке для металлических конструкций(принимается по табл. 1 СНиП 2.01.07-85);

= 1,2 – коэффициент надёжности по нагрузке для временных нагрузок.

Исходя из принятого сечения колонны, пролёт главной балки можно определить как:

= L - 2 = 16 - 2 = 15,7 м;

где: L = 16 м – шаг колонн в продольном направлении;

= 0,3 м – высота сечения колонны.

Тогда нормативная нагрузка на 1 пог.м. балки равна:

= = = 121,8 кН/

а расчётная нагрузка:

= = = 148 кН/

Определяем усилия в главной балке.

1.Определение максимального расчётного момента в сечении балки (в середине пролёта):

= = = 4560 кН

2.Определение максимальной поперечной силы в сечении балки (на опоре):

= = = 1162 кН;

3.Требуемый момент сопротивления сечения:

= = = 17538,5 ;

где: = 26 кН/ - расчётное сопротивление предела текучести для стали С275;

= 1,0 – коэффициент условий работы (табл.6 СНиП II-23-81)/

Главная балка рассчитывается в упругой стадии работы. Развитие пластических деформаций в главной балке не допускается.